JPH045392A - Measuring device for use in excavation - Google Patents

Measuring device for use in excavation

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Publication number
JPH045392A
JPH045392A JP2104381A JP10438190A JPH045392A JP H045392 A JPH045392 A JP H045392A JP 2104381 A JP2104381 A JP 2104381A JP 10438190 A JP10438190 A JP 10438190A JP H045392 A JPH045392 A JP H045392A
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JP
Japan
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blocking means
pressure regulator
rotor
tool
fluid flow
Prior art date
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Application number
JP2104381A
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Japanese (ja)
Inventor
Gordon Goodsman William
ウィリアム ゴードン グッズマン
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Anadrill International SA
Original Assignee
Anadrill International SA
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To reduce cost by installing an oil-well logging tool with a remote detector at a specified place in a conduit, in which a fluid is circulated, and containing a pressure governor transmitting the indicating signal of a selected parameter. CONSTITUTION: A drive mechanism 16 is mounted on a drilling rig 15 and driving torque is given to a drill string 17, and a drill bit 18 for excavating an underground layer 19 is supported at the lower end of the drill string 17. An oil-well logging tool 21 supporting a tubular mule shoe-stringer 22 with a slender cylindrical curved lower edge 23 to a base section is set up into the hole of the drill string 17. A pointed-end assembly 28 is fitted at the upper end of the tool 21, and a pointed end 28 is released or engaged when the tool 21 is positioned at a specified place. Accordingly, reliability can be obtained at a low cost.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、油井検層ツールのような新規の、又は改良
した流体連通装置に関し、詳細には、掘削中検層型すな
わち掘削中測定型(MWD型)のツールに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to new or improved fluid communication devices such as oil well logging tools, and in particular to logging-while-drilling or measurement-while-drilling tools. (MWD type) tool.

[従来の技術] 掘削中測定型ツールでは、ドリルストリングの下端に位
置決めされたセンサすなわち変換器が、温度又は圧力、
向きパラメータ、検層パラメータ、或いは機械的パラメ
ータのような、所定の掘削パラメータを連続的に或いは
断続的にモニタし、このツールが適当な情報を地表の検
出器に伝える。
BACKGROUND OF THE INVENTION In measurement-while-drilling tools, a sensor or transducer positioned at the lower end of the drill string measures temperature or pressure.
Predetermined drilling parameters, such as orientation parameters, logging parameters, or mechanical parameters, are continuously or intermittently monitored and the tool communicates the appropriate information to surface detectors.

典型的には、そのようなMWDツールはドリルビットに
近い1つの円筒形ドリルカラーとして位置決めされ、掘
削作業中ドリルストリングを通して圧力下で通常循環す
る掘削流体すなわち掘削マッドを介して、情報を圧力パ
ルスの形態で地表の検出器に伝える遠隔制御システムを
利用する。
Typically, such MWD tools are positioned as a single cylindrical drill collar close to the drill bit and transmit information through pressure pulses through the drilling fluid, or drilling mud, which is normally circulated under pressure through the drill string during drilling operations. It utilizes a remote control system that transmits signals to detectors on the ground in the form of

掘削中測定型ツールの先行技術の例は、アルプスの米国
特許第2.787.759号、ハンプトンの同第2.8
87.298号、ゴツトベイの同3.309.656号
、ウェストレイク他の同4.078.620号、ラメル
他の同4、001.773号、ギヤハルト他の同3.9
64.556号並びにハラセラーのカナダ特許第425
.996号、およびモービルオイルコーポレーションに
付与された同959.825号及び同978.175号
に示されている。
Prior art examples of measurement-while-drilling tools include Alps U.S. Pat. No. 2.787.759 and Hampton U.S. Pat.
No. 87.298, No. 3.309.656 of Gottbei, No. 4.078.620 of Westlake et al., No. 4,001.773 of Rammel et al., No. 3.9 of Gearhardt et al.
No. 64.556 and Halaserer's Canadian Patent No. 425
.. No. 996, and No. 959.825 and No. 978.175 to Mobil Oil Corporation.

[発明が解決しようとする課題] 今まで利用することができたMWD油井検層ツールは、
大きく、複雑で、かつ高価であり、多くの欠点を有して
いた。かくして、周知のMWDツールはドリルストリン
グを通して回収可能でなく、そのようなツールを回収す
るためにドリルストリングを掘削孔から引き抜くことが
必要であった。
[Problems to be solved by the invention] The MWD oil well logging tools that have been available so far are:
It was large, complex, and expensive, and had many drawbacks. Thus, known MWD tools are not retrievable through the drill string and it has been necessary to withdraw the drill string from the wellbore in order to retrieve such tools.

その上、そのようなツー2ルは所望の情報を伝達する信
号手段に動力を供給するのに複雑で高価な動力装置と伝
導装置を必要とした。電力供給ケーブルがドリルストリ
ングを貫通するのは経済的に実用的でないので、ツール
に入れる大きく高価なバッテリーパック又はタービン発
電装置を必要とした。そのようなツールは又、機械加工
し、組立て、試験し、及び輸送するのに高価な大型装置
を必要とする大型金属構造物であることの欠点を有して
いた。これらの問題は、ここに開示した改良したMWD
油井検層ツールによって回避される。
Moreover, such tools required complex and expensive power and transmission systems to power the signaling means that conveyed the desired information. It was economically impractical for power supply cables to pass through the drill string, necessitating a large and expensive battery pack or turbine generator to be included in the tool. Such tools also have the disadvantage of being large metal structures that require expensive and large equipment to machine, assemble, test, and transport. These problems can be solved by the improved MWD disclosed here.
Avoided by well logging tools.

[課題を解決するための手段] 本発明は、流体の流れが循環する導管内の所定の位置に
位置決めされるツールからなる遠隔検出装置を提供する
。前記ツールは、調圧器を含み、該調圧器は、前記位置
に存在する選択したパラメータの指示信号を伝達するよ
うになっており、そのような信号は、流体を通して遠隔
のレシーバまで伝達される正の圧力パルスの形態であり
、前記調圧器は、前記流体流れの少なくとも一部が差し
向けられる前記ツールの通路手段と、前記通路手段の急
速、一時的な、少なくとも部分的制限を行い前記正の圧
力パルスを発生させる作動位置に及びこの位置から連続
的に移動でき、前記流体流れに応答してこれによって押
し流され、前記作動位置に及びこの位置から移動するブ
ロック手段と、前記ブロック手段の運動を制御するのに
有効なラッチ手段と、前記ラッチ手段をステップ的仕方
で解放して前記ブロック手段を作動位置に及びこの位置
から増加して移動できるように選択的に励磁できる前記
ラッチ手段のためのアクチュエータ手段とからなる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a remote sensing device comprising a tool positioned at a predetermined location within a conduit through which a fluid flow circulates. The tool includes a pressure regulator adapted to transmit an indicative signal of a selected parameter present at the location, such signal being transmitted through a fluid to a remote receiver. said pressure regulator is in the form of a pressure pulse of said positive pressure and said pressure regulator is in the form of a pressure pulse of said tool through which at least a portion of said fluid flow is directed; blocking means continuously movable to and from an actuated position for generating pressure pulses, responsive to and swept by said fluid flow, and moving to and from said actuated position; latching means effective to control and for said latching means selectively energizable so as to release said latching means in a stepwise manner to permit incremental movement of said blocking means to and from an actuated position; actuator means.

ブロック手段は、掘削流体流れの経路のツールに回転可
能に取付けられ、通路を閉塞して所望の圧力パルスを発
生させるため、ラッチ手段により解放される毎に増分回
転するように掘削流体流れがロータに連続トルクを加え
るように設計されたロータエレメントであるのが好まし
い。掘削流体を、ロータに反動トルクを伝えるために、
角度をなしたベーンを通して連結したインペラへ差し向
けるのが好ましい。この直接連結のため、掘削流体流れ
の機械的エネルギを電気−機械装置及び電力レギュレー
タ回路を用いて電気エネルギに変換する必要がなく、従
って必要な機構は複雑でない。
The blocking means is rotatably mounted to the tool in the path of the drilling fluid flow so that the drilling fluid flow is rotated incrementally each time it is released by the latching means to block the passageway and generate the desired pressure pulse. Preferably, the rotor element is designed to apply a continuous torque to the rotor element. In order to transmit the recoil torque of the drilling fluid to the rotor,
Preferably, it is directed through angled vanes to the connected impeller. Because of this direct connection, there is no need to convert the mechanical energy of the drilling fluid flow into electrical energy using electro-mechanical devices and power regulator circuits, and therefore the required mechanisms are not complex.

その上、通路の制限の変化を発電した電力によって駆動
される機構手段によって行う構成と比較して、ラッチ機
構は状態変化を引き起こすのに比較的小さい動力うか必
要としないので、ツールの動力要求値は、先行技術のツ
ールに較べて低い。直接連結は、周知の正圧MWDツー
ルに比較して、ツールの複雑性と電力要求値を減らすの
で、本発明のツールは低コストで高い信頼性のものであ
る。
Furthermore, compared to configurations in which the change in passageway restriction is effected by mechanical means driven by generated electrical power, the latching mechanism requires relatively little or no power to cause the state change, thereby increasing the power requirements of the tool. is low compared to prior art tools. Because direct coupling reduces tool complexity and power requirements compared to known positive pressure MWD tools, the tools of the present invention are low cost and highly reliable.

検出装置を有する油井検層ツールは、好ましくは細長い
形態のものであり、かつ地表から所望の配備位置までド
リルストリングの孔内を摺動させることができる幅のも
のであり、ツールの下端は従来のミュールシュー・スト
リンガを支持し、このミュールシュー・ストリンガは、
ドリルストリングの下端に位置決めされた従来のミュー
ルシュースリーブ内に中心を置かれている。変形例とし
て、配向パラメータを所望でなければ、計器を従来のバ
ッフルブレードに取付でも良い。ツールを所望ならば直
径減少ポリッシュスリーブの中へ入れることもでき、こ
のスリーブはツールを挿入するカラーの上部の箱の端か
らぶら下がる。ポリッシュスリーブは、大径リップによ
ってぶら下がり、ポリッシュスリーブの外側でシールさ
れる。ツールの上端は、好ましくは尖端組立体を含み、
この尖端組立体は、標準の油井の「ソフトレリーズ」ツ
ールによって係合され、ドリルストリング内を下げ、解
放することができる。回収のために、尖端の頂部は、尖
端に掛止するケーブルによってドリルストリング内を下
げられる標準油井の「オーバショット」ツールによって
捕獲され、回収されるように設計されている。
The well logging tool with the detection device is preferably of elongated form and of a width that allows it to be slid within the hole of the drill string from the surface to the desired deployment location, with the lower end of the tool being conventionally This mule shoe stringer supports the mule shoe stringer of
It is centered within a conventional mule shoe sleeve positioned at the lower end of the drill string. Alternatively, the instrument may be mounted on a conventional baffle blade if the orientation parameter is not desired. The tool can also be placed in a diameter-reducing polishing sleeve if desired, which hangs from the edge of the box above the collar into which the tool is inserted. The polishing sleeve is suspended by a large diameter lip and sealed on the outside of the polishing sleeve. The upper end of the tool preferably includes a tip assembly;
This tip assembly can be engaged by a standard oil well "soft release" tool to lower and release within the drill string. For recovery, the top of the tip is designed to be captured and recovered by a standard well "overshot" tool that is lowered into the drill string by a cable that hooks onto the tip.

[実施例コ 第1図を参照すると、掘削リグ15が周知の仕方で駆動
機構16を取付け、この駆動機構16は駆動トルクをド
リルストリング17に与え、このドリルストリング17
の下端は、地下層19に孔を掘削するためのドリルビッ
ト18を支持している。変形例として、掘削流体の圧力
又は流れの作用で動力が与えられる「マッドモータJに
よってビットを回転させてもよ(、そのようなモータは
ビットにおけるドリルストリングの底にあり、それゆえ
ドリルストリングを回転させる必要がない。
[Example 1] Referring to FIG. 1, a drilling rig 15 is mounted in a well-known manner with a drive mechanism 16 that applies drive torque to a drill string 17 and that drives the drill string 17.
The lower end of supports a drill bit 18 for drilling a hole in underground formation 19. As a variant, the bit may be rotated by a ``mud motor J'' powered by the action of the pressure or flow of the drilling fluid (such a motor would be at the bottom of the drill string at the bit and would therefore No need to rotate.

このモータ機構は、掘削方向の制御にしばしば用いられ
る。良く知られているように、ドリルストリングは一連
の管状ドリルカラーからなり、このカラーは次々と相互
連結され、連続した孔を構成し、この孔を通してアキュ
ムレータすなわち脈動ダンパ11によって平滑にされる
流れ変動を有する容積型ポンプlOからの掘削流体の流
れか、(掘削産業で知られているように)ドリル孔の底
に送出されて、ドリルビットを冷却し、掘削流体に同伴
した掘削くずを運び、ドリルストリングの外側とドリル
孔の周囲壁の間を上方に流れる。
This motor mechanism is often used to control the direction of excavation. As is well known, a drill string consists of a series of tubular drill collars which are interconnected one after the other and constitute a continuous bore through which flow fluctuations are smoothed by an accumulator or pulsation damper 11. A flow of drilling fluid from a positive displacement pump lO having a pump or pump (as known in the drilling industry) is delivered to the bottom of the drill hole to cool the drill bit and carry the drilling debris entrained in the drilling fluid; It flows upwardly between the outside of the drill string and the perimeter wall of the drill hole.

はとんどの掘削用途では、ドリル孔の底の温度方向と向
き、ドリルカラーに加わえられた歪み、及びドリルが作
動している層の種々の特性、のような掘削工程の基本パ
ラメータを連続的或いは断続的にモニタすることが重要
である。この目的のために、油井検層ツール21が、ド
リルストリングの孔内に設けられる。ツール21は、全
体的に細長い円筒形の形態のものであり、湾曲した下縁
23を有する全体的に管状のミュールシュー・ストリン
ガ22を基部に支持し、この下縁23の最上端部分は軸
方向に延びた溝24に達し、この溝24には管状ミュー
ルシュースリーブ26の壁に固定されたミュールシュー
キー25が係合している。ミュールシュースリーブ26
(図式的にのみ示す)は、従来のエレメントであり、こ
のエレメントは、短い向きのサブの縁にのる外面ウェブ
(図示せず)を有し、かつこのスリーブ26は、止めね
じ等で固定されている。スリーブ26は、スリーブ26
に固定され、半径方向内方に延びたキー25を支持する
。ツール21がドリルストリングの底まで下げられたと
きに、ミュールシューの下縁23はキー25に係合し、
キーが軸方向溝24に入るまでツールを回転させ、これ
により、スリーブ26に対するツールの向きを固定する
In most drilling applications, fundamental parameters of the drilling process, such as temperature direction and orientation at the bottom of the drill hole, strain applied to the drill collar, and various properties of the formation in which the drill is operating, are continuously determined. It is important to monitor regularly or intermittently. For this purpose, a well logging tool 21 is provided in the hole of the drill string. The tool 21 is of generally elongated cylindrical form and supports at its base a generally tubular mule shoe stringer 22 having a curved lower edge 23, the uppermost portion of which is axially It reaches a groove 24 extending in the direction, in which a mule shoe key 25, which is fixed to the wall of the tubular mule shoe sleeve 26, engages. mule shoe sleeve 26
(shown only schematically) is a conventional element having an outer web (not shown) that rests on the edge of the short-oriented sub, and this sleeve 26 is secured by a set screw or the like. has been done. The sleeve 26 is
and supports a key 25 that extends radially inward. When the tool 21 is lowered to the bottom of the drill string, the lower edge 23 of the mule shoe engages the key 25;
The tool is rotated until the key enters the axial groove 24, thereby fixing the orientation of the tool relative to the sleeve 26.

ツール21の重量は、キー25と溝24の上端との係合
によって支えられる。変形例として、嵌め合い肩をミュ
ールシュー及びミュールシュースリーブに設けてること
もできる。
The weight of the tool 21 is supported by the engagement of the key 25 with the upper end of the groove 24. Alternatively, mating shoulders can be provided on the mule shoe and the mule shoe sleeve.

ツール21の上端には、尖端組立体28が設けられ、こ
れによって、ツールを標準的油田の「ソフトレリーズ」
ツールで取り扱い、ケーブルでトリルストリング内に下
げ、ツールが所定の位置に位置決めされたときに尖端を
解放することができ、或いはツールを地表まで回収すべ
きときに「オーバショット」を用いて尖端に係合させる
ことができる。組立体28は、本質的に軸方向の軸29
からなり、この軸29はオーバショットツールが係合で
きるように適当に形造られた拡大ヘッド30を有する。
The upper end of the tool 21 is provided with a tip assembly 28 which allows the tool to be adapted to a standard oilfield "soft release"
The tip can be handled by the tool, lowered into the trill string by cable, and the tip released when the tool is positioned in position, or the tip can be attached using an "overshot" when the tool is to be retrieved to the surface. can be engaged. Assembly 28 has an essentially axial shaft 29
This shaft 29 has an enlarged head 30 suitably shaped for engagement by an overshot tool.

半径方向に延び軸方向に向いたウェブ31が軸29の長
さの中間位置にあり、このウェブ31の外端は管状格納
スリーブ36に合う。適当なシール(図示せず)がドリ
ルストリングカラーの孔と係合するようにスリーブ36
の外側に設けられる。
Midway along the length of shaft 29 is a radially extending and axially oriented web 31 whose outer end mates with tubular storage sleeve 36 . Sleeve 36 such that a suitable seal (not shown) engages a hole in the drill string collar.
installed on the outside of the

もし、これらの直径の差が大きければ、直径減少ポリッ
シュスリーブ32が間に入れられる。第2A図に示すよ
うに、ポリッシュスリーブ32の上端には、環状肩33
が形成され、この肩33はドリルカラーの段(図示せず
)に載り、かつドリルカラーの外側にシール34を支持
している。この場合に、格納スリーブ36は、ポリッシ
ュスリーブ32の孔に対するシール36aを形成する。
If the difference in these diameters is large, a diameter reducing polishing sleeve 32 is interposed. As shown in FIG. 2A, the upper end of the polishing sleeve 32 includes an annular shoulder 33.
is formed, the shoulder 33 resting on a step (not shown) of the drill collar and supporting a seal 34 on the outside of the drill collar. In this case, the containment sleeve 36 forms a seal 36a to the hole in the polishing sleeve 32.

スリーブ36に固定されたステータ37が、その下端に
座ぐり孔39を有する。ステータ37の形態は、第4図
及び第7図に一層はっきりと示され、これらの図からス
テータが円筒形本体からなり、この本体から一連の螺旋
配列のベーン42が延び、このベーン42の外縁は格納
スリーブ36の内面にあり、かつこの内面に固定され、
従ってステータは、格納スリーブと共に、掘削流体の流
れのための軸方向かつ角方向に延びた通路配列を構成す
ることがわかる。第7図においてはっきりとわかるよう
に、ベーン42はその下端に向かって厚さが増大し、従
って、その間の通路はベーン42の下端に向かって徐々
に制限される。
A stator 37 fixed to the sleeve 36 has a counterbore 39 at its lower end. The configuration of stator 37 is shown more clearly in FIGS. 4 and 7, which show that the stator consists of a cylindrical body from which extends a series of helically arranged vanes 42, the outer edges of which is on the inner surface of the storage sleeve 36 and is fixed to the inner surface,
It can thus be seen that the stator together with the containment sleeve forms an axially and angularly extending passage arrangement for the flow of drilling fluid. As can be seen clearly in FIG. 7, the vanes 42 increase in thickness towards their lower ends, so that the passage therebetween becomes progressively more restricted towards the lower ends of the vanes 42.

格納スリーブの下端内に、半径方向ウェブ43の列が固
定され、このウェブ43はレデューサ45の管状ハブ4
4に支持されており、これらのウェブ43は格納スリー
ブ36の下端からの掘削流体の流出用の通路を構成して
いる。軸組立体46かハブ44に対して回転するように
支承され、かつハブの上端に回転シール47を支持し、
このシールは掘削流体の進入を阻止するためにロータ4
9の下端によって抑えつけられている。軸組立体46の
上部部分48が、ステータの座ぐり孔39の中へ突出し
、第8図に一層はっきりと示すロータエレメント49を
ステータの下端に隣接して支持している。ロータ49の
下の軸部分48に設けられた圧縮ばね47aが、シール
47をレジューサハブ44にしっかりと押し付ける。ロ
ータ49は軸部分48にキー止めされ、かつ軸組立体4
6と共に回転するように締結具50によって固定され、
ロータ49の周囲にほぼ軸方向に延びた一連の流路51
を構成し、この流路51は、ステータのベーン42の数
と隙間に相当し、流路51は第8図にはっきりと示すよ
うに、ロータの上端から下端まで徐々に大きい角度のも
のである。かくして、流路51はロータ49の周囲に間
隔をへだてたリブ55を構成し、第4図、第7図及び第
8図かられかるように、リブ55の上端56の角度は、
ロータを回転させてリブ55をこれらの通路と一致させ
たときに、ステータのベーン42の間の通路の下端を効
果的に閉塞するのに十分である。0−リングシール52
は、ロータ49と軸部分48との間の流体流れを防ぐ。
Fixed within the lower end of the storage sleeve is a row of radial webs 43 which are connected to the tubular hub 45 of the reducer 45.
4, these webs 43 constitute a passageway for the outflow of drilling fluid from the lower end of the containment sleeve 36. a shaft assembly 46 is rotatably supported relative to the hub 44 and supports a rotating seal 47 at the upper end of the hub;
This seal is used to prevent drilling fluid from entering the rotor 4.
It is held down by the lower end of 9. An upper portion 48 of the shaft assembly 46 projects into the stator counterbore 39 and supports a rotor element 49, shown more clearly in FIG. 8, adjacent the lower end of the stator. A compression spring 47a on the shaft portion 48 below the rotor 49 presses the seal 47 firmly against the reducer hub 44. Rotor 49 is keyed to shaft portion 48 and shaft assembly 4
fixed by a fastener 50 for rotation with 6;
A series of channels 51 extending generally axially around the rotor 49
The flow path 51 corresponds to the number and clearance of the stator vanes 42, and the flow path 51 has a gradually increasing angle from the upper end to the lower end of the rotor, as clearly shown in FIG. . The flow passage 51 thus defines ribs 55 spaced apart around the rotor 49, and as can be seen from FIGS. 4, 7 and 8, the angle of the upper end 56 of the rib 55 is
This is sufficient to effectively close the lower ends of the passages between the stator vanes 42 when the rotor is rotated to bring the ribs 55 into line with these passages. 0-ring seal 52
prevents fluid flow between rotor 49 and shaft portion 48.

ロータ49は、軸部分48の環状肩53によって支持さ
れてい条。
The rotor 49 is supported by an annular shoulder 53 on the shaft portion 48 .

レジューサ45は、ハブ44の下に円錐形態に外方に拡
がり、かつ管状上部ラッチスリーブ57aの上端に連結
された座を形成し、このスリーブ57aは下部ラッチス
リーブ57bに連結され、この下部ラッチスリーブ57
bの下端は円筒形ソレノイドハウジング58に連結され
、このノ\ウジング58の下に補償器ハウジング59が
連結されている。補償器ハウジング59の下端は、電子
部品・電源構成部品(図示せず)を入れた円筒形バレル
60に連結され、このバレルの底端はミュールシュー2
2を支持している。
The reducer 45 flares outwardly in a conical manner below the hub 44 and forms a seat connected to the upper end of a tubular upper latch sleeve 57a, which is connected to a lower latch sleeve 57b. 57
The lower end of b is connected to a cylindrical solenoid housing 58, below which a compensator housing 59 is connected. The lower end of the compensator housing 59 is connected to a cylindrical barrel 60 containing electronic and power components (not shown), the bottom end of which is connected to the mule shoe 2.
I support 2.

軸組立体46は間隔を隔てた上部軸受61及び下部軸受
61で支持され、これらの軸受61は上部ラッチスリー
ブ57aに設けられている。ダンパ組立体62が、上部
ラッチスリーブ57aの内部の上端近くに取付られ、か
つ円筒形カラーの形態のダンパ駆動器63を備え、この
ダンパ駆動器63は軸組立体46と共に回転するように
キー止めされているが、軸組立体46に対して軸方向に
摺動できる。カラー63は円筒組立体64の一端を形成
し、この円筒組立体64は軸組立体46に対して固定さ
れた環状ピストン65と協働する。
The shaft assembly 46 is supported by spaced apart upper and lower bearings 61 and 61, which are mounted on the upper latch sleeve 57a. A damper assembly 62 is mounted near the upper end inside the upper latch sleeve 57a and includes a damper driver 63 in the form of a cylindrical collar, which damper driver 63 is keyed for rotation with the shaft assembly 46. but can slide axially relative to the shaft assembly 46. Collar 63 forms one end of a cylindrical assembly 64 that cooperates with an annular piston 65 fixed relative to shaft assembly 46 .

ラッチスリーブ57aの壁にはピン66が固定され、こ
のピン66は半径方向内方に突出し、かつカラー63の
溝67に受け入れられている。第10図に一層はっきり
と示すように、溝67は揺動する仕方、すなわちその軸
方向位置が変化する仕方でカラー63の周囲に延びてい
る。かくして、ダンパ組立体が軸46と共に回転すると
、溝67内のピン66の相互作用により、ダンパ組立体
62を軸方向に揺動させ、この揺動(それゆえ、軸組立
体46の回転運動)は、ピストン65の一方から他方へ
のシリンダ64内の液圧流体の移動によって減衰される
。かくして、ダンパ組立体62は、液圧ダンパの仕方で
働く。
A pin 66 is fixed to the wall of the latch sleeve 57a, the pin 66 projecting radially inwardly and being received in a groove 67 in the collar 63. As shown more clearly in FIG. 10, the groove 67 extends around the collar 63 in an oscillating manner, ie, its axial position changes. Thus, as the damper assembly rotates with the shaft 46, the interaction of the pin 66 in the groove 67 causes the damper assembly 62 to swing axially, and this rocking (and hence rotational movement of the shaft assembly 46) is damped by the movement of hydraulic fluid within cylinder 64 from one side of piston 65 to the other. Thus, damper assembly 62 operates in the manner of a hydraulic damper.

軸組立体46は、軸受61によってラッチスリーブ57
aに対して心出しされ、かつ第2A図及び第2B図に示
すように各々の軸受61に隣接して位置決めされた一対
のカラー68によってラッチケ−ジ57aに対して軸方
向に位置決めされている。
The shaft assembly 46 is attached to the latch sleeve 57 by the bearing 61.
a, and is positioned axially with respect to the latch cage 57a by a pair of collars 68 positioned adjacent to each bearing 61 as shown in FIGS. 2A and 2B. .

2つの軸受6エの最下端は、下部ラッチスリーブ57b
の頂部のフランジ7oに載る。軸組立体46の下部延長
部71が下部ラッチスリーブ57bへ下方に突出し、か
つねじり駆動組立体72に連結され、このねじり駆動組
立体72は以下に一層詳細に説明するラッチ装置73に
連結されている。
The lowermost ends of the two bearings 6e are connected to the lower latch sleeve 57b.
It rests on the top flange 7o. A lower extension 71 of shaft assembly 46 projects downwardly into lower latch sleeve 57b and is connected to a torsional drive assembly 72, which in turn is connected to a latching device 73, which will be described in more detail below. There is.

軸延長部71は圧縮駆動ばね74によって取り囲まれ、
この圧縮駆動ばね74は軸の肩とねじり駆動エレメント
75の上側との間に圧縮されている。第9図で一層はっ
きりとわかるように、ねじり駆動ニレ、メンドア5は、
直径方向溝77が横切る中心孔76を有するほぼ円筒形
の形態のものである。下部軸延長部71は孔76に受け
入れられ、軸延長部7Iのピン78かスロット77に受
け入れられる。ねじり駆動エレメント75は、下部ラッ
チスリーブ57b内に隙間をもって受け入れられ、かつ
ピン78とスロット77との相互作用によって拘束され
て軸組立体46の回転運動に従うが、軸組立体46に対
して軸方向に固定されていない。
The shaft extension 71 is surrounded by a compression drive spring 74;
This compression drive spring 74 is compressed between the shoulder of the shaft and the upper side of the torsion drive element 75. As can be seen more clearly in Figure 9, the torsionally driven elm, Mendoor 5,
It is of generally cylindrical form with a central hole 76 traversed by a diametrical groove 77. Lower shaft extension 71 is received in hole 76 and is received in pin 78 or slot 77 of shaft extension 7I. Torsional drive element 75 is received clearance-wise within lower latch sleeve 57b and is constrained by the interaction of pin 78 and slot 77 to follow rotational movement of shaft assembly 46, but not axially relative to shaft assembly 46. is not fixed.

ラッチ装置73は、はぼ円筒形ハウジング79によって
形成されたラッチケージを有し、このハウジング79は
、ねじり駆動組立体72の直ぐ下の下部ラッチスリーブ
57b内に受け入れられている。直径方向に対向した一
対のラグ8oが、ねじり駆動エレメント75の下面から
下方に突出している。直径方向に対向した第2の対のラ
グ81が、ラッチハウジング79から上方に突出してい
る。硬質ゴムの平らな弾性ばねエレメント82が、ねじ
り駆動エレメント75とラッチハウジング79との間に
位置決めされ、かつ4つの半径方向に突出したアーム8
3を有し、このアームの各々は一対のラグ80.81の
間に位置決めされ、従ってねじり駆動エレメント75の
回転は、ラグの対80及び81の間のばねのアーム83
の把持を介してハウジング79に伝達される。ばねエレ
メント82は、約55から70のジュロメータ硬度のも
のであり、ネオプレン或い−は遭遇する運転温度で用い
るのに適した他のゴムである。
Latching device 73 includes a latch cage formed by a cylindrical housing 79 that is received within lower latch sleeve 57b directly below torsional drive assembly 72. A pair of diametrically opposed lugs 8o project downwardly from the lower surface of the torsional drive element 75. A second pair of diametrically opposed lugs 81 project upwardly from latch housing 79. A flat elastic spring element 82 of hard rubber is positioned between the torsional drive element 75 and the latch housing 79 and is connected to the four radially projecting arms 8
3, each of the arms being positioned between a pair of lugs 80.81, so that the rotation of the torsional drive element 75 is caused by the rotation of the spring arm 83 between the pair of lugs 80 and 81.
is transmitted to the housing 79 via the grip of the housing 79 . Spring element 82 is of approximately 55 to 70 durometer and is neoprene or other rubber suitable for use at the operating temperatures encountered.

今、ラッチ装置73を第2B図、第3図、第6図及び第
11図を特に参照して説明する。上述したように、円筒
形ハウジングすなわちラッチケージ79は、ねじり駆動
装置72により軸組立体46の回転に従うように拘束さ
れている。
Latching device 73 will now be described with particular reference to FIGS. 2B, 3, 6, and 11. As mentioned above, the cylindrical housing or latch cage 79 is constrained to follow the rotation of the shaft assembly 46 by the torsional drive 72.

第6図でわかるように、ラッチ装置の円筒形ハウジング
79は管状壁84を備え、そこに一対の間隔を隔てた環
状の上部リング85と下部リング86がそれぞれ取付ら
れ、ラグ81は上部リングと一体に形成されている。第
6図は、内部を詳細に示すために部品を取り除いたハウ
ジング79を示す。ハウジング79は、中空円筒形ケー
ジであり、かつ4つの下方に突出したピン87が上部リ
ング85に固定され、このピン87はツールの長さ方向
軸線を中心に等角間隔に配列されている。
As seen in FIG. 6, the cylindrical housing 79 of the latching device includes a tubular wall 84 having a pair of spaced apart annular upper rings 85 and lower rings 86, respectively, with the lugs 81 intersecting with the upper rings. It is formed in one piece. FIG. 6 shows housing 79 with parts removed to show the interior in detail. The housing 79 is a hollow cylindrical cage and has four downwardly projecting pins 87 secured to the upper ring 85 that are equiangularly spaced about the longitudinal axis of the tool.

同様に、4つの等角間隔を隔てたピン88が下部リンク
86から上方に突き出し、この下部ピンは上部ピンに対
して45°ずつ角度が食い違っている。
Similarly, four equiangularly spaced pins 88 project upwardly from the lower link 86, the lower pins being angularly offset by 45 degrees relative to the upper pin.

孔91に支持されたソレノイド9oが、ソL//イドハ
ウジング58内に取付られ、がっ圧縮ばね92によって
上方に押されている。軸方向に配置されたロッド93が
、ンレノイドプランジャがら上方に突き出し、がっ孔に
摺動自在に案内され、この孔によってソレノイドハウジ
ンク゛58の上端に開放している拡大座ぐり孔95に開
放している。
A solenoid 9o supported in the hole 91 is mounted within the solenoid housing 58 and is pushed upward by a compression spring 92. An axially disposed rod 93 projects upwardly from the solenoid plunger and is slidably guided in a bore that opens into an enlarged counterbore 95 opening in the upper end of the solenoid housing 58. ing.

クロスピース96(第11図)がソレノイドロッド93
の上端に固定され、ロッド93を取り囲んだ螺旋圧縮ば
ね97がクロスピース96の下に係合し、ロッドをたえ
ず上方に押す。クロスピース96は交差配置されたラッ
チ軸99のための軸受103を支持している(第3図及
び第11図参照)。
The cross piece 96 (Fig. 11) is the solenoid rod 93.
A helical compression spring 97 fixed to the upper end and surrounding the rod 93 engages under the crosspiece 96 and forces the rod constantly upwardly. Crosspiece 96 supports bearings 103 for cross-arranged latch shafts 99 (see FIGS. 3 and 11).

軸99は、直径方向配置の軸方向に延びた交差案内スロ
ット100内に位置決めされ、このスロット100はソ
レノイドハウジング58の上端のスリーブ延長部101
に形成されている。案内スロットの壁にはローラ102
が係合し、このローラ102によって軸99がツールの
軸方向に移動可能に案内され、ローラと案内スロットと
の相互作用により、軸99とソレノイドロッド93をツ
ールの軸線を中心に回転しないようにしている。軸99
の一端は、スリーブ101を越えて半径方向に突き出し
て止め金99aを形成し、この止め金99aは、ラッチ
ケージ79のピン87.88の運動経路にある。この軸
99はローラ102内を自由に回転し、かつ軸受103
のクロスピース96に対して回転することができる。
The shaft 99 is positioned within a diametrically disposed axially extending cross-guide slot 100 that is connected to the sleeve extension 101 at the upper end of the solenoid housing 58.
is formed. A roller 102 is installed on the wall of the guide slot.
are engaged and the shaft 99 is movably guided by the roller 102 in the axial direction of the tool, and the interaction between the roller and the guide slot prevents the shaft 99 and the solenoid rod 93 from rotating about the axis of the tool. ing. axis 99
One end projects radially beyond the sleeve 101 to form a catch 99a, which is in the path of movement of the pins 87, 88 of the latch cage 79. This shaft 99 freely rotates within the roller 102 and bears a bearing 103.
can be rotated relative to the crosspiece 96 of.

ソレノイドロッド93を取り囲んでいるばね97は、軸
99を上方に押して止め金99aをラッチケージ79の
上部ピン87の運動経路に置く。
A spring 97 surrounding the solenoid rod 93 forces the shaft 99 upwardly placing the catch 99a in the path of movement of the upper pin 87 of the latch cage 79.

この位置で、一方の上部ピン87が止め金に係合すると
き、ラッチケージ79の回転、すなわち軸組立体46を
介して連結されたロータ49の回転が阻止される。ソレ
ノイド90が励磁されると、ロッド93を下方に引き、
止め金99aを上部ピン87の経路外に移動して下部ピ
ン88の経路内に移動し、それによって、ラッチケージ
79、それゆえロータ49は、下部ピンの一方が止め金
に係合するまで回転し、この回転は45°に等しい。
In this position, when one top pin 87 engages the catch, rotation of the latch cage 79, and therefore the rotor 49 coupled via the shaft assembly 46, is prevented. When the solenoid 90 is energized, it pulls the rod 93 downward,
The catch 99a is moved out of the path of the top pin 87 and into the path of the bottom pin 88, thereby causing the latch cage 79, and therefore the rotor 49, to rotate until one of the bottom pins engages the catch. and this rotation is equal to 45°.

ソレノイド90が消磁されると、軸99をばね97によ
って上方に移動させて下部ピン88の係合を外し、次の
上部ピン87が係合するまで更に45°増加して回転が
できるようにラッチケージ79を自由にする。
When the solenoid 90 is demagnetized, the shaft 99 is moved upwardly by the spring 97 to disengage the lower pin 88 and latch to allow rotation in additional 45° increments until the next upper pin 87 is engaged. Free cage 79.

ソレノイドハウジング58は、ソレノイドを掘削流体か
ら保護し、下部ラッチスリーブ57bの下端にねじ込ま
れ、かつそこにステータ37に対して一定の回転向きに
固着され、従って一定の回転向きの種々の部品を介して
、ロータ49はソレノイド90を消磁したときにステー
タ37に対して所定の回転向き状態にある。この所定の
向きは、ロータ49の流路51とステータ37のベーン
42間の通路との間の実質的な整合すなわち位置合わせ
に相当し、従って、ロータ49を通る掘削流体の流れ抵
抗を最小にする。
The solenoid housing 58 protects the solenoid from the drilling fluid and is threaded into the lower end of the lower latch sleeve 57b and is fixed therein in a constant rotational orientation relative to the stator 37, thus intervening between the various parts in a constant rotational orientation. Thus, the rotor 49 is in a predetermined rotational direction relative to the stator 37 when the solenoid 90 is demagnetized. This predetermined orientation corresponds to substantial alignment between the flow passages 51 of the rotor 49 and the passages between the vanes 42 of the stator 37, thus minimizing flow resistance of drilling fluid through the rotor 49. do.

第2A図の矢印で示すようにほぼ軸方向にツールの上端
を貫通する掘削流体の流れは、ステータのベーン42に
よってそこを通るとき角運動量を与えられ、従って、掘
削流体が流路51を通るときにロータ49にトルクを加
える。しかし、前述の説明から予想されるように、ロー
タ49は自由に回転せず、その回転はラッチ装置73に
よって厳密に制御されるので、止め金99aがラッチケ
ージ79のピン87.88の一方と接触しているとき回
転は阻止されている。
The flow of drilling fluid through the upper end of the tool in a generally axial direction as shown by the arrows in FIG. Torque is sometimes applied to the rotor 49. However, as expected from the foregoing description, the rotor 49 does not rotate freely, but its rotation is strictly controlled by the latch device 73, so that the catch 99a is connected to one of the pins 87, 88 of the latch cage 79. Rotation is prevented when in contact.

ソレノイド90が励磁されると、止め金99aは下方に
引かれて上部ピン87から外れ、ラッチケージ79、そ
れゆえロータ49は下部ピン88の一方が止め金99a
と係合するようになるまで、45°の角度を自由に回転
する。かくして、ロータ49はリブ55の広い上端56
がステータ37を通る流路の下端を完全に閉塞する位置
に拘束され、この閉塞は圧力パルスの増大を引き起こし
、このパルスは掘削流体を通して伝わり、地表で検出す
ることができる。
When the solenoid 90 is energized, the catch 99a is pulled downwardly and off the upper pin 87, causing the latch cage 79, and hence the rotor 49, to be pulled downwardly so that one of the lower pins 88 is removed from the catch 99a.
Rotate freely through a 45° angle until it engages. Thus, the rotor 49 is attached to the wide upper end 56 of the rib 55.
is restrained in a position completely occluding the lower end of the flow path through stator 37, and this occlusion causes an increase in pressure pulses that are transmitted through the drilling fluid and can be detected at the surface.

掘削流体中に浮遊する粒子の高速衝突による調圧器部品
の早期侵食を防ぐために、調圧器部品は堅い材料で作る
か、この調圧器部品をチタンカーバイドのような堅い材
料で被覆し、拡散させ、或いはこの材料を焼結させる。
In order to prevent premature erosion of the pressure regulator parts due to high-velocity impact of particles suspended in the drilling fluid, the pressure regulator parts should be made of a hard material or this pressure regulator part should be coated with a hard material such as titanium carbide and diffused. Alternatively, this material is sintered.

特に関心のある領域は、ステータベーン42の底部、ロ
ータベーン55の頂部及び側部、及びこれらの部品を取
り囲む格納スリーブ36の内側である。
Areas of particular interest are the bottom of the stator vanes 42, the top and sides of the rotor vanes 55, and the inside of the containment sleeve 36 surrounding these parts.

掘削流体の作用から油井検層ツールの内部構成部品を保
護することが必要である。か(して、レジューサ、上部
ラッチスリーブ57a及び下部ラッチスリーブ57b1
ソレノイドハウジング、及び格納ハウジングは油が充た
されている。補償ハウジング59は補償装置を有し、こ
れにより、ツール21をドリル孔の中へしだいに深(下
げたときに、この油の圧力を周囲の掘削流体の圧力に応
答して上昇させる。この目的のため、補償ハウジングは
円筒形孔110を含み、この孔の下端はツール21の外
側とツール21を取り囲む掘削流体とに連通ずる開口部
111を有する。ばね負荷されたピストン112が孔1
10内にある。ツール21を取り囲む掘削流体の圧力が
上昇すると、ピストン112は孔の上方に押され、そこ
の油の圧力、及び適当な通路手段(図示せず)を通って
孔110と連通しているツールの内部空間に入れられた
油の圧力の補償用増加を引き起こす。
It is necessary to protect internal components of oil well logging tools from the action of drilling fluids. (Then, the reducer, the upper latch sleeve 57a and the lower latch sleeve 57b1
The solenoid housing and containment housing are filled with oil. The compensation housing 59 has a compensation device that increases the pressure of this oil in response to the pressure of the surrounding drilling fluid as the tool 21 is lowered progressively into the drill hole. This purpose For this reason, the compensating housing includes a cylindrical bore 110, the lower end of which has an opening 111 communicating with the outside of the tool 21 and the drilling fluid surrounding the tool 21.
It's within 10. As the pressure of the drilling fluid surrounding the tool 21 increases, the piston 112 is forced above the borehole and the pressure of the oil therein and of the tool communicating with the borehole 110 through suitable passage means (not shown). This causes a compensatory increase in the pressure of the oil admitted into the internal space.

ラッチ装置73の作動を制御するのに利用される電力供
給・電子制御器(図示せず)を入れたバレル装置60が
、格納ハウジング59の下に連結されている。適当な通
路113が格納ハウジング59に設けられてソレノイド
90と電子制御器の間の制御ケーブル(図示せず)を連
結し、この通路は又、油を隔壁コネクタまでのバレル6
0の内部に伝え、この隔壁コネクタは、油圧を電力供給
参電子モジュールから追い出し、バレル60内の油圧を
確実に外部の掘削流体の圧力と等しくしている。
A barrel assembly 60 containing a power supply and electronic controller (not shown) utilized to control the operation of the latch assembly 73 is coupled below the storage housing 59. A suitable passageway 113 is provided in the storage housing 59 to connect a control cable (not shown) between the solenoid 90 and the electronic controller; this passageway also conducts oil through the barrel 6 to the bulkhead connector.
This bulkhead connector directs hydraulic pressure away from the power supply electronics module to ensure that the hydraulic pressure within the barrel 60 is equal to the external drilling fluid pressure.

かくして、補償装置は、ツールの作動する深さの変化に
より、掘削流体によってツールに加える圧力変化を補償
する。ツールが下げられると、周囲掘削流体の増加圧力
は、ピストン112を移動させてツール内の油を同様に
加圧する。ツール内に空気があれば、この空気も圧縮さ
れる。
The compensator thus compensates for pressure changes exerted on the tool by the drilling fluid due to changes in the operating depth of the tool. As the tool is lowered, the increased pressure of the surrounding drilling fluid moves the piston 112 to similarly pressurize the oil within the tool. If there is air in the tool, this air is also compressed.

今、ツールの作動を説明する。バレル60は、連結装置
と計測すべきダウンホールのパラメータのための種々の
変換器とを含む。バレルは又、圧力変換器を含み、従っ
てツールは圧力信号を地表から受け取ることができる。
We will now explain how the tool works. Barrel 60 includes coupling devices and various transducers for downhole parameters to be measured. The barrel also includes a pressure transducer so the tool can receive pressure signals from the surface.

同様にバレルは測定制御用電子回路とこの装置の電源を
含む。これらの構成部品を、第15図の略図に関する以
外は、ここに詳細に示さずかつ説明していない。これら
の構成部品は周知のものであり、本発明の一部を構成し
ない。それゆえ、第15図を参照すると、所望のダウン
ホールのパラメータを適当な変換器120が測定し、こ
の変換器120からの信号はマルチプレーサ121を経
てソレノイド9oの作動を制御するCPU122に伝え
られ、この装置は適当な蓄電池或いは発電タービン組立
体によって作られる電源123によって付勢されている
The barrel also contains the measurement control electronics and power supply for the device. These components are not shown or described in detail herein, except with respect to the schematic diagram of FIG. 15. These components are well known and do not form part of the present invention. Therefore, referring to FIG. 15, the desired downhole parameters are measured by a suitable transducer 120 and the signal from this transducer 120 is transmitted via a multiplacer 121 to a CPU 122 which controls the operation of the solenoid 9o. The device is powered by a power source 123 created by a suitable storage battery or generator turbine assembly.

ソレノイドの作動で、調圧器125を制御しくすなわち
、ステータの通路についてロータの面56の位置決め)
、調圧器は第15図の線126によって表わされるよう
にドリル孔を通して上方に掘削リグ15の圧力変換器1
27まで伝えられる圧力パルス信号を発生させ、この圧
力変換器127からの信号はストリップチャートレコー
ダ128又は他の適当な記録装置に接続されている。ス
トリップチャートレコーダからの読みは、測定されてい
るダウンホールのパラメータの値を示し、所望の連続的
或いは断続的ベースでダウンホールの状態をモニターす
ることを可能にする。
Actuation of the solenoid controls the pressure regulator 125 (i.e. the positioning of the rotor surface 56 with respect to the stator passage).
, the pressure regulator connects the pressure transducer 1 of the drilling rig 15 upwardly through the drill hole as represented by line 126 in FIG.
27, the signal from pressure transducer 127 is connected to a strip chart recorder 128 or other suitable recording device. Readings from the strip chart recorder indicate the value of the downhole parameter being measured and allow downhole conditions to be monitored on a continuous or intermittent basis as desired.

上述したように、ツール21は、同じ目的の他の周知の
ツールよりも比較的簡単で複雑性が少なく、これらの利
点は、調圧器125の駆動力が掘削流体それ自体から直
接引き出され、従って、この目的のためそのようなツー
ルに従来台まれていた動力供給・駆動伝達装置を設ける
ことが必要でない事実から主に引き出される。その代わ
りに、調圧器はラッチ装置73の作動だけで制御され、
これはソレノイド90によって行われる。この構成のた
めに、掘削流体流れの機械的エネルギーを電気−機械装
置及び電力レギュレータ回路を用いて電気エネルギーに
変換する必要がない。従って複雑性が減少するため、こ
のツール21は従来用いていたものと比較して信頼性が
改善されている。
As mentioned above, the tool 21 is relatively simpler and less complex than other known tools for the same purpose, and these advantages include the fact that the drive power for the pressure regulator 125 is derived directly from the drilling fluid itself, and thus , mainly derived from the fact that for this purpose it is not necessary to provide such a tool with the conventional power supply and drive transmission. Instead, the pressure regulator is controlled solely by actuation of the latching device 73;
This is done by solenoid 90. Because of this configuration, there is no need to convert the mechanical energy of the drilling fluid flow into electrical energy using an electro-mechanical device and power regulator circuit. Due to the reduced complexity, this tool 21 therefore has improved reliability compared to those previously used.

ダンパー組立体62とねじりばね82は共に協働してロ
ータ49とラッチケージ79の回転を制御して、その作
動中、ラッチ組立体の構成部品の損傷を防止する。ステ
ータのブレード42の角度と、掘削流体の速度と密度と
に依存して、ロータ49に加えられるトルクを非常に高
くできる。ロータ49とこれに関連した軸組立体46及
びラッチ装置73の慣性モーメントは比較的小さいので
、掘削流体の流れによって加えられるトルクは、もし制
限しなければこれらの部品の非常に大きい角加速を生み
出し、これはラッチ装置73の構成部品、特に止め金9
9aとラッチビン87及び88の相互作用部品に早期摩
耗と損傷を引き起こすだろう。もし、組立体に加えられ
る角加速を制御しないでそのままにす゛ると、ラッチケ
ージ79は止め金99aによって解放さたとき大きい角
速度に達し、たとえ45°だけの回転が次ぎのピン87
.88と衝突したとしても、損傷を引き起こすのに十分
大きな応力を発生させる。これはもちろんツールの故障
と信号のロスを引き起こすので、種々の構成部品の損傷
すなわち破損の可能性をな(すためにそのような応力を
、減らさなければならない。そのような高速の衝撃は、
小さいレベルでさえも、ラッチケージのピンに窪みを作
り、この窪みは、ソレノイド90を作動させるときに止
め金99aがこれらのピンから円滑に外れるのを阻止す
ることがある。
Damper assembly 62 and torsion spring 82 cooperate together to control the rotation of rotor 49 and latch cage 79 to prevent damage to the latch assembly components during operation thereof. Depending on the angle of the stator blades 42 and the speed and density of the drilling fluid, the torque applied to the rotor 49 can be very high. Because the moment of inertia of rotor 49 and its associated shaft assembly 46 and latching device 73 is relatively small, the torque exerted by the flow of drilling fluid will, if unrestricted, create a very large angular acceleration of these components. , this is a component of the latching device 73, in particular the catch 9.
This will cause premature wear and damage to the interacting parts of 9a and latch bins 87 and 88. If the angular acceleration applied to the assembly is left uncontrolled, the latch cage 79 will reach a large angular velocity when released by the catch 99a, even though only 45 degrees of rotation will result in the next pin 87
.. Even a collision with 88 would generate stresses large enough to cause damage. This of course causes tool failure and signal loss, so such stresses must be reduced to avoid possible damage or failure of the various components.
Even small levels can create dents in the pins of the latch cage that can prevent the detent 99a from smoothly disengaging from these pins when activating the solenoid 90.

作動を上述したダンパ組立体62は、ロータ・主軸組立
体46によって達成される角速度を制限する効果を有し
、従ってラッチケージ79のピン87.88が止め金9
9aに係合する速度を大幅に減らす。ダンパ組立体62
は又、−旦最初の接触か止め金99aと適当なピン87
.88との間にできると、組立体の振動を最小にし、或
いは減らすように働く。
Damper assembly 62, the operation of which has been described above, has the effect of limiting the angular velocity achieved by rotor-spindle assembly 46 so that pins 87, 88 of latch cage 79
Significantly reduce the speed of engagement with 9a. Damper assembly 62
Alternatively, - once the initial contact is made with the catch 99a and the appropriate pin 87
.. 88 serves to minimize or reduce vibrations in the assembly.

止め金99aとピン87.88の衝突の残るショックの
ほとんどは、ばね82によって吸収され、このばね82
は、第9図に関して説明したようにラッチケージ79と
トルク駆動エレメント75との間に位置決めされている
。このねじりばね82は、ラグ80と81の間に圧迫さ
れるときに弾性的に変形して止め金99aとピン87.
88の間に加えられるピーク負荷応力を吸収するラバー
継手を提供する。−旦、ピーク応力が吸収されると、ば
ね82はわずかに緩み、作動中のばねの全たわみは比較
的小さく、約2°から5°の回転以内である。従って、
ロータ49とラッチケージ79の間の所望の向きは、依
然として正確に維持されている。
Most of the remaining shock from the collision between the stopper 99a and the pins 87 and 88 is absorbed by the spring 82;
is positioned between latch cage 79 and torque drive element 75 as described with respect to FIG. This torsion spring 82 is elastically deformed when compressed between the lugs 80 and 81, and the clasp 99a and the pin 87.
88. Provides a rubber joint that absorbs peak load stresses applied during 88. - Once the peak stress is absorbed, the spring 82 relaxes slightly and the total deflection of the spring during operation is relatively small, within about 2° to 5° of rotation. Therefore,
The desired orientation between rotor 49 and latch cage 79 is still precisely maintained.

掘削に通常使用される容積形ポンプからのポンプ行程は
、瞬間流量に変動を引き起こすので、ロータ組立体はポ
ンプ行程速度で、或いは調波で、或いは分数調波で共鳴
する傾向がある。これは、ダンパ組立体62で幾分減衰
されるが、ダンパカラー63のスロット67にピン66
のバックラッシュ遊びがある。この振動を許容できるレ
ベル(すなわちピークからピークまで約lθ°以下)ま
で制限するために、第12図に示すようにIO8ぐらい
毎の止めをもったワンウェイラチェット機構がある。こ
の機構が衝撃トルクを掛止せず、かつピン87.88と
止め金99aとの間のピークトルクを保持するように、
この機構を回転の向きに合わせなければならない。この
ことは、止め金99aをピン87.88から離す十分な
圧縮力をソレノイド90が有さず、或いは十分な引張力
をばね97が有さないことを意味している。
Because the pump stroke from positive displacement pumps commonly used in drilling causes variations in instantaneous flow rate, the rotor assembly tends to resonate at the pump stroke rate, or harmonically, or subharmonically. This is somewhat damped in the damper assembly 62, but the pin 66 is inserted into the slot 67 of the damper collar 63.
There is a backlash play. In order to limit this vibration to an acceptable level (i.e. less than about lθ° from peak to peak), there is a one-way ratchet mechanism with stops every IO8 or so, as shown in FIG. so that this mechanism does not latch impact torque and retains the peak torque between pin 87.88 and catch 99a.
This mechanism must be aligned with the direction of rotation. This means that the solenoid 90 does not have enough compression force or the spring 97 does not have enough tension force to separate the catch 99a from the pin 87.88.

第12図に示すように、ラチェット機構は、ラチェット
リング130を備え、このラチェットリング130はキ
ー131によって下部ラッチスリーブ57bに固定され
、かつこのラチェット機構には一連の内方に向いた歯1
32が形成されている。図面の簡略化のために少ない歯
数を第12図に示すが、全部で40の歯132がある。
As shown in FIG. 12, the ratchet mechanism includes a ratchet ring 130 secured to the lower latch sleeve 57b by a key 131, and the ratchet mechanism includes a series of inwardly directed teeth.
32 is formed. There are a total of 40 teeth 132, although a reduced number of teeth is shown in FIG. 12 to simplify the drawing.

40の歯により、止めは9°の角間隔で設けられている
With 40 teeth, the stops are spaced at 9° angular spacing.

ラチェットリング130は爪133と協働し、この爪1
33はねじり駆動エレメント75の頂面に枢着され、か
つ下部軸延長部71に支持されたねじりばね134によ
り外方に旋回するように押されて歯に係合している。駆
動エレメント75は45° (連続するピン87と88
の間の間隔に相当する)の角増分で矢印135の方向に
ステップ的に回転され、この各増分は爪133を40個
のラチェットの歯132の5個を通り越して移動させる
The ratchet ring 130 cooperates with a pawl 133, and this pawl 1
33 is pivoted to the top surface of the torsion drive element 75 and is urged outwardly into engagement with the teeth by a torsion spring 134 supported on the lower shaft extension 71. Drive element 75 is rotated at 45° (successive pins 87 and 88
is rotated stepwise in the direction of arrow 135 in angular increments of (corresponding to the spacing between) each increment moving pawl 133 past five of the forty ratchet teeth 132.

当業者に認識されるように、第2図、第7図及び第8図
に示したロータ・ステータ装置では、流体流れはベルヌ
ーイ力を発生させ、この力はロータ49をステータベー
ン42に関して閉鎖位置の方へ移動させ、かつこの閉鎖
位置から離れるロータの回転を阻止する傾向がある。図
示の構成では、ステータベーン42の傾斜によって発生
する所望の回転方向の大きいトルクのため、ベルヌーイ
カが克服される。これは、摩擦によってベーンを引きす
るロータベーン55と格納スリーブ36の間の隙間でロ
ータベーン55の外径部を高速流体が通過し、かつ又、
他のブレードを叩く結果として流体を方向変更させると
き、反力を引き起こすためである。ロータ49の後縁の
領域55aを最小にしてベルヌーイ力を減らし、ロータ
ブレードを移動させる流れを真っ直ぐにし、かつロータ
の頂面の前縁に噴出して先行するベーンを叩く流体によ
って引き起こされる後向反力を最小にするように形造ら
れる。しかし、ロータを閉鎖位置から開放位置に移動さ
せるのに十分な力を保障するために、かなり高角度がス
テータ構成ンに必要とされ、ロータが開放位置にあると
きに所望の方向に極端に高い力を引き起こし、これはラ
ッチ制御部品を好む以上に強くすることを必要とする。
As will be appreciated by those skilled in the art, in the rotor-stator arrangement shown in FIGS. 2, 7, and 8, fluid flow generates Bernoulli forces that force rotor 49 into a closed position with respect to stator vanes 42. and tends to prevent rotation of the rotor away from this closed position. In the illustrated configuration, Bernoulica is overcome due to the large torque in the desired direction of rotation generated by the tilting of the stator vanes 42. This is because high-speed fluid passes through the outer diameter of the rotor vane 55 in the gap between the rotor vane 55 and the storage sleeve 36 which pulls the vane by friction, and
This is because it causes a reaction force when redirecting the fluid as a result of striking another blade. The area 55a at the trailing edge of the rotor 49 is minimized to reduce Bernoulli forces, straighten the flow displacing the rotor blades, and reverse the backward motion caused by fluid jetting onto the leading edge of the top of the rotor and striking the leading vane. Shaped to minimize reaction forces. However, in order to ensure sufficient force to move the rotor from the closed position to the open position, a fairly high angle is required in the stator components, resulting in an extremely high angle in the desired direction when the rotor is in the open position. This causes the latch control components to be stronger than desired.

これらの部品は、作動装置(ソレノイド又はモータ機構
)、軸99とその軸受、ピンケージ73、ショック吸収
ばね82、及び液圧ダンパ62を含む。その上、ラッチ
ケージの適当な止めに対してロータを閉鎖位置に保持す
る反力は、設計の最適化のために比較的弱い傾向かあり
、ロータは従来の装置で普通である流れ速度の変動によ
り閉鎖位置の止めを振動させる傾向がある。これは、圧
力パルスの平均寸法を減じる。この問題は、所望の方向
だけに移動できるように第12図のワンウェイラチェッ
ト機構の使用によって克服される。
These parts include the actuator (solenoid or motor mechanism), shaft 99 and its bearings, pin cage 73, shock absorbing spring 82, and hydraulic damper 62. Moreover, the reaction forces that hold the rotor in the closed position against a suitable stop in the latch cage tend to be relatively weak due to design optimization, and the rotor is subject to fluctuations in flow velocity that are common in conventional devices. tends to vibrate the stop in the closed position. This reduces the average size of the pressure pulse. This problem is overcome by the use of the one-way ratchet mechanism of FIG. 12 to allow movement in only the desired direction.

上述した問題は又、第13図及び第14図に示すロータ
・ステータ構成の別の実施例によって克服される。この
実施例では、より多くの状況でツールを回収できるよう
に検層ツールの直径を更に減らすために、ステータ、ロ
ータ、及びインペラの配置を再構成することによって第
2A図に示す格納スリーブ36をなくしている。第2A
図の上部部分に相当する長さ方向断面図である、第13
図を参照すると、インペラのまわりの格納スリーブがポ
リッシュスリーブすなわち直径減少スリーブ232内に
ないが、尖端組立体228はその下端に軸方間離ねじ2
29を有し、この雌ねじは主軸組立体246の上端33
0と螺合している。インペラ202が尖端組立体の下の
この軸組立体に位置決めされ、このインペラ202はキ
ー206によって軸組立体246と共に回転するように
連結されている。インペラは、突出して角度をなした一
連の傾斜ベーン203を含む。
The problems described above are also overcome by another embodiment of the rotor-stator configuration shown in FIGS. 13 and 14. In this embodiment, the storage sleeve 36 shown in FIG. 2A is modified by reconfiguring the stator, rotor, and impeller arrangement to further reduce the diameter of the logging tool so that the tool can be retrieved in more situations. I've lost it. 2nd A
13, which is a longitudinal cross-sectional view corresponding to the upper part of the figure.
Referring to the figure, although the containment sleeve around the impeller is not within the polished or reduced diameter sleeve 232, the tip assembly 228 has axially spaced threads 228 at its lower end.
29, which has an internal thread at the upper end 33 of the spindle assembly 246.
It is screwed together with 0. An impeller 202 is positioned on the shaft assembly below the tip assembly and is coupled for rotation with the shaft assembly 246 by a key 206 . The impeller includes a series of protruding, angled, angled vanes 203.

インペラの下で軸組立体246がロータすなわち絞り弁
249のハブ248を貫通し、この絞り弁249はキー
250によって軸組立体と共に回転するように連結され
ている。絞り弁249の形態を、第14図に一層はっき
りと示し、流路256によって等角距離へだてて分離さ
れている上方に傾斜し半径方向に突き出したハブ一連の
255を含むことがわかる。第14図に示すように、こ
れらのリブ255はハブ248の下方に角方向半径方向
領域に徐々に増大し、かつその前側にランド表面257
を狭くして第8図に関して既に説明したようにベルヌー
イ力を最小にする。リブ255の下面は平らである。
Below the impeller, a shaft assembly 246 passes through a hub 248 of a rotor or throttle valve 249, which is coupled for rotation with the shaft assembly by a key 250. The configuration of throttle valve 249 is shown more clearly in FIG. 14 and can be seen to include a series 255 of upwardly sloping, radially projecting hubs separated at equal angular distances by flow passages 256. As shown in FIG. 14, these ribs 255 gradually increase in angular radial area below the hub 248 and have a land surface 257 on the front side thereof.
is narrowed to minimize the Bernoulli forces as previously discussed with respect to FIG. The lower surface of rib 255 is flat.

第1図から第12図に関連して説明した実施例を参照す
ると、第13図及び第14図の実施例は、2部品の構造
であるステータ構成237を含んでいる。ねじ付上端2
45bを有する管状ハブ245aかレジューサ245の
上端にある。レジューサはハブ245aの下に、レジュ
ーサに固定され、半径方向に突き出し軸方向に延びる一
連のベーン242bを有し、このベーン242bの直径
は、レジューサスリーブ232の内径よりもわずかに細
い。これらのベーン242bの上縁は、第14図でわか
るように鋭い逆さV−形を有し、これらのベーン242
bはステータの下部部分237bを構成している。ステ
ータの上部部分237aは、第14図に最もよく示され
、管状ハブを備え、このハブは、ベーン242bの数と
間隔に相当する半径方向に突き出し軸方向に向いた一連
のベーン242aを有し、かっこの上部部分237aは
、下方に角度に傾斜しているリブ255の平らな下面に
近接して位置決めされた平らな上端を有し、ベーン24
2aの下端はベーン242bの上縁を受け入れるように
設計されたV形凹みすなわちノツチを有する。短い管状
スピゴツト238が上部ステータ部分237aの上側に
あり、ステータ部分237a及びスピゴット238の孔
は、管状レジューサハブ245aを通り越し、従って上
部ベーン242aと下部ベーン242bが係合状態にあ
るときに、ハブ245aのねじ村上端はスピゴット23
8の上に突き出す。
Referring to the embodiment described in connection with FIGS. 1-12, the embodiment of FIGS. 13 and 14 includes a stator arrangement 237 that is a two-piece construction. Top end with screw 2
At the upper end of reducer 245 is a tubular hub 245a having 45b. The reducer has a series of radially projecting and axially extending vanes 242b fixed to the reducer below the hub 245a, the diameter of which is slightly smaller than the inner diameter of the reducer sleeve 232. The upper edges of these vanes 242b have a sharp inverted V-shape as seen in FIG.
b constitutes the lower portion 237b of the stator. The upper portion 237a of the stator, best shown in FIG. 14, includes a tubular hub having a series of radially projecting and axially oriented vanes 242a corresponding to the number and spacing of vanes 242b. , the upper portion 237a of the bracket has a flat upper end positioned proximate the flat underside of the rib 255 that is angled downwardly and is angled downwardly to form the vane 24.
The lower end of vane 242a has a V-shaped recess or notch designed to receive the upper edge of vane 242b. A short tubular spigot 238 is above the upper stator section 237a, and the holes in the stator section 237a and spigot 238 extend past the tubular reducer hub 245a so that when the upper vane 242a and the lower vane 242b are in engagement, the hub 245a The upper end of the screw village is spigot 23
Stick it out on top of 8.

下部雌ねじ骨部分239aを有する管状シールホルダ2
39がステータ組立体の上に位置決めされ、この下部雌
ねじ骨部分239aはレジューサハブ245aの上端と
螺合し、それによって、このシールホルダ239の下端
がスピゴット238を押し、かつ上部ステータ部分23
7aを下部部分237bとレジューサ245に固着する
。第13図に示すように、軸組立体246は上部ステー
タ部分と下部ステータ部分、及びシールホルダ239を
貫通し、シールホルダ239と軸組立体の間の隙間は、
O−リングシールの形態のような適当な回転シール24
0を支持している。第2B図に関して説明した圧力補償
のため、シール240前後の差圧は小さいので、この用
途のために低圧シールが必要とされるにすぎないことに
気付くべきである。軸246は(第2A図に示す実施例
のように)、レジューサ245とシールホルダ239内
の隙間で回転する。
Tubular seal holder 2 with lower internally threaded bone portion 239a
39 is positioned above the stator assembly and its lower female threaded portion 239a is threadedly engaged with the upper end of the reducer hub 245a such that the lower end of this seal holder 239 pushes against the spigot 238 and the upper stator portion 23
7a is fixed to the lower portion 237b and the reducer 245. As shown in FIG. 13, the shaft assembly 246 passes through the upper stator portion, the lower stator portion, and the seal holder 239, and the gap between the seal holder 239 and the shaft assembly is
A suitable rotary seal 24, such as in the form of an O-ring seal.
0 is supported. It should be noted that due to the pressure compensation described with respect to FIG. 2B, a low pressure seal is only needed for this application because the differential pressure across seal 240 is small. Shaft 246 rotates in a gap between reducer 245 and seal holder 239 (as in the embodiment shown in FIG. 2A).

第13図でわかるように、シールホルダ239は絞り弁
249の大きい座ぐり孔251内に受け入れられる。
As seen in FIG. 13, seal holder 239 is received within large counterbore 251 of throttle valve 249.

第13図及び第14図に関連して説明し示した構成では
、所定の流れ面積のために、第2図から第12図の実施
例に比較してツールの直径を減らすことができることが
認識されよう。第13図と第14図の実施例では、主軸
組立体246にねじ込まれた尖端組立体228は、回収
中、ツールの前重量を軸組立体246によって支持する
ことを意味する。
It will be appreciated that in the configuration described and shown in connection with FIGS. 13 and 14, for a given flow area, the diameter of the tool can be reduced compared to the embodiment of FIGS. 2-12. It will be. In the embodiment of FIGS. 13 and 14, the tip assembly 228 threaded onto the spindle assembly 246 means that the front weight of the tool is supported by the spindle assembly 246 during retrieval.

その上、ステータベーン242a、242bとレジュー
サスリーブ232の間にはシールはないが、そのような
隙間を通ってステータのまわりを通過する流体のわずか
なバイパス流れは、圧力信号の大きさに重大な影響を及
ぼさない。最初に説明した実施例に照らして、第13図
と第14図の実施例では、ステータベーン242a、2
42bは形態が全く半径方向であり、軸246と軸線に
角度をなしていない。
Moreover, although there is no seal between the stator vanes 242a, 242b and the reducer sleeve 232, a small bypass flow of fluid passing around the stator through such gaps can be significant to the magnitude of the pressure signal. No effect. 13 and 14, stator vanes 242a, 2
42b is entirely radial in configuration and does not form an angle with axis 246.

運転中、第13図のように構成した部品で、レジューサ
スリーブ232を下方に通過する掘削流体の流れは、傾
斜したインペラブレード203と相互作用して軸組立体
246にトルクを加える。
In operation, with components configured as shown in FIG. 13, the flow of drilling fluid passing downwardly through the reducer sleeve 232 interacts with the angled impeller blades 203 to apply a torque to the shaft assembly 246.

このトルクの値は、遭遇する流れ状態に依存し、インペ
ラ202はそのような流れ状態のために設計され、十分
な過大でないトルクを発生させる。
The value of this torque depends on the flow conditions encountered, and the impeller 202 is designed for such flow conditions to generate a sufficient but not excessive torque.

実際は、ベーン203が異なるピッチと長さを有する一
連の別に形造られたインペラ202が準備される。所定
の用途のために、十分な過大でないトルクを発生させる
インペラが選ばれる。インペラ202によって発生した
過大トルクは、ラッチ装置73によって緩められたとき
に軸組立体246に加えられる高すぎる角加速度を生じ
させ、かくして第2A図及び第2B図に関して説明した
ような精密なショック吸収・減衰装置を必要とする。イ
ンペラ202によって軸組立体246に加えられるトル
クを制限する別の方法は、これらの2つのエレメントの
間にスリップクラッチ装置(図示せず)を備えることで
あり、それにより、−旦選択したトルク値を越えると、
スリップがインペラと軸組立体との間に起こり、従って
ラッチ73に過大荷重が加わらない。
In practice, a series of differently shaped impellers 202 are provided whose vanes 203 have different pitches and lengths. For a given application, an impeller is chosen that generates sufficient but not excessive torque. The excessive torque generated by impeller 202 causes too high an angular acceleration to be applied to shaft assembly 246 when released by latching device 73, thus preventing precision shock absorption as described with respect to FIGS. 2A and 2B.・Requires a damping device. Another way to limit the torque applied to the shaft assembly 246 by the impeller 202 is to include a slip clutch device (not shown) between these two elements, thereby reducing the torque value once selected. If you exceed
Slip occurs between the impeller and the shaft assembly so that the latch 73 is not overloaded.

上述した手段のどちらかで、軸組立体246に加えられ
るトルクを制限することによって、又ツールのショック
吸収装置を再設計することによって、第2A図及び第1
0図に関して説明した液圧ダンパをなくすことができる
。そのように変更した装置を第16図及び第17図に示
す。第16図でわかるように、軸組立体46の下部延長
部71は、上部ラッチスリーブ57aと下部ラッチスリ
ーブ57bとの間におかれた軸受61を貫通し、延長部
71の下端は変更したねじり駆動エレメント75aに係
合するピン78を支持し、このねじり駆動エレメント7
5aは、たとえば第9図に示すばね82の介在なしにラ
ッチケージ79に直接連結されている。この目的のため
、相互係合ラグ80及び81は、角度を拡大させる必要
があるにすぎない。変形例として、別の手段をねじり駆
動エレメントとラッチケージ79の間の直接係合のため
に設けても良い。この実施例では、変更したばねダンパ
エレメント82aがラッチ構造の下に設けられる。第1
6図のソレノイドハウジング58aは、拡大孔94aを
有し、この孔94aに管状部品114が受け入れられ、
この管状部品114には(ソレノイドロッド93が責通
している)孔94bと、上端にばね97を受け入れる座
ぐり孔95aとが形成されている。管状部品114の上
部延長部101aには、第11図に関して説明したよう
に軸99のローラ102が係合するスロット100aが
形成されている。下部管状部品115が、孔94aの下
端に、キー116によって固定されている。ばねダンパ
82aは上部管状部品と下部管状部品の対面した端の間
に位置決めされ、その形状は第17図の分解図に一層は
っきりと示されている。上述したように、ダンパ82a
は、4つの突き出したアーム83aを有する十字形の外
観のものである。これは又、ソレノイド軸93が通る孔
82bを有する。上部管状部品114と下部管状部品1
15の対向端は、突出しラグ117.118をそれぞれ
有し、この突出しラグ117.118は反対の対をアー
ム83aの間の凹みへ入れるようになっている。かくし
て、下部管状部品115がソレノイドハウジング58a
に固定され、かつ上部管状部品114が軸99を支持し
ているので、ラッチ構造の連続するピン87.88との
係合を介して軸99に加えられる衝撃は圧縮荷重として
ダンパ82aのアーム83aに加えられることがわかる
だろう。このダンパ82aの適当な設計により、発生す
るすべての衝撃エネルギーが吸収され、かくして第2A
図に示すような液圧ダンパ組立体62、及び第12図に
示すラチェット組立体をなくすことができる。
2A and 1 by limiting the torque applied to the shaft assembly 246, either by the means described above, or by redesigning the shock absorption system of the tool.
The hydraulic damper described with respect to Figure 0 can be eliminated. The apparatus thus modified is shown in FIGS. 16 and 17. As seen in FIG. 16, the lower extension 71 of the shaft assembly 46 passes through a bearing 61 located between the upper latch sleeve 57a and the lower latch sleeve 57b, and the lower end of the extension 71 has a modified torsion. It supports a pin 78 that engages a drive element 75a, and this torsion drive element 7
5a is connected directly to the latch cage 79 without the intervening spring 82 shown in FIG. 9, for example. For this purpose, the interengaging lugs 80 and 81 only need to be enlarged in angle. Alternatively, other means may be provided for direct engagement between the torsional drive element and the latch cage 79. In this embodiment, a modified spring damper element 82a is provided below the latch structure. 1st
The solenoid housing 58a of FIG. 6 has an enlarged hole 94a in which the tubular component 114 is received;
This tubular component 114 has a hole 94b (through which the solenoid rod 93 passes) and a counterbore hole 95a for receiving the spring 97 at the upper end. Upper extension 101a of tubular component 114 is formed with a slot 100a into which roller 102 of shaft 99 engages, as described with respect to FIG. A lower tubular part 115 is secured to the lower end of the hole 94a by a key 116. A spring damper 82a is positioned between the opposing ends of the upper and lower tubular parts, the shape of which is more clearly shown in the exploded view of FIG. As mentioned above, the damper 82a
has a cross-shaped appearance with four protruding arms 83a. It also has a hole 82b through which the solenoid shaft 93 passes. Upper tubular part 114 and lower tubular part 1
The opposite ends of 15 each have projecting lugs 117,118 which are adapted to place the opposite pair into the recess between the arms 83a. Thus, the lower tubular part 115 is connected to the solenoid housing 58a.
and because the upper tubular part 114 supports the shaft 99, the impact applied to the shaft 99 through engagement with the successive pins 87, 88 of the latching structure is applied as a compressive load to the arm 83a of the damper 82a. You will see that it can be added to Due to the appropriate design of this damper 82a, all the impact energy generated is absorbed and thus the second
The hydraulic damper assembly 62 as shown and the ratchet assembly as shown in FIG. 12 can be eliminated.

かくして、ダンパ82aの組成は、弾性であるはかりで
なく、エネルギーを吸収し消散させることができるよう
なものでなければならない。多くの組成のゴムが、この
目的のために適しており、特に好ましいゴムは、55か
ら70のジュロメータ硬度を有し、これは82a(すな
わち82)のアームの幅に沿ってねじりばねのばね定数
を決定し、それによって、インペラによって供給される
1 1゜5から34.6kg−cm  (10から30
f−in)のトルク範囲に対して掛止されるときに、ロ
ータの角位置を適度に制御する。ゴムは、変形のために
入力エネルギーの少なくとも75%を消失し衝撃振動の
ダンパ並びにばねとして作用し、かつほとんどの用途で
液圧ダンパ及びワンウェイラチェット組立体の必要性を
なくすことができるべきである。
Thus, the composition of damper 82a must be such that it is not elastic and is capable of absorbing and dissipating energy. Rubbers of many compositions are suitable for this purpose, and particularly preferred rubbers have a durometer hardness of 55 to 70, which gives a torsion spring spring constant along the width of the arm of 82a (i.e. 82). Determine, thereby, the 1 1°5 to 34.6 kg-cm (10 to 30
The angular position of the rotor is moderately controlled when latched to a torque range of f-in). The rubber should be able to dissipate at least 75% of the input energy due to deformation, act as a shock vibration damper and spring, and eliminate the need for hydraulic dampers and one-way ratchet assemblies in most applications. .

そのような材料は、ネオプレンであり、これは適当なジ
ュロメータ範囲に成形することができ、125℃から1
50℃の適度の温度まで、変形のために衝撃エネルギの
約80から90%を消失する。
Such a material is neoprene, which can be molded to a suitable durometer range and heated from 125°C to 1
Up to a moderate temperature of 50° C., about 80 to 90% of the impact energy is dissipated due to deformation.

第13図及び第14図に示すロータ駆動装置は、第2A
図、第7図及び第8図に関して説明した構造よりすぐれ
た重要な利点を有する。特に、ステータ237は真っ直
ぐで、流線型であり、かくして掘削マッドの流れに対す
る抵抗を減らす。ロータは軸方向に短い長さのものであ
り、戻り反力を減らし、かつロータリブ255の前縁と
後縁の両方が狭く両方向のベルヌーイ力を減らす。イン
ペラのブレードは、掘削マッドの最小流量でロータに十
分なトルクを供給できるように設計され、発生するあら
ゆる力を克服し、必要な信号強度を発生させる。これら
のトルク要求値は、初めの実施例のトルクと比較して、
ロータ249の設計によって減っており、従って制御機
構の他のエレメントの強度と複雑性を、相当に減らすこ
とができる。
The rotor drive device shown in FIG. 13 and FIG.
It has important advantages over the structures described with respect to FIGS. 7 and 8. In particular, stator 237 is straight and streamlined, thus reducing resistance to the flow of drilling mud. The rotor is of short axial length to reduce return reaction forces, and both the leading and trailing edges of the rotor ribs 255 are narrow to reduce Bernoulli forces in both directions. The impeller blades are designed to provide sufficient torque to the rotor at a minimum flow rate of drilling mud to overcome any forces generated and generate the required signal strength. These torque requirements are compared to the torque of the first example.
The design of rotor 249 has been reduced, and thus the strength and complexity of other elements of the control mechanism can be reduced considerably.

通常のマッド流れ状態のためには、流体の流量が非常に
少なくかつ極度に変動する状況で発生することがある振
動を制限するため以外は、第12図のラチェット装置は
第13図及び第14図の実施例に必要でない。
For normal mud flow conditions, the ratcheting device of FIG. 12 is similar to that of FIGS. Not necessary for the illustrated embodiment.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、地下層に孔を掘削するための掘削設備の略図
であり、 第2A図及び第2B図は共に、第1図の掘削設備に用い
る検層ツールの第1実施例の長さ方向断面図を構成し、 第3図は、第2B図の線■−■における断面図であり、 第4図、第5図は、第2A図のそれぞれ線IV−■、線
v−■における断面図であり、 第6図は、第2B図に示すツールの詳細を示す部分断面
拡大斜視図であり、 第7図、第8図は、第2A図に示すツールに用いるステ
ータ及びロータをそれぞれ示す斜視図であり、 第9図は、ツールの詳細を示す分解斜視図であり、 第10図は、ツールの詳細を示す断片斜視図であり、 第11図は、更に詳細を示す部分切除部分断面斜視図で
あり、 第12図は、第1図から第11図に示すツールに用いる
ことができるラチェット装置の略斜視図であり、 第13図は、現在の好ましい別の実施例を示す第2A図
と同様の図であり、 第14図は、第13図の実施例の個々の構成部品を示す
分解図であり、 第15図は、油井検層ツールによって行なわれる機能を
示す略図であり、 第16図は、別の構成を示す第2B図の上部に相当する
図であり、 第17図は、第16図のある構成部品の拡大図である。 15・−・掘削リグ、 21−−・ツール、37・・・
ステータ、  45・・・レジューサ、46・・・軸組
立体、 49・・・ロータ、57a・・・上部ラッチス
リーブ、 57b・・・下部ラッチスリーブ、 58・吻・ソレノイドハウジング、 59・・・格納ハウジング、 60・・・バレル、  62・・・ダンパ組立体、72
・・・ねじり駆動組立体、 73・・・ラッチ装置、 202・・・インペラ、 237・・・ステータ、 246・・・軸組立体。 FIG、 16
FIG. 1 is a schematic diagram of a drilling equipment for drilling a hole in an underground layer, and FIGS. 2A and 2B both show the length of a first embodiment of a logging tool used in the drilling equipment of FIG. 1. Figure 3 is a cross-sectional view along line ■-■ in Figure 2B, and Figures 4 and 5 are cross-sectional views along line IV-■ and v-■ in Figure 2A, respectively. FIG. 6 is a partially sectional enlarged perspective view showing details of the tool shown in FIG. 2B, and FIGS. 7 and 8 respectively show the stator and rotor used in the tool shown in FIG. 2A. FIG. 9 is an exploded perspective view showing details of the tool; FIG. 10 is a fragmentary perspective view showing details of the tool; FIG. 11 is a partially cutaway portion showing further details. 12 is a schematic perspective view of a ratchet device that can be used in the tools shown in FIGS. 1-11; FIG. Figure 14 is an exploded view showing the individual components of the embodiment of Figure 13; Figure 15 is a schematic diagram showing the functions performed by the well logging tool; , FIG. 16 is a diagram corresponding to the upper part of FIG. 2B showing another configuration, and FIG. 17 is an enlarged view of some components of FIG. 16. 15--Drilling rig, 21--Tool, 37...
Stator, 45... Reducer, 46... Shaft assembly, 49... Rotor, 57a... Upper latch sleeve, 57b... Lower latch sleeve, 58... Snout/Solenoid housing, 59... Storage Housing, 60... Barrel, 62... Damper assembly, 72
... Torsional drive assembly, 73... Latch device, 202... Impeller, 237... Stator, 246... Shaft assembly. FIG. 16

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、流れる流体中の正の圧力パルスの形態で信号を遠隔
のレシーバまで伝達するようになっている調圧器におい
て、 前記流体流れの少なくとも一部が差し向けられる通路手
段と、 前記通路手段の急速、一時的な、少なくとも部分的制限
を行い前記正の圧力パルスを発生させる作動位置に及び
この位置から連続的に移動でき、前記流体流れに応答し
てこれによって押し流され、前記作動位置に及びこの位
置から移動するブロック手段と、 前記ブロック手段の運動を制御するのに有効なラッチ手
段と、 前記ラッチ手段をステップ的仕方で解放して前記ブロッ
ク手段を作動位置に及びこの位置から増加して移動でき
るように選択的に励磁できる前記ラッチ手段のためのア
クチュエータ手段と、 を特徴とする調圧器。 2、前記ブロック手段は、前記流体流れの経路に回転可
能に取付けられこれにより回転され、前記ラッチ手段に
より解放されるときに前記作動位置に及びこの位置から
単一の回転方向に順次ステップ的に移動する、ロータエ
レメントを特徴とする請求項第1項に記載の調圧器。 3、前記ロータエレメントは、前記流体流れによって駆
動されるようになっている周囲に間隔をへだて角度をな
したブレードを有するタービンの形態のものである、請
求項第2項に記載の調圧器。 4、前記通路手段は、前記流体流れの部分を受け入れる
ように上流端から下流端まで延びた流路を有するステー
タの半径方向に延びたウェブの間に構成され、前記ブロ
ック手段は前記ステータの一端に隣接して回転可能に取
付られたロータを備え、該ロータは前記ステータ流路の
リブに相当した間隔にリブを有し、前記作動位置で前記
リブは少なくとも部分的に前記流路を閉塞するようなも
のであり、前記ロータは前記流体流れによって所定の方
向に押し流されるように配置され、前記ラッチ手段は前
記ブロック手段をそのような押し流しに対して非作動位
置に保持するように作動し、前記アクチュエータ手段の
各励磁は、前記ブロック手段を前記作動位置に及びこの
位置から増加して移動できるように前記ラッチ手段を外
すのに有効である、請求項第1項に記載の調圧器。 5、ダンパ手段が、前記ラッチ手段によって外されたと
きに過大な加速を防ぐように、前記ブロック手段に作動
的に連結されている、ことを更に特徴とする請求項第1
項乃至第4項のいずれかに記載の調圧器。 6、前記ダンパ手段はピストンを有する液圧ダンパから
なり、該ピストンは、前記ブロック手段に連結された軸
に固定され、前記軸と共に回転するように取付られたシ
リンダ内を摺動し、かつそのような回転のときに軸の軸
方向に振動するようになっており、そのような振動は、
少なくとも1つの絞り弁を通してピストンの片側から反
対側に前記シリンダ内の減衰用流体の流れを生み出し、
かくしてそのような運動を減衰させる、請求項第5項に
記載の調圧器。 7、前記ブロック手段と前記ラッチ手段との間に作動的
に連結され、前記ラッチ手段の係合の衝突エネルギを実
質的に吸収するショック吸収ばね装置、を更に特徴とす
る請求項第1項乃至第6項のいずれかに記載の調圧器。 8、前記ブロック手段は、ロータエレメントとインペラ
を特徴とし、前記ロータエレメントは、前記流体流れの
運動経路内に回転可能に取付られ、前記ロータエレメン
トの一方向の回転が前記ロータエレメントを前記作動位
置に及びその位置外に連続的に位置決めし、前記インペ
ラは、流体流れの経路に位置決めされるようになってお
り、これにより回転中押し流されるタービンホィールを
特徴とし、前記インペラは、前記ロータエレメントに連
結されている、請求項第1項に記載の調圧器。 9、前記アクチュエータ手段は、前記ラッチ手段の中へ
突出した止め金を支持するソレノイド作動往復動作ロッ
ドを特徴とする、第1項乃至第8項のいずれかに記載の
調圧器。 10、前記ラッチ手段は、前記ブロック手段と共に回転
するように固定されたケージを特徴とし、前記ケージは
、一連の等角距離をへだてた接合部を有し、前記接合部
の一方が前記止め金によって係合されて前記流体流れに
よって供給されたトルクの作用下の回転に対して前記ブ
ロック手段を支持するように、前記止め金は、前記ラッ
チ手段が作動位置にあるときに、前記接合部の回転経路
内に位置決めされる、請求項第9項に記載の調圧器。 11、前記ケージは前記接合部の第1セットと第2セッ
トを含み、前記第2セットの接合部は、前記第1セット
の接合部に対向して、かつ前記第1セットの接合部に対
して、角度をずらして配置され、前記止め金を前記ロッ
ドの作動によって移動して一方のセットの接合部を外す
とき、前記止め金を第2セットの接合部の経路の中へ移
動し、これによって、前記ブロック手段の増分角移動を
制限する、請求項第10項に記載の調圧器。 12、前記接合部の第1セットと第2セットは、前記ケ
ージの両側の環状リングに配置された軸方向に延びた突
起の形態で設けられ、前記止め金は前記ソレノイド作動
往復動作ロッドに支持された交差軸の形態のものであり
、かつ突出した軸を有し、前記突起に係合するようにな
っている、請求項第11項に記載の調圧器。 13、前記ブロック手段に連結され、前記単一方向と反
対の方向の回転を阻止するワンウエイラチェット機構を
含む、請求項第2項乃至第12項のいずれかに記載の調
圧器。 14、前記調圧器は、細長い形態の回収可能な油井検層
ツール内に収納され、ドリルストリングの内部を通して
下げられるようになっており、かつドリルストリングの
下端に支持される、請求項第1項乃至第13項のいずれ
かに記載の調圧器。 15、流れる流体中の正の圧力パルスの形態で信号を遠
隔のレシーバまで伝達するようになっている調圧方法に
おいて、 前記流体が流れる導管内に調圧器を位置決めし、 前記調圧器は、前記流体流れの急速、一時的な、少なく
とも部分的制限を行う作動位置に及びこの位置から連続
的に移動できるブロック手段を含み、 前記導管を通って流れる流体の力を利用して、前記ブロ
ック手段を押し流して、角回転させ、抑制した間隔で、
前記作動位置へ及びこの位置から角回転する前記ブロッ
ク手段を解放し、これによって前記流体を通して伝達す
る一連の正の圧力パルスを発生させ、 前記正の圧力パルスを前記遠隔のレシーバで受け取る、 ことからなる調圧方法。 16、前記ブロック手段をラッチ手段によって、非作動
位置に停止させ、かつ角回転する前記ブロック手段の解
放は、前記ラッチ手段に連結された選択的に付勢可能な
アクチュエータによる、ことを更に特徴とする、請求項
第15項に記載の方法。 17、流れる流体の力を、ブレード付インペラホィール
を前記流体流れ内に位置決めし、かつ前記インペラホィ
ールを前記ブロック手段に連結することによって利用す
る、請求項第15項に記載の方法。 18、前記ブロック手段の角回転を減衰させて、解放さ
れたときの加速を減らす、ことを更に特徴とする、請求
項第15項に記載の方法。 19、前記ブロック手段は、角度をなして間隔をへだて
た一連のベーンを備え、かつステータの一端に隣接して
回転するように設けられ、前記ステータは前記ベーンに
対応する一連の通路を有し、前記通路は、前記ブロック
手段がその作動位置に移動するときに、前記ベーンによ
って実質的に閉塞され、これによって、前記圧力パルス
を発生させる、請求項第15項に記載の方法。 20、前記調圧は、油井掘削中、又は油井検層作動中に
行われる、請求項第1項乃至第19項のいずれかに記載
の方法。
Claims: 1. A pressure regulator adapted to transmit a signal in the form of a positive pressure pulse in a flowing fluid to a remote receiver, comprising passage means through which at least a portion of said fluid flow is directed; , continuously movable to and from an actuated position for rapidly, temporarily, at least partially restricting the passageway means to generate the positive pressure pulse, responsive to and swept away by the fluid flow; blocking means for moving into and out of said activated position; latching means effective to control movement of said blocking means; and releasing said latching means in a stepwise manner to move said blocking means into and out of said activated position. Actuator means for said latching means selectively energized for incremental movement from position. 2. said blocking means is rotatably mounted in said fluid flow path and thereby rotated to and from said operative position in sequential steps in a single direction of rotation when released by said latching means; 2. A pressure regulator according to claim 1, characterized by a moving rotor element. 3. The pressure regulator of claim 2, wherein the rotor element is in the form of a turbine having circumferentially spaced angular blades adapted to be driven by the fluid flow. 4. The passage means is configured between radially extending webs of the stator having flow passages extending from an upstream end to a downstream end to receive a portion of the fluid flow, and the blocking means is arranged at one end of the stator. a rotor rotatably mounted adjacent to the rotor, the rotor having ribs at a spacing corresponding to the ribs in the stator passage, and in the operating position the ribs at least partially occlude the passage. such that the rotor is arranged to be swept in a predetermined direction by the fluid flow, and the latching means is operative to hold the blocking means in an inoperative position against such sweeping; 2. A pressure regulator as claimed in claim 1, wherein each energization of said actuator means is effective to disengage said latching means to allow incremental movement of said blocking means to and from said actuated position. 5. further characterized in that damper means is operatively coupled to said blocking means to prevent excessive acceleration when disengaged by said latching means.
The pressure regulator according to any one of items 1 to 4. 6. The damper means comprises a hydraulic damper having a piston, the piston sliding in a cylinder fixed to a shaft connected to the block means and mounted to rotate with the shaft; When the shaft rotates, it vibrates in the axial direction of the shaft, and such vibration is
producing a flow of damping fluid within the cylinder from one side of the piston to the other side through at least one throttle valve;
6. A pressure regulator as claimed in claim 5, thus damping such movements. 7. A shock absorbing spring device operatively connected between said blocking means and said latching means to substantially absorb the impact energy of engagement of said latching means. The pressure regulator according to any of paragraph 6. 8. The blocking means is characterized by a rotor element and an impeller, the rotor element being rotatably mounted within the path of motion of the fluid flow, and rotation of the rotor element in one direction moves the rotor element into the operating position. successively positioned in and out of the rotor element, the impeller being positioned in the path of fluid flow and thereby being swept away during rotation; The pressure regulator according to claim 1, which is connected to the pressure regulator. 9. A pressure regulator according to any of the preceding clauses, wherein said actuator means is a solenoid-operated reciprocating rod supporting a catch projecting into said latching means. 10. The latching means is characterized by a cage fixed for rotation with the blocking means, the cage having a series of equiangularly spaced joints, one of the joints being connected to the catch. said catch is engaged by said latching means to support said blocking means against rotation under the action of a torque supplied by said fluid flow, when said latching means is in an actuated position. 10. A pressure regulator as claimed in claim 9, positioned within the rotational path. 11. The cage includes a first set of joints and a second set of joints, the second set of joints being opposite to and relative to the first set of joints. the clasps are disposed angularly offset, and when the clasps are moved by actuation of the rod to release one set of joints, the clasps are moved into the path of a second set of joints; 11. A pressure regulator as claimed in claim 10, wherein the incremental angular movement of said blocking means is limited by. 12. The first and second sets of joints are provided in the form of axially extending protrusions disposed on annular rings on opposite sides of the cage, and the catch is supported on the solenoid-operated reciprocating rod. 12. Pressure regulator according to claim 11, which is in the form of crossed shafts and has a protruding shaft adapted to engage said projection. 13. The pressure regulator according to any one of claims 2 to 12, further comprising a one-way ratchet mechanism connected to the blocking means to prevent rotation in a direction opposite to the single direction. 14. The pressure regulator is housed in a retrievable oil well logging tool in the form of an elongate, adapted to be lowered through the interior of the drill string and supported at the lower end of the drill string. The pressure regulator according to any one of items 1 to 13. 15. A pressure regulating method adapted to transmit a signal in the form of a positive pressure pulse in a flowing fluid to a remote receiver, comprising: positioning a pressure regulator in a conduit through which said fluid flows; comprising blocking means continuously movable to and from an actuated position for providing a rapid, temporary, at least partial restriction of fluid flow; and utilizing the force of the fluid flowing through said conduit to actuate said blocking means. Swept away, rotated angularly, at controlled intervals,
releasing said blocking means for angular rotation to and from said operating position, thereby generating a series of positive pressure pulses transmitted through said fluid, said positive pressure pulses being received at said remote receiver; A pressure regulating method. 16. further characterized in that said blocking means is stopped in an inoperative position by latching means, and release of said blocking means for angular rotation is by a selectively actuable actuator coupled to said latching means; 16. The method according to claim 15. 17. The method of claim 15, wherein the force of a flowing fluid is utilized by positioning a bladed impeller wheel within the fluid flow and coupling the impeller wheel to the blocking means. 18. The method of claim 15, further comprising: damping the angular rotation of the blocking means to reduce acceleration when released. 19. said blocking means comprises a series of angularly spaced vanes and is mounted for rotation adjacent one end of a stator, said stator having a series of passageways corresponding to said vanes; 16. A method as claimed in claim 15, in which the passageway is substantially occluded by the vane when the blocking means moves into its operative position, thereby generating the pressure pulse. 20. The method according to any one of claims 1 to 19, wherein the pressure regulation is performed during oil well drilling or oil well logging operation.
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