JPS6337239B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はドリルストリングときり先（ドリルビ
ツト）を回転させる下向き孔用（ダウンホール）
モータとの間に位置され、穿孔軌道を調整するこ
とが可能で、一般にクランクコネクタとして知ら
れている装置に関する。

穿孔の方向性を調整するための種々の方法や装
置が提案されてきた。米国特許第3365007号では、
その中へきり先をそらせるためのくぼみをつくる
ために穿孔された土地を局部的に崩すのに適当な
方向に流体噴射を作用させる。この装置における
明らかな欠点は、流体噴射作用を行い、その結果
得られるきり先の偏向は概ね土地の硬度によつて
左右されるため正確さに欠けることである。また
別の欠点は、流体噴射を排出するノズルを備えた
特殊設計のきり先を使用する必要のあることであ
る。

例えば、英国特許第1139908号、米国特許第
3593810号、同第3888319号、同第4040494号、お
よびフランス特許第229798号に説明されているよ
うな別の周知の方法では、ドリルストリングの下
部、一般にはきり先の近くの部分を囲む偏向装置
が使用されている。この偏向装置には、ドリルス
トリングの軸線に対して半径方向に運動可能な複
数のフインガが設けられている。これらのフイン
ガが穿孔の壁に当接するよう適当に該フインガを
動かしても、穿孔の軸線に対してきり先が偏心す
る可能性があり、穿孔方向をずらすことになる。
前記装置を使用する場合、前記偏向装置を移動さ
せるために穿孔作業を停止する期間の合間で一連
の穿孔作業を行うため穿孔作業は断続的となる。
その結果著しい時間が損失し、各穿孔作業の費用
が増加する。

ダウンホールモータを利用する穿孔装置におい
て、角度を選定したクランクコネクタをドリルス
トリングの下部と、いわゆるドトリヘツド（即
ち、きり先とダウンホールモータとの組立体）と
の間に位置させることが提案されてきた。しかし
ながら、穿孔方向を変える度毎に、ドリルストリ
ング全体を地面まで持ち上げ、希望する偏向にし
たがつて選定した別の角度にクランクコネクタを
変える必要がある。

フランス特許第2175620号に示された形式の新
規な、いわゆるヒンジクランクコネクタが提案さ
れた。この形式のコネクタは相互にヒンジ接続さ
れ、２相対位置のみとることのできる２個の管状
部材を含む。第１の位置において、コネクタの前
記２個の部材は整合しており（コネクタの角度が
零）、第２の位置においては前記２個の部材はそ
の間に所定の角度を形成する。前記のクランクコ
ネクタを用いれば、希望する穿孔の偏向と前記２
個の部材の間の角度とが合わない場合、コネクタ
の少なくとも一方の部材を地表にまで持ち上げる
必要がある。

これらの欠点をさけるために、コネクタを地表
まで持ち上げる必要なくクランクコネクタの角度
を変える装置が提案された。そのようなクランク
用の制御装置がフランス特許第2177920号と英国
特許第1494273号とに示されている。

公開されたフランス特許願第2432079号とその
追加の関係第245326号と第2453269号とにおいて、
その間で遠隔調整可能の角度を形成する２個の管
状部材により構成されたクランクコネクタが示さ
れている。

地表からの遠隔制御により角度を調整可能なこ
のクランクコネクタは相互に対して固定され、第
１の部材の軸線との間で角度を形成する軸線の周
りを第２の部材が回転可能である第１と第２の管
状部材と、これらの管状部材を相互に対してしつ
かりと回転させる装置と、第１の管状部材に対し
て第２の管状部材の角度位置を段階的に調整する
遠隔制御装置とを基本的に含むものである。

第２の管状部材の回転を制御し、かつ一旦角度
位置が調整された後管状部材間の好ましくない相
対回転を阻止するためには、補助ロツク装置が必
要である。

本発明は、詳細にはクランクコネクタの構造を
かさばらないよう小さくするために寸法が小さ
い、前記補助ロツク装置の有利な実施例に関す
る。

本発明を以下により詳細に説明し、添付図面を
用いて示す以下説明から本発明の有利性が明らか
にされる。

コネクタは、軸線△を有し、例えば管状部材２
に固定された嵌合部材２ａにより相互に接続され
た２個の管状部材１と２とを含む。管状部材１は
軸線X′Xを、管状部材２は軸線Y′Yを有し、双方
の軸線は１点の、かつ共通の点０で収れんする。

前記軸線により形成される角度（△、X′X）と
（△、Y′Y）とはそれぞれ同じ値αを有する。軸
線△の周りで管状部材２を連続的に回転させるこ
とにより、軸線X′XとY′Yとによつて画成される
角度は最小の零値（第１図において点線で示す管
状部材２の位置）と、最大の2α値（第１図で実
線で示す管状部材２の位置）との間で変えること
ができる。

第２Ａ図と第２Ｂ図とはコネクタの主要部材、
即ち上部管状部材１、下部管状部材２、およびク
ランクコネクタの上部および下部管状部材との間
の角度が零に等しい位置における連接軸２０とを
概略的に示す。

上部管状部材１はドリルストリング（図示せ
ず）の端部に接続され、下部管状部材２はダウン
ホールモータ（図示せず）に固定されている。図
面を判りやすくするために、これら管状部材の
各々は単一部材として示してはいるが、これらは
コネクタの製作や組立をしやすくするために、相
互に対して固定された複数の部材で構成できるこ
とは明らかである。

管状部材１は軸線△を有する穴１１をその下端
で含んでいる。嵌合部材１の下面１２は軸線△に
対して垂直の平面を延びており、この下面を包含
する平面は軸線X′Xと△との収れん点を通過す
る。

管状部材２の上端は嵌合部分２ａを支持してお
り、該部分２ａは穴１１に相合し、その軸線は管
状部材２の軸線Y′Yと共に角度αを形成する。管
状部材２は前記嵌合部２ａの軸線に対して垂直の
肩部１３を含み、該肩部は軸線Y′Yと嵌合部２ａ
の軸線との交錯点を通過する。

管状部材１と２とは、作動時コネクタに加えら
れる軸線方向応力に対して耐えうる当接部材１４
により相互に固着状態に保たれている。穴１１に
おける嵌合部分２ａの求心性は１５，１６および
１７で概略的に示すローラベアリングによつて確
実にされ、該ベアリングが２個の管状部材の相対
回転を許容する。ガスケツト１８と１９とが２個
の管状部材１と２との間の密封を確実にする。

中空の連接軸２０が、管状部材１と２との内部
において、嵌合部２ａと穴１１とに対して、即ち
軸線△に対して共軸に位置されている。前記軸２
０と管状部材１とは相互に対して回転可能に固定
されている。この相対回転は上部管状部材１に位
置した溝付き孔２１と、軸２０に位置した相合す
る溝２２との協働によつて得られる。また、軸２
０は溝２３を含み、該溝は、ばね２５の作用によ
り軸２０が第２Ａ図と第２Ｂ図との右側に示す位
置へ移動した際下部管状部材２の溝付き孔２４と
協動するよう作動する。この位置において、管状
部材２と軸２０とは相互に対して回転可能に固定
される。管状部材１と２との内部で軸線方向に移
動可能な軸２０は、軸２０が第２Ａ図と第２Ｂ図
との右側に示す位置から軸方向に移動した際管状
部材２が軸線△の周りを回転するよう、該管状部
材２と一体の少なくとも一個の案内フインガ２６
と協働する形状の案内溝２８をその外壁に含んで
いる。第３図の斜視図で示す案内溝２８が軸線△
の周りで管状部材２の段階的な回転を可能にす
る。

軸２０の下部は、例えば前述した「追加の関
係」に説明した形式の制御位置（図示せず）を含
むことができる。

クランクコネクタはばね１０１の力に対して作
用して半径方向に後退可能な少なくとも１個のフ
インガ１００を含むロツク装置を含む。該フイン
ガ１００は軸２０に設けられた孔１０２に位置し
ている。軸２０が管状部材１と２とに対して回転
可能に固定された際、即ち軸２０が第２Ａ図と第
２Ｂ図との右側に示す位置にあるときと、管状部
材１と２とが相対回転している間、回転可能に固
定された軸２０上で擢動可能なカラー、即ちスリ
ーブ１０３がフインガ１００をその孔の内側で保
持する。この位置において、カラー１０３は、該
カラー１０３のスロツト１０５と協働する球１０
４によつて軸２０に対して軸線方向に固定された
状態に保持される。また、カラー１０３はオリフ
イス１０６を含むが、その作用は以下の説明で明
らかとなる。

管状部材２の軸線に対して平行に、かつ軸２８
の形状に概ね対応する溝１０７が該管状部材２の
内側に機械加工されている。

本実施例の作動は以下の通りである。フランク
コネクタが第２Ａ図と第２Ｂ図との右側に示す位
置にあるものと想定すると、管状部材の軸線は相
互に整合しており、穿孔角度を変えるべき希望深
さまで穿孔作業が到達している。

軸２０はばね２５の作用に対して第２Ａ図と第
２Ｂ図の左側に示すように軸方向および下方へ移
動する。２６ａの位置（第４図）にあつたフイン
ガ２６は２６ｂの位置へ移動する。この位置で、
軸２０の溝２３と管状部材２の溝２４とが相互に
外れ、管状部材２に対して軸２０が自由に回転で
きるようになる。軸２０の軸線方向運動が続き、
フインガ２６が２６ｃの位置に残し、δ＝2π／ｎ （ｎは全体数）の角度を軸線△の周りで管状部材
２を回転させる。クランクコネクタの管状部材１
と２とはその間で零から2αの範囲で所定の角度
を形成する。

同時に、カラー１０３の端部がフインガ２６と
接触し、カラー１０３がそれ以上軸線方向に移動
しないようにする。軸２０の軸線方向移動が連続
するにつれて、フインガ２６がカラー１０３を前
記軸から分離させ、後退可能フインガ１００がカ
ラー１０３のオリフイス１０６へ入るようにす
る。ばね１０１の作用により、フインガ１００は
その孔１０２から延び、その端部が溝１０７へ入
り、軸２０を管状部材２に対して回転可能に固定
させる。第２Ａ図と第２Ｂ図との左側に示すよう
に、今やフインガ２６は２６ｄの位置にある（第
４図）。

軸２０はばね２５のみを作用を受けるので、軸
２０は軸線方向に、上方へ、第２Ａ図と第２Ｂ図
との右側に示す位置へ押し戻される。フインガ１
００と溝１０７とが協働するため、フインガ２６
は２６ｄの位置から２６ｅの位置（第４図）へ、
即ち、２個の管状部材１と２との間には何ら相対
回転が行われることなく軸線方向に移動する。

この瞬間において、カラー１０３は管状部材１
の当接部１０８と接触し、該カラーを前記方向運
動しないよう固定する。中空軸２０がそれ以上運
動するとフインガ２６を位置２６ｅから位置２６
ｆに向かつて（第４図）運動させ、フインガ１０
０は傾斜したせり台川によつてその孔１０２へ押
し戻され、カラー１０３は軸２０にロツクされ
る。このように、この組立体は第２Ａ図と第２Ｂ
図との右側に示す位置へ復帰する。

前述の作動を繰返すことにより管状部材２の新
しい回転δを行うことができる。

本発明から逸脱することなく本実施例に種々の
変更を行うことができる。例えば軸２０の移動
後、該軸が原位置に確実に復帰するようにする制
御装置を設けることができる。この目的を達成す
るために、軸２０に永久固定した磁気検出器１０
９や、「R22」型としてラジオテクニーク
（RADIO TECHNIQUE）より商業的に入手可
能な偏向装置１１０を使用できる。この偏向装置
は管状部材１に固定し、電気回路（図示せず）に
接続できる。磁気検出器１０９が作動すると、軸
２０の軸線方向運動全体を検出することができ
る。

前述の実施例において、後退可能フインガ１０
０は軸２０に、軸線方向溝１０７は管状部材２に
位置しているが、前記溝１０７を軸２０に設け、
後退可能フインガを下部管状部材２により支承さ
せることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は角度が可変のクランクコネクタの基本
概念を概略的に示し；第２Ａ図と第２Ｂ図とはク
ランクコネクタとロツク装置との主要構成部材を
示す概略的な断面図；第３図は案内溝の一部の斜
視図；第４図は案内溝の一部の展開図である。 図において、１，２：管状部材、２ａ：嵌合部
材、１１：穴、１４：当接部材、１５，１６，１
７：ベアリング、１８，１９：ガスケツト、２
０：連接棒、２３，２４：溝、２５：ばね、２
６：案内フインガ、２８：案内溝、１００：フイ
ンガ、１０１：ばね、１０２：孔、１０３：カラ
ー、１０６：オリフイス、１０７：溝、１０９：
検出器、１１１：せり台。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ドリルストリングの下端に固定される第１の
   管状部材と、きり先を回転させるダウンホールモ
   ータに接続される第２の管状部材とを含み、これ
   らの２個の管状部材は相互に接続され、前記第２
   の管状部材の軸線は前記第１の管状部材の軸線に
   対して鋭角の回転軸心の周りで回転可能であり、
   前記回転軸心と前記２個の管状部材の軸線とは相
   互に対して離れているが、１点でありかつ共通の
   点に対し概ね収れんしており； 前記回転軸心の周りで前記第２の管状部材の軸
   線を枢動することにより前記第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任意に変え
   る遠隔制御装置と、前記管状部材を相互に対する
   相対角度位置に保持する装置とを含み； 前記管状部材は、その軸線が前記回転軸心を形
   成し、かつ前記管状部材を連接する軸が通過する
   回転嵌合部によつて接続されており、該軸は前記
   管状部材中で擢動可能であり、かつ前記第１の管
   状部材としつかりとした回転関係にあり、前記連
   接軸は前記第２の管状部材に対し回転可能に固定
   されるロツク位置を有し、このロツク位置から軸
   線方向に運動することにより該軸が外れることが
   でき； 前記連接軸と駆動装置とを軸線方向に移動させ
   ることによつて該軸がそのロツク位置から軸線方
   向に移動して前記管状部材を前記回転軸の周りで
   回転させるようにする遠隔制御装置と、前記管状
   部材の相対角度位置を調整した後該管状部材の好
   ましくない回転を阻止する補助ロツク装置とをさ
   らに含み； 該補助ロツク装置が少なくとも１個の半径方向
   に後退可能なロツクフインガーと、軸線方向に延
   びた溝と、前記第２の管状部材から回転可能に外
   れると前記軸が前記第２の管状部材を希望位置へ
   回転させた後前記後退可能のロツクフインガと前
   記溝との間で協働関係を提供する装置とを含み、
   前記フインガと前記溝との間の協働関係は前記軸
   がロツク位置へ復帰するまで保持されることを特
   徴とする遠隔制御装置により角度を変えることの
   できるクランクコネクタ。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の補助ロツク装
   置において、前記の後退可能のフインガが前記軸
   により支承され、前記第２の管状部材に前記軸線
   方向の溝が設けられていることを特徴とするクラ
   ンクコネクタ。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の補助ロツク装
   置において、前記後退可能フインガが前記第２の
   管状部材に支承され、前記軸線方向の溝が前記軸
   に設けられていることを特徴とするクランクコネ
   クタ。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載の補助ロツク装
   置において、前記軸がそのロツク位置に復帰した
   ことを検出する装置をさらに含むことを特徴とす
   るクランクコネクタ。