JPS6144195B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ドリル・ストリング（drill
string）の下部分と、ドリル・ビツト（drill
bit）を回転させるダウンホール・モータ
（downhole motor）との間に位置されてドリル・
パス（drill path）の方向を調整することを可能
にする連結装置であつて一般にクランク・コネク
タ（crank connector）即ち曲軸連結装置として
知られている形式の装置に係る。

指向性穿孔作業を実施するため、従来、即に多
くの方法と装置が開発されている。

米国特許明細書第3365007号によれば、好適に
指向された流体ジエツトの作用が、ドリル・ビツ
トが転向されうる凹所を生じさせるように地層を
局部的に破砕するのに用いられている。ジエツト
作用およびその結果として生じるドリル・ビツト
の偏向は地層の硬さに従つて変わるから、そのよ
うな装置は精密であり得ないことは明らかであ
る。かつまた、流体ジエツトを放出するためのノ
ズルを設けられた特殊なドリル・ビツトを使用し
なくてはならない。

また、例えば英国特許第1139908号、米国特許
第3593810号、第3888319号および第4040494号、
またはフランス特許第2297989号に記載される別
方法に依れば、通常はドリル・ビツトに近くにお
いて、ドリル・ビツトの下部分の一局部を包囲す
る偏向装置が使用される。この偏向装置は、ドリ
ル・ストリング軸線に対して自在に変位される複
数個の半径方向の指部材を配設されている。掘削
された穿孔の壁に当接するこれら指部材を好適に
変位させることによつて、穿孔軸線に対してドリ
ル・ビツトの軸線を片寄らせ、その結果として穿
孔方向を偏向させることが可能である。

前記の如き装置に依るときは、穿孔作業は非連
続的であつて、断続する複数回の掘削作業として
実施され、その間に偏向軸線の変位を許すため掘
削は停止される。これによつて相当な時間の損失
が生じ、従つて、各掘削作業の費用が増加する。

ダウンホール・モータを使用する現在用いられ
ている或る穿孔技術においては、ドリル・ストリ
ングの下部分と、いわゆるドリル・ヘツド（即
ち、ドリル・ビツトとダウンホール・モータとの
組立体）との間に、選択された角度のクランク・
コネクタ即ち曲軸連結装置を配置することが提案
されている。しかし、穿孔方向の変更が要求され
る度ごとに、クランク・コネクタを、望まれる偏
向に応じて選ばれる他の適正角度のものに変更す
るために、ドリル・ストリング全体を地表に引き
揚げることが必要である。

新式の、いわゆるつがいクランク・コネクタ
が、フランス特許第1252703号に開始され、ま
た、フランス特許第2175620号において言及され
ている。そのようなクランク・コネクタは、普
通、互いに枢着された２個の管形部分であつて単
に２個の相対位置を取り得るものを以て構成され
ている。第１の位置においては、前記コネクタの
２個の部分は整合され（従つて、コネクタの角度
は零である）、一方、第２の位置においては、前
記２個の部分は互いに或る規定された角度を成
す。上に説明された型式のクランク・コネクタの
場合と同じように、希望される穿孔偏向角がコネ
クタの２個の部分が互いの間に成す角度と一致し
ないときはコネクタの少くとも１個の構成要素を
地表に引き揚げることが必要である。

本発明は前記した諸形式の装置の欠点を除去さ
れたクランク・コネクタを提供する。さらに詳記
すれば、本発明は好ましくは零値から最大値ま
で、遠隔制御によつて自在に変更される角度を互
いの間に形成する２個の管状の要素を以て構成さ
れるクランク・コネクタに係る。

要述すれば、この目的は、２個の管状の要素の
それぞれの軸線とは別個の回転軸線であつて前記
軸線と一緒に全く同じ一点に集まるものを中心と
してコネクタの管状の要素の１個を、遠隔制御装
置によつて枢動させることによつて達成される。

以下、添付図面を参照して為される説明から、
本発明は容易に理解され、そしてその諸利点は明
らかにされるであろう。

第１図には本発明に基くクランク・コネクタの
基本概念が概略的に示されている。

本コネクタは、軸線△を有する嵌合要素２ａで
あつて例えば部材２に固定されるものによつて互
いに連結された２本の管状部材１と２とを有す
る。

部材１の軸線X′Xと、部材２の軸線Y′Yと、軸
線△は全く同一の点Ｏに集まつている。

軸線△と軸線X′X，Y′Yとによつてそれぞれ形
成される角△，X′Xと角△，Y′Yは同じ値αを有
する。

軸線△を中心とする要素２の連続回転によつ
て、軸線X′Xと軸線Y′Yとによつて形成される角
は、最大２α（実線を以て示される部材２の位
置）と零値（点線を以て示される部材２の位置）
との間で変更されうる。

値αは本発明に基くクランク・コネクタの角度
に順応するように前記最大値の関数として選択さ
れる。軸線△を中心とする部材２の回転は連続的
に行われ、従つて角X′X，Y′Yは、０と２αとの
間で任意の値に調整されうる。

しかし、この回転はまた段階的にも行われ得、
２個の連続する位置は、軸線△を中心とする部材
２の回転θによつて分離され、従つて、 θ＝２π／ｎ、 ただし、ｎは連結角のｎ個の好適な値を得るよ
うに選ばれた整数であり、部材１と２のｎ個の相
対角度位置の一つは、角X′X，Y′Yの零地に一致
することが好ましい。

２本の管状部材１，２の整合位置を基準として
用いるとき、前記２個の部材１，２の軸線によつ
て形成される角は次式によつて与えられる： cos＝１−2sin²αsin²θ／２ 第２図には本発明に基くクランク・コネクタの
第１の実施例が、２本の管状部材１，２の軸線が
整合される位置においてその横断面を以て示され
ている。

例えば互いに接端して結合された複数個の要素
１ａ，１ｂによつて構成される管状部材１は、ね
じ部４によつてドリル・ストリングの下部分３に
結合されている。

複数個の要素２ｂ，２ｃから成る部材２はダウ
ンホール・モータ５即ち下穴モータ５、例えばタ
ービン、容積形モータまたは電動機、にねじ部６
によつて螺着される。

部材２の上部分は、部材１の下部分に機械削り
によつて形成された孔１１と相補形にされた嵌合
要素２ａを担持する。嵌合要素２ａは軸線△を有
し、△と部材１と２のそれぞれの軸線は全く同じ
点Ｏに集まるように仕組まれている。

管状の部材１と２は、運転時に曲軸連結装置即
ちクランク・コネクタに生ぜしめられる軸方向応
力に耐える軸受１４によつてそれらの嵌合位置に
確保される。孔１１においての嵌合要素２ａの位
置決めは１５，１６，１７を以て概略図示される
如きころ軸受であつて管状部材１と２の相対回転
を許すものによつて保証される。密閉はガスケツ
トまたはジヨイント１８によつて達成される。

その軸線が軸線△と合致している管状の連結軸
２０は、第２図に示されるその上位置に在るとき
は、部材１と２を互いに対し回転において固定状
態にし、それが下方へ動かされるごとに部材２を
角θだけ軸線△を中心として回転させる。

軸２０は異る作用を果たす４個の部分から成
る： (1)−部分Ａにおいて、軸２０は溝２２を形成され
ており、溝２２は部材１の孔に相補的に機械削
成された溝２１と協働することによつて部材１
と軸２０とを回転において固定し、一方、軸２
０の相対軸方向変位を許すようにされている。

(2)−部分Ｂにおいて、軸２０は特別の輪郭にされ
た案内溝２８を形成されており（第３図）、該
案内溝２８は部材２によつて担持される少くと
も１本の案内指２６と協働する。案内指２６
は、もどしばねの作用にさからつて部材２の壁
の中へ半径方向に後退され得、該もどしばね
は、第３図に示されるようにその深さが変化す
る案内溝２８の底に対して案内指２６を常に接
触させている。溝２８と案内指２６は軸２０が
下方へ運動されるにたがつて部材２を回転させ
るように協働する。

(3)−部分Ｃにおいて、軸２０は溝２３（ｎ個の歯
またはｎの倍数個）を形成されており、一方、
部材２の孔は相補形の溝２４を形成されてい
る。溝２３と２４は、軸２０がその上位置に在
るとき、部材１と２を互いに回転において固定
状態にする。

(4)−軸２０の部分Ｄには、部材１に相対する軸２
０の軸方向変位を行うための遠隔制御される装
置が収容されている。該装置は、例えば、軸２
０の孔を流れ通る穿孔流体の通路を閉塞するよ
うに作用しうる。

ガスケツト１９は流体の流れに対して内部機構
を密閉する。

軸２０のピストン形状にされたヘツド２０ａに
おいて、流体の流れを保証する軸２０の内孔２０
ｂは複数個の周流路２０ｃに細分されている。ピ
ストン形のヘツド２０ａには円板７８が回転可能
に装架されている。円板７８は前記流路２０と合
致する通路を有し、穿孔流体がそれを通れる流路
２０ｃの開口を部分的に、または完全に、閉塞す
るようにヘツド２０ａに相対して選択された角度
によつて回転されうる。そのような回転は、円板
７８のレベルにおいて平坦な横断面の制御棒７９
によつて生ぜしめられ得、該棒７９は円板７８の
スロツトを通過する。棒７９は軸受８０によつて
案内され、回転電磁石８１によつて、または任意
のその他の電気的機械的手段によつて回転され
る。地表との電気的接続は軸方向のプラグ８２に
よつて確保される。

８３は、後に説明されるように充分な推力がヘ
ツド２０ａに供給されることを許すように較正さ
れた弁である。

８４はリング８５に当接するばね２５の作用下
での軸２０の上方変位を制限する環状の当止め板
である。

前記もどしばね２５は、所望の回転θが達成さ
れると同時に軸２０を上方へ駆動する。

この装置は以下説明されるように段階的に働ら
き、各段階は、軸線△を中心とする部材２の θ＝２π／ｎ による１回転に相当する。

部材２の１完全回転に相当するｎ個の回転段階
ののち、部材２は再びその初位置に在る。

１−クランク・コネクタの角度が修正されなくて
はならない深さに穿孔が達したとき、穿孔用流
体の循環は中止され、ドリル・ビツトが孔底か
ら引上げられる； ２−電磁石装置８１は付勢されて円板７８を回転
させ、それによつて、軸２０のピストン形のヘ
ツド２０ａの流路２０ｃは閉塞される； ３−穿孔用流体の循環が再び開始される； ４−穿孔用流体の圧力を受けしめられるヘツド２
０ａは、第２図において下方へ向かつて軸２０
を軸方向へ変位させる。溝２８に対する案内指
２６の位置は修正される。前記案内指２６は、
第４図において、位置２６ａから位置２６ｂ、
即ち溝２３と２４が互いの係合から解かれる位
置、へ変位し、従つて部材１と２は、もはや、
互いに対して回転において固定されない； ５−次いで、軸２０がさらに軸方向に変位される
結果として、部材２が回転される。案内指２６
は、溝２８の傾斜部分２８ａに従つて運動し
て、角度θの回転ののち、位置に達する。ヘツ
ド２０ａはその上方の穿孔用流体の圧力を制限
する較正された弁８３を露出させ、かようにし
て、軸２０がその全動程に亘つて運動したこと
を地表上の操作者に警報する； 円板７８は、そのスロツトに添つて摺動する
制御棒７９の充分な長さの故に、軸２０の全変
位間、流路２０ｃの閉塞位置に残留する； ６−流体循環が再び中止される； ７−電磁石装置８１の付勢が中断される。制御棒
７９は好適な機械的もどし装置（図示されてい
ない）によつてその初位置へ押し戻され、それ
によつて円板７８を回転させ、これによつて流
路２０ｃが露出される； ８−もどしばね２５は軸２０をその初位置へ押し
戻す。案内指２６は軸２０の軸線に平行した溝
部分２８ｂに従つて運動して、先ず部分２６
b′（第４図参照）に達し、次ぎに、 ９−軸２０の直進行程の最終部分において、即
ち、案内指２６が位置２６b′から位置２６a′に
変位する部分において、軸２０の溝２３は部材
２の溝２４と協働して管状の部材１と２を互い
に対して回転において再び固定する。

次ぎの回転θは、以上説明された作用サイクル
を反復することによつて達成され得る。案内指２
６は、その場合、順次に位置２６a′と２６b′を取
り、次いで、溝２８における深さの差の故に、新
らしい溝部分２８a′に自動的に係合することは理
解されるであろう。

位置２６ｃから位置２６a′への正しい通過を保
証するため、軸２０がばね２５の作用下で変位さ
れるとき部材１と２とを互いに回転において固定
し、そしてそれらを溝２３が溝に係合すると同時
に係合から解くための鎖錠装置を用いることが可
能である。

これは例えば、第５図に図示される如く、部材
１によつて担持される少くとも１個の鎖錠スタツ
ド８７であつて鎖錠玉装置８８によつて適所に確
保されるものによつて達成されうる。部材２を通
つて、スタツド８７と同軸である孔８９であつて
実質的にそれと同一の直径を有するものが、機械
削りによつて形成される。この孔は部材２の２個
の連続する溝２４間の自由空間に開くように位置
される。この孔８９内にはそれと実事上同じ長さ
のもどし棒９０が収容されている。

部材２の回転が終るとともに、軸２０の追加の
軸方向変位によつて案内指２６は位置２６ｃから
位置２６c′へ運動される（第６図参照）。この変
位間に、ヘツド２０ａは鎖錠スタツド８７に当接
するとともにそれを孔８９内に部分的に押し入
れ、もどし棒９０の端は部材２の２個の溝２４の
間に位置される。鎖錠装置８８によつてこの位置
に鎖錠される鎖錠スタツド８７は、従つて、部材
１と２とを互いに対して回転において固定する。
軸２０がその上位置へ押し戻されるとき、次いで
案内指２６は溝２８の部分２８ｂに従つてのみ運
動し得る（第６図）。溝２３と２４が再び相互咬
合関係に入るとき、もどし棒９０は押し戻され、
鎖錠スタツド８７は再びその初位置を取る。

第７Ａ図と第７Ｂ図には本発明に衣るクラン
ク・コネクタの第２の実施例がその断面図を以て
図示されており、この実施例は、軸２０を変位さ
せるための遠隔制御機構と、鎖錠装置とによつて
前記第１の実施例と異なる。

この第２の実施例においては、軸２０の下端部
は中空の下ピストン２７によつて延長され、該ピ
ストン２７は要素２の孔２９に位置するばね２５
の作用に抗して摺動自在にされている。孔２９の
軸線は軸線△と整合している。ガスケツト３０は
ピストン２７と孔２９との間の密閉を保証する。

軸２０の上端部は要素１の孔３２内において自
在に摺動しうる中空のピストン３１によつて延長
され、孔３２の軸線は軸線△と整合している。ガ
スケツト３３はピストン３１と孔３２との間の密
閉を保証する。

下ピストン２７の外径は上ピストン３１の外径
よりも大きい。

孔２９，３２と軸２０のピストン２７，３１
は、おのおの間に、密閉環状空間３４を画成す
る。

要素１の孔の上部分には、油の如き液圧流体を
収容するタンク３５が内蔵されている。このタン
ク３５は、例えばネオプレンから成る少くとも１
個の変形自在の壁部分を有する壁３６を有する。
該タンク３５は開口３８を形成された。壁を有す
る剛性の防護ハウジング３７内に配置されてお
り、従つて、クランク・コネクタを通つて流れる
穿孔用流体はその圧力をタンク３５の壁３６に加
える。部材１を通るダクト３９は、閉位置と開位
置とを有する弁７０を介して、環状空間３４とタ
ンク３５とを連通させる。例えば電気的に作動さ
れる前記弁７０の位置は、のちに説明される如く
地表から遠隔制御される。

穿孔用流体の流れの圧力低下を生じさせる働ら
きをする要素４０がピストン２７の上方に配置さ
れてている。さらに詳記すると、前記要素４０は
環状空間３４とタンク３５との間の中間レベルに
位置される。図示実施例においては、前記要素４
０は部材１の孔に配置されているが、本発明の範
囲から逸脱することなしに、該要素４０を中空の
軸２０の孔の中に配置することも可能である。

全体として４１を以つて示される補正装置は、
一方においては、制限された空間内の流体圧力
を、弁が閉じられているときの部材２の孔内の圧
力と事実上同じ値に維持し、他方においては液圧
流体の洩れを補正することを可能にする。

補正補整装置４１は可撓膜４２を有し、該可撓
膜４２は、部材１の孔と協働して、開口４４を通
じてダクト３９と連通する環状空間４３を画成す
る。前記可撓膜４２は、補整装置４１の本体４５
と協働して、開口４６を通じてクランク・コネク
タの内部分と連通する空間を画成する。前記開口
４６は、穿孔用流体の流れの方向から見て、圧力
低下を生じさせる要素４０の下流に位置されてい
る。弁７０を制御する信号は、地表からケーブル
または、電線４７を通じて伝達される。電線また
はケーブル４７は、ドリル・ストリング３の下部
分において、該ドリル・ストリング３の孔内に収
容され得、または該ドリル・ストリング３の壁内
に埋設されうる。既知形式のものであり得る電気
接続器４８は、ケーブル４７と、電気的に作動さ
れる弁７０との間における電気的接続を提供す
る。クランク・コネクタの２個の部材１と２との
相対位置を検知するための装置が配設され得る。
そのような装置は、例えば、管状部材２の端部２
ａに結合された永久磁石４９の如き磁気要素と、
部材１に結合される１組のスイツチ５０とを以て
構成されうる。これらスイツチ５０は、例えば、
Ｒ−１２２という参照番号を以てラジオテクニー
ク社から発売されているものの如き可撓の刃を有
する型式のスイツチでありうる。部材２の各位置
において、永久磁石４９はスイツチ５０の１個の
みを付勢する。この特定のスイツチの検知によつ
て部材１と２の相対角度位置が知られる。このた
め、これらスイツチは電気導線５１、電気接続器
４８およびケーブル４７を通じて地表に接続され
る。以下、クランク・コネクタのは、添付図面を
参照して、部材１と２がそれらの初整合位置に在
ると仮定して説明される。コネクタは第７Ａ図と
第７Ｂ図とに示される位置に在り、電気的に作動
される弁７０は閉じられている。

ダウンホール・モータ５が例えばタービンであ
るとき、穿孔用流体は矢印によつて表される方向
へ、ダウンホール・モータ５に向つて、図示され
ていないドリル・ビツトを逆流洗滌するべく流れ
る。タンク３５内の液圧流体の圧力P₁はクラン
ク・コネクタに供給される穿孔用流体の圧力に等
しい。要素４０は穿孔用流体の流れに圧力低△Ｐ
を生じさせる。要素４０の下流の圧力の値P₂はP₁
よりも小さく、P₂＝P₁−△Ｐに等しい。

前記環状空間３４内の液圧は補整装置４１によ
つて実質的にP₂に等しい値に維持される。較正さ
れたばね２５は、従つて、第７Ｂ図に示される上
位置に軸２０を維持する。案内指２６は第４図に
示されるその位置２６ａに在る。

クランク・コネクタの角度の修正が望まれると
きは、穿孔用流体の流量を維持しつつ、制御信号
が地表からケーブル４７を通じて伝達される。

この制御信号は弁７０を開き、弁７０はダクト
３９を通じてタンク３５を環状空間３４と連通さ
せる。そのとき圧力P₁を有する空間３４内の液圧
流体は下ピストン２７に対して作用するとともに
それをばね２５の作用に抗して変位させ、環状空
間３４はタンク３５から流体を供給される。案内
指２６は、先ず、位置２６ｂ（第４図）に達す
る；軸２０の溝２３と部材２の溝２４は互いから
解放される。下ピストン２７はさらに変位され、
案内指２６は位置２６ｂから位置２６ｃへ運動
し、この間に部材２を軸線△を中心として角度θ
＝２π／ｎによつて回転させる。

案内指２６が位置２６ｃに在るとき、例えば電
気接点（図示されていない）を有する制御装置は
この情報を地表へ伝達する。

検知装置５０即ちスイツチ５０は前記制御装置
を選択的に構成しうる。

次いで、液圧流体の流れは中断される。

タンク３５と環状空間３４の内部の液圧流体の
圧力は、次いで、環状部材２内の穿孔用流体の圧
力に自質的に等しくなる。較正されたばね２５は
軸２０を上方へ押し戻し（第７Ｂ図）、液圧流体
をタンク３５内へ押し戻す。指２６は先ず位置２
６b′に達し、次いで位置２６a′に達し、この位置
において、部材２と軸２０は互いに対して回転に
おいて再び固定される。次いで弁７０は閉鎖され
る。

以上の諸動作は、次いで、クランク・コネクタ
の角度が所望値に達するる迄反復され得る。

弁７０が閉鎖されることによつて、穿孔作業は
穿孔用流体の流れを回復することによつて再び開
始されうる。

第８図には、指２６がその装置２６ｃに達した
ことを表示する装置の別実施例が図示されてい
る。

この実施例においては、下ピストン２７は軸方
向ダクト７と１個または複数個の横方向ダクト８
とを通じて軸２０の孔と部材２の孔２９との間に
連通を確立する。さらに、前記孔２９は環状の肩
９を形成されており、該肩９はピストン２７の下
装置（第８図において破線を以つて示されてい
る）において横方向がダクト８を閉塞する。従つ
て、ピストン２７が肩９に達するとき、これによ
つて、穿孔用流体の流れの状態に変化が生起さ
れ、そのような変化が地表から検知される。

軸２０がその下位置に在るとき部材１と２と連
動させるための相互鎖錠装置の別実施例が第９図
〜第１１Ｅ図に図示されている。これら鎖錠装置
は案内溝２８（第９図）をおおうリングまたはス
リーブ５２を以て構成される。該スリーブは案内
指２６を受けるための少くとも１本の溝５３を設
けられている。この溝５３は第１０図にその展開
図で示されている。その端部のおのおのにおい
て、スリーブ５２は、軸２０の歯５６と５７と係
合するようにされた歯５４と５５とを形成されて
いる。軸２０とスリーブ５２との間に位置される
ばね５８は、歯５４と５６とが互いに係合するよ
うにスリーブ５２を運動させる。

作用は第１１Ａ図〜第１１Ｅ図に図示されてい
る。これら概略図において、溝５３は図面の理解
を容易にするためハツチングを施された面として
示されている。

穿孔作業間、スリーブ５２は第１１Ａ図に示さ
れる位置に在り、歯５５と５７は互いに係合して
スリーブ５２を軸２０に対して回転において固定
されている。軸２０が軸方向に変位されるとき、
溝２８と５３との相対位置は、順次に、先ず、第
１１Ｂ図に示されるそれ、即ち歯５５と５７が互
いから解放される相対位置、次いで、第１１Ｃ図
に示される相対位置即ちばね５８の作用下におい
て、そして、案内指２６によつて駆動されるスリ
ーブ５２の回転ののち、歯５４と５６がスリーブ
５２を軸２０に対して回転において固定される位
置である。これら条件下で、逆方向への軸２０の
軸方向変位は案内指２６に対する何らの相対回転
無しに行われる（第１１Ｄ図）。スリーブ５２と
軸２０は歯５５と５７とによつて再び互いに対し
て回転において固定される（第１１Ｅ図）。

第１２図には、その値が流体の流量に応じて決
定される圧力低下を穿孔用流体の流れにおいて生
じさせる要素４０の実施例が示されている。

この実施例において、要素４０は部材１の孔の
直径を減縮する部材６０から作られている。可動
要素６１は、較正されたばね６２の作用下で部材
６０の孔内で変位されうる。図示実施例において
は、要素６１は、穿孔用流体の流れにおける圧力
低下が流量とは実質的に無関係であるようにその
輪郭を選ばれる。このため、要素６１の端部は概
ね円錐形にされる。流量の増加は圧力低下を増す
ように作用する。従つて、要素６１は較正された
ばね６２の作用に抗して変位されて、それに対し
てばね６２が較正されている初度圧力低下に対応
する新らしい平衡位置を取る。

第１３Ａ図、第１３Ｂ図および第１４図には、
本発明に基くクランク・コネクタの第３の実施例
が図示されている。

上部材１は、４と４ａとにおいてねじ結合され
た中間コネクタ１０４によつてドリル・ストリン
グの下部分３に結合されている。ねじ部７と８と
によつて接端結合された複数個の要素２ｂ，２
ｃ，２ｄによつて構成される下部材２は、タービ
ンの如きダウンホール・モータ１０９にねじ部１
０を介して結合されている。

部材１の下端部には、軸線△を有する孔１１が
形成されている。部材１の下面１２は軸線△に対
して垂直であり、下面１２を含む平面は軸線X′X
と軸線△との交点を通つて延在する。

部材２の上端部は、孔１１と相補形の嵌合要素
２ａであつてその軸線が部材２の軸線Y′Yに対し
角度ａを成すものを担持する。部材２は肩１３を
有し、嵌合要素２ａの軸線に対し垂直の該肩１３
の面は、軸線Y′Yと嵌合要素２ａの軸線との交点
を通過する平面に含まれている。

環状の部材１と２は、運転時にコネクタに生ぜ
しめられる軸方向応力に耐える当受け部材１４に
よつて相互鎖錠位置に保持されている。孔１１内
における嵌合要素２ａの位置決めは、２個の環状
部材の相対回転を許す１５，１６，１７によつて
略示されるものの如きころ軸受によつて保証され
る。ガスケツト１８と１９は２個の部材１と２と
の間に密閉を保証する。

環状の部材１と２の内部には中空の軸２０が嵌
合要素２ａと孔１１とに対して同軸に、即ち、軸
線△に対し同軸に位置されている。軸２０と部材
１は互いに対して回転において永久的に固定され
る。これは上部材１に形成された溝付きの孔１１
と軸２０に形成された相補形の溝２２との協働に
よつて達成される。軸２０は、さらに、溝２３を
形成されている。溝２３は、軸２０がばね２５の
作用によつて第１３Ａ図に示される位置に変位さ
れるとき、下部材２の溝付きの孔２４と協働する
ように作用する。前記第１３Ａ図に示される位置
において、部材２と軸２０は互いに対して回転に
おいて固定される。管形の部材１と２の内部で変
位されうる軸２０はその外壁に特別の形にされた
案内溝２８が形成されており、溝２８は、軸２０
が第１３Ａ図に示されるその位置から軸方向に変
位されるとき部材２を軸線△を中心として回転さ
せるため部材２と一体に作られた少くとも１個の
案内指２６と共働する。第３図に斜視図を以て示
される前記溝２８は、軸線△を中心とする管形の
部材２の段階的回転を可能にする。軸２０の下端
部は、全体として１２７によつて示される制御機
構であつて第１４図に拡大図示されるものを設け
られている。該制御機構１２７は、下部材２の孔
において摺動される管状のピストン１２９を担持
する。該孔は軸２０と同軸である。ピストン１２
９はねじ部１３０によつて軸２０の端部に結合さ
れている。フラツプ座即ち弁座１３１が中空ピス
トン１２９の延長部に位置され、ねじ部１３２に
よつて該延長部に結合されている。

前記弁座１３１は管状要素１３４を受けるため
の円錐形の孔１３３を有し、前記要素１３４の円
錐形の端部１３５は孔１３３に対し相補形にされ
ている。蝶形弁を構成する要素１３４は中空ピス
トン１２９の孔内において軸方向に摺動され得、
そしてばね１３６の作用を受けしめられる。該ば
ね１３６はピストン１２９と要素１３４の外カラ
ー１３７との間に位置されている。要素１３４は
その円錐形端部からその全長の一部に亘つてその
軸線に対し平行して分割されている。分割部即ち
切れ目１３８は複数個のブレード１３９を画成
し、これらブレード１３９のうち少くとも３個は
規則的に配列された可撓のブレード１３９ａであ
り、それらの内壁に突起１４０を設けられてお
り、一方、それらの外壁においてはカラー１３７
はのちに説明される理由によつて省除されてい
る。弁座１３１は引金指１４１を有する。該引金
指は軸２０の特定位置において要素１３４を弁座
１３１から遠ざかるように動かす働らきをする。

その下端部（第１３Ｂ図）において、管状の要
素２ｄはそれと同軸に配されたバスケツト１４２
を設けられている。

前記バスケツト１４２はその上端部に開口１４
３を有し、穿孔用流体の流れのために自由環状空
間１４４を残している。バスケツト１４２の壁は
穿孔用流体がそれを通れ得る開口１４５を設けら
れることが好ましい。

軸２０および制御機構１２７の各種部品を効率
的に潤滑するため、油溜めが上部材１と軸２０と
の間に画成された実質的に制限された環状空間１
４６内に設けられている。この油溜めは運転の説
明において示される別の機能を有する。この環状
空間１４６はその上端部において浮動ピストン１
４７によつて閉塞され、それによつて、油圧はク
ランク・コネクタに供給される穿孔用流体の圧力
と同じ値に維持され得、そして、ピストン１４７
の変位によつて油洩れに対して補償することを可
能にする。

ガスケツト１４８と１４９は浮動ピストン１４
７と制御機構１２７のレベルにおいて、それぞ
れ、密閉を保証する。

この実施例の装置の作用は、クランク・コネク
タが第１３Ａ図と第１３Ｂ図とに示される位置に
在り、管状の部材１と２の軸線が互いに整合さ
れ、そしてドリル・パス（dorill path）が偏向さ
れるべき深度に穿孔作業が達したと仮定して、以
下説明される。

穿孔用流体の流れを中断することなしに、選択
された直径の鋼球がドリル・ストリング（drill
string）内に導入される。この鋼球は第１４図に
おいて破線によつて示されるようにブレード１３
９ａの突起１４０によつて停止される。鋼球によ
つて穿孔用流体の流れに圧力低下△Ｐが生ぜしめ
られる。軸２０の孔における圧力は浮動ピストン
１４７（第１３Ａ図）と油とによつてピストン１
２９の上面１２９ａを伝達される。穿孔用流体の
流れは、圧力差△Ｐによつて前記鋼球とピストン
１２９とに対して直接作用して、ばね２５の反対
作用にさからう流向を以て軸２０を軸方向に変位
させる。初め位置２６ａ（第４図）に在つた案内
指２６は装置２６ｂに達する。

この位置において、軸２０の溝２３は下部材２
の溝２４との係合から解放され、したがつて、軸
２０は、もはや、下部材２に対して回転において
固定されない。軸２０がさらに軸方向に変位され
るとき、案内指２６は位置２６ｃに達し、そして
部材２を軸線△を中心として、 角度θ＝２π／ｎ によつて回転させる。

案内指２６が位置２６ｃに達するとき、引金指
１４１は部材２（第１３ｂ図）の肩１５０と接触
して要素１３４を適所に保ち、一方、軸２０と弁
座１３１はさらに変位されてばね１３６を圧縮す
る。

この時点以後は、要素１３４の円錐形の端部分
は、もはや、円錐形の流体と接触せず、カラー１
３７を設けられていない弾性のブレード１３９ａ
を本実施例装置の軸線から遠ざかるよにうに運動
され、そして解放された鋼球はコネクタの下部材
２に位置されるバスケツト１４２（第１３Ｂ図）
内に落下する。

鋼球によつて生ぜしめられた圧力低下はかよう
にして中止されるから、ピストン１２９はもはや
圧力差△Ｐを受けせしめられない。

較正されたばね２５は軸２０を上方へ押し戻
し、一方、ばね１３６は弁座１３１に対して要素
１３４を再び押しつける。案内指２６は位置２６
ｃから位置２６b′へ変位し、次いで位置２６a′に
達し、そこにおいて、溝２３と２４は軸２０を下
部材２に対して回転において固定させる。

軸２０は、したがつて、第１３Ａ図と同じ位置
を占める。

以上と同じ作用サイクルが、新らしい鋼球をド
リル・ストリング内に導入することによつて反復
され得る。バスケツト１４２は、ドリル・ストリ
ングが、例えばドリル・ビツトの変換のための地
表へ引き上げられるときに空にされ得る。バスケ
ツト１４２の収容能力は、できるかぎり大きく、
例えば10〜20球以上とされる。

案内溝２８の周囲にリングまたはスリーブ５２
を使用する第９図〜第１１Ｅ図に関連して説明さ
れたた鎖錠装置は前記第３の実施例においても使
用されうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基くクランク・コネクタの基
本概念を示した概略図；第２図は本発明の第１の
実施例の縦断面図；第３図は案内溝の一部分の斜
視図；第４図は第３図の案内溝の展開図；第５図
は相対回転を阻止するようにクランク・コネクタ
の要素を鎖錠するための補助装置を示した断面
図；第６図は第５図に示された補助鎖錠装置の作
用を示した図面；第７Ａ図と第７Ｂ図は本発明の
第２の実施例を示した縦断面図；第８図は結合軸
の変位を探知する装置の一実施例を示した断面
図；第９図および第１０図は案内溝と協働する鎖
錠リングを示した断面図；第１１Ａ図〜第１１Ｅ
図は鎖錠リングの作用を説明する図面；第１２図
は穿孔用流体の流れに規定圧力低下を生じさせる
装置を示した断面図；第１３Ａ図および第１３Ｂ
図は本発明の第３の実施例を示した断面図；第１
４図は第１３Ａ図によつて示される制御機構を拡
大して示した断面図である。 図面上、△，X′X，Y′Yは『軸線』；１，２は
『管状部材』；２ａは『嵌合要素』；３は『ドリ
ル・ストリングの下部分』；５は『ダウンホー
ル・モータ』；１１は『孔』；２０は『連結
軸』；２０ａは『ピストン形のヘツド』；２０ｂ
は『内孔』；２０ｃは『周流路』；２１，２２は
『溝』；２３，２４は『溝』；２５は『もどしば
ね』；２６は『案内指』；２８は『案内溝』；７
８は『円板』；７９は『制御棒』；８１は『回転
電磁石』；８７は『鎖錠スタツド』；８８は『鎖
錠玉装置』；９０は『もどし棒』を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ その角度が遠隔制御によつて変更され得るク
   ランク・コネクタにして、ドリル・ストリングの
   下端部に結合される第１の管状部材と、ドリル・
   ビツトを回転させるダウンホール・モータに結合
   される第２の管状部材とを有し、これら２個の管
   状部材が互いに結合されており、前記第２の管状
   部材の軸線が前記第１の管状部材の軸線に対して
   或る角度を成す回転軸線を中心として回転可能で
   あり、前記回転軸線と前記２個の回転部材の軸線
   が互いから離されていて実質的に同じ点に集まる
   ものにおいて：前記角度が鋭角であり；前記クラ
   ンク・コネクタが、前記回転軸線を中心として前
   記第２の管状部材の軸線を枢動させることによつ
   て前記第１の管状部材に対する前記第２の管状部
   材の角度位置を自在に変更するための遠隔制御装
   置と、前記２個の管状部材を互いに対する選ばれ
   た相対角度位置に保持するための装置とを有する
   ように構成されたクランク・コネクタ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のクランク・コネ
   クタにおいて：回転軸線と前記管状部材のそれぞ
   れの軸線との間に作られる角度が実質的に等しい
   ように構成されたクランク・コネクタ。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のクランク・コネ
   クタにおいて：前記管状部材が回転嵌合要素によ
   つて結合され、該嵌合要素の軸線が前記回転軸線
   を構成しそして該嵌合要素が前記管状部材を結合
   する軸によつて横切られており、前記軸が前記管
   状部材の１個に対して回転において固定されたま
   ま前記管状部材内を摺動され得、前記結合軸がそ
   れがまた前記他の１個の管状部材に対して回転に
   おいて固定される鎖錠位置であつてそれから該軸
   が軸方向変位によつて解き離され得るものを有
   し、前記クランク・コネクタが前記結合軸を軸方
   向に変位させるための遠隔制御される装置と、前
   記軸のその鎖錠位置からの軸方向変位がそれによ
   つて前記回転軸線を中心とする前記第２の管状部
   材の回転に変換される駆動装置とを有するように
   構成されたクランク・コネクタ。 ４ 特許請求の範囲第３項記載のクランク・コネ
   クタにおいて：前記駆動装置が、特別の輪郭にさ
   れた溝と該溝と協働する案内指とを含む２個の要
   素で成る少くとも一つの組を以て構成され、前記
   要素の１個が前記結合軸によつて担持され、前記
   要素の他の１個が、前記鎖錠位置においてのみそ
   れに対して前記結合軸が回転において固定される
   前記管状部材によつて担持されて成るクランク・
   コネクタ。 ５ 特許請求の範囲第３項記載のクランク・コネ
   クタにおいて：前記遠隔制御される装置が、前記
   結合軸に対して回転において固定されるピストン
   であつて、与圧された流体の通過を許すため前記
   第１の管状部材の内部の孔と連通する少くとも１
   個のダクトによつて横切られているものと、前記
   ダクトの閉塞を遠隔制御する装置とを有するクラ
   ンク・コネクタ。 ６ 特許請求の範囲第５項記載のクランク・コネ
   クタにおいて：前記閉塞装置が、少くとも１個の
   開口を有しそして前記ピストンに近接して回転可
   能にそれに同軸に取付けられた円板を有し、該円
   板が前記ダクトの閉鎖位置を有し、そしてその回
   転を制御するため遠隔操作される装置に結合され
   ているクランク・コネクタ。 ７ 特許請求の範囲第３項記載のクランク・コネ
   クタにおいて：前記管状部材の相対角度位置の調
   整後、前記管状部材のすべての望ましからざる回
   転を防ぐため、前記管状部材を相対回転を阻止す
   るように鎖錠するための補助装置を有するクラン
   ク・コネクタ。 ８ 特許請求の範囲第１項記載のクランク・コネ
   クタにおいて：前記第１の管状部材に対する前記
   第２の管状部材の相対角度位置を遠隔探知する装
   置を有するクランク・コネクタ。 ９ 特許請求の範囲第３項記載のクランク・コネ
   クタにおいて：前記結合軸の軸方向変位を遠隔制
   御するための前記装置が、前記第１の管状部材の
   孔内において摺動され得る第１のピストンと、前
   記第２の管状部材の孔内において摺動され得る第
   ２のピストンとを有し、これらピストンが前記軸
   と一体的に形成され、おのおの、前記軸の孔と連
   通するダクトを設けられており、前記第２のピス
   トンが前記第１のピストンよりも大きい外径を有
   し、前記２個のピストンと前記軸と前記２個の管
   状部材が相互間に環状空間を画成し；さらに前記
   装置が、前記軸をその鎖錠位置から変位させるよ
   うに、前記軸の孔内における圧力よりも大きい圧
   力下で前記環状空間に液圧流体を供給するための
   流体供給装置を有するように構成されるクラン
   ク・コネクタ。 １０ 特許請求の範囲第９項記載のクランク・コ
   ネクタにおいて：前記流体供給装置が、液圧流体
   を収容し少くとも変形自在の壁部分を有するタン
   クであつてクランク・コネクタに供給される穿孔
   用流体の圧力にさらされているものと、該タンク
   を連絡ダクトを通じて前記環状空間と連続的に連
   通させるための遠隔制御される弁と、穿孔用流体
   の流れに規定圧力低下を生じさせる圧力調整装置
   であつて穿孔用流体の流れの方向を基準として見
   たとき前記下ピストンの上流に位置されるものと
   を含むクランク・コネクタ。 １１ 特許請求の範囲第１０項記載のクランク・
   コネクタにおいて：前記環状空間と連通する液圧
   補整装置として働らく室であつて、その少くとも
   一つの壁部分が変形自在であり、そして、前記軸
   の内部の圧力にさらされるものを有するクラン
   ク・コネクタ。 １２ 特許請求の範囲第１１項記載のクランク・
   コネクタにおいて：前記弁が該コネクタに接続さ
   れた制御線を通じて伝達される電気信号によつて
   遠隔操作され得るようにして成るクランク・コネ
   クタ。 １３ 特許請求の範囲第１１項記載のクランク・
   コネクタにおいて：前記圧力調整装置が、穿孔用
   流体の流量とは関係無しに圧力低下を生じさせる
   ようにされているクランク・コネクタ。 １４ 特許請求の範囲第１１項記載のクランク・
   コネクタにおいて：前記軸が規定非鎖錠位置に在
   るとき前記第２のピストンを横切る前記ダクトの
   横断面を減縮させる装置を有するクランク・コネ
   クタ。 １５ 特許請求の範囲第７項記載のクランク・コ
   ネクタにおいて：前記補助鎖錠装置が、前記軸を
   包囲するスリーブであつて前記案内指を受けるよ
   うにされた実質的に長手方向の溝を形成され、且
   つ、その一方の端部に歯を設けられたものを以て
   構成され、前記軸が相補形の歯を設けられ、従つ
   て、前記スリーブと前記軸が、前記軸がその鎖錠
   位置に位置されていないときは、互いに対して回
   転において固定されうるクランク・コネクタ。 １６ 特許請求の範囲第３項記載のクランク・コ
   ネクタにおいて：前記軸の軸方向変位を遠隔制御
   する前記装置が前記軸と一体的に形成されたピス
   トンであつて前記軸の孔と連通して該孔と共に穿
   孔用流体の通路を形成するダクトによつて横切ら
   れているものと、前記ピストンをその鎖錠位置か
   ら変位させるのに充分な圧力低下を穿孔用流体の
   流れに生じさせるため前記ピストン内のダクトを
   少くとも部分的に閉じるように働らく要素とを含
   むクランク・コネクタ。 １７ 特許請求の範囲第１６項記載のクランク・
   コネクタにおいて：前記ピストン内のダクトを閉
   じる前記要素が、前記ピストンと一体に作られた
   弁座と；前記ピストンの孔内において変位され得
   る管状の弁部材であつてそれを前記弁座に対して
   圧接させる弾性装置の作用を受けしめられ、その
   長さの一部分に亘つて軸方向の切れ目を形成さ
   れ、これら切れ目によつて少くとも３個の弾性の
   ブレードを画成され、それらブレードの内壁が、
   前記弁部材が前記弁座に対して圧接されるとき、
   前記弁部材の孔の横断面を減縮させる突起を設け
   られているものと；前記弁部材が前記弁座に対し
   圧接されるとき前記突起に接触する球と；前記軸
   の規定位置において前記弁座に対して前記弁部材
   の相対変位を生じさせ、以て前記突起が前記ブレ
   ードの弾性変形によつて弁軸線から離れるように
   運動されることを可能にするように働らく少くと
   も１個の引金指と；前記球が前記弁を通過したと
   き該球を収集するバスケツトとを含むクランク・
   コネクタ。 １８ 特許請求の範囲第１７項記載のクランク・
   コネクタにおいて：前記ピストンが前記軸の下部
   分に結合され、浮動ピストンが前記軸の上部分に
   位置され；前記軸と前記管状要素が、液圧流体を
   以て満たされる実質的に制限された空間を画成
   し；前記浮動ピストンがクランク・コネクタに供
   給される穿孔用流体の圧力にさらされるように構
   成されたクランク・コネクタ。