JPH06504822A - 方向性掘削用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 方向性掘削用装置 「技術分野」 この発明は掘削工具に間するものである。

この発明の目的は、掘削孔の方向を変えるよう用いる掘削工具を提供することに ある。

「発明の開示」 この発明に従えば、ドリルストリング内に延びる中空のマンドレル、マンドレル が別個に回転できるようマンドレルの少なくとも一部に互って延びるスリーブ、 スリーブにより支持されて使用する時に工具の下のドリルを舵取りすべく孔の壁 と圧力接触するよう横方向に伸長および引込み出来る舵取装置、スリーブをマン ドレルに錠止する釈放自在な錠止装置、流体圧力によって錠止装置を釈放すると 共に舵取装置を伸長するようマンドレルを介して流体循環の一部を錠止装置と舵 取装置に直接に作用できる流体制御装置を備えて成る掘削工具が設けられる。

この発明の掘削工具は、“キックオフ”を行う時、接線断面を掘削する時の通常 の回転型掘削装置の利用が可能で有る。掘削工具は、掘削作業の際にいつでも３ ６０°に亙ってドリルストリングを舵取りすることが出来、流体循環の簡単な操 作装置によって地表から制御できる。

この発明の実施例ご添付図面を参照して例により以下に詳細に説明しよう。

「図面の簡単な説明」 第１区はこの発明に従った穴掘り工具の縦断面図で、伸長した状態の舵取装置を 示す図、 第２図は引込み状態の舵取装置を示す第１図の一部に対応する拡大断面図、第３ 図は第２図の■−■線に沿った断面図、第４図は伸長状慧の舵取袋！を示す第３ 図と同様な断面図、第５図は第１図の別の部分に対応する第１図よりも拡大され た縦断面図である。

「発明を実施するための最良の形態」 図面において、穴掘り工具は符号１０により全体的に示され、図示しないドリル ストリング内を移動する中空マンドレル１１と、マンドレル１１の一部に亙って 延びマンドレル１１と個別に相互に回転できるスリーブ１２と、スリーブ１２に より支持されてスリーブ１２に対して横方向に伸長および引込み自在な舵取装置 １３と、マンドレル１１に対してスリーブ１２を錠止する錠止装置１４と、流体 制御装置１５とから主に構成されている。

特に、マンドレル１１は、下端部が流体制御装置１５に適合するよう造られると 共に標準のテーパーねしけソケット１７が設けられたアダプタ１６によってドリ ルビット（図示しない）に駆動支持される管状の軸から成っている。また、マン ドレル１１は、２つの軸受１９Ａ、１９Ｂの組の最下方位置決めのための肩部１ ８を形成している。各軸受１９Ａ、１９Ｂはスリーブ１２の上下端部に夫々収納 されており、径方向および軸方向の負荷のための別々の軸受から成っている。軸 受１９Ａ、１９Ｂが設けられたスリーブ１２はねじ付カラー２０によってマンド レル１１に支持されており、掘削作業の際に、スリーブ１２に向かってカラー２ ０を押圧するよう掘削工具の回転によって行われるべくねじが操作される。カラ ー２０の取付は径方向の止ピン２１によって固定される。

スリーブ１２内の軸受１９Ａ、１９Ｂの内側には、流体圧力水密用のシール２２ が設けられていて、各軸受１９Ａ、１９Ｂに対する圧力流体の水密シールとして 設けられている。

上下のシール２２間のスリーブ１２の壁部分は、軸心２３（第３．４図参照）が マンドレル１１の軸心２４と平行に且つ横方向にずれている中空円筒形状を成し ている。従って、スリーブ１２はマンドレル１１の周りに環状の室２５を形成し ており、スリーブ１２の壁部分はマンドレル１１の回転軸心２４に対して偏心し ている。

舵取装置１３は、スリーブ１２の各々の孔に滑動可能に受けられたプランジャ２ ６の組から成っている。プランジャ２６は、スリーブ１２により支持されてマン ドレル１１の中心から離れてスリーブ１２の１／４程の部分に設けられた流体用 シール２７と接触係合しており、従って、プランジャ２６は第２図に示される様 に引込むことが出来ると共に、後に詳しく説明するように舵取りを行うべく孔の 壁２８と押圧係合するよう第１図に示される如く延びている。プランジャ２６の 組は、第１，３図から理解される様に３つのプランジャ２６が角度を置いて並ん だ２つの列から形成されている。３つのプランジャ２６の各列において、３つの プランジャ２６の各々が溶接や他の手段によって固着された保持条片２９によっ て環状の室２５内にこれら３つのプランジャ２６が連結されている。

プランジャ２６が環状の室２５内に作用する流体圧力によって伸長され、環状の 室２５内の流体圧力の除去によって簡単に壁２８に対する反力によってプランジ ャ２６が引込められることが理解されよう。

釈放自在な錠止装置１４は、プランジャ２６の１つに形成されたビン３ｏの形の 錠止部材と、プランジャ２６が引込められた状態に在る時のビン３ｏを受けるソ ケット３１の形の錠止部材とから成っている。これら錠止部材の２つ以上の組を 設けることが出来るが、スリーブ１２をマンドレル１１に対して１つの角度を持 った位置にだけ錠止できる様に錠止部材が位夏決めされる。

流体制御装置１５は、マンドレル１１の下端から軸方向内方に延びる大きな方の 孔３２内に設けられている。マンドレル１１の壁を貫き且つマンドレル１１に設 けられた軸方向に延びる渭３４が設けられたドリルダクト３３の形のダクト装置 はマンドレル１１の内部と環状の室２５との閏の流体通路を設けている。ドリル ダクト３３の内端部は大きな方の孔３２の上端部の直ぐ下で孔３２に連通してお り、マンドレル１１内にて流体圧力が頂面に作用される環状のピストン３５の上 端部によって一般的に閉鎖される。環状ピストン３５の下端部は、ねじ着により 固着されたカラー３７によって孔３２内に保持される筒状の挿入体３６内に滑動 可能に受けられている１段付形状のピストン３５と筒状の挿入体３６は圧縮ばね ３８によって押されて、第１．２図に示される位置に向かってピストン３５を押 圧している。圧縮ばね３８が設けられた空所は孔３９によって通気されている。

圧縮ばね３８の強さは、環状のピストン３５を通って流れるよう意図されている ピストン３５の長さにおける圧力低下に関して選ばれる。従って、環状ピストン ３５の押圧は、運転者の制御によって直接的に流体が循環されるマンドレル１１ を通って流れる流体循環作用によって行うことが出来る。従って、環状ピストン ３５はマンドレル１１を介して流体循環を変化するよう応答する。

流体制御装置１５は、一連の個々の流体循環変化によって流体制御装置１５を連 続的に作動すべく錠止装置と連動している０錠止装置は、環状のピストン３５の 壁に形成されて筒状の挿入体３６内に保持されたビン４１により係合されるカム 溝４０を有している。このカム溝４０は、環状ピストン３５の異なった軸方向位 置を決める相互に間隔を置いた載置点を形成している。従って、瞬時的流体循環 の増大は、ダクト３３を連通して維持するよう環状ピストン３５を動かすことが 出来る。同様に、瞬時的な流体循環の一層の増大は、ダクト３３を再閉鎖するよ う環状ピストン３５を作動できる。第２図において、環状ピストン３５の複合的 な動きは寸法Ｂによって表される。

上述した流体制御装置１５は圧力流体を環状室２５に供給するよう作動出来る。

併し、この実施例において言うところの“流体制御装置”は、環状室２５と、頂 端部に隣接したスリーブ１２の外側部分との間の流体流出孔４２（第５図参照） を含んでいる。流体流出孔４２は、後に説明されるよう通常の掘削の際に循環す る流体の特別な圧力低下に関連して寸法が決められる調整オリフィス４４が設け られた挿入体４３と連通ずる。

環状ピストン３５を貫通する孔の直径と長さ等の寸法とばね３８の強さと大きさ は掘削流体の粘度と使用される流体の循環量および流体圧力に関連して計算され ることが理解されよう、包含されるパラメータの一般的な値は以下の表１の通り である。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成　５年　５月２４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ドリルストリング内に延びる中空のマンドレル、マンドレルが別個に回転で きるようマンドレルの少なくとも一部に亙って延びるスリーブ、スリーブにより 支持されて使用する時に工具の下のドリルを舵取りすべく孔の壁と圧力接触する よう横方向に伸長および引込み出来る舵取装置、スリーブをマンドレルに錠止す る釈放自在な錠止装置、流体圧力によって錠止装置を釈放すると共に舵取装置を 伸長するようマンドレルを介して流体循環の一部を錠止装置と舵取装置に直接に 作用できる流体制御装置を備えて成る掘削工具。 ２．舵取装置を支持するスリーブの少なくとも壁の一部がマンドレルの周りに環 状室を形成し、ダクト装置はマンドレルの内部と環状室の間に流体連通を形成し 、流体制御装置はダクト装置を開閉する作動できる請求項１記載の掘削工具。 ３．壁部分は中空の円筒形状で、軸心がマンドレルの軸心と平行で且つ横方向に ずれている請求項２記載の掘削工具。 ４．舵取装置がマンドレルの軸心から最も離れた部分にて作用すべくスリーブに 設けられている請求項３記載の掘削工具。 ５．舵取装置は、スリーブの壁部分を通って延びるプランジャ装置を有している 請求項３または４いずれか記載の掘削工具。 ６．プランジャ装置は、スリーブの円周寸法の半分互いに群に成った複数個のプ ランジャを有している請求項５記載の掘削工具．７．釈放自在な錠止装置は、ス リーブをマンドレルに１つだけの角度位置にて錠止するよう出来る請求項１〜６ いずれか１つ記載の掘削工具。 ８．釈放自在な錠止装置は、舵取装置とマンドレルに夫々係合可能な錠止部材を 有しており、釈放および錠止状態が舵取装置の伸長または引込みによって得られ る請求項１〜７いずれか１つ記載の掘削工具。 ９．流体制御装置は、環状室と頂端部に隣接したスリーブの外側の位置との間に 流体流出孔を有している請求項１〜８いずれか１つ記載の掘削工具。 １０．流体制御装置はマンドレルを流れる流体循環の変化に応答する請求項１〜 ９いずれか１つ記載の掘削工具。 １１．流体制御装置は、一連の別々の流体循環の変化によって流体制御装置の連 続作動が出来る締着装置を有している請求項１〜１０いずれか１つ記載の掘削工 具。