NO20141419A1 - Apparat og fremgangsmåte for kontrollering av en del av en nedihullssammenstilling, og en nedihullssammenstilling - Google Patents

Abstract

Denne oppfinnelsen vedrører et apparat og en fremgangsmåte for kontrollering av en del av en nedihullssammenstilling, og nedihullssammenstillingen. Nedihullssammenstillingen kan innbefatte en styremekanisme tilpasset til å styre en borkrone i en valgt retning, og styremekanismen kan være den delen av nedihullssammenstillingen som kontrolleres av apparatet. Nedihullssammenstillingen innbefatter en borkrone og en motor, motoren har en stator og en rotor, rotoren drives til å rotere i forhold til statoren ved passasjen av et borefluid langs et borefluidløp mellom rotoren og statoren. Motoren har en kanal som borefluidet kan passere gjennom, kanalen er adskilt fra borefluidløpet, og apparatet har en ventil for å kontrollere strømmen av borefluid gjennom kanalen. Oppfinnelsen tilveiebringer et robust og pålitelig middel for levering av høytrykks borefluid nedstrøms for motoren.

Description

APPARAT OG FREMGANGSMÅTE FOR KONTROLLERING AV EN DEL AV EN NEDIHULLSSAMMENSTILLING, OG EN NEDIHULLSSAMMENSTILLING

OPPFINNELSENS OMRÅDE

Denne oppfinnelse vedrører et apparat og en fremgangsmåte for kontrollering av en del av en nedihullssammenstilling, og en nedihullssammenstilling. Oppfinnelsen vil trolig finne sin største nytte ved kontrollering av styremekanismen til en nedihullssammenstilling, for dermed å styre en borkrone i en valgt retning, og det meste av den følgende beskrivelse vil vedrøre styringsapplikasjoner. Det vil imidlertid forstås at apparatet og fremgangsmåten kan brukes til å kontrollere andre deler av nedihullssammenstillingen.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Ved boring etter olje og gass er det ønskelig å opprettholde maksimum kontroll over boreoperasjonen, selv om boreoperasjonen kan være flere kilometer under jordens overflate. Styrbare borkroner, som kan oppnå retningsboring, er i utstrakt bruk, og er ofte påkrevet for å bore komplekse borehullstrajektorier som krever nøyaktig kontroll av borkronens bane under boreoperasjonen.

Retningsboring er komplisert på grunn av nødvendigheten av å operere den styrbare borkronen innenfor strenge borehullsbetingelser. Styremekanismen er typisk anordnet nær borkronen. For å oppnå den ønskede sanntids retningskontroll, er det foretrukket å fjernoperere styremekanismen fra jordens overflate. Styremekanismen kan videre opereres til å opprettholde den ønskede bane og retning uten hensyn til dens dybde inne i borehullet og under opprettholdelse av praktiske borehastigheter. Til slutt, styremekanismen må operere pålitelig under betingelser med eksepsjonell varme, trykk og vibrasjon, som typisk vil påtreffes under boreoperasjonen.

Mange typer av styremekanismer er kjent. En vanlig type styremekanisme omfatter en motor anordnet i et hus med en lengdeakse som er sideforskjøvet, skråstilt eller på annen måte forskjøvet fra borehullets akse. Motoren kan være av et mangfold av typer, innbefattende elektriske og hydrauliske. Hydrauliske motoren som opererer ved hjelp av det sirkulerende borefluidet er i alminnelighet kjent som "slam"-motorer. Borkronen er festet til utgangsakselen fra motoren, og roteres ved virkningen av motoren. Det aksialt sideforskjøvne motorhuset, i alminnelig referert til som en bøyd delseksjon eller "borerørsledd", tilveiebringer aksial forflytning som kan brukes til å forandre trajektorien til borehullet. Ved å rotere borkronen med motoren og samtidig rotere motorhuset med borestrengen, forandres orienteringen av husets side-forskyvning kontinuerlig, og banen til det fremadgående borehullet opprettholdes hovedsakelig parallell til borestrengens akse. Ved å rotere borkronen kun med motoren, blir borehullets bane avvikende fra aksen i den ikke-roterende borestrengen i retningen av sideforskyvningen til borerørsleddet. Ved å veksle mellom disse to metodologier for borkronens rotasjon, kan borehullets bane kontrolleres. En mer detaljert beskrivelse av retningsboring ved bruk av borerørsledd-konseptet er offentliggjort i US patent nr. 3260318 og 3841420.

UK-patentsøknader 2 435 060 og 2 440 024 beskriver også metoder for styring av en borkrone ved hjelp av det bøyde huset til en nedihullsmotor. Borestrengen roterer, og det er en roterbar forbindelse mellom borestrengen og huset til nedihullsmotoren. En clutchmekanisme er anordnet inne i den roterbare forbindelsen, clutchmekanismen kontrollerer orienteringen til huset og følgelig orienteringen til bøyen.

En annen metode for styring av en borkrone er å benytte en styremekanisme så som den som er beskrevet i vårt publiserte europeiske patent 1 024 245. Denne styremekanismen gir borkronen anledning til å bli beveget i enhver valgt retning, dvs. at retningen (og graden) av krumning til borehullet kan bestemmes under boreoperasjonen, og som et resultat av de målte borebetingelsene ved en bestemt borehullsdybde. En annen mekanisme som kan forårsake en (variabel) sideforskyv-ning, og dermed bringe borkronen til å avvike i en ønsket retning, og i et ønsket omfang, er offentliggjort i US patent 4416339.

Retningsboreapplikasjoner krever at borestrengen, eller deler av nedihullssammenstillingen, bøyer seg i ledd og/eller er fleksible, for å passere langs det krumme borehullet.

US-patent 7 766 098 beskriver en mekanisme og metode for styring av en borkrone ved periodisk variering av borkronens rotasjonshastighet. Dette patentet drar fordel av den kjensgjerning at den hastighet som borkronen fjerner borehullsmaterialet med er avhengig av dens rotasjonshastighet. Ved å variere rotasjonshastigheten til borkronen syklisk under hver 360° rotasjon av borestrengen, kan borkronen bevirkes til å fjerne mer materiale fra en side av borehullet enn den andre, hvorved borkronen bevirkes til å avvike fra en lineær bane. Den sykliske operasjon av en styremekanisme er et trekk ved mange styreverktøy som brukes sammen med roterende borestrenger, innbefattende den i det ovennevnte EP 1 024 245.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Den foreliggende oppfinnelse søker å tilveiebringe et apparat og en fremgangsmåte for kontrollering av en del av en nedihullssammenstilling. Oppfinnelsen søker å tilveiebringe et apparat som er mekanisk enkelt og robust, og dermed i stand til å motstå det strenge miljøet som påtreffes av nedihullsverktøy.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes det et apparat for kontrollering av en del av en nedihullssammenstilling, idet nedihullssammenstillingen innbefatter en borkrone og en motor, motoren har en stator og en rotor, rotoren drives til å rotere i forhold til statoren ved hjelp av et borefluid, rotoren er forbundet til borkronen, motoren har en kanal som borefluidet kan passere gjennom, apparatet har en ventil for å kontrollere strømmen av borefluid gjennom motoren.

I en typisk nedihullsmotor blir rotoren drevet til å rotere ved hjelp av borefluidet som strømmer mellom rotoren og statoren. I en fortrengningsmotor, så som en slammotor, avgrenser statoren og rotoren sammen en serie av lukkede kamre som beveger seg fra "opphulls" ende av motoren til "nedhulls" ende av motoren ettersom rotoren roterer. I en vingemotor spenner en serie av vinger over avstanden mellom en rotor-aksel og statoren og avgrenser et antall lukkede kamre, idet vingene drives til å rotere ettersom borefluidet pumpes gjennom motoren.

Energien som er påkrevet for å drive rotoren (og den tilknyttede borkronen) til å rotere trekkes ut fra borefluidet som et trykkfall over motoren. Trykket i borefluidet ovenfor motoren er således vesentlig større enn trykket i borefluidet nedenfor motoren. Trykket inne i borefluidet faller ytterligere ettersom borefluidet passerer borkronen, fluidet går inn i ringrommet som omgir nedihullssammenstillingen og strømmer tilbake til overflaten (sammen med medrevet borkaks).

Tilveiebringelse av en kanal gjennom motoren, og å tillate borefluid å passere gjennom kanalen, tilveiebringer en kilde for høytrykksfluid inne i nedihullssammenstillingen nedenfor motoren, f.eks. mellom motoren og borkronen. Alternativt angitt, den foreliggende oppfinnelse overfører noe av høytrykks borefluidet fra opphulls for motoren til nedhulls for motoren. Den delen av nedihullssammenstillingen som kontrolleres av apparatet er derfor ideelt sett lokalisert nedenfor motoren. Spesifikt, fordi borefluidet som passerer gjennom kanalen i realiteten omgår motoren, har oppfinnerne innsett at borefluidet kan foreta nyttig arbeid i umiddelbar nærhet av borkronen. Med oppfinnelsen unngås kravet om å tilveiebringe en separat kilde for høytrykks hydraulikkfluid i umiddelbar nærhet av borkronen.

Særlig for en styremekanisme er tilstedeværelsen av høytrykksfluid umiddelbart i nærhet av borkronen svært fordelaktig, ettersom fluidet kan brukes til å kontrollere en styremekanisme mye nærmere borkronen enn det som tidligere var tilgjengelig. Det innses at borkronens bane kan kontrolleres mer effektivt og nøyaktig jo nærmere styremekanismen er borkronen.

Kanelen er fortrinnsvis lokalisert inne i motorens rotor. I en typisk nedihulls bore-sammenstilling blir borefluidet pumpet ned senteret i borestrengen og strømmer rundt rotoren. Tilveiebringelse av en kanal gjennom rotoren forventes å være mindre mekanisk komplekst enn tilveiebringelse av en kanal gjennom en annen del av motoren (så som for eksempel statoren), eller tilveiebringelse av dedikert røropplegg for å la fluidet passere over motoren.

Det er ønskelig at motoren er en fortrengningsmotor, passende en Moineau-motor (eller "slammotor"). Trykkfallet over en slammotor er betydelig, for eksempel flere millioner Pascal (flere hundre psi) i en typisk boreoperasjon.

I utførelsesformer som benytter en Moineau-motor, har motoren en utgangsaksel (og kan i visse design også ha en inngangsaksel). For å ta hensyn til rotorens eksentriske bevegelse, er utgangsakselen (og inngangsakselen hvis den er tilstede) fleksibel.

I foretrukne utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse har motoren en inngangsaksel så vel som en utgangsaksel. Én ende av inngangsakselen, og én ende av utgangsakselen, er forbundet til rotoren, de andre endene av akslene er montert i respektive lagerblokker. Hver av inngangsakselen og utgangsakselen har fortrinnsvis en gjennomgående kanal, som kommuniserer med kanalen i rotoren. Det er ønskelig at ventilen er montert i lagerblokken for inngangsakselen. Det er derfor ikke påkrevet at ventilen gjennomgår eksentrisk bevegelse.

Kanalen i utgangsakselen er ideelt sett forbundet til en utløpskanal inne i lagerblokken for utgangsakselen. Utløpskanalen kan levere borefluidet til lokaliseringen for bruk.

Lagerblokkene er fortrinnsvis karbid-til-karbid-bærelagre som smøres av borefluidet. Dette er et typisk arrangement for en Moineau-motor, hvor en lagerblokk også virker som en strømningsstruper, dvs. at differansetrykket over lagerblokken tillater en liten andel av borefluidet å passere gjennom lageret, hvilket smører det.

Oppfinnelsen benyttes fortrinnsvis til å kontrollere en styremekanisme, og utløps-kanalen er forbundet til en sylinder inne i hvilken det er lokalisert et stempel til styremekanismen. Stempelet kan være forbundet til en sideforskyvende komponent tilpasset til å drive borkronen bort fra senterlinjen i borehullet.

Stempelet kan bevege seg sideveis og kan bevirke at en styrepute eller lignende også beveger seg sideveis. Stempelet kan alternativt bevege seg i lengderetningen, og den langsgående bevegelsen kan omdannes til sideveis bevegelse av den sideforskyvende komponenten ved hjelp av samvirkende elementer som er vinklet i forhold til

borehullets lengdeakse.

KORT BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i nærmere detalj, ved hjelp av eksempel, med henvisning til de ledsagende tegninger, hvor: Fig. 1 er en skjematisk representasjon av en nedihullssammenstilling som inkorporerer en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse for å kontrollere en styremekanisme, idet styremekanismen er i en tilstand hvor borkronen ikke bringes til avvik; Fig. 2 er et riss som fig. 1, med styremekanismen aktuert for å bringe borkronen til avvik; Fig. 3 er et snittriss gjennom en del av en nedihullssammenstilling som ligner

den på fig. 1 og 2, ovenfor motoren, med ventilen stengt;

Fig. 4 er et snittriss gjennom en annen del av nedihullssammenstillingen på fig.

3, nedenfor motoren, med ventilen stengt;

Fig. 5 er et snittriss gjennom delen av nedihullssammenstillingen på fig. 3, med

ventilen åpen;

Fig. 6 er et snittriss gjennom delen av nedihullssammenstillingen på fig. 4, med

ventilen åpen;

Fig. 7 og 8 er tverrsnittsriss av styremekanismen i bruk; Fig. 9 er et snittriss gjennom en del av en annen nedihullssammenstilling, ovenfor motoren, hvor sammenstillingen har en alternativ styremekanisme, med ventilen stengt; Fig. 10 er et snittriss gjennom en annen del av nedihullssammenstillingen på fig.

9, nedenfor motoren, med ventilen stengt;

Fig. 11 er et snittriss gjennom delen av nedihullssammenstillingen på fig. 9, med

ventilen åpen; og

Fig. 12 er et snittriss gjennom delen av nedihullssammenstillingen på fig. 10,

med ventilen åpen.

DETALJERT BESKRIVELSE

Som vist på fig. 1 omfatter nedihullssammenstillingen 10 en borkrone 12, en stabili-sator 14 nær borkronen, en motor 18 og en kontrollseksjon 20. Nedihullssammenstillingen 10 er forbundet til den nedihulls ende eller bunnenden av en borestreng 22, idet den andre enden av denne er forbundet til utstyr (ikke vist) ved jordens overflate. Det er foretrukket at borestrengen roteres av overflateutstyret.

Det er viktig at det i denne utførelsesformen ikke er nødvendig å tilveiebringe en fleksibel eller leddet skjøt inne i nedihullssammenstillingen, ettersom komponentene er tilstrekkelig fleksible til å tillate den nødvendige styreavbøyningen.

På kjent måte er diameteren til nedihullssammenstillingen 10 og diameteren til borestrengen 22 mindre enn diameteren til borehullet 24 som bores av borkronen 12. Borefluid eller slam pumpes av overflateutstyret gjennom borestrengen 22 og nedihullssammenstillingen 10, innbefattende borkronen 12, og returnerer til overflaten (sammen med medrevet borkaks) ved hjelp av det ringformede mellomrommet som omgir nedihullssammenstillingen 10 og borestrengen 22. Én av borestrengs-tabilisatorene 26 som tjener til å sentralisere borestrengen inne i borehullet 24 er vist på fig. 1.

Stabilisatoren 14 nær borkronen tjener også til å sentralisere nedihullssammenstillingen 10 inne i borehullet, men det er viktig at den i denne utførelsesformen også virker til å styre borkronen ved å bevirke at borkronen 12 avviker fra senterlinjen i borehullet, som forklart nedenfor.

Til felles med mange nedihullssammenstillinger omfatter kontrollseksjonen 20 en sensorseksjon 28, en effektforsyningsseksjon 30, en elektronikkseksjon 32 og en nedihulls telemetriseksjon 34. Sensorseksjonen 28 omfatter retningssensorer så som magnetometere og inklinometere som kan brukes til å angi orienteringen av nedihullssammenstillingen 10 inne i borehullet 24. Denne informasjonen brukes i sin tur til å bestemme borehullets bane. Sensorseksjonen 28 kan også omfatte andre sensorer som brukes i operasjoner med måling-under-boring (Measurement-While-Drilling, MWD) og logging-under-boring (Logging-While-Drilling, LWD), innbefattende, men ikke begrenset til, sensorer som er responsive på gammastråling, nøytronstråling og elektromagnetiske felt.

Elektronikkseksjonen 32 omfatter elektroniske kretser for å operere og kontrollere andre elementer inne i nedihullssammenstillingen 10. Elektronikkseksjonen 32 omfatter fortrinnsvis en minneenhet for lagring av retnings-boreparametere, målinger foretatt av sensorseksjonen 28, og retnings-boreoperasjonssystemer. Elektronikkseksjonen 32 omfatter også fortrinnsvis en nedihullsprosessor for å kontrollere elementer omfattende nedihullssammenstillingen 10, og for å behandle forskjellige måle- og telemetridata.

Elementer inne i nedihullssammenstillingen 10 er i kommunikasjon med jordens overflate ved hjelp av nedihulls-telemetriseksjonen 34. Nedihulls-telemetriseksjonen 32 mottar og sender data til en opphulls-telemetriseksjon (ikke vist), som typisk er lokalisert ved jordens overflate. Forskjellige typer av borehulls-telemetrisystemer kan brukes, innbefatter slampuls-systemer, slamsirene-systemer, elektromagnetiske systemer og akustiske systemer.

Effektforsyningsseksjonen 30 leverer den elektriske effekt som er nødvendig for å operere andre elementer inne i nedihullssammenstillingen 10. Effekten blir typisk tilført av batterier, men batteriene kan suppleres med effekt trukket ut fra borefluidet ved hjelp av for eksempel en effektturbin.

Som forklart ovenfor roterer borestrengen 22 med en rotasjonshastighet Rd. På typisk måte er borestrengen 22 forbundet til huset (eller "statoren") 36 (fig. 3) til motoren 18. Ettersom borefluid pumpes gjennom motoren 18, drives rotoren 38 (fig. 3) til å rotere i forhold til statoren med en rotasjonshastighet Rm (fig. 4). Utgangsakselen 40 til motoren 18 er forbundet til borkronen 12, slik at borkronens rotasjonshastighet Rber summen av borestrengens rotasjonshastighet Rd og motorens rotasjonshastighet Rm.

Stabilisatoren 14 nær borkronen har et antall av (i denne utførelsesformen tre) faste blader eller puter 42, og ett bevegelig blad eller pute 44 (se særlig fig. 7, 8), idet hvert av disse er tilpasset til inngrep med veggen til borehullet 24. Som vist på fig. 4 og 6 er den bevegelige puten 44 i inngrep med to stempler 46 som er forskyvbare inne i respektive sylindere 48. Sylindrene 48 er forbundet til utløpsfluidkanalen 50 som ligger inne i lagerblokken 16 for motorens utgangsaksel 40. Utløpsfluidkanalen 50 er i sin tur forbundet til en langsgående fluidkanal 52.

I denne utførelsesformen omfatter den langsgående kanalen 52 en del som er lokalisert inne i motorens utgangsaksel 40, en del inne i rotoren 38, en del inne i motorens inngangsaksel 54, og en del inne i lagerblokkens 56 inngangsaksel. Fluidkanalen avsluttes ved ventilorganet 58.

Ventilorganet 58 kontrolleres av aktuatoren 60 som er forbundet til komponentene inne i kontrollseksjonen 20 (og som kan være lokalisert inne i kontrollseksjonen 20). Aktuatoren 60 er lokalisert inne i løpet for borefluidet gjennom nedihullssammenstillingen 10 (løpet for borefluidet er vist av pilene inne i nedihullssammenstillingen 10), og kan kontrollere ventilorganet 58 til å bevege seg mellom en stengt posisjon (fig. 3) hvor borefluid ikke kan gå inn i kanalen 52, og en åpen posisjon (fig. 5) hvor borefluid kan gå inn i kanalen 52.

Det er viktig at, når ventilorganet 58 er åpent, kun en liten andel av borefluidet går inn i kanalen 52, og størstedelen av borefluidet pumpes fremdeles gjennom motoren 18. Åpningen og stengingen av ventilorganet 58 har følgelig kun en liten effekt på rotasjonshastigheten til rotoren 38.

Når ventilorganet 58 er åpent, passerer borefluid gjennom kanalen 52, gjennom utløpskanalen 50, og inn i sylindrene 48. Borefluidet kan forlate sylindrene 48 ved hjelp av utstrømningsporter 62 og 64, og strømme inn i ringrommet mellom nedihullssammenstillingen 10 og borehullet 24. Tverrsnittsarealet til kanalene 52, 50 er større enn tverrsnittsarealet til utstrømningsportene 62, 64, slik at når ventilorganet 58 er åpnet, drives stemplene 46 ut av sine sylindere 48, fra den inntrukne tilstanden på fig. 4 til den utstrukne tilstanden på fig. 6, hvilket i sin tur driver den bevegelige puten 44 utover. Når ventilorganet 58 er stengt, dreneres imidlertid fluidet inne i sylindrene 48 ved hjelp av utstrømningsportene 62 og 64, og returfjærene 66 driver den bevegelige puten 44, og dermed stemplene 46, innover.

Det vil forstås at trykket Pi inne i borefluidet i umiddelbar nærhet av ventilorganet 58 er svært nært det som er inne i borestrengen 22. Trykket Pi er betydelig høyere enn trykket P2nedenfor motoren 18, hvilket i sin tur er betydelig høyere enn trykket P3(se fig. 1) inne i ringrommet mellom nedihullssammenstillingen 10 og borehullet 24.

Det vil forstås at med ventilen 58 stengt, vil trykkdifferansen P2-P3være tilstrekkelig til å drive puten 44, og det vil også forstås at noe av det smørende fluidet for lagerblokken 16 kan gå inn i sylindrene 48 ved hjelp av kanalen 50. Lagerblokken 16 begrenser imidlertid strømningsmengden for borefluid inn i kanalen 50 tilstrekkelig til at trykket senkes umiddelbart gjennom utstrømningsportene 62 og 64, og puten 44 forblir inntrukket. En strømningsmengde av borefluid inn i sylindrene 48 tilstrekkelig til å bevege puten 44 er kun tilstede når ventilen 58 er åpnet.

Det vil forstås at hvis borestrengen 22 roterer, må operasjonen av styremekanismen være syklisk, og i all vesentlighet passe sammen med perioden for rotasjon av borestrengen 22. Som vist på fig. 7 og 8 (hver av disse er et tverrsnittsriss gjennom stabilisatoren 14 nær borkronen på fig. 2 og 6), hvis det er ønskelig å bringe borkronen til å avvike i en retning mot toppen av arket, er det nødvendig å strekke ut den bevegelige puten 44 idet den vender mot bunnen av arket.

Det vil også forstås at stabilisatoren 14 nær borkronen roterer sammen med statoren 36 til motoren 18, som i sin tur roterer sammen med borestrengen 22. Orienteringen av den bevegelige puten kan derfor bestemmes ved hjelp av sensorseksjonen 28. Når det er ønskelig å bringe borehullet til å avvike i en valgt retning (retningen til pilene på fig. 7 og 8) kan kontrollseksjonen 20 beregne orienteringen til den diametralt mot-satte posisjonen 68, og instruere ventilaktuatoren 60 til å åpne ventilen 58 i henhold til dette. Spesifikt åpner ventilaktuatoren 60 ventilen 58 ved en første vinkel a, og stenger ventilen 58 ved en andre vinkel p, for hver rotasjon av stabilisatoren 14.

Siden den bevegelige puten 44 ikke beveger seg momentant til sin utstrukne tilstand, er det nødvendig at ventilen 58 åpner før puten 44 når posisjonen 68, og at ventilen 58 forblir åpen over en andel av hver rotasjon. Hvis det er ønskelig kan det anordnes slik at vinklene a og p har lik avstand til hver side av posisjonen 68, men siden det er trolig at den bevegelige puten 44 vil strekke seg ut gradvis (og særlig langsommere enn den vil trekke seg inn) er det foretrukket at vinkelen p er nærmere posisjonen 68 enn vinkelen a.

Den varigheten som vinkelen 58 må være åpen, og derfor differansen mellom vinklene a og p , kan bestemmes ved eksperiment eller beregning, det samme kan relasjonen mellom vinklene a og p og posisjonen 68.

Selv om den bevegelige puten 44 er egnet til å bringe en hovedsakelig lineær nedihullssammenstilling til å avvike, som i den viste utførelsesformen, kan den alternativt brukes sammen med et bøyd hus, for eksempel med det bøyde huset orientert cirka 180° fra den bevegelige puten.

Utførelsesformen på fig. 9-12 ligner den som er på fig. 4-8 ved å bruke borefluidet til å kontrollere en styremekanisme. I denne utførelsesformen innbefatter styremekanismen imidlertid en sideforskyvende komponent som styres av elementer som har samvirkende overflater 70, 72 som er vinklet i forhold til lengdeaksen i nedihullssammenstillingen. Strukturen til nedihullssammenstillingen ovenfor motoren 18, og strukturen til motoren 18, er identiske til de som er for utførelsesformen på fig. 4-8, og de samme henvisningstall brukes.

I denne utførelsesformen kommuniserer kanalen 52 med en utløpskanal 74 som åpner inn i en ringformet sylinder 76. Et ringformet stempel 78 samvirker med sylinderen 76, idet stempelet har en vinklet overflate 72 i kontakt med en vinklet krage 70. Den vinklede kragen 70 er utformet som en forlengelse av et gaffelledd 80.

En drivaksel 82 er lokalisert inne i gaffelleddet 80, idet drivakselen avsluttes i respektive ledd 84 med konstant hastighet (constant velocity joints). Leddene 84 med konstant hastighet tillater at rotasjonen av utgangsakselen 40 overføres til akselen 86 som er forbundet til borkronen (ikke vist i denne utførelsesformen).

Det vil forstås at, ettersom stempelet 78 beveger seg i lengderetningen i forhold til sin sylinder 76, de vinklede overflatene 70, 72 forårsaker tverrgående bevegelse av kragen, og følgelig dreiing av gaffelleddet 80. Borkronen bevirkes dermed til å avvike fra en lineær bane.

Sylinderen 76 har en utstrømningsport 88 og stempelet har en returfjær 90, slik at når ventilen 58 stenges, beveges stempelet til sin inntrukne tilstand, som vist på fig. 10. Når ventilen 58 åpnes, drives imidlertid stempelet 78 til venstre, som det ses, hvilket tvinger kragen 70 nedover og følgelig tvinger gaffelleddet 80 til å rotere medurs, som tegnet, hvilket i sin tur bevirker at borkronen får borehullet til å avvike i en oppover rettet bane.

Det vil ses at utstrømningsporten 88 åpner inn i nedihullssammenstillingen, slik at den virksomme trykkdifferansen for denne utførelsesformen er P1-P2, dvs. den samme som trykkfallet over motoren 18. Hvis det imidlertid er ønskelig, kan utstrømnings-porten åpne inn i mellomrommet mellom nedihullssammenstillingen og borehullet, hvilket tilveiebringer en større trykkdifferanse.

Claims (23)

1. Apparat for kontrollering av en del av en nedihullssammenstilling, nedihullssammenstillingen innbefatter en borkrone og en motor, motoren har en stator og en rotor, rotoren drives til å rotere i forhold til statoren ved passasjen av et borefluid langs et borefluidløp mellom rotoren og statoren, motoren har en kanal som borefluidet kan passere gjennom, kanalen er adskilt fra bore-fluidløpet, apparatet har en ventil for å kontrollere strømmen av borefluid gjennom kanalen.

2. Apparat som angitt i krav 1, hvor motoren er en fortrengningsmotor.

3. Apparat som angitt i krav 1 eller 2, hvor motoren er en Moineau-motor.

4. Apparat som angitt i ethvert av kravene 1-3, hvor kanalen er lokalisert inne i rotoren.

5. Apparat som angitt i krav 4, hvor motoren har en inngangsaksel og en utgangsaksel, én ende av inngangsakselen er forbundet til rotoren, og én ende av utgangsakselen er forbundet til rotoren.

6. Apparat som angitt i krav 5, hvor hver av inngangsakselen og utgangsakselen har en respektiv gjennomgående kanal, kanalene i inngangsakselen og utgangsakselen kommuniserer med kanalen i rotoren.

7. Apparat som angitt i krav 6, hvor utgangsakselen bæres av utgangsaksel-lagermidler, og hvor kanalen i utgangsakselen er forbundet til en utløpskanal inne i utgangsaksel-lagermidlene.

8. Apparat som angitt i ethvert av kravene 5-7, hvor inngangsakselen bæres av inngangsaksel-lagermidler, og hvor ventilen er montert i inngangsaksel-lagermidlene.

9. Apparat som angitt i krav 8, hvor inngangsaksel-lagermidlene omfatter et sett av lagre og en lagerholder, lagerholderen har en overflate som kan gå i inngrep med en del av ventilen.

10. Nedihullssammmenstilling for forbindelse til en borestreng, nedihullssammenstillingen omfatter en borkrone, en styremekanisme og en motor, styremekanismen er lokalisert mellom borkronen og motoren, motoren haren stator og en rotor, rotoren drives til å rotere i forhold til statoren av passasjen av et borefluid langs et borefluidløp mellom rotoren og statoren, motoren har en kanal som borefluidet kan passere gjennom, kanalen er adskilt fra bore-fluidløpet, kanalen er forbundet til en del av styremekanismen, sammenstillingen har en ventil for å kontrollere strømmen av borefluid gjennom kanalen.

11. Nedihullssammenstilling som angitt i krav 10, hvor kanalen er forbundet til en sylinder, sylinderen samvirker med et stempel til styremekanismen.

12. Nedihullssammenstilling som angitt i krav 11, som haren lengdeakse, hvor stempelet er del av en styremekanisme tilpasset til å sideforskyve borkronen fra lengdeaksen.

13. Nedihullssammenstilling som angitt i krav 12, hvor stempelet samvirker med en styrepute som i bruk har kontakt med en borehullsvegg.

14. Nedihullssammenstilling som angitt i krav 12 eller 13, hvor stempelet beveger seg i forhold til sylinderen i en retning som er hovedsakelig perpendikulær på lengdeaksen.

15. Nedihullssammenstilling som angitt i krav 12 eller 13, hvor stempelet beveger seg i forhold til sylinderen i en retning som er hovedsakelig parallell med lengdeaksen.

16. Nedihullssammenstilling som angitt i krav 15, som har samvirkende sleide-elementer som er vinklet i forhold til lengdeaksen.

17. Nedihullssammenstilling som angitt i ethvert av kravene 11-16, hvor sylinderen har en utstrømning for borefluidet, utstrømningen er lokalisert i en ytre overflate til styremekanismen.

18. Nedihullssammenstilling som angitt i krav 17, hvor utstrømningen er perma-nent åpen, tverrsnittsarealet av utstrømningen er mindre enn minimum tverrsnittsareal til kanalen.

19. Fremgangsmåte for kontrollering av en del av en nedihullssammenstilling, nedihullssammenstillingen innbefatter en borkrone og en motor, motoren har en stator og en rotor, rotoren drives til å rotere i forhold til statoren ved passasjen av et borefluid langs et borefluidløp mellom rotoren og statoren, motoren har en kanal som borefluidet kan passere gjennom, kanalen er adskilt fra borefluid løpet, fremgangsmåten innbefatter trinnet med kontrollering av strømmen av borefluid gjennom kanalen ved hjelp av en ventil.

20. Fremgangsmåte som angitt i krav 19, hvor nedihullssammenstillingen innbefatter en styremekanisme som roterer sammen med borkronen, fremgangsmåten innbefatter de ytterligere trinn med: {i} bestemmelse av en styreretning for borkronen, {i} avføling av vinkelorienteringen til styremekanismen, og {ii} åpning og stenging av ventilen avhengig av den bestemte styreretningen og den avfølte vinkelorienteringen.

21. Fremgangsmåte som angitt i krav 20, hvor ventilen åpnes og stenges syklisk i samsvar med rotasjonen til styremekanismen.

22. Fremgangsmåte som angitt i krav 20 eller 21, innbefattende de ytterligere trinn med: {i} bestemmelse av vinkelposisjonen diametralt motsatt styreretningen, {ii} åpning av ventilen ved en ventilåpningsposisjon før vinkelposisjonen, og {Mi} stenging av ventilen ved en ventilstengingsposisjon etter vinkelposisjonen.

23. Fremgangsmåte som angitt i krav 22, hvor vinkelen mellom ventilåpnings-posisjonen og vinkelposisjonen, og vinkelen mellom ventilstengingsposisjonen og vinkelposisjonen, ikke er like.