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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Systeme, Baugruppen und Verfahren zum Aktivieren von Bohrlochwerkzeugen.
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HINTERGRUND
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In Verbindung mit dem Abbau von Kohlenwasserstoffen aus der Erde werden im Allgemeinen unter Verwendung diverser verschiedener Verfahren und Ausrüstungen Bohrlöcher gebohrt. Gemäß einem geläufigen Verfahren wird ein Rollenkonusmeißel oder ein feststehender Fräsmeißel gegen die unterirdische Formation gedreht, um das Bohrloch zu bilden. Der drehende Meißel ist in dem Bohrloch an einem röhrenförmigen Bohrstrang aufgehängt. Durch den Bohrstrang hindurch wird Bohrspülung gepumpt und an dem Meißel oder in seiner Nähe abgelassen. Unter anderem trägt die Bohrspülung dazu bei, den Meißel während des Bohrvorgangs kühl und sauber zu halten. Bei vielen Systemen sind diverse Bohrlochwerkzeuge (z.B. meißelnahe Ausräumer und Nachräumer) in einer Bohrlochbaugruppe am unteren Ende des Bohrstrangs enthalten, um die Bohrarbeiten zu erleichtern. Derartige Werkzeuge benötigen häufig eine Fernanschaltung innerhalb der Untertage-Umgebung des Bohrlochs.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 eine schematische Abbildung einer Bohranlage, die eine Bohrlochbaugruppe umfasst, die mit einem Bohrlochwerkzeug ausgestattet ist, das durch einen Werkzeugaktivator ausgefahren werden kann.
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2 eine perspektivische Ansicht einer unvollständigen Bohrlochbaugruppe, die ein Ausräumwerkzeug umfasst, das durch einen Werkzeugaktivator ausgefahren werden kann.
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3 ein Diagramm eines Werkzeugaktivators.
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4A eine Querschnittsansicht einer Ausräumerbaugruppe aus 2, die den Werkzeugaktivator aus 3 abbildet, der das Ausräumwerkzeug in einer eingefahrenen Position hält.
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4B eine Querschnittsansicht einer Ausräumerbaugruppe aus 2, die den Werkzeugaktivator aus 3 abbildet, der das Ausräumwerkzeug in eine ausgefahrene Position freigibt.
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5A bis 5D fortschreitende Diagramme, die eine begrenzte Drehung des Werkzeugaktivators abbilden.
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6A bis 6D fortschreitende Diagramme, die eine Werkzeuganschaltsequenz abbilden.
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7 eine Grafik, die ein Protokoll zum Betätigen des Werkzeugaktivators gemäß der Anschaltsequenz aus 6A bis 6D abbildet.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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1 ist ein Diagramm einer beispielhaften Bohranlage 10 zum Bohren eines Bohrlochs 12. Die Bohranlage 10 umfasst einen Bohrstrang 14, der von einem Bohrturm 16 getragen wird, der im Allgemeinen an der Erdoberfläche 18 positioniert ist. Der Bohrstrang 14 erstreckt sich von dem Bohrturm 16 aus in das Bohrloch 12. Eine Bohrlochgbaugruppe 100 an dem unteren Endabschnitt des Bohrstrangs 14 umfasst ein Bohrlochwerkzeug 200 (z.B. ein Ausräumwerkzeug) und einen Meißel 19. Diverse andere Bohrlochwerkzeuge, um die Bohrarbeiten zu erleichtern, können ebenfalls enthalten sein, sind jedoch nicht gezeigt. Wie zuvor mit Bezug auf 2 besprochen, ist das Bohrlochwerkzeug 200 bei diesem Beispiel ein Ausräumwerkzeug. Der Meißel 19 kann ein feststehender Fräsmeißel, ein Rollenkonusmeißel oder ein beliebiger anderer Meißeltyp sein, der zum Bohren eines Bohrlochs geeignet ist. Der Meißel 19 kann durch die Übertage-Ausrüstung, die den gesamten Bohrstrang 14 dreht, und/oder durch einen unterirdischen Motor (häufig als „Schlammmotor” bezeichnet), der in dem Bohrstrang getragen wird, gedreht werden.
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Ein System 20 zum Zuführen von Bohrspülung umfasst eine oder mehrere Schlammpumpen 22 (z.B. Zweifach-, Dreifach- oder Sechsfachpumpen), um Bohrspülung (häufig als „Bohrschlamm” bezeichnet) zwangsläufig durch einen internen Strömungskanal des Bohrstrangs 14 (z.B. eine mittlere Bohrung des Bohrstrangs) nach unten fließen zu lassen. Das System 20 zum Zuführen von Bohrspülung kann auch diverse andere Bestandteile zum Überwachen, Aufbereiten und Lagern von Bohrspülung umfassen. Ein Steuergerät 24 betätigt das Spülungszuführsystem 20, indem es Betriebssteuersignale an diverse Bestandteile des Systems abgibt. Beispielsweise kann das Steuergerät 24 die Betätigung der Schlammpumpen 22 vorschreiben, indem es Betriebssteuersignale abgibt, welche die Drehzahl, den Durchfluss und/oder den Druck der Schlammpumpen 22 festlegen.
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Bei einigen Umsetzungen ist das Steuergerät 24 ein Computersystem, das eine Speichereinheit umfasst, die Daten und Anweisungen zur Verarbeitung durch einen Prozessor enthält. Der Prozessor empfängt Programmanweisungen und sensorische Rückmeldungsdaten von der Speichereinheit, führt logische Operationen aus, die von den Programmanweisungen benötigt werden, und generiert Befehlssignale zum Betätigen des Spülungszuführsystems 20. Eine Ein-/Ausgabeeinheit überträgt die Befehlssignale an die Bestandteile des Spülungszuführsystems und empfängt eine sensorische Rückmeldung von diversen Sensoren, die über die gesamte Bohranlage 10 verteilt sind. Daten, die der sensorischen Rückmeldung entsprechen, werden in der Speichereinheit zum Abruf durch den Prozessor gespeichert. Bei einigen Beispielen betätigt das Steuergerät 24 das Spülungszuführsystem 20 automatisch (oder halbautomatisch) basierend auf programmierten Steuerroutinen, die auf Rückmeldungsdaten von den Sensoren überall in der Bohranlage angewendet werden. Bei einigen Beispielen betätigt das Steuergerät das Spülungszuführsystem 20 basierend auf Befehlen, die manuell von einem Benutzer abgegeben werden.
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Die Bohrspülung wird von dem Bohrstrang 14 durch den Bohrmeißel 19 oder in der Nähe desselben abgelassen, um zu den Bohrarbeiten beizutragen (z.B. durch Schmieren und/oder Kühlen des Bohrmeißels), und wird anschließend in Richtung auf die Oberfläche 18 durch einen Ringraum 26, der zwischen dem Bohrloch 12 und dem Bohrstrang 14 gebildet ist, zurückgeführt. Die umgeleitete Bohrspülung, die durch den Ringraum 26 fließt, führt Bohrklein von der Sohle des Bohrlochs 12 in Richtung auf die Oberfläche 18. An der Oberfläche kann das Bohrklein aus der Bohrspülung entnommen werden, und die Bohrspülung kann zur weiteren Verwendung in das Spülungszuführsystem 20 zurückgeführt werden.
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In der vorstehenden Beschreibung der Bohranlage 10 kann es sein, dass diverse Ausrüstungsteile, wie etwa Rohre, Ventile, Befestigungsvorrichtungen, Anschlussstücke usw., der einfacheren Beschreibung halber ausgelassen werden. Der Fachmann wird jedoch verstehen, dass diese herkömmliche Ausrüstung je nach Bedarf verwendet werden kann. Der Fachmann wird ferner verstehen, dass diverse beschriebene Bestandteile als Erläuterung zu kontextuellen Zwecken erwähnt werden und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken. Obwohl ferner die Bohranlage 10 in einer Anordnung gezeigt wird, die ein gerades Untertage-Bohren ermöglicht, versteht es sich, dass auch Richtbohranordnungen in Betracht gezogen werden und demnach im Umfang der vorliegenden Offenbarung liegen.
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2 ist eine perspektivische Ansicht einer unvollständigen Bohrlochbaugruppe 100, die sich am unteren Ende des Bohrstrangs 14 befindet. Wie zuvor angemerkt, ist bei diesen Umsetzungen die Bohrlochbaugruppe 100 mit einem Ausräumwerkzeug 200 ausgestattet. Das Ausräumwerkzeug 200 umfasst ein röhrenförmiges Gehäuse 202, das mit dem Bohrstrang 14 verbunden ist, und eine Anordnung von mehreren Schneidblöcken 204, die umfangsmäßig um das Gehäuse herum verteilt sind. Das Gehäuse 202 definiert eine mittlere Längsachse 205. Bei diesem Beispiel umfasst das Ausräumwerkzeug 200 drei Schneidblöcke 204, die sich in Umfangsintervallen von 120° befinden. Natürlich kann eine beliebige geeignete Anordnung von Schneidblöcken bei diversen anderen Ausführungsformen und Umsetzungen verwendet werden, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen.
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Jeder der Schneidblöcke 204 umfasst ein Schneidelement 206. Das Schneidelement 206 ist zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position bewegbar. In der eingefahrenen Position (nicht gezeigt), ist das Schneidelement 206 in das Gehäuse 202 zurückgezogen. In der ausgefahrenen Position (in 2 abgebildet) erstreckt sich das Schneidelement 206 aus dem Gehäuse 202 durch eine Öffnung 208 radial nach außen, um die Bohrlochwand in Eingriff zu bringen. Bei einigen Beispielen ist das Schneidelement 206 (z.B. durch eine oder mehrere lineare Federn) vorgespannt, um sich in Richtung auf die ausgefahrene Position zu bewegen (siehe 4A und 4B). In der ausgefahrenen Position schleifen und schneiden die Schneidelemente 206 die Formation ab, während das Ausräumwerkzeug 200 durch den Bohrstrang 14 gedreht wird, wodurch der Durchmesser des Bohrlochs erweitert wird. Wie es nachstehend beschrieben wird, ist ein Drehwerkzeugaktivator in dem Gehäuse 202 eingebaut und wird verwendet, um die Schneidelemente 206 an die ausgefahrene Position anzupassen.
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Bei diesem Beispiel sind die Schneidelemente 206 als im Wesentlichen kreisförmige Schneidblöcke abgebildet, die beispielsweise, während sie sich in der ausgefahrenen Position befinden, gegen die Wände eines Bohrlochs scheren. Geeignete Schneidelemente können jedoch zusätzliche oder unterschiedliche Bestandteile und Merkmale umfassen (z.B. eine andere Form). Als ein Beispiel können die Schneidelemente ein Messer mit einzelnen Bohrkronen umfassen (z.B. PDC-Bohrkronenplatten, Diamantplattenbohrkronen, gepanzerte Metallplatten und/oder dergleichen), die an dem Messer angebracht sind. Bei einigen Beispielen sind die Schneidelemente an einer drehenden Scheibe und/oder einem Kegel angebracht.
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3 ist ein Diagramm eines Werkzeugaktivators 300, der verwendet werden kann, um die Betätigung des Ausräumwerkzeugs 200 von der eingefahrenen Position in die ausgefahrene Position zu ermöglichen. Der Übersichtlichkeit und Diskussion halber ist der Werkzeugaktivator 300 in einer auseinandergenommenen Lage und außerhalb des Gehäuses 202 abgebildet. Der Werkzeugaktivator 300 umfasst ein Paar von ersten und zweiten Scheiben 302a und 302b, ein Schlüsselelement 304 und einen Anschaltstift 306. Die Scheiben 302a und 302b sind aneinander befestigt (z.B. einstückig miteinander gebildet oder durch Schweißen oder ein mechanisches Befestigungssystem verbunden) und durch eine Torsionsfeder 303 vorgespannt, um sich zusammen um die mittlere Längsachse 205 des Ausräumwerkzeuggehäuses 202 zu drehen. Wie es nachstehend beschrieben wird, stellt das Schlüsselelement 304 mit den Scheiben 302a und 302b eine Schnittstelle her, um eine Drehbewegung zu verhindern. Das Schlüsselelement 304 kann jedoch bei Bedarf bewegt werden, um die Scheiben 302a und 302b zur Drehung über einen begrenzten Winkelabstand freizugeben.
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Jede der Scheiben 302a und 302b umfasst einen Körperabschnitt 308, der eine mittlere Öffnung 310 aufweist, um die Scheiben 302a und 302b auf einem mittleren Bohrspülungsströmungsrohr (nicht gezeigt) zu montieren, das sich durch die Bohrlochbaugruppe 100 hindurch erstreckt. Die Scheiben 302a und 302b weisen auch eine Vielzahl von radial vorstehenden Zähnen 312 auf. Wie gezeigt sind die Zähne 312 um die äußere Umfangsfläche 313 der Scheiben 302a und 302b herum verteilt. Jede der Scheiben 302a und 302b umfasst auch ein Stiftloch 314, um den Anschaltstift 306 aufzunehmen, wie es nachstehend beschrieben wird. Die Scheiben 302a und 302b sind miteinander in einer festen koaxialen und planparallelen Ausrichtung mit Bezug auf die mittlere Längsachse 205 befestigt. Die Scheiben 302a und 302b sind auch derart orientiert, dass die jeweiligen Stiftlöcher 314 der Scheiben fluchten.
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Die Zähne 312 der Scheiben 302a und 302b sind umfangsmäßig zueinander versetzt und bilden ein abwechselndes Muster mit dem Zahn einer Scheibe, der sich zwischen zwei benachbarten Zähnen der anderen Scheibe befindet. Die Zähne 312 sind keilförmige Elemente, die eine ebene Oberfläche 316 zum Eingriff mit einem passenden Abschnitt des Schlüsselelements 304 aufweisen. Bei diesem Beispiel ist die Anordnung der Zähne 312 für jede Scheibe 302a, 302b in Form, Größe, Anzahl und Muster im Wesentlichen identisch. Es können jedoch andere geeignete Konfigurationen verwendet werden, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Beispielsweise könnte die Anzahl von Zähnen auf einer oder beiden Scheiben erhöht oder verringert werden, um den Winkeldrehabstand durch die Scheiben als Reaktion auf jede Bewegung des Schlüsselelements zu ändern.
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Das Schlüsselelement 304 umfasst einen Schaftabschnitt 318 und einen Kopfabschnitt 320. Der Kopfabschnitt 320 des Schlüsselelements 304 ist radial auf die Zähne der Scheiben 302a und 302b ausgerichtet. D.h. das Schlüsselelement 304 befindet sich derart in dem Ausräumwerkzeuggehäuse 202, dass sich die Zähne 312 und der Kopfabschnitt 320 ungefähr in dem gleichen radialen Abstand von der mittleren Längsachse 205 befinden. Der Kopfabschnitt 320 des Schlüsselelements 304 stellt eine ebene Oberfläche 322 bereit, welche die ebene Eingriffsfläche 316 der Zähne 312 ergänzt. Bei diesem Beispiel ist das Schlüsselelement in einer Richtung, die zur Längsachse 205 parallel ist (d.h. in einer Längsrichtung), zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar. In der ersten Position kann der Kopfabschnitt 320 nur mit den Zähnen 312 der ersten Scheibe 302a in Eingriff gebracht werden. In der zweiten Position kann der Kopfabschnitt 320 nur mit den Zähnen 312 der zweiten Scheibe 302b in Eingriff gebracht werden. Der Schaftabschnitt 318 des Schlüsselelements 304 bildet mit einer linearen Feder 324 (z.B. einer Schraubenfeder oder einer Tellerfeder) eine Schnittstelle. Die lineare Feder 324 treibt das Schlüsselelement 304 in Richtung auf die erste Position. Somit kann eine Bewegung des Schlüsselelements 304 von der ersten Position in die zweite Position erreicht werden, indem eine Kraft ausgeübt wird, wie ausreicht, um eine Federkraft der linearen Feder 324 zu überwinden. Die Bewegung des Schlüsselelements 304 zurück in die erste Position kann erreicht werden, indem die ausgeübte Kraft entfernt wird.
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Der Anschaltstift 306 ist von einer abgeschalteten Position (in 4A gezeigt) in eine angeschaltete Position (in 4B gezeigt) bewegbar. In der abgeschalteten Position wird der Anschaltstift 306 an dem Körperabschnitt 308 der ersten Scheibe 302a gehalten. Bei diesem Beispiel wird der Anschaltstift 306 durch eine lineare Feder 326 getrieben, um die erste Scheibe 302a zu berühren. In der angeschalteten Position wird der Anschaltstift 306 durch die lineare Feder 326 in die Stiftlöcher 314 in jeder der Scheiben 302a und 302b getrieben. Wie in 4A und 4B abgebildet und nachstehend ausführlich beschrieben, ist der Anschaltstift 306 mit den Schneidelementen 206 des Ausräumwerkzeugs 200 derart gekoppelt, dass die Schneidelemente 206 in das Gehäuse 202 eingefahren sind, wenn sich der Anschaltstift 306 in der abgeschalteten Position befindet. Die Schneidelemente 206 werden aus dem Gehäuse 202 ausgefahren, wenn sich der Anschaltstift 306 in der angeschalteten Position befindet.
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Wie es nachstehend ausführlich beschrieben wird, können die Scheiben 302a und 302b iterativ durch eine Kraft der Torsionsfeder 303 gedreht werden, die freigesetzt wird, indem das Schlüsselelement 304 abwechselnd mit den Zähnen 312 der jeweiligen Scheiben 302a und 302b in und außer Eingriff gebracht wird. Die iterative Drehung der Scheiben 302a und 302b ermöglicht eine Bewegung des Anschaltstifts 306 von der abgeschalteten Position in die angeschaltete Position. Insbesondere werden die Scheiben 302a und 302b iterativ gedreht, bis die Stiftlöcher 314 auf den Anschaltstift 306 ausgerichtet sind. Bei einigen Beispielen wird das Schlüsselelement 304 zwischen den ersten und zweiten Positionen als Reaktion auf Druckvariationen in dem Gehäuse 202 bewegt. Insbesondere kann eine positive Druckdifferenz zwischen dem Gehäuse 202 und dem umgebenden Ringraum 26 eine hydraulische Nettodruckkraft bereitstellen, um auf eine Oberfläche 321 des Kopfabschnitts 320 des Schlüsselelements 304 einzuwirken. Druckvariationen in dem Gehäuse 202 können durch Änderungen des Durchflusses der Bohrspülung entstehen, die durch die Betätigung der Schlammpumpen 22 über das Steuergerät 24 erzeugt werden. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Es kann ein geeignetes Verfahren zum Erhöhen oder Verringern des relativen Drucks verwendet werden, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Beispielsweise könnte ein Kugelfallverfahren verwendet werden, um den relativen Druck zu steuern.
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Eine Erhöhung des relativen Drucks, die durch einen erhöhten Durchfluss verursacht wird (z.B. wenn die Schlammpumpen 22 angeschaltet oder mit einer hohen Strömungseinstellung betätigt werden), baut eine hydraulische Kraft auf, die auf die Oberfläche 321 des Kopfabschnitts 320 des Schlüsselelements 304 wirkt und die Federkraft der linearen Feder 324 überwindet, um das Schlüsselelement 304 von der ersten Position in Richtung auf die zweite Position zu treiben. Umgekehrt schwächt eine Verringerung des relativen Drucks, die durch einen verringerten Durchfluss verursacht wird (z.B. wenn die Schlammpumpen 22 abgeschaltet oder mit einer geringen Strömungseinstellung betätigt werden), die hydraulische Kraft, die auf das Schlüsselelement 304 ausgeübt wird, wodurch die lineare Feder 324 das Schlüsselelement 304 in Richtung auf die erste Position zurück treiben kann.
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4A und 4B sind Querschnittsansichten der Bohrlochbaugruppe 100, die das Anschaltwerkzeug 300 umfasst, das in dem Gehäuse 202 des Ausräumwerkzeugs 200 installiert ist. Insbesondere bilden 4A und 4B den Anschaltstift 306 des Anschaltwerkzeugs 300 jeweils in einer abgeschalteten Position und einer angeschalteten Position ab. Bei diesem Beispiel sind die Scheiben 302a und 302b als einheitliche Struktur einstückig gebildet (im Gegensatz zu der auseinandergenommenen Lage, die in 3 gezeigt wird). Wie in 4A gezeigt, wenn sich der Anschaltstift 306 in einer abgeschalteten Position befindet und durch die Feder 326 an die erste Scheibe 302a gelegt wird, steht der längliche Schaft 328 des Anschaltstifts 306 in einen Schlitz 210 vor, der in dem Körper des Schneidelements 206 gebildet ist. Wenn der Anschaltstift 306 in dem Schlitz 210 aufgenommen ist, wird das Schneidelement 206 in einer eingefahrenen Position gehalten, die in das Gehäuse 202 des Ausräumwerkzeugs 200 zurückgezogen ist. In der abgeschalteten Position hält der Anschaltstift 306 das Schneidelement 206 gegenüber einer Vorspannkraft, die durch die Federn 212 bereitgestellt wird, die das Schneidelement 206 radial nach außen in Richtung auf die ausgefahrene Position treiben, an Ort und Stelle. Wie in 4B gezeigt, wenn der Anschaltstift 306 in eine angeschaltete Position bewegt wird (d.h. in welcher der Anschaltstift 306 durch die Feder 326 in die Stiftlöcher 314 der Scheiben 302a und 302b getrieben wird), wird der Anschaltstift 306 aus dem Schlitz 210 entfernt, und das Schneidelement 206 kann sich als Reaktion auf die Vorspannkraft der Federn 212 in die ausgefahrene Position bewegen.
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5A bis 5D sind fortschreitende Diagramme des Werkzeugaktivators 300, die eine begrenzte Drehung der Scheiben 302a und 302b abbilden. In 5A befindet sich das Schlüsselelement 304 in der ersten Position, wobei der Kopfabschnitt 320 einen Zahn 312 der ersten Scheibe 302a in Eingriff bringt. Wenn der Zahn 312 durch das Schlüsselelement 304 in Eingriff gebracht ist, werden die federvorbelasteten Scheiben 302a und 302b daran gehindert, sich zu drehen. In 5B wird das Schlüsselelement 304 in die zweite Position bewegt, wobei es den Kopfabschnitt 320 mit dem Zahn 312 der ersten Scheibe 302a außer Eingriff bringt. Da die Zähne 312 der ersten und zweiten Scheiben 302a und 302b zueinander versetzt sind, entkoppelt eine Bewegung des Schlüsselelements 304 von der ersten Position in die zweite Position nun das Schlüsselelement 304 vollständig von den Scheiben. Somit werden die Scheiben 302a und 302b freigegeben und können sich durch das Treiben der Torsionsfeder 303 in der Richtung 350 drehen. 5c bildet ab, dass das Schlüsselelement 304 die Drehung der Scheiben 302a und 302b begrenzt, indem es mit einem Zahn 312 der zweiten Scheibe 302b in Eingriff kommt.
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In 5D wurde das Schlüsselelement 304 in die erste Position zurück bewegt, wobei es den Kopfabschnitt 320 mit dem Zahn 312 der zweiten Scheibe 302b außer Eingriff bringt. Die Scheiben 302a und 302b sind wieder von dem Schlüsselelement 304 entkoppelt und können sich daher über einen begrenzten Winkelabstand drehen, bis der Kopfabschnitt 320 des Schlüsselelements 304 auf einen Zahn 312 der ersten Scheibe 302a trifft. Bei diesem Beispiel sind die Zähne der Scheiben 302a und 302b in einem Muster angeordnet, das eine Drehung über einen Winkelabstand von ungefähr dreißig Grad bei jeder Bewegung des Schlüsselelements 304 zwischen den ersten und zweiten Positionen ermöglicht. Wie zuvor nahegelegt, kann jedoch eine Konfiguration mit dichter beabstandeten Zähnen verwendet werden, um den Drehbetrag (z.B. auf zwanzig Grad, zehn Grad oder weniger) zu reduzieren. Dagegen kann eine Konfiguration mit einer geringeren Anzahl von Zähnen, die weiter auseinander liegen, verwendet werden, um den Drehbetrag (z.B. auf vierzig Grad, fünfzig Grad oder mehr) zu vergrößern.
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6A bis 6D sind fortschreitende Diagramme, die den Werkzeugaktivator 300 abbilden, die eine mehrstufige Werkzeuganschaltsequenz durchläuft. Wie zuvor angemerkt, wird das Anschalten der Schneidelemente 206 des Ausräumwerkzeugs erreicht, wenn der Anschaltstift 306 durch die Stiftlöcher 314 in die angeschaltete Position getrieben wird. 6A zeigt den Werkzeugaktivator 300 in einer Anfangsstufe, wobei sich der Anschaltstift 306 in einer abgeschalteten Position und um einhundertachtzig Grad von den Stiftlöchern 314 der drehenden Scheiben 302a und 302b befindet. In der in 6B gezeigten ersten Stufe wurde das Schlüsselelement 304 über einen ersten Zyklus des Schlüsselelements 304 zwischen den ersten und zweiten Positionen bewegt, um die Scheiben 302a und 302b um sechzig Grad zu drehen. In der in 6C gezeigten zweiten Stufe wurde das Schlüsselelement 304 über einen zweiten Zyklus des Schlüsselelements 304 bewegt, der eine Drehung der Scheiben 302a und 302b um neunzig Grad ermöglicht. In der in 6D gezeigten dritten Stufe wurde das Schlüsselelement 304 über einen dritten Zyklus bewegt, der eine Drehung der Scheiben 302a und 302b um einhundertachtzig Grad ermöglicht. Bei einer Einhundertachtzig-Grad-Drehung durch die Scheiben 302a und 302b werden die Stiftlöcher 314 auf den Anschaltstift 306 ausgerichtet. Der Anschaltstift 306 wird von der linearen Feder 326 (nicht gezeigt) durch die Stiftlöcher 314 hindurch getrieben, um den Anschaltstift in die angeschaltete Position zu versetzen.
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7 ist eine Grafik 400, die ein Protokoll abbildet, das von dem Steuergerät 24 umgesetzt wird, um den Werkzeugaktivator 300 gemäß der Anschaltsequenz zu betätigen, die in 6A bis 6D abgebildet ist. Insbesondere bildet die Grafik 400 ab, wie das Steuergerät 24 die Schlammpumpen 22 zyklisch ein- und ausschalten und aus- und einschalten kann, um den Werkzeugaktivator 300 durch eine mehrstufige Anschaltsequenz vorzustellen. Bei einem Aspekt bildet die Grafik 400 ab, wie ein hoher Durchfluss, der entsteht, indem die Schlammpumpen 22 angeschaltet werden, einen relativen Druck in dem Gehäuse 202 schafft, der größer als ein Auslösedruck ist. Der Auslösedruck entspricht dem relativen Druck, der benötigt wird, um eine hydraulische Druckkraft bereitzustellen, die auf das Schlüsselelement 304 wirkt und ausreicht, um eine Federkraft der linearen Feder 324 zu überwinden, um das Schlüsselelement 304 von der ersten Position in die zweite Position zu bringen. Wenn ein geringer Durchfluss erreicht wird, indem die Schlammpumpen 22 abgeschaltet werden, fällt der relative Druck unter den Auslösedruck ab, und die Federkraft der linearen Feder 324 bringt das Schlüsselelement 304 in die erste Position zurück. Wie zuvor beschrieben, verursacht diese zyklische Betätigung des Schlüsselelements 304, dass die Scheiben 302a und 302b um einen vorbestimmten Winkelabstand (z.B. einhundertachtzig Grad) über getrennte Drehstufen über einen begrenzten Winkelabstand (z.B. dreißig Grad) vorgestellt werden. Ein wesentlicher Vorteil einer derartigen mehrstufigen Anschaltsequenz besteht darin, dass man ein unabsichtliches Anschalten des Bohrlochwerkzeugs vermeiden kann. Beispielsweise wird in dem vorliegenden Zusammenhang ein vorzeitiges Anschalten des Ausräumwerkzeugs 200 durch unbeabsichtigte Druckspitzen im Bohrstrang 14 dadurch vermieden, dass mindestens drei Druckzyklen durch den Auslösedruck benötigt werden, um ein Anschalten zu erreichen.
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Es wurde eine gewisse Anzahl von Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass diverse Änderungen vorgenommen werden können, ohne Geist und Umfang der folgenden Ansprüche zu verlassen. Beispielsweise wurde der Werkzeugaktivator zwar mit Bezug auf ein Ausräumwerkzeug abgebildet und beschrieben. Es könnten jedoch andere Arten von Bohrlochwerkzeugen unter Verwendung der hier beschriebenen Techniken angeschaltet werden. Obwohl ferner die obigen Beispiele eine herkömmliche lineare Feder (z.B. eine Schraubenfeder oder eine Tellerfeder) einbeziehen, um eine Vorspannkraft gegen das Schlüsselelement und den Anschaltstift bereitzustellen, können auch andere geeignete Vorspannelemente (z.B. eine Gasfeder oder eine Magnetfeder) verwendet werden. Obwohl ferner noch die obigen Beispiele ein Anschaltwerkzeug beschreiben, um das Ausfahren eines Untertage-Werkzeugs (z.B. eines Ausräumers) zu ermöglichen, wird auch in Betracht gezogen, dass das Anschaltwerkzeug auch ausgelegt sein kann, um das Einfahren eines Untertage-Werkzeugs zu ermöglichen. Obwohl ferner noch die zuvor besprochenen Beispiele einen Anschaltstift bedingen, um das Bohrlochwerkzeug zu steuern, werden auch andere Konfigurationen in Betracht gezogen. Beispielsweise kann die Funktion des Anschaltstifts durch ein Schiebeübertragungselement erfüllt werden, um einen gelenkigen Satz von Schneidarmen anzuschalten.
