JP2016079800A - 掘削ツールの係止機構および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】坑井またはケーシングの内部に掘削ツールを安全に係止できるようにする。【解決手段】ハウジング１０２と、ハウジングに回転可能に装着されて、開放位置と閉鎖位置との間で移動するように構成される係止アーム１０８と、ハウジング１０２の長手軸線に沿って移動して開放位置または閉鎖位置の間で係止アーム１０８を移動させる中央部品を有するように構成されるばねブロックと、中央部品に接続されて長手軸線に沿って中央部品を移動させるように構成し、ばねブロックは、ハウジングに着脱可能に装着する構成することで、掘削ツールを安全に係止できるようにする。【選択図】図１

Description

ここに開示される主題の実施形態は概して、坑井またはケーシングの内部に掘削ツールを安全に係止するための装置および方法に関する。

掘削ツールは、例えば、石油およびガス採掘に使用される坑井の内部などにおいて、掘削環境で地震探査を実施するのに使用される器具でありうる。掘削ツールは、地震センサ、例えば受震器、または他のタイプのセンサ、例えば温度測定器具を格納しうる。適切に機能させるため、坑井へ降下された掘削ツールは、坑井またはケーシングの壁にツールが押圧された状態で所定箇所に係止される必要がある。いくつかのツールが、ケーブルを使用して他の探査機器とともに上部から底部まで一緒に接続され、坑井および／またはケーシングへ降下される。

図１は、例示的な掘削ツールを示し、図２は掘削ツールの例示的な図を示す。ツール１００は、メインハウジング１０２と上方ケーブルヘッド１０４と下方ケーブルヘッド１０６と係止アーム１０８とを含みうる。ロギングケーブル１１０は、地震探査ツール１００の上部で上方ケーブルヘッド１０４に、底部で下方ケーブルヘッド１０６に接続されうる。メインハウジング１０２は、適当な形状のハウジングであり、例えば、センサ、モータ、あるいは他の機械、電気、または電子コンポーネントなど、何らかの機器を包囲するのに適当な材料で製作されうる。上方ケーブルヘッド１０４と下方ケーブルヘッド１０６とは、それぞれ上端部および底端部でツール１００を包囲し、メインハウジング１０２と類似の材料または何らかの適当な材料で製作されうる。係止アーム１０８は、坑井へ降下した後でツール１００を坑井またはケーシングの壁へ係止させうる。地震探査ツールを坑井またはケーシングに結合することは、高品質の地震測定に必要である。

係止アーム１０８は何らかの適当な方法でメインハウジング１０２に装着されて係止アーム１０８が閉鎖位置と開放位置との間で切り換わるようにする。ロギングケーブル１１０は、例えば他の地震探査ツール、遠隔測定器具、またはツール１００がデータをコンピュータへ伝送するための電子機器など、他の器具へツール１００を接続しうる。例えば、ツール１００は一連の類似のツールに配備され、ロギングケーブル１１０を通して上下の他の地震探査ツール１００に接続されうる。ロギングケーブル１１０は、坑井へ降下する際にツール１００の重量を支持するための適当な材料で製作され、データおよび電力伝送のためのケーブル配線も含みうる。ツール１００は、ロギングケーブル１１０を通して電力および制御コマンドを受理しうる。

図３は、モータを備えるツール１００の内側の様子の例示的な図を描写している。係止アーム１０８を使用するため、ツール１００はメインハウジング１０２の中にモータ１２０を含みうる。モータ１２０は、例えば電動モータなど、ツール１００内での使用に適したモータでありうる。モータ１２０は、閉鎖位置と開放位置との間で係止アーム１０８を移動でき、ロギングケーブル１１０を通して受理されるコマンドにより制御されうる。たいていの従来の掘削ツールでは、モータは係止アームに直接結合される。したがって、停電の場合には、係止アームを作動させることが困難になる。

そのため、既存の掘削ツールの短所は、ツールが坑井に配備された後は、停電の場合に係止アームの制御が行われないことである。加えて、係止アームに作用する付勢力を変更すると決定した時に、付勢力を変更するプロセスは、保守担当者にとって時間がかかり面倒で危険である。

さらに、掘削ツールは様々な坑井および用途に使用されるため、アームを内外に付勢するための要件は用途により異なる。一つの用途では、上記のように、掘削ツールチェーンが坑井へ降下され、すべてのアームが開放されてケーシングへ押圧されると、故障により、機器を回復させるためアームを戻す操作が妨げられることが時折起こる。しかし、別の用途では、ツールチェーンが長期間、坑井に残る場合（タイムラプス動作など）には、ツール配向を毎日維持することが望ましい。こうして、チェーンモジュールのアームは、数か月ではないとしても数日は開放状態のままでなければならない。当該技術で周知のように、アームを開放して開放位置に維持することは、電気エネルギーとシステムとが連続的に作動している必要がある。電力が途絶えた場合にチェーンは坑井内部で圧壊するので、必要とされるエネルギー量および／または故障傾向のため、これは費用がかかる。

ゆえに、上記のような既存ツールの制約を克服する掘削ツールのための装置および方法が必要である。

一実施形態では、坑井内部での使用のための掘削ツールが設けられる。掘削ツールは、ハウジングと、ハウジングに回転可能に装着されて開放位置と閉鎖位置との間で移動するように構成される係止アームと、ハウジングの長手軸線（Ｘ）に沿って移動して開放位置または閉鎖位置の間で係止アームを移動させる中央部品を有するように構成されるばねブロックと、中央部品に接続されて長手軸線に沿って中央部品を移動させるように構成される操作機構とを含む。ばねブロックは、ハウジングに着脱可能に装着される。

特定の態様によれば、ばねブロックは、操作機構を取り出すことなくツールから取り出されるように構成される。

別の特定態様によれば、ばねブロックは、第１配向の状態でハウジングの内部に設置された時に係止アームに付勢して閉鎖させ、第１配向と反対の第２配向の状態で設置された時に係止アームに付勢して開放させる。

別の特定態様によれば、ばねブロックは、
ばねブロックハウジングと、
ばねブロックハウジング内に設置されて中央部品を付勢するように構成されるばねと、
中央部品の両端部に装着される第１および第２並進リンクと、
を有する。

別の特定態様によれば、ツールは、
中央部品に装着されて、第１および第２並進リンクの対応端部を中央部品とともに挟持するように構成されるキャップ、
を有する。

別の特定態様によれば、第１並進リンクおよび第２並進リンクの一方は操作機構に接続され、第１並進リンクおよび第２並進リンクの他方は自由状態である。

別の特定態様によれば、ばねブロックハウジングとばねとは、ばねブロックの配向が変更される時に一緒に残る。

別の特定態様によれば、操作機構は、
モータと、
モータとばねブロックとの間に設置されるクラッチと、
を有する。

別の特定態様によれば、ツールは、
モータを制動するように構成されるブレーキ、
を有する。

別の特定態様によれば、ツールは、
クラッチとばねブロックとの間に設置されるギヤボックス、
を有する。

別の特定態様によれば、ツールは、
モータの回転運動をばねブロックの第１並進リンクの並進に変換するように構成されるスクリューシャフト、
を有する。

別の特定態様によれば、ツールは、
坑井と関連するパラメータを測定するセンサ、
を有する。

別の実施形態では、坑井と関連するパラメータを測定するための掘削システムが設けられ、掘削システムは、坑井の表面に設置される制御装置と、上述のような少なくとも一つの掘削ツールと、制御装置を少なくとも一つの掘削ツールに接続する接続ケーブルとを含む。

また別の実施形態では、坑井内部での使用のため掘削ツールの付勢力を変更する方法が設けられる。この方法は、ツールのハウジングに回転可能に装着される係止アームを取り出す工程と、ばねブロックの中央部品からキャップを取り外す工程と、ばねブロックの配向を逆転させる工程とを含む。中央部品の移動により、開放位置および閉鎖位置の間で係止アームを移動させる。

特定の態様によれば、ばねブロックは、第１配向の状態でハウジング内部に設置された時に係止アームを付勢して閉鎖させ、第１配向と反対の第２配向の状態で設置された時に係止アームを付勢して開放させる。

明細書に組み込まれてその一部を成す添付図面は、一つ以上の実施形態を図示しており、記載部分とともにこれらの実施形態を説明する。

例示的な掘削ツールを描写している。 地震探査ツールの例示的な図を描写している。 モータを備える地震探査ツールの内側の状態についての例示的な図を描写している。 操作機構を備える掘削ツールを描写している。 掘削ツールのリンク機構および操作機構を描写している。 図６Ａは係止アームが閉鎖された状態の操作機構を示す。 図６Ｂは係止アームが開放された状態の操作機構を示す。 図７Ａは坑井に配備された係止アームが閉鎖状態の掘削ツールを示す。 図７Ｂは係止アームが開放状態の掘削ツールを示す。 坑井にツールを配備するための方法のフローチャートである。 坑井からツールを回収するための方法のフローチャートである。 図１０Ａはツール内部のばねブロックの詳細図である。 図１０Ｂは必要時に逆転されるばねブロック部品の図である。 ツールを坑井に配備するための方法のフローチャートである。 坑井からツールを回収するための方法のフローチャートである。 坑井に配備された複数のツールを有するシステムを描写している。

以下の実施形態の説明では添付図面を参照する。異なる図面の同じ参照番号は同じか類似の要素を特定するものである。以下の詳細な説明は本発明を限定しない。むしろ、本発明の範囲は添付の請求項に規定される。図示された様々な実施形態では、係止アームを有する掘削ツールについて述べられる。しかし、新規の概念はこのような掘削ツールに限定されず、少なくとも一つの可動アームを有するいかなる器具にも適用されうる。

「一実施形態」または「実施形態」についての明細書全体での言及は、実施形態に関係して説明される特定の特徴、構造、または特性が、開示される主題の少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味する。ゆえに、「一実施形態において」または「実施形態において」という語句が明細書全体の様々な箇所で現れても、必ずしも同じ実施形態を指すわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性が一つ以上の実施形態において何らかの適当な方法で組み合わされてもよい。

一実施形態によれば、掘削ツールは坑井のケーシングの内部で降下されるように構成される。ツールに関連する機能、例えば地震探査データの測定を実施するため、掘削ツールは環境、ケーシング、または坑井との良好な結合を必要とする。掘削ツールは、ツールがケーシングへ降下される間は閉鎖される少なくとも一つの係止アームを有し、アームはツールを所定位置に固定するために開放され、環境との良好な結合を保証する。係止アームは、次に述べるようにモータにより駆動されうる。モータは、最終的に係止アームを操作するシャフトを操作するギヤボックスにクラッチを通して接続されうる。ブレーキ機構は、係止アームの所与の状態、例えば開放状態または閉鎖状態を維持するためモータに接続されうる。

図４に関してこれから述べるように、掘削ツール４００は、円筒形状を有しうるハウジング４０２を含む。ハウジング４０２は、坑井を覆うケーシングの内部に嵌着するような形状を持つ。ハウジング４０２は、センサ４０４（地震探査センサ、温度センサ、圧力センサ等）、係止アーム４０６、そしてリンク機構４０８を収容しうる。リンク機構４０８は、閉鎖位置と開放位置との間で係止アーム４０６を移動させるためのエネルギーを提供する操作機構４１０に接続されうる。ハウジング４０２とセンサ４０４とが取り出された場合に、リンクおよび操作機構４０８，４１０の位置は図５に図示されたようなものである。

リンク機構４０８は、やはりリンク機構の一部であるばねブロック５１０に係止アーム４０６を接続するアーム５０２を含む。アーム５０２は、ばねブロック５１０に属する中央部品５０４に接続される。中央部品５０４は、ツール４００の長手軸線Ｘに沿って前後に移動するように構成される。係止アーム４０６は、ハウジング４０２に回転可能に取り付けられる少なくとも一つの点と、アーム５０２に装着される一つの点とを有するため、中央部品５０４の移動によりアームが移動され、これにより閉鎖位置と開放位置との間で係止アーム４０６が移動する。中央部品５０４が長手軸線Ｘ上のみで移動するように、中央部品５０４はばねブロックハウジング５１１と係合するように構成される。一つ以上のばね機構またはばね５１２は、ばねブロック５１０の内部において中央部品５０４との接触状態で設置され、中央部品５０４をばねブロック５１０の一端部へ付勢するように構成される。図５において、（操作機構４１０が中央部品５０４に力を加えないと仮定すると）ばね５１２により加えられる圧力を受けて係止アーム４０６が開放できるように、ばね５１２は、中央部品５０４をばねブロック５１０の端部５１０ａに付勢するように構成される。ばねブロックハウジング５１１はばね５１２および中央部品５０４とともに、ツール４００から容易に取り出されてばね５１２が係止アームを付勢して閉鎖させるように逆転される独立ユニットであるばねブロック５１０を形成する。

中央部品５０４は、中央部品５０４について相互に反対側にある第１および第２並進リンク５２０，５２２に接続される。並進リンク５２０，５２２もばねブロック５１０の一部でありうる。並進リンクの一方は操作機構４１０に接続されるのに対して、他方は自由である。各々は、ハウジング４０２の内部を環境から密閉するための一つ以上のシールを有しうる。ツール外部の圧力はおよそ１８００バールなど非常に高いため、操作機構がこの大きな力を超えなければならないので、リンク機構の片側のみにこの大きな圧力を作用させることは望ましくない。ゆえに、両方の並進リンクに作用する外圧が相殺されて、操作機構が高い外圧を超えるためのエネルギーを消費する必要がないように、二つの並進リンク５２０，５２２は環境とハウジング４０２の内部との間に設けられる。

第１および第２並進リンクの一方は、ボールナット並進機構５３２の中で回転するように構成されるスクリューシャフト５３０に接続される。ボールナット並進機構５３２とスクリューシャフト５３０とは、操作機構４１０の一部である。スクリューシャフト５３０は、やはり操作機構４１０の一部であるギヤボックス５４０に機械的に接続される。操作機構４１０はさらに、クラッチ５５０とモータ５６０と制動機構５６２とを含む。

閉鎖および開放状態の係止アーム４０６をそれぞれ示す図６Ａおよび６Ｂに関して、これらのコンポーネントをこれから説明する。図６Ａは、ブレーキ機構５６２に接続されたモータ５６０を示す。モータ５６０は何らかのタイプの電動モータでありうる。ブレーキ機構５６２は例えば表面の制御装置（不図示）から制御され、信号がケーブル１１０を通って伝送されてモータ軸の回転運動を阻止する。後述されるように、モータが停止される、つまりモータに電力が供給されていない時には、これは有利である。モータ５６０は、モータ５６０の軸をギヤボックス５４０に嵌合させるかこれから離脱させるように構成されるクラッチ５５０に接続される。ギヤボックス５４０は、モータ軸により発生される回転速度を低下または上昇させるのに使用されうる。ギヤボックス５４０はスクリューシャフト５３０に接続され、モータ軸の回転運動をスクリューシャフトへ伝達する。スクリューシャフト５３０が回転するとツールの長手軸線上で前後に移動するように構成されるボールナット並進機構５３２により、この回転運動が並進運動に変換される。ボールナット並進機構５３２の並進運動は第１並進リンク５２０に伝達されて、図６Ａに図示されているように係止アーム４０６を閉鎖させる。この図は、ばね５１２が圧縮されて中央部品５０４がモータ５６０から変位された状態を示す。

逆に、図６Ｂは、係止アーム４０６が開放しておりボールナット並進機構５３２がモータ５６０の方へ変位するようにばね５１２が中央部品５０４を付勢している様子を示す。モータ５６０は、回転ではなく長手軸線に沿って並進する軸を持つモータと、または並進リンク５２０を駆動できる磁気機構と置き換えられうることに注意されたい。また図６Ｂでは、第２並進リンク５２２が中央部品５０４と一体的に移動することにも注意されたい。図６Ａおよび６Ｂは、ハウジング４０２に装着された係止アーム４０６の固定点６２０を図示し、係止アーム４０６はハウジング４０２の外面と同一平面である。しかし、係止アーム４０６はハウジング４０２の外面と同一平面である必要はない。図６Ａおよび６Ｂは、操作された時にスクリューシャフトが並進するのを防止するため、スクリューシャフト５３０の端部の周囲に設置されるボールベアリング６３０も図示している。

図６Ａおよび６Ｂに図示されたシステムの一つの利点は、ばねブロック５１０がばね５１２および中央部品５０４を小型の独立ユニットとして含み、ばね５１２を圧縮または復元する必要なく、並進リンク５２０，５２２およびアーム５０２がこれに容易に装着されることである。こうして、ばね力が係止アーム４０６を開放でなく閉鎖させるように、ばねブロック５１０全体が取り出され、逆転されて、ツールに再装着され、これは後述するように当該分野では時々望ましい。

上述したツールにより、ツールをケーシングに配備してこれから取り出す動作についてこれから述べる。図７Ａ〜Ｂは、坑井７００の内部に配備されるツール４００を一般的に示す。ケーシング７０２は坑井７００の内部へ挿入され、例えばセメント７０４により所定箇所に固められる。図７Ａは、係止アーム４０６が閉鎖位置にある、つまりハウジング４０２に対して実質的に平行であるツール４００を示す。ロギングケーブル１１０は、ツール４００の重量のため引張り状態にある。図７Ａはロギングケーブル１１０がツール４００よりも延出しており、他のツールがツール４００に装着されることを示唆している。しかし、一つの用途では、単一のツールがロギングケーブル１１０から懸架されることも可能である。

ツール４００が所望の位置（所望の深さ等）にあると判断された後、図７Ｂに図示されているように係止アーム４０６を閉鎖位置から開放位置へ移動させるため、モータ５６０とクラッチ５５０とギヤボックス５４０とが次に述べるように駆動されうる。こうして、ツール４００と、環境、この場合にはケーシング７０２との間に良好な結合が確立される。さらに、ツール４００はケーシング７０２に対して固定される。

係止アーム４０６を開放および閉鎖するプロセスを、図８を用いて説明する。ステップ８００で、ツール４００が坑井の内部へ挿入される直前に、機構が点検されうる。このステップは任意であることに注意されたい。ステップ８０２では、係止アーム４０６が閉鎖位置にあるツール４００が、ケーシングの内部に降下される。ツール４００がその予定地点に達すると、（地面に設置されてツールとの電気通信状態にある制御装置からの）コマンドがステップ８０４で送られてクラッチを開放する。図８に図示されたプロセスは、ばねブロック５１０がツール４０内部に位置して係止アーム４０６を開放することを想定している。しかし、モータおよび／またはクラッチおよび／またはギヤボックスでの摩擦はバネ力より高く、ゆえにばね５１２は係止アーム４０６を開放できない。しかし、ステップ８０４でクラッチが開放されると、摩擦が低下して、図７Ｂに図示されているようにばね力が係止アーム４０６を閉鎖位置から開放位置へ移動させる。ゆえにこの時点で、ツール４００はケーシングに対して固定される。しかし、この位置を補強して環境との結合を高めるため、ステップ８０６でクラッチが閉鎖され、ステップ８０８では（制御装置から受信される別の信号により）モータが駆動されて、係止アーム４０６をさらに開放させる。これは、中央部品５０４をモータ５６０から押し離すことにより達成させる。こうして、係止アームに外力が印可される。しかし、モータを長時間作動させ続けることは望ましくない。ゆえに、モータを停止させる前に、そして係止アームに印可される外力が損なわれないことを保証するため、ステップ８１０でブレーキ５６２をかけてモータを「フリーズ」させる、つまり中央部品５０４をモータ５６０から離間させるのと反対の方向にモータの軸が回転するのを防止する。ブレーキ５６２はモータよりも少ない電力を消費し、長時間機能するように構成される。

この時、ステップ８１２でモータ５６０がオフになり、従来のツールよりも大きな力でツール４００が所定箇所に固定される。また、モータ５６０がオフになると、モータが作動していた時に通常は存在する応力を解除する。さらに、ばね５１２が係止アーム４０６をケーシング７０２へ連続的に付勢すると、停電の場合にツールが坑井内部で落下せず、安全である。

ツールを坑井から取り出す時が来ると、図９に図示された以下の動作が続く。クラッチが閉鎖されていると仮定すると、ステップ９００では、モータがオンになる、つまりモータに電力が供給され、ステップ９０２でブレーキが解除される。ステップ９０４でモータが駆動されて中央部品５０４を、原位置つまり係止アーム４０６を閉鎖する位置へ戻す。係止アームの閉鎖はステップ９０６で達成される。次にステップ９０８で、モータをオフにして、モータとクラッチとギヤボックスとにより発生される摩擦がばね５１２により発生されるばね力を超えるのに充分なものにすることが可能である。これが当てはまらない場合には、モータはオンのままである。代替的に、ブレーキをオンにしてモータがオフにし、圧縮位置、つまり係止アームが閉鎖した状態にばね５１２を維持してもよい。そしてステップ９１０で、ツールが上昇されて坑井から取り出される。

しかし、ばねブロック５１０が逆転された場合、ツールを坑井へ降下させて坑井から上昇させるための上記の一つ以上のステップも、これから説明するように変化する。ツールを坑井へ挿入してこれから取り出すプロセスについて述べる前に、配向変更の容易さをより良く理解するため、図１０Ａにはばねブロック５１０がより詳しく示される。現場において、ツールを分解して、ばねが係止アームを付勢する手法を変化させるには時間がかかる。図１０Ａに図示されたばねブロックでは、従来のツールのようにばね５１２が復元されてから再配向されるわけではないので、この動作が迅速かつ安全になる。

図１０Ａは、ばね５１２を収容するばねブロックハウジング１０１０を含むばねブロック５１０を示す。二つの端板１０１２，１０２４が、ばね５１２を所定箇所に保持するためばねブロックハウジング１０１０の端部に装着される。中央部品５０４はばねブロックハウジング１０１０およびばね５１２の上に置かれるように構成され、中央部品は第１および第２並進リンク５２０，５２２を収容するための二つの孔５０４Ａ，５０４Ｂを有する。対応する孔１０２０Ａ，１０２０Ｂを備えるキャップ１０２０は中央部品５０４に嵌着し、並進リンク５２０，５２２の端部を中央部品に対する固定状態に維持する。一用途では、中央部品５０４は、ばね５１２と直接接触状態にあることにより、ツール４００の長手軸線に沿ってばね５１２とともに一体的に移動する。

この構成では、ばねブロック５１０はツールから容易に取り外され、逆転され、再設置されうる。これは、ばねブロック取り出しの間にばね５１２が巻き出される必要がないという事実による。これに関して、図１０Ｂはバネブロック５１０の一部と、その内部にばね５１２が格納される方法とを示し、こうしてばねブロック５１０の取り出しは容易かつ迅速なものとなる。これらの実施形態の一つ以上により得られる別の利点は、並進シールのメンテナンスが容易だということである。高圧および高温になったツールでシールを交換しなければならないことがよく見られ、この動作はかなりの時間を要し、モータの取り出しと、すべての運動変換部品、つまりクラッチ、ギヤボックス等を必要とする。ばねブロックと、モータまたは別の運動変換部品とを取り出す必要なく並進リンクのネジが迅速に緩められるという事実は、迅速なシール交換を可能にする。

言い換えると、本実施形態によれば、坑井内部での使用のため掘削ツールの付勢力を変化させる方法が提供される。この方法は、ツールのハウジングに回転可能に装着される係止アームを取り出す工程と、ばねブロックの中央部品からキャプを取り外す工程と、ばねブロックの配向を逆転させる工程とを含む。中央部品の移動により、開放位置および閉鎖位置の間で係止アームが移動される。

ばねブロックが逆転されてばねが今度は係止アームを閉鎖位置に付勢すると考えて、ケーシングの内部でツールを降下させるためのプロセスを図１１を用いて説明する。ステップ１１００では、ツールとそのコンポーネントとが任意で点検されうる。例えば、ブレーキとモータとクラッチとを検証するための様々な信号を制御装置は送る。ステップ１１０２で、ツールがケーシングへ降下され、ステップ１１０４でクラッチが閉鎖されてモータを並進リンクの一方と嵌合させる。ステップ１１０６でモータがオンになり、ステップ１１０８では、ツールが予定地点に到達した後に、モータが駆動されてアームを開放する。モータがばねに対して機能すると、これがアームを付勢して閉鎖させることに注意されたい。アームに充分な力が印可されると、ステップ１１１０でブレーキがかけられてモータが任意でオフにされる。

ツールを坑井から取り出す時になると、図１２に図示されているように、ステップ１２００でブレーキが解除され、ステップ１２０２でクラッチが開放され、こうしてばね力のためステップ１２０４でアームを閉鎖させ、今度はアームをツールの方へ引っ張る。ばね力がアームを閉鎖するのに充分でない場合には、クラッチが閉じられ、モータが駆動されてアームを閉鎖位置にする。それからステップ１２０６で、ツールが坑井から取り出される。ばねが係止アームをツールハウジングへ付勢するこの構成では、ばねが自動的にアームを閉鎖するので、停電の場合にツールを坑井から取り出すことが容易であることに注意されたい。

図１３は、坑井１３２０に配備される複数の掘削ツール１３０２〜１３１０を有するシステム１３００を描写している。掘削ツール１３０２〜１３１０は、すべてのツールが同じである必要はないことを表すため図では異なるユニットとして示されている。ツール１３０２〜１３１０が坑井１３２０内に配備されてその所望の位置に達した後で、ツールの係止アームが開放されてツールを係止する。例えば、図１３に描写されているように、ツールの係止アーム４０６は、前の実施形態で述べられたように開放されうる。ツール１３０２〜１３１０はロギングケーブル１３４０によりコンピュータ１３３０からコマンド信号を受信するよう構成される。制御装置１３３２はケーブル１３３４を通してコンピュータ１３３０にリンクされ、ツールの各アームの開放および閉鎖を調整するように構成される。制御装置１３３２および／またはコンピュータ１３３０は、ツールの各々のモータとクラッチとブレーキも調整しうる。一つの用途では、ツールにより坑井の表面１３５０へ送られる情報が、コンピュータ１３３０および／または制御装置１３３２に受理および記憶されうる。コンピュータ１３３０と制御装置１３３２とは、可搬である（例えばトラックまたは他の可動器具に設置される）単一ユニットに一体化されうる。制御装置１３３２を遠隔測定器具１３６０に接続する接続ケーブル１３３６は、すべてのツール１３０２〜１３１０の重量を支持できる一つ以上の強度部材を有しうる。遠隔測定器具１３６０はツールからすべての情報（地震探査データ、温度、圧力、またツール、モータ、クラッチ、係止アーム等の状態についての情報）を受理して、コンピュータ１３３０がこの情報を読み取り可能なようにこれを部分的に処理する。

上記実施形態の一つ以上の利点についてこれから述べる。ばねボックスの新規の設計のため、アームが付勢される、つまり用途に応じて開放または閉鎖されるように付勢される方法を変更することが容易である。ゆえに、ツールチェーンが、タイムラプス動作のため長時間にわたって坑井の内部に配備される予定である場合、ばねボックスはアームを閉鎖位置に付勢するように構成されるため、開放状態を維持するのに電気エネルギーを必要としない。電気エネルギーが高価であるため、そしてツールチェーンで停電が発生した場合でも機械的付勢のためチェーンは所定位置に残って、チェーンが坑井内部で圧壊するか坑井内部で詰まるのを防止するため、この特徴は有利である。

チェーンが２回の連続動作で使用される場合、１回はアームを開放位置に付勢する必要があって、次の動作はアームを閉鎖位置へ付勢する必要があり、器具全体が分解されなければならない既存の器具と対照的に、係止機構のみが分解および逆転されるため、ばねブロックの配向の逆転はこの時に容易で時間効率が良い。

開示される実施形態は、モータおよびクラッチ、および／または可逆ばねブロックを有する掘削ツールのための装置および方法を提供する。この説明は本発明を限定する意図はないことが理解されるはずである。逆に、例示的実施形態は、添付請求項に規定されているような発明の趣旨および範囲に含まれる代替例、変形例、および同等物に適用されることが想定される。さらに、例示的実施形態の詳細な説明では、クレーム記載発明の包括的な理解が得られるように、多数の具体的詳細が提示される。しかし、当業者であれば、このような具体的詳細を伴わずに様々な実施形態が実施されうることを理解するだろう。

本例示的実施形態の特徴および要素が特定の組み合わせで実施形態に説明されたが、各特徴または要素は、実施形態の他の特徴および要素を伴わずに単独で使用されるか、ここに開示される他の特徴および要素を含むか含まない様々な組み合わせで使用されうる。

この説明は、器具またはシステムの製造および使用と取り入れられた方法の実施を含めて、当業者がこれを実施できるように開示される主題の例を使用する。主題の特許可能な範囲は請求項により規定され、当業者が考案する他の例を含みうる。このような他の例は請求項の範囲内にあるものと想定される。

１００ 地震探査ツール
１０２ メインハウジング
１０４ 上方ケーブルヘッド
１０６ 下方ケーブルヘッド
１０８ 係止アーム
１１０ ロギングケーブル
１２０ モータ
４００ 掘削ツール
４０２ ハウジング
４０４ センサ
４０６ 係止アーム
４０８ リンク装置
４１０ 操作機構
５０２ アーム
５０４ 中央部品
５０４Ａ，Ｂ 孔
５１０ ばねブロック
５１０ａ，ｂ ばねブロックの端部
５１１ ばねブロックハウジング
５１２ ばね
５２０ 第１並進リンク
５２２ 第２並進リンク
５３０ スクリューシャフト
５３２ ボールナット並進機構
５４０ ギヤボックス
５５０ クラッチ
５６０ モータ
５６２ 制動機構
６２０ 固定点
６３０ ボールベアリング
７００ 坑井
７０２ ケーシング
７０４ セメント
１０１０ ばねブロックハウジング
１０１２，１０１４ 端板
１０２０ キャップ
１０２０Ａ，Ｂ 孔
１３００ システム
１３０２，１３０４，１３０６，１３０８，１３１０ 掘削ツール
１３２０ 坑井
１３３０ コンピュータ
１３３２ 制御装置
１３３４ ケーブル
１３３６ 接続ケーブル
１３４０ ロギングケーブル
１３５０ 表面
１３６０ 遠隔測定機器

Claims (15)

1. 坑井の内部で使用される掘削ツールであって、
   ハウジングと、
   前記ハウジングに回転可能に装着されて、開放位置と閉鎖位置との間で移動するように構成される係止アームと、
   前記ハウジングの長手軸線（Ｘ）に沿って移動する中央部品を有して、前記開放位置または前記閉鎖位置の間で前記係止アームを移動させるように構成されるばねブロックと、
   前記中央部品に接続されて、前記長手軸線に沿って前記中央部品を移動させるように構成される操作機構と、
   を有し、
   前記ばねブロックが前記ハウジングに着脱可能に装着されている、
   掘削ツール。
2. 前記ばねブロックが、前記操作機構を取り出すことなく前記ツールから取り出されるように構成されている、請求項１に記載のツール。
3. 前記ばねブロックが第１配向の状態で前記ハウジングの内部に設置されると前記係止アームを付勢して閉鎖させ、前記ばねブロックが前記第１配向と反対の第２配向の状態で設置されると前記係止アームを付勢して開放させる、請求項１または２に記載のツール。
4. 前記ばねブロックが、
   ばねブロックハウジングと、
   前記ばねブロックハウジングの中に設置されて、前記中央部品を付勢するように構成されるばねと、
   前記中央部品の両端部に装着される第１並進リンクおよび第２並進リンクと、
   を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のツール。
5. 前記中央部品に装着されるとともに前記第１並進リンクおよび前記第２並進リンクの対応端部を前記中央部品とともに挟持するように構成されるキャップ、
   を有する、請求項４に記載のツール。
6. 前記第１並進リンクおよび前記第２並進リンクの一方が前記操作機構に接続され、前記第１並進リンクおよび前記第２並進リンクの他方が自由状態である、請求項４または５に記載のツール。
7. 前記ばねブロックの配向が変更される時に、前記ばねブロックハウジングと前記ばねとが一緒に残る、請求項４から６のいずれか一項に記載のツール。
8. 前記操作機構が、
   モータと、
   前記モータと前記ばねブロックとの間に設置されるクラッチと、
   を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載のツール。
9. 前記モータを制動するように構成されるブレーキ、
   を有する、請求項８に記載のツール。
10. 前記クラッチと前記ばねブロックとの間に設置されるギヤボックス、
    を有する、請求項８または９に記載のツール。
11. 前記モータの回転運動を前記ばねブロックの第１並進リンクの並進に変換するように構成されるスクリューシャフト、
    を有する、請求項４から７のいずれか一項との組み合わせによる請求項８から１０のいずれか一項に記載のツール。
12. 前記坑井と関連するパラメータを測定するセンサ、
    を有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のツール。
13. 坑井と関連するパラメータを測定するための掘削システムであって、
    前記坑井の前記表面に設置される制御装置と、
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の少なくとも一つの掘削ツールと、
    前記制御装置を少なくとも一つの前記掘削ツールに接続する接続ケーブルと、
    を有する掘削システム。
14. 坑井の内部で使用される掘削ツールの付勢力を変更する方法であって、
    前記ツールのハウジングに回転可能に装着される係止アームを取り出す工程と、
    ばねブロックの中央部品からキャップを取り外す工程と、
    前記ばねブロックの配向を逆転させる工程と、
    を有し、
    前記中央部品の移動により開放および閉鎖位置の間で前記係止アームを移動させる、
    方法。
15. 前記ばねブロックが第１配向の状態で前記ハウジングの内部に設置された時に前記係止アームを付勢して閉鎖させ、前記ばねブロックが前記第１配向と反対の第２配向の状態で設置された時に前記係止アームを付勢して開放させる、請求項１４に記載の方法。

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