MX2008012994A - Herramienta de direccion. - Google Patents
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Abstract
Una herramienta de dirección para usarse en el barrenado de un agujero de pozo, incluyendo un alojamiento tubular, un dispositivo de accionamiento de herramienta moviblemente soportado dentro del alojamiento, una pluralidad de dispositivos de dirección hidráulicamente accionados circunferencialmente separados alrededor del alojamiento, y un sistema de control hidráulico interpuesto entre el dispositivo de accionamiento de herramienta y los dispositivos de dirección para convertir un movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento de herramienta a accionamiento independiente de los dispositivos de dirección.
Description
HERRAMIENTA DE DIRECCION CAMPO TECNICO DE LA INVENCION
Una herramienta de dirección para usarse en el barrenado de un agujero de pozo.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
En el barrenado vertical, un objetivo típico es barrenar un agujero de pozo consistentemente vertical de una manera que reduzca al mínimo el número y magnitud de desviaciones no intencionales del agujero de pozo de la vertical. En el barrenado direccional, un objetivo típico es barrenar un agujero de pozo a lo largo de una trayectoria y trayectorias predeterminadas para alcanzar un objetivo de subsuperficie de una manera que reduzca al mínimo el número de magnitud de desviaciones no intencionales y otros cambios direccionales no intencionales del agujero de pozo. En cualquier caso, es deseable tener la capacidad para controlar la dirección de barrenado mientras se barrena, ya que la existencia de cambios direccionales no intencionales complica tanto el barrenado como la terminación y puede incrementar la cantidad de tiempo requerida para barrenar y completar el agujero de pozo. Los cambios direccionales no intencionales en un agujero de
pozo se pueden deber a causas tales como las características de la formación que está siendo barrenada, las características de la cadena de barrenado o a fenómenos tales como el avance y par de torción reactivo de la broca. El barrenado resultante puede presentar torción o espiralado, puede incluir ángulos agudos y/o asientos para cuña y pueden causar arrastre y par de torción incrementado sobre la cadena de barrenado, fallas en la cadena de barrenado y problemas de producción. El agujero de pozo también puede no dirigirse a un objetivo de subsuperficie destinado. Varias opciones están disponibles para proveer capacidad de dirección a una herramienta de barrenado durante el barrenado en un esfuerzo para asegurar rectitud y/o una dirección deseada del agujero de pozo. En aplicaciones de barrenado direccionales, una primera opción es fijar un alojamiento doblado o un motor de barrenado de subagujero doblado en el extremo de la cadena de barrenado como una herramienta de dirección. Cuando se requiere dirección (por ejemplo, tal como para corregir los efectos de un cambio de dirección no intencional) la cadena de barrenado puede ser restringida contra rotación y el motor de barrenado puede ser dirigido en una dirección deseada y operado para el barrenado y dirección en un modo de "barrenado deslizable". Cuando no se requiere dirección, la cadena de barrenado y el motor de barrenado puede ser girados juntos en un modo de "barrenado giratorio". Una ventaja para esta primera opción es la simplicidad relativa. Una desventaja para esta primera opción es que la
dirección no sólo es posible en el modo de barrenado deslizable. Una segunda desventaja para esta primera opción es que la rectitud del agujero de pozo en el modo de barrenado giratorio puede ser comprometida por la presencia del motor de barrenado doblado. Una segunda opción para dirección en aplicaciones de barrenado direccionales es el uso de un sistema de barrenado "direccionable giratorio" como una herramienta de dirección. En un sistema de barrenado direccionable giratorio, la cadena de barrenado puede ser girada mientras que la herramienta de dirección está siendo dirigida ya sea al ser apuntada o al ser empujada en una dirección deseada ya sea directamente o indirectamente por el dispositivo de dirección o dispositivos de dirección. Un sistema de barrenado direccionable giratorio puede incluir un componente que no sea giratorio en relación con la cadena de barrenado a fin de proveer un punto de referencia para la dirección deseada y un lugar de montaje para el dispositivo o dispositivo de dirección. Alternativamente, un sistema de barrenado direccionable giratorio puede ser "completamente giratorio". Una ventaja para sistemas de barrenado direccionables giratorios es que pueden proveer una exactitud de dirección relativamente alta. Una desventaja para los sistemas de barrenado direccionables giratorios es que tienden a ser aparatos relativamente costosos y relativamente complejos, debido en parte a la necesidad de determinar orientaciones y direcciones en tres dimensiones para aplicaciones de barrenado direccional. La patente de E.U.A. No. 5, 168,941 (Kruger et al) describe un
sistema de barrenado que incluye una disposición de miembros de transmisión de fuerza extensibles y retraíbles y miembros de presión que son accionados en respuesta a datos de posición desde los sensores. Los miembros de transmisión de fuerza y los miembros de presión son accionados hidráulicamente por válvulas de control eléctricamente operadas usando fluido de barrenado como el fluido hidráulico. La presión de accionamiento es generada por la creación de regímenes de fluido de barrenado de alta presión y baja presión a través del uso de válvulas de estrangulamiento ya sea dentro de la herramienta o en el agujero de pozo. La patente de E.U.A. No. 5,603,386 (Webster) describe un sistema de barrenado que incluye una disposición de cuchillas estabilizadoras extensibles y retraíbles. El sistema se puede usar para control de pozo vertical. Cuando se usan en aplicaciones de control de pozo vertical, las cuchillas del estabilizador son hidráulicamente accionadas en respuesta a movimiento de sensores de cojinete de bolas que forman un enlace en un "solenoide hidráulico" cuando la herramienta se desvía de la vertical. Un sistema de válvulas piloto es accionado por el solenoide hidráulico a fin de extender o retraer las cuchillas del estabilizador. La presión de accionamiento es generada usando una bomba. Para aplicaciones de barrenado vertical, se describen varias opciones para herramientas de dirección en la técnica anterior para proveer capacidades de dirección a una herramienta de barrenado durante el barrenado vertical de un agujero de pozo.
La patente de E.U.A. No. 2,075,064 (Schumacher et al) describe una herramienta de dirección para usarse en barrenado giratorio que incluye un péndulo oscilante libre montado en un cilindro, una placa de cierre ubicada en el extremo inferior del péndulo, y una pluralidad de puertos de descarga asociados con la placa de cierre. Durante el funcionamiento, la desviación de la cadena de dirección de la vertical da por resultado el bloqueo del puerto de descarga adyacente al lado inferior del agujero de pozo, con el resultado de que el fluido de barrenado que fluye a través del cilindro es preferiblemente dirigido contra el lado elevado del agujero de pozo para ejercer una fuerza para dirigir la cadena de barrenado de nuevo a una orientación vertical. La patente de E.U.A. No. 2,153,680 (Schumacher et al) describe una herramienta de dirección para usarse en un barrenado giratorio en la cual una pluralidad de pasajes de descarga están asociados con anillos de sellado ubicados sobre una superficie exterior de un péndulo montado en un cilindro. Durante el funcionamiento, la desviación de la cadena de barrenado de la vertical da por resultado que los anillos de sellado sellen los pasajes de descarga adyacentes al lado inferior del agujero de pozo, con el resultado de que el fluido de barrenado que pasa a través del cilindro es dirigido contra el lado elevado del agujero de pozo para ejercer una fuerza para dirigir la cadena de barrenado de nuevo a una orientación vertical. La patente de E.U.A. No. 3, 141 ,512 (Gaskell et al) describe una herramienta de dirección para usarse en barrenado deslizable en el cual un péndulo en un alojamiento está asociado con una pluralidad de
potenciómetros. Durante el funcionamiento, la desviación de la cadena de barrenado de la vertical hace que señales de control sean generadas por los potenciómetros, lo cual a su vez acciona una válvula de control electrohidráulica, que da por resultado energización de uno o más pistones ubicados dentro del alojamiento y mover en acción de pivote una sección de alojamiento inferior en relación con una sección de alojamiento superior para llevar la sección de alojamiento inferior en línea con el péndulo. Los pistones son hidráulicamente accionados usando aceite como el fluido hidráulico, dicho aceite es presurizado por una bomba. La patente de E.U.A. No. 3,243,001 (Vincent) describe una herramienta de dirección para usarse en barrenado giratorio que incluye un péndulo en alojamiento con un anillo en su extremo inferior y que funciona para exponer o bloquear selectivamente una pluralidad de puertos que están ubicados adyacentes al extremo inferior del péndulo durante el paso de fluido de barrenado a través del alojamiento. Los puertos comunican con una pluralidad de conductos y pistones y cada conducto está provisto de un orificio para proveer una caída de presión en el conducto. Mediante el funcionamiento, la desviación de la cadena de barrenado de la vertical hace que el anillo bloquee el puerto o puertos adyacentes al lado elevado del agujero de pozo y exponga el puerto o puertos adyacentes al lado inferior del agujero de pozo. La exposición de puerto o puertos en el lado inferior del agujero de pozo da por resultado el accionamiento por fluido de barrenado del pistón asociado con el puerto, lo que a su vez hace que el pistón ejerza una
fuerza sobre interior del alojamiento para producir un movimiento pivotal de la cadena de barrenado en relación con el alojamiento en una dirección en alejamiento del lado inferior del agujero de pozo. La patente de E.U.A. No. 3,637,032 (Jeter) y la patente de E.U.A. relacionada No. 29,526 (Jeter) describen una herramienta de dirección para usarse en un barrenado giratorio que incluye un inclinómetro de péndulo y un compás de medios de detección de dirección que están montados en un alojamiento y que juntos giran en relación con la cadena de barrenado a la velocidad de la cadena de barrenado y en la dirección opuesta a fin de mantener los medios de detección de dirección sustancialmente sin girar en relación con la tierra. Durante el funcionamiento, la desviación de la cadena de barrenado ya sea azimutalmente o verticalmente da por resultado el accionamiento de una o más válvulas mecánicas, dando por resultado la inflación selectiva de cuchillas por fluido de barrenado y extensión de costillas para imponer una fuerza lateral sobre la broca de barrenado para impulsar la cadena de barrenado de nuevo en curso. La patente de E.U.A. No. 5,314,030 (Peterson et al) describe una herramienta de dirección para usarse en barrenado deslizable que incluye un péndulo oscilante que está montado sobre una flecha de barrenado giratoria. El péndulo es contraído de modo que pueda oscilar sólo en un plano. Durante el funcionamiento, la desviación de la cadena de barrenado vertical da por resultado la desviación similar del péndulo oscilante. La amplitud y relación de fase de las oscilaciones del péndulo en relación con la posición angular de la
flecha de barrenado son detectadas con un transductor para producir señales de control. Las señales de control se usan para regular chorros de fluido desde la broca de barrenado, proveyendo un chorro preferencial para guiar la broca de barrenado de nuevo a un curso vertical. El sistema de barrenado AutoTrak (TM), desarrollado por Baker
Hughes INTEQ, es un sistema de dirección automatizado para usarse en barrenado deslizable para barrenar pozos verticales. El sistema AutoTrak (TM) por lo tanto está destinado para usarse junto con un motor de barrenado. El sistema AutoTrak (TM) incluye tres almohadillas estabilizadoras extensibles y retraíbles, inclinómetros, microprocesadores y bombas hidráulicas internas. Durante el funcionamiento, la desviación de la cadena de barrenado desde una orientación deseada es detectada por los inclinómetros y da por resultado la activación de las bombas hidráulicas. Las señales de los inclinómetros se proveen a los microprocesadores que calculan la fuerza requerida para superar la desviación. Las bombas hidráulicas entonces suministran una fuerza de extensión a una o más de las almohadillas estabilizadoras a fin de dirigir la cadena de barrenado de nuevo a la orientación deseada. El sistema de barrenado VertiTrak (TM), también desarrollado por Baker Hughes INTEQ, es una versión del sistema AutoTrak (TM) que ha sido adaptado para usarse en aplicaciones de barrenado vertical. El sistema de barrenado PowerDrive (TM), desarrollado por Schlumberger, es un sistema de dirección automatizado para usarse en barrenado giratorio para barrenar pozos verticales. El sistema PowerDrive
(TM) es un sistema direccionable giratorio que gira completamente. El sistema PowerDrive (TM) incluye una unidad de desviación con almohadillas extensibles y retraíbles. La unidad de desviación gira con la cadena de barrenado. La extensión y retracción de las almohadillas es sincronizada con la rotación de la cadena de barrenado de modo que las almohadillas son extendidas y retraídas en una orientación rotacional consistente. La extensión y retracción de las almohadillas es controlada por una unidad de control que contiene electrónica autoenergizada y sensores. La unidad de control es una "plataforma estabilizada por rodillo" que mantiene una orientación constante al girar en relación con la cadena de barrenado. El sistema de barrenado PowerV (TM), también desarrollado por Schlumberger, es una versión del sistema PowerDrive (TM) que ha sido adaptado para usarse en aplicaciones de barrenado vertical. Persiste la necesidad de una herramienta de dirección que sea relativamente fácil de construir y mantener y que sea relativamente sencilla de operar. Persiste la necesidad de una herramienta de dirección que no requiera sensores eléctricos o válvulas eléctricamente operadas para realizar la función de dirección. Persiste la necesidad de una herramienta de dirección que pueda ser adaptada para usarse ya sea en barrenado giratorio o barrenado deslizable.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION
La presente invención es una herramienta de dirección para usarse en barrenado de un agujero de pozo. La herramienta de dirección es una herramienta hidromecánica que no requiere sensores eléctricos o válvulas eléctricamente operadas. La herramienta de dirección se puede usar para barrenar agujeros de pozo verticales o agujeros de pozo no verticales. En una modalidad preferida, la herramienta de dirección está configurada para usarse en el barrenado de agujeros de pozo verticales. La herramienta de dirección está destinada para ser incorporada en una cadena de barrenado. La herramienta de dirección puede ser incorporada en una cadena de barrenado en varias configuraciones diferentes, dependiendo de la aplicación de barrenado. En una primera configuración, la herramienta de dirección está adaptada para ser configurada como un componente de un motor de barrenado a fin de proveer capacidad de dirección al motor de barrenado. En una segunda configuración, la herramienta de dirección está adaptada como un componente de un sistema de barrenado direccionable giratorio del tipo en el cual un mecanismo de dirección es giratoriamente conectado con una cadena de barrenado. En una tercera configuración, la herramienta de dirección está adaptada como un componente de un sistema de barrenado direccionable giratorio que gira completamente del tipo en el cual un
mecanismo de dirección es conectado con una cadena de barrenado de modo que un mecanismo de dirección gira con la cadena de barrenado. En modalidades preferidas, la herramienta de dirección está adaptada para ser configurada como un componente de un motor de barrenado. En todas las configuraciones de la herramienta de dirección, la herramienta de dirección está compuesta de un alojamiento tubular, un dispositivo de accionamiento de herramienta, una pluralidad de dispositivos de dirección hidráulicamente accionados y un sistema de control hidráulico interpuesto entre el dispositivo de accionamiento de herramienta y los dispositivos de dirección. En un primer aspecto, la invención es una herramienta de dirección para usarse en el barrenado de un agujero de pozo, que comprende: (a) un alojamiento tubular, el alojamiento teniendo un interior, un exterior y definiendo un agujero de alojamiento; (b) un dispositivo de accionamiento de herramienta moviblemente soportado dentro del interior del alojamiento, el dispositivo de accionamiento de herramienta siendo capaz de un movimiento de accionamiento en relación con el alojamiento; (c) una pluralidad de dispositivos de dirección hidráulicamente accionados circunferencialmente separados alrededor del exterior del alojamiento, los dispositivos de dirección siendo independientemente accionables entre una posición retraída y una posición extendida como resultado del movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento
de herramienta; y (d) un sistema de control hidráulico contenido dentro del interior del alojamiento y operablemente interpuesto entre el dispositivo de accionamiento de herramienta y los dispositivos de dirección, para convertir el movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento de la herramienta a accionamiento independiente de los dispositivos de dirección entre la posición retraída y la posición extendida. La herramienta de dirección puede usar cualquier fluido adecuado como un fluido hidráulico en el sistema de control hidráulico. Por ejemplo, la herramienta de dirección pude usar fluido de barrenado como el fluido hidráulico. Preferiblemente, sin embargo, la herramienta de dirección está compuesta además de un fluido hidráulico distinto al fluido de barrenado para usarse en el sistema de control hidráulico y preferiblemente el fluido hidráulico es aislado de otros fluidos de modo que el sistema de control hidráulico es un "sistema cerrado". El fluido hidráulico puede estar compuesto de cualquier fluido natural o sintético adecuado que es conocido en la técnica como un "fluido hidráulico" y que es capaz de resistir el ambiente el cual la herramienta de dirección puede ser sometida. El fluido hidráulico puede incluir aditivos tales como inhibidores de corrosión, etc. En modalidades preferidas, el fluido hidráulico está compuesto de un fluido que es conocido en la técnica como un "aceite hidráulico". Un
aceite hidráulico adecuado puede ser derivado de hidrocarburos naturales o sintetizados. Por ejemplo, un aceite hidráulico seleccionado de Mobil SCH 600 Series (TM) de lubricantes, que se formulan a partir de fluidos a base de hidrocarburos libres de cera sintetizados, pueden ser adecuados para usarse como el aceite hidráulico en la herramienta de dirección. El sistema de control hidráulico usa un fluido hidráulico de presión relativamente baja y un fluido hidráulico de presión relativamente alta para accionar los dispositivos de dirección entre la posición retraída y la posición extendida. Como resultado, el sistema de control hidráulico preferiblemente comprende una fuente del fluido hidráulico de presión relativamente baja y una fuente del fluido hidráulico de presión relativamente alta. Las fuentes pueden ser independientes o pueden estar asociadas una con la otra. Preferiblemente, el sistema de control hidráulico está compuesto de un dispositivo de presurización para presurizar el fluido hidráulico para proveer un suministro de fluido hidráulico presurizado como la fuente del fluido hidráulico de presión relativamente alta. El dispositivo de presurización puede estar compuesto de cualquier estructura, dispositivo o aparato adecuado que sea capaz de presurizar el fluido hidráulico. Por ejemplo, el dispositivo de presurización puede estar compuesto de un dispositivo que use presión ambiente en la vecindad de la herramienta de dirección para presurizar el fluido hidráulico.
Alternativamente, el dispositivo de presurización puede estar compuesto de
una bomba. Si el dispositivo de presurización está compuesto de una bomba, cualquier tipo de bomba se puede usar, la bomba puede estar configurada como un componente de la herramienta de dirección o la bomba puede estar ubicada lejos de la herramienta de dirección. Preferiblemente, la bomba está configurada como un componente de la herramienta de dirección. La bomba puede ser energizada por cualquier fuente de energía adecuada. Por ejemplo, la bomba puede ser energizada eléctricamente, energizada por fluido o la bomba puede ser energizada por movimiento relativo entre componentes de la herramienta de dirección y/o la cadena de barrenado. Preferiblemente, la bomba está ubicada parcialmente o totalmente dentro del interior del alojamiento o está asociada de otra manera con el alojamiento. En algunas modalidades o configuraciones preferidas, la herramienta de dirección puede estar compuesta además de una flecha que se extiende a través del agujero del alojamiento. La flecha puede estar compuesta de o puede ser conectada con una longitud de una cadena de barrenado o con una flecha impulsora de motor. La flecha puede definir un agujero de flecha para conducir un fluido de barrenado a través de la herramienta de dirección. La flecha puede ser capaz de un movimiento de barrenado en relación con el alojamiento. El movimiento de barrenado puede ser un
movimiento giratorio o un movimiento oscilante. En modalidades o configuraciones de la herramienta de dirección que están compuestas de la flecha, la bomba puede estar asociada tanto con el alojamiento como con la flecha y la bomba puede ser energizada por el movimiento de barrenado de la flecha en relación con el alojamiento. En donde el movimiento de barrenado de la flecha es un movimiento giratorio, la bomba puede estar compuesta de una bomba giratoria adecuada. En donde el movimiento de barrenado de la flecha es un movimiento oscilante, la bomba puede estar compuesta de una bomba oscilante adecuada. La bomba puede estar asociada con el alojamiento y la flecha en cualquier manera. Por ejemplo, la bomba puede estar compuesta de una bomba de anillo que está asociada con el alojamiento y la flecha de tal manera que los componentes de la bomba están conectados con el alojamiento y la flecha de tal manera que los componentes de la bomba también están ubicados en un anillo de herramienta formado entre el alojamiento y la flecha. Si la bomba es una bomba giratoria, una bomba giratoria adecuada, por ejemplo, puede estar compuesta de una bomba de engranes o una bomba de placa oscilante. En modalidades preferidas la bomba está compuesta de una bomba de placa oscilante que está asociada tanto con el alojamiento como con la flecha. Cualquier tipo adecuado de bomba de placa oscilante se puede usar en la herramienta de dirección. Preferiblemente, sin embargo, la bomba
de placa oscilante está compuesta de una bomba de placa oscilante que ha sido particularmente diseñada para usarse en la herramienta de dirección. Una bomba de placa oscilante típica está compuesta de una placa oscilante y un cilindro. La placa oscilante tiene un perfil angular. El cilindro contiene una disposición de ensambles de pistón que están separados circunferencialmente alrededor del cilindro. Cada uno de los ensambles de pistón están compuestos de un pistón y una superficie de accionamiento oscilante que está asociada con el pistón. La placa oscilante y el cilindro giran en relación uno con el otro para producir oscilación secuencial de los pistones a medida que la superficie del accionador sigue el perfil angular de la placa oscilante. En la bomba de placa oscilante típica, las superficies del accionador y la placa oscilante giran en relación uno con el otro. La bomba de placa oscilante preferida para usarse en la herramienta de dirección está compuesta además de una placa estacionaria que está conectada pivotalmente y giratoriamente con la placa oscilante, preferiblemente con un ensamble de cojinete interpuesto entre la placa oscilante y la placa estacionaria. La placa estacionaria está configurada de tal manera que la placa oscilante gira en relación con la placa estacionaria y de tal manera que las superficies del accionador y la placa estacionaria no giran en relación una con otra. Como resultado, las superficies del accionador de los ensambles de pistón se requieren esencialmente sólo para oscilar en relación con la placa estacionaria, y no se requiere para seguir el perfil angular de la placa
oscilante. La placa estacionaria puede estar compuesta de una pluralidad de superficies de enganche que están adaptadas para enganchar con las superficies del accionador de los ensambles de pistón. Las superficies de enganche pueden estar compuestas de concavidades o depresiones que están definidas por la placa estacionaria y que son complementarias a las superficies del accionador por lo que las superficies del accionador se mantienen en las concavidades o depresiones durante la rotación de la placa oscilante y la oscilación de las superficies del accionador en relación con la placa estacionaria. El sistema de control hidráulico puede estar compuesto de cualquier estructura, dispositivo o aparato que sea capaz de proveer selectivamente e independientemente comunicación de los dispositivos de dirección con el fluido hidráulico presurizado. El sistema de control hidráulico por lo tanto puede estar compuesto de un aparato de válvula adecuado para proveer la comunicación requerida. El aparato de válvula puede estar compuesto de un solo mecanismo de válvula que opera junto con todos los dispositivos de dirección o puede estar compuesto de una pluralidad de mecanismos de válvula que operan cada uno junto con uno o más dispositivos de dirección. Preferiblemente, el sistema de control hidráulico está compuesto de una pluralidad de mecanismos de válvula, en donde cada uno de los mecanismos de válvula está asociado con el dispositivo de accionamiento de
herramienta y con uno de los dispositivos de dirección, y en donde cada uno de los mecanismos de válvula es capaz de proveer selectivamente comunicación de su dispositivo de dirección asociado con el fluido hidráulico presurizado como resultado del movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento de herramienta. Los mecanismos de válvula son mecánicamente operados como resultado del movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento de herramienta de modo que no se requiere energía eléctrica para operar los mecanismos de válvula. Como resultado, cada uno de los mecanismos de válvula está compuesto de un accionador de válvula mecánica para el mecanismo de válvula de modo que un accionador de válvula mecánico está asociado con cada uno de los dispositivos de dirección. Los accionadores de válvula mecánica pueden estar compuestos de cualquier estructura, dispositivo o aparato mecánico que sea compatible con el dispositivo de accionamiento de herramienta y que sea capaz de permitir que los mecanismos de válvula provean selectivamente comunicación con el fluido hidráulico presurizado como resultado del movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento de herramienta. Como un primer ejemplo no limitante, los accionadores de válvula mecánica pueden estar compuestos de botones o seguros que pueden ser movidos por el dispositivo de accionamiento de herramienta. Como un segundo ejemplo no limitante, los accionadores de válvula mecánica pueden estar compuestos de palancas que pueden ser movidas por el dispositivo de accionamiento de
herramienta. De todas las modalidades de los accionadores de válvula mecánica, los accionadores de válvula mecánica deben ser capaces de ser movidos por el dispositivo de accionamiento de herramienta. Muy particularmente, una fuerza de accionamiento está asociada con el movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento de herramienta, dicha fuerza de accionamiento debe ser suficiente para causar movimiento de los accionadores de válvula mecánica. Preferiblemente, los accionadores de válvula mecánica están ubicados en el interior del alojamiento. Los accionadores de válvula mecánica están separados circunferencialmente alrededor del alojamiento y están ubicados adyacentes al dispositivo de accionamiento de herramienta de modo que pueden ser movidos por el movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento de herramienta. En modalidades preferidas, los accionadores de válvula mecánica están compuestos de palancas de accionamiento que están circunferencialmente separadas alrededor del interior del alojamiento. Las palancas de accionamiento pueden ser de cualquier forma o tamaño que sean compatibles tanto con el dispositivo de accionamiento de herramienta como con el alojamiento. Las palancas de accionamiento están compuestas de un punto de pivote de modo que las palancas de accionamiento giran pivotalmente alrededor del punto de pivote en respuesta al movimiento de accionamiento
del dispositivo de accionamiento de herramienta. Preferiblemente, las palancas de accionamiento son sustancialmente balanceadas alrededor del punto de pivote de modo que la fuerza centrífuga generada durante la rotación de la herramienta de dirección no tiende a causar que las palancas de accionamiento giren pivotalmente. Los accionadores de válvula mecánica están configurados preferiblemente para ser capaces de movimiento por el dispositivo de accionamiento de herramienta entre una primera posición de accionamiento y una segunda posición de accionamiento. Además, en modalidades preferidas la herramienta de dirección está configurada de tal manera que cada uno de los dispositivos de dirección sea accionado a la posición retraída cuando su accionador de válvula mecánica asociado esté en la primera posición de accionador y de modo que cada uno de los dispositivos de dirección sea accionado a la posición extendida cuando su accionador de válvula mecánica asociado esté en la segunda posición de accionador. El sistema de control hidráulico además puede estar compuesto de un depósito para el fluido hidráulico. Preferiblemente, el depósito tiene una presión de depósito que es menor que una presión del fluido hidráulico presurizado. Preferiblemente, el sistema de control hidráulico está configurado de tal manera que el dispositivo de presurización jala el fluido hidráulico del depósito para proveer el suministro del fluido hidráulico presurizado. La herramienta de direccionamiento puede estar configurada de tal manera que cada uno de los dispositivos de dirección esté en
comunicación únicamente con el depósito cuando su accionador de válvula mecánica asociado esté en la primera posición de accionador, y la herramienta de dirección puede estar configurada de tal manera que cada uno de los dispositivos de dirección esté en comunicación únicamente con el fluido hidráulico presurizado cuando el accionador de válvula mecánica asociado esté en la segunda posición de accionador. Esta configuración provee un sistema hidráulico de "una sola acción" en el cual los dispositivos de dirección son accionados activamente en una dirección y accionados pasivamente en la otra dirección. Alternativamente, la herramienta de dirección puede estar configurada de tal manera que cada uno de los dispositivos de dirección esté en comunicación tanto con el depósito como con el fluido hidráulico presurizado, cuando el accionador de válvula mecánica esté tanto en la primera posición de accionador como en la segunda posición de accionador. Esta configuración provee un sistema hidráulico de "doble acción" en la cual los dispositivos de dirección son accionados activamente en ambas direcciones. Cada uno de los mecanismos de válvula puede estar compuesto además de cualquier tipo adecuado de válvula. Si la herramienta de dirección está configurada como un sistema hidráulico de una sola acción, una sola válvula o una combinación de válvulas con tres puertos se pueden usar para proveer la ruta hidráulica necesaria entre el fluido hidráulico presurizado, el depósito y el dispositivo de dirección. Si la herramienta de dirección está
configurada como un sistema hidráulico de doble acción, entonces una sola válvula o una combinación de válvulas con cuatro puertos se pueden usar para proveer la ruta hidráulica necesaria entre el fluido hidráulico presurizado, el depósito y el dispositivo de dirección. En algunas modalidades preferidas, el mecanismo de válvula puede estar compuesto de una sola válvula de lanzadera o una sola válvula de husillo que oscila entre el asiento contra un puerto de fluido hidráulico presurizado y un puerto de depósito en respuesta a movimiento del accionador de válvula mecánica, mientras mantiene siempre comunicación con el dispositivo de dirección mediante un puerto de dispositivo de dirección. La configuración está particularmente adecuada para usarse para proveer un sistema hidráulico de una sola acción. En una modalidad preferida particular, el mecanismo de válvula puede estar compuesto de una sola válvula del husillo que oscila entre posiciones en las cuales diferentes combinaciones de pares de puertos están en combinación unos con otros en respuesta al movimiento del accionador de válvula mecánica. En esta modalidad, cuando el accionador de válvula mecánica está en la primera posición de accionador, un puerto de fluido hidráulico presurizado puede estar en comunicación con un primer puerto del dispositivo de dirección mientras que un puerto de depósito puede estar en comunicación con un segundo puerto del dispositivo de dirección. Además, en esta modalidad, cuando el accionador de válvula mecánica está en la segunda posición de accionador, el puerto de fluido hidráulico presurizado puede estar
en comunicación con el segundo puerto del dispositivo de dirección mientras que el puerto del depósito puede estar en comunicación con el primer puerto del dispositivo de dirección. El sistema de control hidráulico puede estar compuesto además de una o más válvulas de alivio de presión que están asociadas con el dispositivo de presurización y que proveen comunicación selectiva con el depósito en el caso de que la presión del fluido hidráulico presurizado exceda una presión umbral debido a resistencia excesiva o bloqueo entre el dispositivo de presurización y los dispositivos de dirección. En modalidades preferidas, una primera válvula de presión está configurada para proveer comunicación con el depósito a una primera presión umbral y una segunda válvula de alivio de presión está configurada para proveer comunicación con el depósito a una segunda presión umbral. El dispositivo de accionamiento de herramienta puede estar compuesto de cualquier estructura, dispositivo o aparato que sea capaz de permitir que los mecanismos de válvula provean selectivamente comunicación con el fluido hidráulico presurizado como resultado del movimiento de accionamiento de dispositivo de accionamiento de herramienta. En donde los mecanismos de válvula están compuestos de accionadores de válvula mecánica, el dispositivo de accionamiento de herramienta es compatible con los accionadores de válvula. Como un primer ejemplo no limitante, el dispositivo de accionamiento de herramienta puede estar compuesto de un giroscopio que
genera el movimiento de accionamiento en relación con el alojamiento en respuesta a un cambio en la orientación del alojamiento a medida que el giroscopio ejerce una fuerza de inercia para mantener su orientación. Como un segundo ejemplo no limitante, el dispositivo de accionamiento de herramienta puede estar compuesto de un peso que genera el movimiento de accionamiento en relación con el alojamiento al moverse a lo largo de un carril en respuesta a un cambio en la orientación del alojamiento. Como un tercer ejemplo no limitante, el dispositivo de accionamiento de herramienta puede estar compuesto de un péndulo que es soportado pivotalmente por el alojamiento y que genera el movimiento de accionamiento en relación con el alojamiento en respuesta a un cambio en la orientación del alojamiento a medida que el péndulo gira pivotalmente para mantener una orientación vertical. En todas las modalidades del dispositivo de accionamiento de herramienta, el movimiento del alojamiento en alejamiento de una orientación objetivo da por resultado el movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento de herramienta, dicho movimiento de accionamiento es convertido por el sistema de control hidráulico a accionamiento independiente de los dispositivos de dirección para mover el alojamiento de nuevo hacia la orientación objetivo. En algunas modalidades el dispositivo de accionamiento de herramienta, el movimiento de accionamiento puede ser causado por una fuerza gravitacional en respuesta a un cambio en la orientación del
alojamiento en relación con la gravedad. En otras modalidades del dispositivo de accionamiento de herramienta, el movimiento de accionamiento puede ser una fuerza de inercia en respuesta a un cambio en la orientación del alojamiento en relación con una orientación objetivo. En otras modalidades más el dispositivo de accionamiento de herramienta, el movimiento de accionamiento puede ser causado por una fuerza magnética en respuesta a un cambio en la orientación del alojamiento en relación con un campo magnético. Independientemente de la modalidad del dispositivo de accionamiento de herramienta, la orientación objetivo del alojamiento puede ser una orientación vertical o puede ser alguna otra orientación. En donde el dispositivo de accionamiento de herramienta provee el movimiento de accionamiento en respuesta a una fuerza gravitacional, el dispositivo de accionamiento de herramienta puede ser orientado en la herramienta de dirección en relación con la orientación objetivo de tal manera que una desviación de la orientación objetivo puede ser detectada por el dispositivo de accionamiento de herramienta a fin de proveer el movimiento de accionamiento. En modalidades preferidas, la "distancia" entre la primera posición del accionador y la segunda posición del accionador de los accionadores de válvula mecánica representa la cantidad de desviación del alojamiento que disparará el accionamiento de los dispositivos de dirección. Por ejemplo, en modalidades preferidas una desviación del alojamiento de la
orientación objetivo de aproximadamente 0.183 grados dará por resultado movimiento de los accionadores de válvula mecánica entre la primera posición de accionador a la segunda posición del accionador. La distancia entre la primera posición del accionador y la segunda posición del accionador por lo tanto se pueden seleccionar para proveer una cantidad umbral de desviación por arriba de la cual ocurrirá corrección de la desviación. En modalidades preferidas, el dispositivo de accionamiento de herramienta está compuesto por un péndulo que es pivotalmente soportado dentro del interior del alojamiento, de modo que el movimiento de accionamiento del péndulo es un movimiento pivotal en relación con el alojamiento a fin de mantener una orientación vertical del péndulo. El movimiento pivotal del péndulo mueven los accionadores de válvula mecánica a fin de operar el aparato de válvula. El péndulo está compuesto preferiblemente de un miembro tubular que está ubicado en el interior del alojamiento de tal manera que el péndulo rodea el agujero del alojamiento. El péndulo está compuesto de un extremo proximal y un extremo distal. Preferiblemente, el extremo proximal del péndulo es pivotalmente soportado dentro del alojamiento, y preferiblemente los accionadores de válvula mecánica están ubicados adyacentes al extremo distal del péndulo. Como se mencionó antes, una fuerza de accionamiento está asociada con el movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento de herramienta, dicha fuerza de accionamiento debe ser
suficiente para causar accionamiento independiente de los dispositivos de dirección, tal como por movimiento de los accionadores de válvula mecánica. Como resultado, el péndulo está preferiblemente configurado de tal manera que la magnitud de la fuerza de accionamiento es optimizada para el tipo seleccionado de accionador de válvula mecánica. Para la mayoría de los accionadores de válvula mecánica, el centro de gravedad del péndulo está ubicado preferiblemente más cerca del extremo distal del péndulo que del extremo proximal del péndulo. El centro de gravedad del péndulo se puede determinar por la forma y/o construcción del péndulo. Alternativamente o adicionalmente, uno o más pesos se pueden añadir al péndulo tanto para incrementar el peso del péndulo como para ubicar el centro de gravedad del péndulo hacia el extremo distal del péndulo. En modalidades preferidas, el péndulo está compuesto de por lo menos un anillo de peso para añadir peso al péndulo. Preferiblemente los anillos de peso están ubicados más cerca del extremo distal del péndulo que del extremo proximal del péndulo. Los anillos de peso pueden estar compuestos de cualquier material adecuado, pero en modalidades preferidas los anillos de peso están compuestos de un material relativamente denso tal como carburo de modo que los anillos de peso están compuestos de anillos de carburo. El péndulo puede ser soportado pivotalmente dentro del alojamiento de cualquier manera. Como un primer ejemplo no limitante, el péndulo puede ser soportado pivotalmente dentro del alojamiento por una
articulación de bola y receptáculo. Como un segundo ejemplo no limitante, el péndulo puede ser pivotalmente soportado dentro del alojamiento por un solo gozne de modo que el péndulo puede girar pivotalmente en un solo plano (limitando así las capacidades de dirección de la herramienta de dirección). Como un tercer ejemplo no limitante, el péndulo puede ser pivotalmente soportado dentro del alojamiento por dos goznes orientados en planos perpendiculares, a menudo referidos como una junta universal. En modalidades preferidas, el péndulo es soportado dentro del alojamiento por una junta universal. Preferiblemente, el movimiento pivotal del péndulo es amortiguado. El movimiento pivotal del péndulo puede ser amortiguado de cualquier maneta. Preferiblemente, el péndulo es soportado dentro del alojamiento en un medio viscoso de modo que el movimiento pivotal del péndulo es sometido a amortiguación viscosa. Las propiedades del medio viscoso y la extensión del amortiguamiento viscoso pueden ser controlados seleccionando un fluido apropiado como el medio viscoso. El medio viscoso puede estar compuesto de cualquier fluido que pueda proveer una cantidad adecuada de amortiguación viscosa y que sea capaz de resistir el ambiente al cual pueda ser sometida la herramienta de dirección. Por ejemplo, el medio viscoso puede estar compuesto de un fluido hidráulico adecuado. En modalidades preferidas, el medio viscoso esta compuesto de un fluido que se conoce en la técnica como un "aceite hidráulico". Un aceite
hidráulico puede ser derivado de hidrocarburos naturales o sintetizados. Por ejemplo, un aceite hidráulico seleccionado de Mobil SCH 600 Series (TM) de lubricantes, que se formula a partir de fluidos a base de hidrocarburos libres de cera sintetizados, pueden ser adecuados ara usarse como el medio viscoso. El medio viscoso también puede estar compuesto de un fluido que es similar al fluido hidráulico que se usa en el sistema de control hidráulico, o puede estar compuesto de un fluido que no es similar al fluido hidráulico que se usa en el sistema de control hidráulico. Típicamente, el medio viscoso puede estar compuesto de un fluido que tiene una viscosidad mayor que el fluido hidráulico que se usa en el sistema de control hidráulico. La herramienta de dirección preferiblemente está compuesta además de una cámara de péndulo para contener el péndulo y el medio viscoso. Si se usa el mismo fluido como el medio viscoso y el fluido hidráulico que se usa en el sistema de control hidráulico, la cámara de péndulo puede comunicar con el sistema de control hidráulico. Preferiblemente, sin embargo, la cámara de péndulo es aislada del sistema de control hidráulico de modo que el medio viscoso está asilado del fluido hidráulico que se usa en el sistema de control hidráulico. El péndulo es preferiblemente soportado dentro del interior del alojamiento de modo que el eje del péndulo está alineado con la orientación objetivo del alojamiento. Como un primer ejemplo, en donde la orientación objetivo del alojamiento es una orientación vertical, el péndulo es
preferiblemente soportado dentro del interior del alojamiento de modo que el eje del péndulo es paralelo con el eje del alojamiento cuando el alojamiento está en una orientación vertical. Como un segundo ejemplo, en donde la orientación objetivo del alojamiento no es una orientación vertical, el péndulo es preferiblemente soportado dentro del interior del alojamiento de modo que el eje del péndulo no es paralelo con el eje del alojamiento cuando el alojamiento está en una orientación vertical, pero en vez de ello está alineado con la orientación objetivo del alojamiento. Alternativamente o adicionalmente, en donde la orientación objetivo del alojamiento no es una orientación vertical, los accionadores de válvula mecánica pueden estar configurados de manera que estén todos en la primera posición del accionador o estén todos en la segunda posición del accionador cuando el alojamiento está orientado en la orientación objetivo y de modo que sean movidos a la otra posición cuando la orientación del alojamiento se desvía de la orientación objetivo. El sistema de control hidráulico está compuesto preferiblemente además de un mecanismo de balanceo de presión de fluido hidráulico para transmitir al fluido hidráulico una primera presión ambiental. La primera presión ambiental es preferiblemente una presión en una primera posición de balanceo de presión sobre el exterior del alojamiento. De manera similar, la herramienta de dirección está compuesta preferiblemente además de un mecanismo de balanceo de presión de medio viscoso para transmitir al medio viscoso una segunda presión ambiental. La
segunda presión ambiental es preferiblemente una presión en una segunda posición de balanceo de presión sobre el exterior del alojamiento. El mecanismo de balanceo de presión de fluido hidráulico y el mecanismo de balanceo de presión de medio viscoso pueden estar compuestas de cualquier estructura, dispositivo o aparato adecuado que sea capaz de transmitir las presiones ambientales al fluido hidráulico y medio viscoso respectivamente. La primera presión ambiental y la segunda presión ambiental pueden ser la misma presión o pueden ser diferentes presiones. La primera posición de balanceo de presión y la segunda posición de balanceo de presión pueden ser las mismas posiciones sobre el exterior del alojamiento o pueden ser posiciones diferentes. Si la cámara de péndulo comunica con el sistema de control hidráulico, si la primera presión ambiental está destinada para ser la misma que la segunda presión ambiental, o si la primera posición de balanceo de presión es la misma que la segunda posición de balanceo de presión, un solo mecanismo de balanceo de presión se puede usar tanto como el mecanismo de balanceo de presión del fluido hidráulico como el mecanismo de balanceo de presión del medio viscoso. Sin embargo, preferiblemente la cámara de péndulo no comunica con el sistema de control hidráulico, preferiblemente la primera presión ambiental no es la misma que la segunda presión ambiental y, preferiblemente la primera posición de balanceo de presión no es la misma que la segunda
posición de balanceo de presión. Muy particularmente, el alojamiento tiene un extremo superior y un extremo inferior, y los dispositivos de dirección están ubicados entre el extremo superior y el extremo inferior del alojamiento. En modalidades preferidas, la primera posición de balanceo de presión está preferiblemente entre los dispositivos de dirección y el extremo inferior del alojamiento y la segunda posición de balanceo de presión está preferiblemente entre el extremo superior del alojamiento y los dispositivos de dirección. Además, en modalidades preferidas, el sistema de control hidráulico está compuesto adicionalmente de una válvula de alivio de emergencia que está conectada entre el sistema de control hidráulico y la cámara de péndulo de tal manera que el sistema de control hidráulico comunica con la cámara de péndulo cuando la válvula de alivio de emergencia está en una posición abierta, liberado así el fluido hidráulico del sistema de control hidráulico en la cámara de péndulo. Esta configuración permite que el fluido hidráulico del sistema de control hidráulico sea descargado a la cámara de péndulo en el caso de que el dispositivo de dirección efectivamente "obstruya" un agujero de pozo durante el uso de la herramienta de dirección, ya que la cámara de péndulo será balanceada en tales casos a una presión menor que el sistema de control hidráulico. La herramienta de dirección está configurada para accionar los dispositivos de dirección a fin de mantener una orientación objetivo del alojamiento de la herramienta de dirección. A este respecto, los dispositivos
de dirección pueden estar configurados ya sea para extenderse o retraerse a fin de mantener la orientación objetivo. Por ejemplo, los dispositivos de dirección pueden estar configurados para ser accionados a la posición retraída cuando el alojamiento está en la orientación objetivo. En esta configuración, la desviación del alojamiento de la orientación objetivo hará que el dispositivo de accionamiento de herramienta genere el movimiento de accionamiento, dicho movimiento de accionamiento será convertido por el sistema de control hidráulico para accionar uno o más de los dispositivos de dirección a la posición extendida a fin de empujar el alojamiento de nuevo hacia la orientación objetivo. Alternativamente, los dispositivos de dirección pueden ser configurados para ser accionados a la posición extendida cuando el alojamiento esté en la orientación objetivo. En esta configuración, la desviación del alojamiento de la orientación objetivo hará que el dispositivo de accionamiento de herramienta genere el movimiento de accionamiento, dicho movimiento de accionamiento será convertido por el sistema de control hidráulico para accionar uno o más de los dispositivo de dirección a la posición retraída para permitir que el alojamiento se mueva nuevamente hacia la orientación objetivo. El número de dispositivos de dirección que son accionados para corregir una desviación del alojamiento de la orientación objetivo depende de la dirección de la desviación y del número de dispositivos de dirección que se proveen en la herramienta de dirección. Un mínimo de tres dispositivos de
dirección se requiere para proveer capacidad de dirección de la herramienta de dirección en todas las direcciones. El número máximo de dispositivos de dirección que se han de proveer en la herramienta de dirección dependerá del tamaño y configuración de la herramienta de dirección. Preferiblemente, la herramienta de dirección está compuesta de tres o cuatro dispositivos de dirección. En modalidades preferidas, la herramienta de dirección está compuesta de cuatro dispositivos de dirección que están circunferencialmente separados unos de otros por noventa grados. En modalidades preferidas, los dispositivos de dirección están configurados para ser accionados a la posición retraída cuando alojamiento está en la orientación objetivo y para ser accionados a la posición extendida únicamente cuando es necesario corregir una desviación del alojamiento de la orientación objetivo. Además, en modalidades preferidas la herramienta de dirección está configurada de tal manera que cada uno de los accionadores de válvula mecánica está en la primera posición del accionador cuando el alojamiento está en la orientación objetivo y de tal manera que los accionadores de válvula mecánica se mueven selectivamente a la segunda posición del accionador por el dispositivo de accionamiento de herramienta en respuesta a una desviación del alojamiento de la orientación objetivo. Como resultado, en las modalidades preferidas en donde el dispositivo de accionamiento de herramienta está compuesto de un péndulo u otro dispositivo dependiente de la gravedad, los dispositivos de dirección y sus accionadores de válvula mecánica asociados son preferiblemente desfasados
unos de otros sustancialmente por 180 grados, lo que significa que las líneas centrales de los dispositivos de dirección y las lineas centrales de sus accionadores de válvula mecánica asociados están preferiblemente desfasados unos de otros sustancialmente por 180 grados. Esta configuración permitirá que el péndulo u otros dispositivo dependiente de la gravedad provea el movimiento de accionamiento hacia el "lado inferior" de la herramienta de dirección y permita que el dispositivo o dispositivos de dirección en el "lado elevado" de la herramienta de dirección accione a la posición extendida para empujar el alojamiento en alejamiento del lado elevado. El aparato de válvula puede estar compuesto además de un dispositivo de desviación para desviar los accionadores de válvula mecánica hacia la primera posición de accionador. Muy particularmente, cada uno de los mecanismos de válvula pueden estar compuestos además de un dispositivo de desviación de mecanismo de válvula para desviar su accionador de válvula mecánica asociado hacia la primera posición de accionador. Los dispositivos de desviación de mecanismos de válvula pueden estar compuestos de cualquier estructura, dispositivo o aparato adecuado. En modalidades preferidas, los dispositivos de desviación de mecanismo de válvula están compuestos de resortes. El aparato de válvula puede estar compuesto además de un mecanismo amortiguador de accionador mecánico para amortiguar el movimiento de los accionadores de válvula mecánica. Muy particularmente,
cada uno de los mecanismos de válvula puede estar compuesto de un mecanismo amortiguador de accionador mecánico para amortiguar el movimiento de su accionador de válvula mecánica asociado. Los mecanismos de amortiguación del accionador mecánico pueden estar compuestos de cualquier estructura, dispositivo o aparato que sea capaz de proveer la amortiguación deseada. Preferiblemente cada mecanismo de amortiguación de accionador mecánico está compuesto de un dispositivo de medición de fluido que está operablemente conectado con el accionador de válvula mecánica. En modalidades preferidas, el dispositivo de medición de fluido está compuesto de: (a) un cilindro de amortiguación; (b) un pistón de medición contenido de manera oscilante dentro del cilindro de amortiguación de modo que el cilindro de amortiguación está dividido en una primera cámara y una segunda cámara; y (c) una trayectoria de flujo restringida entre la primera cámara y la segunda cámara para permitir un flujo restringido de un fluido entre la primera cámara y la segunda cámara a medida que el pistón de división oscila en relación con el cilindro de amortiguación como resultado del movimiento del accionador de válvula mecánica. Los dispositivos de dirección pueden estar compuestos de cualquier estructura, dispositivo o aparato que sea capaz de ser accionado hidráulicamente entre la posición retraída y la posición extendida.
Preferiblemente cada uno de los dispositivos de dirección está compuesto de por lo menos un pistón de dirección que es accionable entre la posición retraída y la posición extendida. Muy preferiblemente, cada uno de los dispositivos de dirección está compuesto de una pluralidad de pistones de dirección que son simultáneamente accionables entre la posición retraída y la posición extendida. En número de pistones de dirección se pueden seleccionar para proveer una fuerza de dispositivo de dirección deseada para empujar el alojamiento, ya que el número de pistones de dirección será directamente proporcional a la fuerza del dispositivo de dirección. En modalidades preferidas, cada uno de los dispositivos de dirección está compuesto de cuatro pistones de dirección. Los dispositivos de dirección pueden estar configurados de tal manera que los pistones de dirección hagan contacto directamente con una pared del agujero de pozo. Preferiblemente, sin embargo, cada uno de los dispositivos de dirección está compuesto además de una cuchilla de dirección que está conectada con los pistones de dirección y que se extiende y retrae con los pistones de dirección. Las cuchillas de dirección pueden estar compuestas de cualquier dispositivo, estructura o aparato adecuado. Preferiblemente los dispositivos de dirección están configurados de tal manera que las cuchillas de dirección pueden ser reemplazadas sin desensamblar la herramienta de dirección. En modalidades preferidas, cada una de las cuchillas de
dirección está conectada con cada uno de sus pistones de dirección asociados por uno o más pernos que son accesibles desde el exterior de la herramienta de dirección. Además, en modalidades preferidas cada una de las cuchillas de dirección es retenida en una cavidad de cuchilla de dirección en el exterior del alojamiento por miembros de tope de cuchilla que están ubicados en ambos extremos de la cuchilla de dirección. Cada uno de los miembros de tope de cuchilla está conectado con el alojamiento por uno o más pernos que son accesibles desde el exterior de la herramienta de dirección. Esta configuración permite que las cuchillas de dirección sean remplazadas sin desensamblar la herramienta de dirección. Las cuchillas de dirección pueden ser removidas y remplazadas debido a desgaste o para servicio. Además, las cuchillas de dirección pueden ser removidas y remplazadas por cuchillas de dirección de un tamaño diferente para acomodar el barrenado de diferentes tamaños de agujero de pozo usando la herramienta de dirección. El peso de las cuchillas de dirección es preferiblemente reducido al mínimo. Como resultado, las cuchillas de dirección pueden ser formadas como una estructura de panal o alguna estructura de bastidor similar que incluya espacios huecos. Las cuchillas de dirección también pueden ser construidas por lo menos en parte de un material de peso relativamente ligero adecuado tal como aluminio. Si las cuchillas de dirección están construidas de un material tal como aluminio, se puede proveer una cubierta de cuchillas de dirección sobre
la estructura de aluminio para mejorar la resistencia al desgaste de la cuchilla de dirección. La cubierta de cuchillas de dirección puede ser formada de un material adecuado tal como acero y puede ser tratada, tal como mediante revestimiento duro, para mejorar la resistencia al desgaste de la cubierta de cuchilla de dirección. Preferiblemente, el espesor de la cubierta de cuchilla de dirección es reducido al mínimo para reducir al mínimo también el peso total de la cuchilla de dirección. Cada uno de los dispositivos de dirección está compuesto preferiblemente además de un mecanismo de desviación de dispositivo de dirección para desviar el dispositivo de dirección hacia la posición en la que está cuando el alojamiento está en la orientación objetivo. Por ejemplo, si el dispositivo de dirección está en la posición retraída cuando el alojamiento está en la orientación objetivo, entonces el dispositivo de dirección es desviado preferiblemente hacia la posición retraída. Alternativamente, si el dispositivo de dirección está en la posición extendida cuando el alojamiento está en la orientación objetivo, entonces el dispositivo de dirección es desviado preferiblemente hacia la posición extendida. Como resultado, en modalidades preferidas cada uno de los dispositivos de dirección está compuesto además de un mecanismo de desviación de dispositivo de dirección para desviar el dispositivo de dirección hacia la posición retraída. El mecanismo de desviación del dispositivo de dirección puede estar compuesto de cualquier estructura, dispositivo o aparato que sea capaz de proveer la función de desviación. El mecanismo de
desviación del dispositivo de dirección puede estar asociado con los pistones de dirección/o la cuchilla de dirección. En las modalidades preferidas, el mecanismo de desviación de dispositivo de dirección está compuesto de una pluralidad de resortes que están asociados con cada uno de los pistones de dirección. La herramienta de dirección además puede estar compuesta de un estabilizador para incrementar la operación de la herramienta de dirección. Preferiblemente, el estabilizador está asociado con el alojamiento. El estabilizador puede estar ubicado en cualquier posición adecuada en relación con los dispositivos de dirección. Preferiblemente, el estabilizador está ubicado entre el extremo superior del alojamiento y los dispositivos de dirección. El estabilizador puede estar compuesto de una pluralidad de cuchillas de estabilizador circunferencialmente separadas alrededor del exterior del alojamiento. Las cuchillas del estabilizador pueden ser removibles, en cuyo caso las cuchillas del estabilizador pueden estar conectadas con la herramienta de dirección de cualquier manera adecuada. Preferiblemente, las cuchillas del estabilizador son removibles sin desensamblar en la herramienta de dirección. Las cuchillas del estabilizador pueden ser conectadas con el alojamiento usando miembros de bloque de cuchilla, de una manera similar a como las cuchillas de dirección son conectadas con el alojamiento. Preferiblemente, sin embargo, cada un de las cuchillas del
estabilizador es retenida en una cavidad de cuchilla de estabilizador en el alojamiento por un anillo de retención de estabilizador y la combinación de un corte inferior formado en la cuchilla de estabilizador y un corte superior formado en la cavidad de cuchilla de estabilizador. La cuchilla de estabilizador es insertada en la cavidad de cuchilla de estabilizador de modo que el corte inferior en la cuchilla de estabilizador engancha con el corte superior en la cavidad de cuchilla de estabilizador, y después el anillo de retención del estabilizador es apretado para sostener la cuchilla de estabilizador en la cavidad de cuchilla de estabilizador. La cuchilla de estabilizador puede ser removida de la herramienta de dirección soltando el anillo de retención de estabilizador y después retirando el corte inferior en la cuchilla de estabilizador del corte superior en la cavidad de cuchilla de estabilizador. En modalidades preferidas, el sistema de control hidráulico puede ser configurado para reducir al mínimo el grado al cual los dispositivos de dirección son accionados a la posición extendida a menos que sea requerido para corregir una desviación del alojamiento desde la orientación objetivo, reduciendo así al mínimo el desgaste de los dispositivos de dirección, reduciendo al mínimo el arrastre sobre la cadena de barrenado y reduciendo al mínimo la probabilidad de que la herramienta de dirección se atasque en un agujero de pozo. Este resultado se puede lograr al proveer que los dispositivos de dirección sean accionados a la posición extendida más lentamente de lo que son accionados a la posición retraída. En algunas modalidades esto se puede
hacer posible al proveer que la velocidad de flujo del fluido hidráulico presurizado a los dispositivos de dirección a medida que son accionados a la posición extendida sea menor que la velocidad de flujo del fluido hidráulico presurizado desde los dispositivos de dirección a medida que son accionados a la posición retraída. La velocidad de flujo del fluido hidráulico presurizado a los dispositivos de dirección puede ser limitada controlando la velocidad de bombeo del dispositivo de presurizacion. En modalidades preferidas, la velocidad de bombeo de la bomba de placa oscilante se puede controlar ajustando el perfil angular de la placa oscilante o ajustando en tamaño y/o número de los ensambles de pistón. La limitación de la velocidad de flujo del fluido hidráulico presurizado al dispositivo de dirección es efectiva para reducir al mínimo el accionamiento inadvertido de los dispositivos de dirección a la posición extendida en donde el sistema de control hidráulico es un sistema hidráulico de un solo accionamiento. La velocidad de flujo del fluido hidráulico presurizado entre el dispositivo de presurizacion y los dispositivos de dirección se puede controlar restringiendo la trayectoria de flujo entre el dispositivo de presurizacion y los mecanismos de válvula limitando su área o proveyendo un dispositivo de restricción de flujo en la trayectoria de flujo. La restricción de la velocidad de flujo del fluido hidráulico presurizado entre el dispositivo de presurizacion y los dispositivos de dirección es efectiva para reducir al mínimo el accionamiento inadvertido de los dispositivos de dirección a la posición extendida en donde el
sistema de control hidráulico es un sistema hidráulico de un solo accionamiento. La velocidad de flujo del fluido hidráulico presurizado hacia y desde los dispositivos de dirección también puede ser controlada con la ayuda de los mecanismos de desviación del dispositivo de dirección, que en las modalidades preferidas desvían los dispositivos de dirección hacia la posición retraída. El efecto de desviación de los mecanismos de desviación del dispositivo de dirección y/o de cualesquiera fuerzas externas que puedan ser ejercidas sobre los dispositivos de dirección efectivamente opone el accionamiento de los dispositivos de dirección a la posición extendida y efectivamente ayuda al accionamiento de los dispositivos de dirección a la posición retraída. El efecto de desviación por lo tanto puede hacer que los dispositivos de dirección sean accionados a la posición extendida más lentamente de lo que son accionados a la posición retraída. En modalidades preferidas en donde la herramienta de dirección está adaptada para ser conectada con un motor de barrenado, el sistema de control hidráulico puede ser además configurado para reducir al mínimo la extensión a la cual los dispositivos de dirección son accionados a la posición extendida cuando la cadena de barrenado y por lo tanto el alojamiento de la herramienta de dirección es girada durante el barrenado giratorio, aun cuando el alojamiento no esté en la orientación objetivo. Este resultado se puede lograr proveyendo la duración de cada rotación del alojamiento, la extensión a la cual los dispositivos de dirección
son accionados a la posición extendida es menor que la extensión a la cual los dispositivos de dirección son accionados a la posición retraída. Por ejemplo, este resultado se puede lograr proveyendo la duración de cada rotación del alojamiento, la cantidad del fluido hidráulico que es suministrada a los dispositivos de dirección para extender los dispositivos de dirección es menor que la cantidad del fluido hidráulico que es suministrada desde los dispositivos de dirección para retraer los dispositivos de dirección. Este resultado también se puede lograr proveyendo que los dispositivos de dirección sean accionados a la posición extendida más lentamente de lo que son accionados a la posición retraída. Como se describió antes, los mecanismos de desviación del dispositivo de dirección y/o cualesquiera fuerzas externas que puedan ser ejercidas sobre los dispositivos de dirección puede ayudar para lograr este resultado al oponer efectivamente el accionamiento de los dispositivos de dirección a la posición extendida y al ayudar efectivamente el accionamiento de los dispositivos de dirección a la posición retraída. El accionamiento inadvertido de los dispositivos de dirección a la posición extendida durante la rotación de la cadena de barrenado por lo tanto se puede reducir al mínimo usando la misma técnica que se describió anteriormente para reducir al mínimo generalmente el accionamiento inadvertido de los dispositivos de dirección a la posición extendida. Además, el accionamiento inadvertido de los dispositivos de dirección a la posición extendida durante la rotación de la cadena de
barrenado en las modalidades preferidas se puede reducir al mínimo asegurando que los accionadores de válvula mecánica estén en la segunda posición de accionador con menos tiempo durante una rotación de la cadena de barrenado de la que están en la primera posición de accionador durante una rotación de la cadena de barrenado. Esto se puede lograr proveyendo que los accionadores de válvula mecánica sean movidos a la primera posición por menos de 180 grados durante una rotación de la cadena de barrenado. Esto a su vez se puede lograr proveyendo que cada uno de los accionadores de válvula mecánica se extienda circunferencialmente alrededor del alojamiento menos que 180 grados. Como se mencionó, la herramienta de dirección se puede usar en varias configuraciones diferentes. En una primera configuración, la herramienta de dirección está adaptada para ser configurada como un componente de un motor de barrenado a fin de proveer capacidad de dirección al motor de barrenado. En esta configuración, el motor de barrenado preferiblemente tiene un alojamiento de motor y una flecha impulsora de motor. La herramienta de dirección está ubicada preferiblemente por debajo de la sección de potencia del motor de barrenado. El alojamiento de la herramienta de dirección está conectada con el alojamiento del motor ya sea integralmente o como una pieza o componente separado. La flecha impulsora de motor se extiende a través de del aguajero del alojamiento. La porción de la flecha impulsora de motor que se extiende a través del agujero del alojamiento puede estar
formada integralmente con la flecha impulsora del motor que se extiende desde la sección de potencia, o puede ser una pieza o componente separado que este conectado con la flecha impulsora de motor como una extensión de la misma. Una broca de barrenado puede estar conectada a la flecha impulsora de motor adyacente al extremo inferior de la herramienta de dirección. En esta primera configuración, la flecha impulsora de motor se puede proveer con un agujero de flecha de modo que el fluido de barrenado pueda pasar a través de la herramienta de dirección. En una segunda configuración, la herramienta de dirección está adaptada como un componente de un sistema de barrenado direccionable giratorio del tipo en el cual un mecanismo de dirección está conectado giratoriamente con una cadena de barrenado. En esta segunda configuración, la cadena de barrenado se extiende a través del agujero del alojamiento y el alojamiento está conectado con la cadena de barrenado de manera que la cadena de barrenado pueda girar en relación con el alojamiento. El alojamiento puede ser conectado con la cadena de barrenado usando cojinetes adecuados. En esta segunda configuración, el fluido de barrenado puede hacerse pasar a través de la cadena de barrenado para circular el fluido de barrenado a través de la herramienta de dirección. La herramienta de dirección en la segunda configuración puede estar compuesta además de un dispositivo de enganche de agujero de pozo asociado con el alojamiento para enganchar un agujero de pozo a fin de impedir que la herramienta de dirección gire en el agujero de pozo cuando la
cadena de barrenado es girada. El dispositivo de enganche de agujero de pozo puede estar compuesto de una pluralidad de miembros de enganche de agujero de pozo que están separados circunferencialmente alrededor del exterior del alojamiento. Los miembros de enganche del agujero de pozo pueden ser cargados con resorte de modo que sean capaces de mantener el enganche con el agujero de pozo si el tamaño del agujero de pozo varía. En una tercera configuración, la herramienta de dirección está adaptada como un componente de un sistema de barrenado direccionable giratorio que gira completamente del tipo en el cual un mecanismo de dirección está conectado con una cadena de barrenado de tal manera que el mecanismo de dirección gira con la cadena de barrenado. En esta tercera configuración, el dispositivo de accionamiento de herramienta, dispositivos de dirección y el sistema de control hidráulico están configurados de tal manera que los dispositivos de dirección son capaces de accionar entre la posición retraída y la posición extendida en sincronización con la rotación de la cadena de barrenado de modo que los dispositivos de dirección sean accionados sustancialmente en al misma posición rotacional durante la rotación de la cadena de barrenado para mover el alojamiento de nuevo hacia la orientación objetivo. En esta tercera configuración, el fluido de barrenado se puede hacer pasar a través del agujero del alojamiento para circular el fluido del barrenado a través de la herramienta de dirección. De todas las configuraciones de la herramienta de dirección, la cadena de barrenado puede estar compuesta de cualquier equipo de
barrenado y herramientas de barrenado adecuadas para usarse en asociación con la herramienta de dirección.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Ahora se describirán modalidades de la invención con referencia a los dibujos anexos en los cuales: Las figuras 1 a-1 c son dibujos esquemáticos de una porción de una cadena de barrenado que ilustra tres configuraciones diferentes de una herramienta de dirección de conformidad con la invención. La figura 2 es una vista extrema de una herramienta de dirección de conformidad con una modalidad preferida de la invención correspondiente a la figura 1 a, viendo desde el extremo superior del alojamiento de la herramienta de dirección hacia el extremo inferior del alojamiento de la herramienta de dirección. Las figuras 3a-3h son un dibujo del ensamble de sección longitudinal de la herramienta de dirección de la figura 2 tomado a lo largo de la linea de sección lll-lll, en el cual la figura 3b a la figura 3h son continuaciones de la figura 3a a 3g respectivamente. Las figuras 4a-4c son un dibujo de ensamble de sección longitudinal parcial de la herramienta de dirección de la figura 2 tomado a lo largo de la línea de sección IV-IV, en el cual la figura 4b es una continuación de la figura 4a y la figura 4c es una continuación de la figura 4b.
La figura 5 es una vista extrema de componentes del sistema de control hidráulico para la herramienta de dirección de la figura 2. La figura 6 es un dibujo del ensamble de sección longitudinal de componentes del sistema de control hidráulico para la herramienta de dirección de la figura 2, tomado a lo largo de la línea de sección VI-VI de la figura 5. La figura 7 es un dibujo del ensamble de sección longitudinal de componentes del sistema de control hidráulico para la herramienta de dirección de la figura 2, tomado a lo largo de la línea de sección VII-VII de la figura 5. La figura 8 es un dibujo del ensamble de sección longitudinal de componentes del sistema de control hidráulico para la herramienta de dirección de la figura 2, tomado a lo largo de la línea de sección VIII-VIII de la figura 5. La figura 9 es un dibujo del ensamble de sección longitudinal de componentes del sistema de control hidráulico para la herramienta de dirección de la figura 2, tomado a lo largo de la línea de sección IX-IX de la figura 5. La figura 10 es un dibujo del ensamble de sección longitudinal de componentes del sistema de control hidráulico para la herramienta de dirección de la figura 2, tomado a lo largo de la línea de sección X-X de la figura 5. La figura 1 1 es un dibujo del ensamble de sección longitudinal de
componentes del sistema de control hidráulico para la herramienta de dirección de la figura 2, tomado a lo largo de la línea de sección XI-XI de la figura 5. La figura 2 es un dibujo del ensamble de sección longitudinal de componentes del sistema de control hidráulico para la herramienta de dirección de la figura 2, tomado a lo largo de la línea de sección XII-XII de la figura 5. La figura 13 es un dibujo esquemático de componentes del sistema de control hidráulico para la herramienta de dirección de la figura 2 en el cual el sistema de control hidráulico es un sistema hidráulico de un solo accionamiento. La figura 14 es un dibujo esquemático de componentes de una modalidad alternativa del sistema de control hidráulico para usarse en la herramienta de dirección de la figura 2 en el cual el sistema de control hidráulico es un sistema hidráulico de doble accionamiento. La figura 15 es una vista lateral esquemática de la bomba de placa oscilante para la herramienta de dirección de la figura 2. La figura 16 es una vista pictórica parcial de la bomba de placa oscilante para la herramienta de dirección de la figura 2. La figura 17 es una vista pictórica inferior del núcleo de aluminio de una de las cuchillas de dirección para la herramienta de dirección de la figura 2. La figura 18 es una vista pictórica superior del núcleo de aluminio
de una de las cuchillas de dirección para la herramienta de dirección de la figura 2. La figura 19 es una vista pictórica superior de una de las cubiertas de cuchilla de dirección para la herramienta de dirección de la figura
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
Haciendo referencia a las figuras 1 a-1 c, una herramienta de dirección (20) de conformidad con la invención se ilustra en tres configuraciones ilustrativas diferentes incorporadas dentro de una cadena de barrenado (22). En las tres configuraciones ilustrativas, una broca de barrenado (24) está ubicada en un extremo distal de la cadena de barrenado (22). En la figura 1 a, la herramienta de dirección (20) está configurada como un componente de un motor de barrenado (26) que tiene un alojamiento de motor (28) y una flecha impulsora del motor (30). Esta configuración se describe con detalle más adelante como una modalidad preferida de la invención. En la figura 1 b, la herramienta de dirección (20) está configurada como un componente de un sistema de barrenado direccionable giratorio (32) del tipo en el cual un mecanismo de dirección está giratoriamente conectado a la cadena de barrenado (22). En esta configuración, la cadena de barrenado
(22) se extiende a través de la herramienta de dirección (20) y la herramienta de dirección (20) incluye un dispositivo de enganche de agujero de pozo (34) para impedir que la herramienta de dirección (20) gire en un agujero de pozo (no mostrado) cuando la cadena de barrenado (22) es girada. En la figura 1 c, la herramienta de dirección (20) está configurada como un componente de un sistema de barrenado direccionable giratorio que gira completamente (32) del tipo en el cual a mecanismo de dirección está conectado con la cadena de barrenado (22) de manera que el mecanismo de dirección gira con la cadena de barrenado (22). En esta configuración, la herramienta de dirección (20) es conectada de manera fija dentro de la cadena de barrenado 22). Los principios de la invención son aplicables a todas las configuraciones de la herramienta de dirección (20). Una modalidad preferida de la invención en el cual la herramienta de dirección (20) está configurada como un componente de a motor de barrenado (26) se describe ahora. En la modalidad preferida, la herramienta de dirección (20) está configurada para mantener el motor de barrenado (26) en una orientación vertical como una orientación objetivo. En otras palabras, en la modalidad preferida la herramienta de dirección (20) está configurada como una herramienta de dirección vertical. En la modalidad preferida, el motor de barrenado (26) está compuesto de un motor giratorio de manera que la flecha impulsora del motor (30) gira en relación con el alojamiento de motor (28) durante el
funcionamiento del motor de barrenado (26). Haciendo referencia a las figuras 3a-3h y las figuras 4a-4c, se proveen vistas en sección longitudinal de la herramienta de dirección (20) configurada como un componente de un motor de barrenado (26), tomado a lo largo de las lineas de sección indicadas en la figura 2. Como se ilustra en las figuras 3a-3h y las figuras 4a-4c, la herramienta de dirección (20) es incorporada en el motor de barrenado (26) por debajo de la sección de transmisión (no mostrada) del motor de barrenado (26). La herramienta de dirección está compuesta de un alojamiento tubular (36), un dispositivo de accionamiento de la herramienta (38), una pluralidad de dispositivos de dirección hidráulicamente accionados (40), y un sistema de control hidráulico (42). El alojamiento (36) tiene un extremo superior (44) y un extremo inferior (46). El extremo superior (44) del alojamiento (36) está adaptado para proveer una continuación inferior del alojamiento de motor (28). El alojamiento (36) puede estar compuesto de una sola pieza, pero en la modalidad preferida el alojamiento (36) está compuesto de una pluralidad de secciones conectadas entre si. El alojamiento (36) puede estar formado con el alojamiento de motor (28) o puede estar conectado de otra manera con el alojamiento de motor (28). En las figuras 3a-3h, el extremo superior (44) del alojamiento (36) se ilustra como proveyendo una conexión roscada al alojamiento de motor (28). El alojamiento de motor (28) no se ilustra en las figuras 3a-3h.
El alojamiento (36) tiene un interior (48), un exterior (50), y define un agujero de alojamiento (52). Una flecha (54) se extiende a través del agujero de alojamiento (52) desde el extremo superior (44) hasta el extremo inferior (46) del alojamiento (36). La flecha (54) está adaptada para proveer una continuación inferior de la flecha impulsora del motor (30). La flecha (54) puede estar formada con la flecha impulsora del motor (30) o de otra manera puede estar conectada con la flecha impulsora del motor (30). En las figuras 3a-3h, la flecha (54) en el extremo superior (44) del alojamiento (36) está ilustrada como proveyendo una conexión roscada a la flecha impulsora del motor (30). La flecha impulsora del motor (30) no se ilustra en las figuras 3a-3h. La flecha (54) se extiende desde el extremo inferior (46) del alojamiento (36). Una broca de barrenado (24) está conectada a la flecha (54) adyacente al extremo inferior (46) del alojamiento (36). La flecha (54) define un agujero de flecha (55) para conducir fluido de barrenado (no mostrado) a través de la herramienta de dirección (20). Una pequeña cantidad de fluido de barrenado también puede pasar a través del agujero de alojamiento (52) para proveer lubricación para algunos componentes de la herramienta de dirección (20). Porciones del interior (48) del alojamiento (36) son aisladas del exterior (50) el alojamiento (36) y del agujero de alojamiento (52) por sellos ubicados a lo largo de la longitud del alojamiento (36). El interior (48) del alojamiento (36) define dos compartimientos
que también son aislados uno de otro. Un primer compartimiento (56) contiene el dispositivo de accionamiento de la herramienta (38). Un segundo compartimiento (58) provee el sistema de control hidráulico (42). El dispositivo de accionamiento de la herramienta (38) está compuesto de un péndulo (60). El primer compartimiento (56) por lo tanto está compuesto de una cámara de péndulo (62). Un extremo proximal (64) del péndulo (60) está pivotalmente soportado en el interior (48) del alojamiento (36) por una junta universal (66) que comprende dos goznes ubicados en planos perpendiculares. El péndulo (60) gira pivotalmente alrededor de la junta universal (66) para proveer un movimiento de pivote como un movimiento de accionamiento para accionar los dispositivos de dirección (40). En la modalidad preferida, el péndulo (82) está soportado concéntricamente dentro del alojamiento (36) de manera que el eje del péndulo (36) es paralelo con el eje del alojamiento (36) cuando el alojamiento (36) está en una orientación vertical. El péndulo (60) está compuesto de un miembro tubular que está contenido en el interior (48) del alojamiento de manera que rodea al agujero de alojamiento (52). Una pluralidad de anillos de carburo (68) están montados en el péndulo (60) adyacentes a un extremo distal (70) del péndulo. Los anillos de carburo (68) proveen peso adicional para el péndulo (60) para cambiar su centro de gravedad hacia el extremo distal (70) y para incrementar una fuerza de accionamiento que está asociada con el movimiento pivotal del péndulo (60).
La cámara de péndulo (62) se llena con un medio viscoso (no mostrado) que provee amortiguación viscosa del movimiento pivotal del péndulo (60). En la modalidad preferida el medio viscoso está compuesto de un aceite hidráulico de viscosidad relativamente alta tal como, por ejemplo, lubricante Mobil (TM) SHC 639. El propósito del sistema de control hidráulico (42) es convertir el movimiento de accionamiento del péndulo (60) a accionamiento independiente de los dispositivos de dirección (40) entre una posición retraída y una posición extendida. El sistema de control hidráulico (42) está compuesto de un dispositivo de presurización (72), un depósito (74) y una pluralidad de mecanismos de válvula (76). La herramienta de dirección (20) está compuesta además de un fluido hidráulico (no mostrado) para usarse en el sistema de control hidráulico (42) para accionar los dispositivos de dirección (40). En la modalidad preferida el fluido hidráulico está compuesto de un aceite hidráulico de viscosidad relativamente baja tal como, por ejemplo, lubricante Mobil (TM) SHC 624. Detalles de aspectos del sistema de control hidráulico (42), incluyendo el dispositivo de presurización (72), el depósito (74) y los mecanismos de válvula (76), se ilustran en las figuras 3a-3h. Detalles adicionales de aspectos del sistema de control hidráulico (42) también se ilustran en las figuras 6-12, que proveen vistas en sección longitudinal tomadas a lo largo de las líneas de sección indicadas en la figura 5. El número de mecanismos de válvula (76) es igual al número de
dispositivos de dirección (40) de manera que cada uno de los mecanismos de válvula (76) está asociado con el péndulo (60) y con uno de los dispositivos de dirección (40). En la modalidad preferida la herramienta de dirección (20) incluye cuatro dispositivos de dirección (40) y por lo tanto también incluyen cuatro mecanismos de válvula (76). Los cuatro dispositivos de dirección (40) están circunferencialmente separados uniformemente alrededor del exterior del alojamiento (36) de manera que sus líneas centrales están separadas por noventa grados. Haciendo referencia a las figuras 3a-3h y la figura 6, cada uno de los mecanismos de válvula (76) está compuesto de una válvula (78) y un accionador de válvula mecánica (80). Cada uno de los accionadores de válvula mecánica (80) está compuesto de una palanca de accionamiento (82). Las palancas de accionamiento (82) están ubicadas en el interior (48) del alojamiento (36), están circunferencialmente separadas uniformemente alrededor del interior (48) del alojamiento (36) de manera que sus líneas centrales son separadas por noventa grados, y están ubicadas adyacentes al extremo distal (70) del péndulo (60) de manera que pueden ser movidas por el movimiento pivotal del péndulo (70). Aunque las líneas centrales de las palancas de accionamiento
(82) son separadas por noventa grados, las palancas de accionamiento (82) se extienden cada una circunferencialmente alrededor del interior del alojamiento (36) por aproximadamente sesenta grados, con el resultado de
que un espacio de aproximadamente treinta grados separa los bordes periféricos de las palancas de accionamiento (82) en la modalidad preferida. Haciendo referencia a las figuras 3a-3h y la figura 6, las palancas de accionamiento (82) giran pivotalmente alrededor de un punto de pivote (84). En la modalidad preferida, las palancas de accionamiento (82) están construidas de aluminio para reducir su peso y para reducir al mínimo las fuerzas centrífugas que son generadas por las palancas de accionamiento (82) durante la rotación de la herramienta de dirección (20). Las palancas de accionamiento (82) también incluyen un contrapeso (86) de manera que las palancas de accionamiento (82) son sustancialmente balanceadas alrededor del punto de pivote (84), reduciendo así la tendencia a que las palancas de accionamiento (82) giren pivotalmente durante la rotación de la herramienta de dirección (20). Las palancas de accionamiento (82) son capaces de ser movidas por el péndulo (70) entre una primera posición del accionador y una segunda posición del accionador. Cuando las palancas de accionamiento (82) están en la primera posición del accionador, sus dispositivos de dirección (40) asociados son accionados a la posición retraída. Cuando las palancas de accionamiento (82) están en la segunda posición del accionador, sus dispositivos de dirección asociados (40) son accionados a la posición extendida. Cuando el alojamiento (36) está en una orientación vertical, con el resultado de que el péndulo (70) esté orientado de manera que su eje es
paralelo con el eje del alojamiento (36), las palancas de accionamiento (82) están todas en la primera posición del accionador. Como resultado, cuando el alojamiento (36) está en una orientación vertical, todos los dispositivos de dirección (40) son accionados a la posición retraída. Cuando el alojamiento (36) está en una orientación que se desvía de la orientación vertical, con el resultado de que el péndulo (70) está orientado de manera que su eje no es paralelo con el eje del alojamiento (36), una de las dos palancas de accionamiento (82) son movidas de la primera posición del accionador hacia la segunda posición del accionador. Como resultado, cuando el alojamiento (36) está en una orientación que se desvía de la orientación vertical, uno o dos de los dispositivos de dirección (40) es accionado a la posición extendida. En la modalidad preferida, una desviación del alojamiento (36) de por lo menos aproximadamente 0.183 grados de una orientación vertical dará por resultado que una o dos de las palancas de accionamiento (82) se muevan a la segunda posición del accionador, causando así el accionamiento completo de la herramienta de dirección (20). Los dispositivos de dirección (40) y sus accionadores de válvula mecánica asociados (80) están circunferencialmente desfasados unos de otros sustancialmente por 180 grados, con respecto a las centrales de los dispositivos de dirección (40) y los accionadores de válvula mecánica (80). El movimiento de una de las palancas de accionamiento (82) de la primera posición del accionador a la segunda posición del accionador da
por resultado la operación de su válvula asociada (78) para proveer comunicación entre el dispositivo de presurización (72) y el dispositivo de dirección (40) que está asociado con el mecanismo de válvula particular (76). En la modalidad preferida, el sistema de control hidráulico (42) es un sistema hidráulico "de una sola acción" que incluye sólo una sola trayectoria de comunicación entre la válvula (78) y su dispositivo de dirección asociado (40). Como resultado, los dispositivos de dirección (40) en la modalidad preferida del sistema de control hidráulico (42) son accionados activamente a la posición extendida pero son accionados pasivamente de nuevo a la posición retraída Como se ¡lustra en las figuras 3a-3h y la figura 6, cada válvula (78) es una válvula de lanzadera individual que incluye un cuerpo de válvula (98) que oscila entre el asiento contra un puerto hidráulico de fluido presurizado (100) y un puerto de depósito (102) en respuesta al movimiento del accionador de válvula mecánica (80). Cuando el accionador de válvula mecánica (80) está en la primera posición del accionador, el cuerpo de válvula (98) es asentado contra el puerto hidráulico de fluido presurizado (100) de manera que el dispositivo de dirección (40) comunica mediante un dispositivo del puerto de dirección (104) sólo con el depósito (74) mediante el puerto de depósito (102). Cuando el accionador de válvula mecánica (80) está en la segunda posición del accionador, el cuerpo de válvula (98) es asentado contra el puerto de depósito (102) de manera que el dispositivo de dirección (40) comunica mediante el dispositivo de puerto de dirección (104) sólo con el
dispositivo de presurización (72) mediante el puerto hidráulico de fluido presurizado (100). Cuando el accionador de válvula mecánica (80) está entre la primera posición del accionador y la segunda posición del accionador, el cuerpo de válvula (98) no se asienta contra ningún puerto (100,102), con el resultado de que el dispositivo de dirección (40) comunica mediante el dispositivo de puerto de dirección (104) tanto con el depósito (74) como con el dispositivo de presurización (72). Ranuras o canales en los componentes del alojamiento (36) proveen conductos entre los puertos (100, 102, 104) y el dispositivo de presurización (72), el depósito (74) y los dispositivos de dirección (40) respectivamente. El sistema de control hidráulico (42) de la modalidad preferida se ilustra esquemáticamente en la figura 13. En la figura 14, una modalidad alternativa del sistema de control hidráulico (42) se ilustra esquemáticamente. En la modalidad alternativa del sistema de control hidráulico (42) ilustrado en la figura 14, el sistema de control hidráulico (42) es un sistema hidráulico de "doble acción" que incluye dos trayectorias de comunicación entre la válvula (78) y su dispositivo de dirección asociado (40). Como resultado, los dispositivos de dirección (40) en la modalidad alternativa del sistema de control hidráulico (42) son accionados activamente tanto a la posición extendida como a la posición retraída. En la modalidad alternativa del sistema de control hidráulico (42) ilustrado en la figura 14, cada válvula (78) está compuesta preferiblemente de
una válvula con cuatro puertos, tal como una válvula de husillo individual, en la cual el cuerpo de válvula (98) oscila entre posiciones en las cuales diferentes combinaciones de pares de puertos están en comunicación unos con otros en respuesta al movimiento del accionador de válvula mecánica (80). En la modalidad alternativa, cuando el accionador de válvula mecánica (80) está en la primera posición del accionador, el dispositivo de dirección (40) comunica mediante un primer dispositivo de puerto de dirección (1 10) con el depósito (74) mediante un puerto de depósito (1 12) y el dispositivo de dirección (40) comunica mediante un segundo dispositivo de puerto de dirección (1 14) con el dispositivo de presurización (72) mediante un puerto hidráulico de fluido presurizado (1 6). Cuando el accionador de válvula mecánica (80) está en la segunda posición del accionador, el dispositivo de dirección (40) comunica mediante el primer dispositivo de puerto de dirección (1 10) con el dispositivo de presurización (72) mediante el puerto hidráulico de fluido presurizado (1 16) y el dispositivo de dirección (40) comunica mediante el segundo dispositivo de puerto de dirección (1 14) con el depósito (74) mediante el puerto de depósito (1 12). Ranuras o canales en los componentes del alojamiento (36) proveen conductos entre los puertos (1 10,1 14) y los dispositivos de dirección (40) y entre los puertos (1 12, 1 16) y el depósito (74) y el dispositivo de presurización (72) respectivamente. En todas las modalidades del sistema de control hidráulico (42),
cada una de las válvulas (78) está compuesta preferiblemente de un dispositivo que no depende de la presión en su operación. Por ejemplo, una válvula de lanzadera, en el cual los extremos del cuerpo de válvula enganchan los puertos para asentar el cuerpo de válvula, puede ser ventajosa debido a su simplicidad. Sin embargo, una válvula de lanzadera también depende de la presión en su operación debido a que las presiones en el puerto hidráulico de fluido presurizado (100) y el puerto de depósito (102) actúan sobre el cuerpo de válvula (98) en direcciones que son paralelas a la oscilación del cuerpo de válvula (98). Por el contrario, una válvula de husillo, en la cual los puertos están dispuestos a lo largo de los lados del cuerpo de válvula y el cuerpo de válvula incluye una o más ranuras o cuellos para permitir que el fluido pase por el cuerpo de válvula, no depende de la presión en su operación debido a que las presiones en el puerto hidráulico de fluido presurizado (100) y el puerto de depósito (102) actúan sobre el cuerpo de válvula (98) en direcciones que son perpendiculares a la oscilación del cuerpo de válvula (98). Como resultado, aunque las válvulas de lanzadera se ilustran como las válvulas (78) en la modalidad preferida, las válvulas de husillo pueden ser más preferidas si se ha de evitar la dependencia de la presión de las válvulas (78). Haciendo referencia a las figuras 3a-3h y la figura 6, cada uno de los mecanismos de válvula (76) está compuesto además de un dispositivo de desviación de mecanismo de válvula (120) para desviar el accionador de válvula mecánica (80) hacia la primera posición del accionador. En la
modalidad preferida el dispositivo de desviación de mecanismo de válvula (120) está compuesto de un resorte (122) que está asociado con la válvula de lanzadera. Haciendo referencia a las figuras 3a-3h y la figura 6, cada uno de los mecanismos de válvula (76) está compuesto además de un mecanismo de amortiguación de accionador mecánico (130) para amortiguar el movimiento del accionador de válvula mecánica (80). En la modalidad preferida, el mecanismo de amortiguación de accionador mecánico (130) está compuesto de un dispositivo de medición de fluido (132) que está operablemente conectado con el accionador de válvula mecánica (80). El dispositivo de medición de fluido (132) está compuesto de un cilindro de amortiguación (134) y un pistón de medición (136) oscilantemente contenido en el cilindro de amortiguación (134) de manera que el cilindro de amortiguación (134) está dividido en una primera cámara (138) y una segunda cámara (140). El pistón de medición (136) está subdimensionado en relación con el cilindro de amortiguación (134) de manera que una trayectoria restringida (142) se provee entre la primera cámara (138) y la segunda cámara (140) a medida que el pistón de medición (136) oscila en relación con el cilindro de amortiguación (134) como resultado de movimiento del accionador de válvula mecánica (80). El dispositivo de presurización (72) jala el fluido hidráulico del depósito (74) para proveer un suministro de fluido hidráulico presurizado. Como resultado, el depósito (74) está diseñado para tener una presión de
depósito que es menor que una presión del fluido hidráulico presurizado que es provista por el dispositivo de presurización (72). En la modalidad preferida, el dispositivo de presurización (72) está compuesto de a bomba de placa oscilante (150). Haciendo referencia a las figuras 3a-3h y 4a-4c y las figuras 15-16, la bomba de placa oscilante (150) está compuesta de una placa oscilante (152) y un cilindro (154) que están asociados con la flecha (54) y el alojamiento (36) respectivamente. La placa oscilante (152) está conectada con la flecha (54) de manera que la placa oscilante (152) gira con la flecha (54). Como se ¡lustra en las figuras 3a-4 y la figura 16, la placa oscilante (152) está conectada de manera fija con la flecha (54) de manera que la placa oscilante (152) se mueve axialmente con la flecha (54). Muy preferiblemente, sin embargo, la placa oscilante (152) se conecta con la flecha (54) usando acanaladuras (no mostradas) de manera que la placa oscilante (152) se pueda mover axialmente en relación con la flecha (152) a fin de compensar el desgaste en la herramienta de dirección (20) que puede hacer que la flecha (54) se mueva axialmente en relación con el cilindro (154). El cilindro (154) es fijado al alojamiento (36) de manera que la placa oscilante (152) gira en relación con el cilindro (154) a medida que la flecha (54) gira. El cilindro (154) está compuesto de una disposición de ensambles de pistón (156) que están separados circunferencialmente alrededor del cilindro (154). Cada uno de los ensambles del pistón (156) está compuesto de un pistón (158) y una superficie del accionador oscilante (160)
que está asociada con el pistón (158) para causar oscilación del pistón (158). Haciendo referencia a las figuras 3a-3h y 4a-4c y la figuras 6-7, cada uno de los pistones (158) está contenido en una cámara de bombeo (162) de manera que el pistón (158) puede oscilar en la cámara de bombeo ( 162) a fin de presurizar el fluido hidráulico y proveer el fluido hidráulico presurizado. Un resorte (163) se provee en la cámara de bombeo (162) para desviar el pistón (158) y la superficie del accionador (160) hacia la placa oscilante (152). La bomba de placa oscilante (150) está compuesta además de una entrada de bomba (164) que comunica con el depósito (74) y una salida de bomba (166) que comunica con la válvula (78) mediante el puerto hidráulico de fluido presurizado (100). Un filtro (168) se provee en la salida de bomba (166) para filtrar el fluido hidráulico que es suministrado por la bomba de placa oscilante (150) al puerto hidráulico de fluido presurizado (100). La entrada de bomba (164) y la salida de bomba (166) se proveen ambas con válvulas de paso de bomba (170) que son desviadas hacia una posición asentada por resortes. Haciendo referencia a las figuras 3a-3h y 4a-4c y las figuras 15-1 6, la placa oscilante (152) está compuesta de un perfil angular. La bomba de placa oscilante (150) está compuesta además de una placa estacionaria (172) que es giratoriamente y pivotalmente conectada por un cojinete (174) con el perfil angular sobre la placa oscilante (152). La placa estacionaria (172) está conectada con la alojamiento (36) de manera que la placa estacionaria (174)
no gira en relación con el alojamiento (36). La placa estacionaria (174) define una pluralidad de superficies de enganche (176) para enganchar las superficies del accionador (160) a medida que las superficies del accionador (160) son desviadas hacia la placa estacionaria (174). En la modalidad preferida, las superficies de enganche (176) están compuestas de concavidades o depresiones que son complementarias a las superficies del accionador (160). Durante la rotación de la placa oscilante (152) con la flecha (54), la placa estacionaria (172) no gira, sino que realiza movimiento de pivote a medida que fluye el perfil angular de la placa oscilante (152). Las superficies del accionador (160) permanecen en enganche con las superficies de enganche (176) sobre la placa estacionaria, haciendo que los pistones (158) oscilen en las cámaras de bombeo (162), haciendo asi que el fluido hidráulico sea jalado del depósito (74) y presurizado por la bomba de placa oscilante ( 50) para proveer el fluido hidráulico presurizado. La placa oscilante (152), la placa estacionaria (172) y el cojinete ( 174) son lubricados por fluido de barrenado que pasa a través del agujero de alojamiento (52) entre el alojamiento (36) y la flecha (54). Haciendo referencia a la figura 7 y la figura 8, el sistema de control hidráulico (42) está compuesta además de una válvula de alivio de primera presión (180) que es fijada usando un primer resorte de desviación ( 182) en una válvula de alivio de primera presión de umbral y una segunda presión (184) que es fijada usando un segundo resorte de desviación (186) a
una segunda presión de umbral. Las válvulas de alivio de presión (180, 182) están ubicadas entre la bomba de placa oscilante (150) y las válvulas (78) y comunican con el depósito (74) cuando sus presiones de umbral son excedidas debido a resistencia excesiva o bloqueo entre la bomba de placa oscilante (150) y los dispositivos de dirección (40). En la modalidad preferida las válvulas de alivio de presión (180, 184) son fijadas a una presión de aproximadamente 59.755 kg/cm2 (o aproximadamente 5860 kPa) y aproximadamente 87.875 kg/cm2 (o aproximadamente 8620 kPa). Haciendo referencia a las figuras 4a-4c, en la modalidad preferida cada uno de los dispositivos de dirección (40) está compuesto de cuatro pistones de dirección (190) que comunican hidráulicamente unos con otros de manera que los pistones de dirección (190) son simultáneamente accionables a fin de accionar el dispositivo de dirección (40) entre la posición retraída y la posición extendida. Haciendo referencia a las figuras 3a-3h y 4a~4c y la figuras 6-12, en la modalidad preferida los pistones de dirección (190) son hidráulicamente conectados con la válvula (78) mediante un conducto que comprende ranuras o canales formados en el alojamiento (36). Haciendo referencia a las figuras 4a-4c, cada uno de los pistones de dirección (190) está contenido en un cilindro de pistón de dirección (192) de manera que los pistones de dirección son hidráulicamente conectados con la válvula (78) mediante los cilindros de pistón de dirección (192). Puesto que el sistema de control hidráulico (42) en la modalidad preferida está compuesto
de un sistema hidráulico de un solo accionamiento, sólo un lado de los pistones de dirección (190) es hidráulicamente conectado con la válvula (78). Consecuentemente, el movimiento de uno de los accionadores de válvula mecánica (80) de la primera posición del accionador a la segunda posición del accionador da por resultado sus pistones de dirección (190) asociados que comunican con el fluido hidráulico presurizado mediante los cilindros de pistón de dirección (192), que a su vez dan por resultado que los pistones de dirección (190) se extiendan hacia fuera del alojamiento (36) a medida que los cilindros de pistón de dirección (192) se llenan con el fluido hidráulico presurizado de la bomba de placa oscilante (150). Por el contrario, el movimiento del accionador de válvula mecánica (80) de la segunda posición del accionador a la primera posición del accionador da por resultado que los pistones de dirección (190) comuniquen con el depósito (74), lo que a su vez da por resultado que los pistones de dirección (190) se retraigan hacia adentro hacia el alojamiento (36) a medida que el fluido hidráulico presurizado drena de los cilindros de pistón de dirección ( 92) de nuevo al depósito (74). En la modalidad preferida, y haciendo referencia a las figuras 4a-4c, cada uno de los dispositivos de dirección (40) está compuesto de un mecanismo de desviación del dispositivo de dirección (194) que desvía los dispositivos de dirección (40) hacia la posición retraída. Cada mecanismo de desviación del dispositivo de dirección (194) está compuesto de resortes de desviación del dispositivo de dirección (196) que están contenidos en los cilindros de pistón de dirección (192) y que enganchan los pistones de
dirección (190) para impulsarlos hacia adentro. Haciendo referencia a la figura 14, en la modalidad alternativa en el cual el sistema de control hidráulico (42) es un sistema hidráulico de doble accionamiento, ambos lados de los pistones de dirección (190) son hidráulicamente conectados con la válvula (78) mediante conductos separados que comprenden ranuras o canales en el alojamiento (36). Consecuentemente, el movimiento de uno de los accionadores de válvula mecánica (80) de la primera posición del accionador a la segunda posición del accionador da por resultado que los pistones de dirección (190) se extiendan hacia afuera del alojamiento (36) a medida que los cilindros de pistón de dirección (192) en un primer lado de los pistones de dirección (190) se llenan con el fluido hidráulico presurizado desde la bomba de placa oscilante (150) y los cilindros de pistón de dirección (192) en un lado de los pistones de dirección (190) drenan el fluido hidráulico presurizado de nuevo al depósito (74). Por el contrario, el movimiento del accionador de válvula mecánica (80) de la segunda posición del accionador a la primera posición del accionador revierte el proceso de manera que los cilindros de pistón de dirección (192) en el primer lado de los pistones de dirección (190) drena el fluido hidráulico presurizado de nuevo al depósito (74) mientras los cilindros de pistón de dirección (192) en el segundo lado de los pistones de dirección ( 190) se llenan con fluido hidráulico presurizado desde la bomba de placa oscilante (150). En la modalidad preferida, cada uno de los dispositivos de
dirección (40) está compuesto además de una cuchilla de dirección (198). Haciendo referencia a las figuras 17-19, cada una de las cuchillas de dirección (198) está compuesta de un núcleo de cuchilla de dirección (200) que tiene una estructura de panal y está construida de aluminio y cada una de las cuchillas de dirección (198) está compuesta además de una cubierta de cuchilla de dirección (202) construida de acero de revestimiento duro. La cubierta de cuchilla de dirección (202) se ajusta sobre el núcleo de la cuchilla de dirección (202) a fin de proteger el núcleo de la cuchilla de dirección (202). El núcleo de la cuchilla de dirección (200) y la cubierta de cuchilla de dirección (202) son conectados ambos con cada uno de los pistones de dirección (190) por pernos que son accesibles desde el exterior (50) del alojamiento (36) sin desensamblar la herramienta de dirección (20). Las cuchillas de dirección (198) son retenidas en una cavidad de cuchilla de dirección (204) que está formada en el exterior (50) del alojamiento (36) por dos miembros de tope de cuchilla (206) que están ubicados en ambos extremos de la cuchilla de dirección (198). Cada uno de los miembros de tope de cuchilla (206) es conectado con el alojamiento por un perno que es accesible desde el exterior (50) del alojamiento (36) sin desensamblar la herramienta de dirección (20). Haciendo referencia a las figuras 3a-3h, el sistema de control hidráulico (42) está compuesto además de un mecanismo de balanceo de presión de fluido hidráulico (220) para transmitir una primera presión ambiental al fluido hidráulico en una primera posición de balanceo de presión
(222) en el exterior (50) del alojamiento (36). El mecanismo de balanceo de presión de fluido hidráulico (220) está compuesto de un pistón de balanceo de fluido hidráulico (224) contenido en un cilindro de balanceo de fluido hidráulico (226). Un puerto de balanceo de fluido hidráulico (228) está ubicado en el exterior (50) del alojamiento (36) en la primera posición de balanceo de presión (222). Haciendo referencia también a las figuras 3a-3h, la herramienta de dirección (20) también está compuesta de un mecanismo de balanceo de presión de medio viscoso (230) para transmitir una segunda presión al medio viscoso contenido en la cámara de péndulo (62) en la segunda posición de balanceo de presión (232) en el exterior (50) del alojamiento (36). El mecanismo de balanceo de presión de medio viscoso (230) está compuesto de un pistón de balanceo de medio viscoso (234) contenido en un cilindro de balanceo de medio viscoso (236). Un puerto de balanceo de medio viscoso (238) está ubicado en el exterior (50) del alojamiento (36) en la primera posición de balanceo de presión (232). En la modalidad preferida, la primera posición de balanceo de presión (222) y por lo tanto el puerto de balanceo de fluido hidráulico (228) están ubicados entre los dispositivos de dirección (40) y el extremo inferior (46) del alojamiento (36). La segunda posición de balanceo de presión (232) y por lo tanto el puerto de balanceo de medio viscoso (238) están ubicados entre el extremo superior (44) del alojamiento (36) y los dispositivos de dirección (40).
La primera presión ambiental en la primera posición de balanceo de presión (222) probablemente es mayor que la segunda presión ambiental en la segunda posición de balanceo de presión (232) durante la operación de la herramienta de dirección (20). Además, en el caso de que los dispositivos de dirección (40) efectivamente "obstruyan" un agujero de pozo durante el uso de la herramienta de dirección, una espiga de presión alta puede ocurrir en la primera posición de balanceo de presión (222). En la modalidad preferida, el sistema de control hidráulico (42) está por lo tanto compuesto además de un válvula de alivio de emergencia (240) que está conectada entre el sistema de control hidráulico (42) y la cámara de péndulo (62) de tal manera que el sistema de control hidráulico (42) comunica con la cámara de péndulo (62) cuando la válvula de alivio de emergencia (240) está en una posición abierta, liberando así una cantidad del fluido hidráulico del sistema de control hidráulico (42) a la cámara de péndulo (62). En la modalidad preferida, la válvula de alivio de emergencia (240) es fijada a aproximadamente 140.6 kg/cm2 o aproximadamente 13800 kPa. Haciendo referencia a las figuras 3a-3h, en la modalidad preferida, la herramienta de dirección (20) está compuesta además de un estabilizador (250) en el exterior (50) del alojamiento (36). En la modalidad preferida, el estabilizador (250) está ubicado entre el extremo superior (44) del alojamiento (36) y los dispositivos de dirección (40). El estabilizador (250) está compuesto de una pluralidad de cuchillas de estabilizador (252) circunferencialmente separadas alrededor del
exterior (50) del alojamiento (36). Las cuchillas de estabilizador (252) son removibles del alojamiento (36) sin desensamblar la herramienta de dirección (20). Cada una de las cuchillas de estabilizador (252) es retenida en una cavidad de cuchilla de estabilizador (254) en el exterior (50) del alojamiento (36) por un anillo de retención de estabilizador (256) que está ubicado en un extremo de la cuchilla de estabilizador (252). Cada una de las cuchillas de estabilizador (252) es retenida además en la cavidad de cuchilla de estabilizador (254) por una combinación, en el otro extremo de la cuchilla de estabilizador (252), de un corte inferior (258) formado en la cuchilla de estabilizador (252) y un corte superior (260) formado en la cavidad de cuchilla de estabilizador (254). Las cuchillas de estabilizador (252) se instalan en la herramienta de dirección (20) insertando primero cada una de las cuchillas de estabilizador (252) en sus cavidades de cuchilla de estabilizador respectivas (254) de manera que los cortes inferiores (258) enganchen los cortes superiores (260), y después el anillo de retención de estabilizador es apretado sobre todas las cuchillas de estabilizador (252) para sostener las cuchillas de estabilizador (252) en la cavidad de cuchilla de estabilizador (254). Haciendo referencia a las figuras 3a-3h, la herramienta de dirección (20) está compuesta además de un ensamble de cojinete de empuje (270) para transmitir cargas axiales de la broca de barrenado (24) y la flecha (54) al alojamiento (36) de manera que las cargas axiales no pasan a través
del rotor (no mostrado) del motor de barrenado (26). En modalidades de la herramienta de dirección (20) en las cuales la herramienta de dirección (20) está adaptada para ser conectada con el motor de barrenado (26) como una herramienta o componente separado, el ensamble de cojinete de empuje (270) puede ser provisto por el motor de barrenado (26). El ensamble de cojinete de empuje (270) es lubricado por fluido de barrenado que pasa a través del agujero de alojamiento (52) entre el alojamiento (36) y la flecha (54). Haciendo referencia a las figuras 3a-3h, la herramienta de dirección (20) también está compuesta de un cojinete radial superior (272), un cojinete radial intermedio (274) y un cojinete radial inferior (276) para soportar radialmente la flecha (54) dentro del alojamiento (36). En la modalidad preferida, los cojinetes radiales (272,274,276) son cojinetes de ajuste relativamente cercano que permiten muy poco movimiento radial de la flecha (54) en relación con el alojamiento (36), aumentando así al máximo la efectividad de los dispositivos de dirección (40) para empujar el alojamiento (36) de nuevo a la orientación objetivo cuando el dispositivos de dirección son accionados a la posición extendida. Los cojinetes radiales (272,274,276) son lubricados por fluido de barrenado que pasa a través del agujero de alojamiento (52). A fin de proveer flujo adecuado de fluido de barrenado más allá de los cojinetes radiales (272,274,276), los cojinetes radiales están compuestos de conductos helicoidales (no mostrados) que proveen canales
helicoidales para que el fluido de barrenado pase a través de, mientras aún provee contacto cercano entre los cojinetes (272,274,276) y la flecha (54). El diseño helicoidal de los conductos asegura contacto entre los cojinetes (272,274,276) y la flecha (54) independientemente de las posiciones relativas de la flecha (54) y los cojinetes (272,274,276), ya que los conductos están secuencialmente y continuamente moviéndose hacia adentro y hacia afuera de contacto con la flecha (54). En la modalidad preferida, las superficies coincidentes de los cojinetes radiales (272,274,276) están compuestos de manguitos de carburo de ajuste a presión que proveen una vida de desgaste larga y que también son fácilmente reemplazables. En la modalidad preferida, los conductos helicoidales están configurados como hélices de mano izquierda para evitar que contaminantes contenidos en el fluido de barrenado se introduzcan en los conductos durante la rotación de la flecha (54) y produciendo asi par de torsión o daño a la herramienta de dirección (20) o atascamiento de la flecha (54). Al usar la modalidad preferida, la herramienta de dirección (20) es incorporada a la cadena de barrenado (22) de manera que la herramienta de dirección (20) está entre la sección de potencia (no mostrada) del motor de barrenado (26) y la broca de barrenado (24). En la modalidad preferida, la cadena de barrenado (22), incluyendo la herramienta de dirección (20) y el motor de barrenado (26), no son típicamente girados durante el barrenado. Más bien, la broca de
barrenado (24) es girada por el motor de barrenado (26). El eje del péndulo (60) permanecerá sustancialmente paralelo con el eje del alojamiento (36) siempre que el alojamiento (36) permanezca en una orientación vertical como la orientación objetivo. Como resultado, las cuatro palancas de accionamiento (82) permanecen en la primera posición del accionador y los dispositivos de dirección (40) permanecen en la posición retraída. El movimiento pivotal menor del péndulo (60) debido a vibración o desviaciones transitorias del alojamiento (36) es amortiguado por el medio viscoso contenido en la cámara de péndulo (62) y por el mecanismo de amortiguación de accionador mecánico (130). Si el alojamiento (36) empieza a desviarse de la orientación vertical, el péndulo (60) girará pivotalmente en la cámara de péndulo (62), proveyendo así un movimiento de accionamiento en la dirección del movimiento pivotal. El movimiento de accionamiento es acompañado por una fuerza de accionamiento debido al peso del péndulo (60). El extremo distal (70) del péndulo (60) enganchará una o dos de las cuatro palancas de accionamiento (82) y el movimiento de accionamiento moverá las palancas de accionamiento (82) enganchadas desde la primera posición del accionador hacia la segunda posición del accionador una vez que la fuerza de accionamiento sea suficiente para superar cualquier resistencia al movimiento de las palancas de accionamiento (82) enganchadas debido a fricción y/o debido al dispositivo de desviación de mecanismo de válvula (120).
El movimiento de las palancas de accionamiento (82) enganchadas hacia la segunda posición del accionador causará la operación de la válvulas (78) que están asociadas con las palancas de accionamiento (82) asociadas. En la modalidad preferida como se ilustra en las figuras 3a-3h y la figura 6 en donde la válvulas (78) son válvulas oscilantes, los cuerpos de válvula (98) permanecerán asentados en los puerto hidráulicos de fluido presurizado (100) siempre que las palancas de accionamiento (82) enganchadas permanezcan en la primera posición del accionador, con el resultado de que los dispositivos de dirección (40) asociados con las palancas de accionamiento (82) enganchadas estén en comunicación sólo con el depósito (74). Un movimiento ligero de las palancas de accionamiento (82) enganchadas hacia la segunda posición del accionador quitará de asiento los cuerpos de válvula (98) de los puertos hidráulicos de fluido presurizado (100), estableciendo así alguna comunicación entre el fluido hidráulico presurizado provisto por la bomba de placa oscilante (150) y los dispositivos de dirección (40), mientras se mantiene alguna comunicación entre el depósito (74) y los dispositivos de dirección (40). El movimiento pivotal del péndulo (60) que refleja una desviación del alojamiento (36) de la orientación vertical de aproximadamente 0.183 grados o más proveerá un movimiento de accionamiento que es suficiente para mover las palancas de accionamiento (82) enganchadas a la segunda posición del accionador. En la segunda posición del accionador, los cuerpos de válvula (98) de la válvula de lanzadera
se asentarán en los puertos de depósito (102) de las válvulas (78), eliminando así la comunicación entre el depósito (74) y los dispositivos de dirección (40) mientras se establece comunicación completa entre el fluido hidráulico presurizado provisto por la bomba de placa oscilante (150) y los dispositivos de dirección (40). Los dispositivos de dirección (40) serán accionados a la posición extendida debido a la comunicación entre el fluido hidráulico presurizado provisto por la bomba de placa oscilante (150) y los dispositivos de dirección (40). En la modalidad preferida en donde la válvulas (74) son válvulas de lanzadera, los dispositivos de dirección (40) serán accionados a la posición extendida a medida que las palancas de accionamiento (82) son movidas más cerca de la segunda posición del accionador, a medida que la comunicación entre el fluido hidráulico presurizado y los dispositivos de dirección (40) se hacen proporcionalmente más grandes y la comunicación entre el depósito (74) y los dispositivos de dirección (40) se hacen proporcionalmente más pequeños, debido al movimiento de los cuerpos de válvula (98) entre el puerto hidráulico de fluido presurizado (100) y el puerto de depósito (102). Cuando las palancas de accionamiento (82) enganchadas están relativamente más cerca de la primera posición del accionador, los dispositivos de dirección (40) pueden permanecer accionados en la posición retraída. Cuando las palancas de accionamiento (82) enganchadas están relativamente cerca de la segunda posición del accionador, los dispositivos de dirección (40) pueden ser accionados a la posición extendida con relativa
rapidez. El accionamiento de los dispositivos de dirección (40) a la posición extendida será opuesto por las fuerzas de desviación provistas por el mecanismo de desviación de los dispositivos de dirección (194) y por cualesquiera fuerzas externas que pueden ser ejercidas sobre los dispositivos de dirección (40) por el agujero de pozo o alguna otra fuente. La bomba de placa oscilante (150) opera continuamente siempre que la flecha (54) está girando debido a la operación del motor de barrenado (26). Como resultado, en donde la velocidad de bombeo de la bomba de placa oscilante (150) excede la extensión a la cual el fluido hidráulico presurizado puede ser comunicado a los dispositivos de dirección (40), el fluido hidráulico presurizado regresa al depósito (74) mediante una o ambas de las válvulas de alivio de presión (180,184). Las palancas de accionamiento (82) enganchadas y sus dispositivos de dirección (40) asociados son desfasados sustancialmente por 1 80 grados. Como resultado, el movimiento pivotal del péndulo (60) hacia el "lado inferior" de la herramienta de dirección (20) dará por resultado que los dispositivos de dirección (40) en el "lado alto" de la herramienta de dirección sean accionados a la posición extendida a fin de empujar el alojamiento (36) de nuevo hacia la orientación vertical. A medida que el alojamiento (36) se mueve de nuevo hacia la orientación vertical, el péndulo (60) se mueve pivotalmente de nuevo hacia la posición en donde el eje del péndulo (60) es sustancialmente paralelo al eje del alojamiento (36). Por lo tanto, se genera un movimiento de accionamiento
del péndulo (60) que permite que las palancas de accionamiento (82) enganchadas se muevan de nuevo hacia la primera posición del accionador. A medida que las palancas de accionamiento (82) enganchadas se mueven de nuevo hacia la primera posición del accionador, la comunicación entre el fluido hidráulico presurizado y los dispositivos de dirección (40) se reduce y la comunicación entre el depósito (74) y el dispositivos de dirección (40) se establece y/o se incrementa. A medida que las palancas de accionamiento (82) enganchadas se mueven más cerca de la primera posición del accionador, los dispositivos de dirección (40) son accionados a la posición retraída, ayudados por la fuerza de desviación del mecanismo de desviación del dispositivo de dirección ( 94) y por cualesquiera fuerzas externas ejercidas sobre los dispositivos de dirección (40). Como resultado, se puede ver que la herramienta de dirección (20) en la modalidad preferida está configurada de manera que el accionamiento inadvertido de los dispositivos de dirección (40) a la posición extendida se reduce al mínimo, debido al efecto de amortiguación del medio viscoso en la cámara de péndulo (62), el efecto de amortiguación del mecanismo de amortiguación de accionador mecánico (130), los efectos de desviación de los mecanismos de desviación del dispositivo de dirección (194), y la configuración de las palancas de accionamiento (82) y la válvulas (74), dicha configuración limita de manera efectiva el accionamiento de los dispositivos de dirección (40) a la posición extendida a menos que las palancas de accionamiento (82) sean movidas significativamente hacia la
segunda posición del accionador. En el caso de que la cadena de barrenado (22) sea girada a fin de realizar barrenado giratorio con la cadena de barrenado (22), se evitará que los dispositivos de dirección (40) sean accionados o se muevan a la posición extendida debido a su peso reducido (que limita las fuerzas centrifugas), debido a los efectos de desviación de los mecanismos de desviación del dispositivo de dirección (194), y debido al peso ligero relativo y balanceo sustancial de las palancas de accionamiento (82). Además, en la modalidad preferida las palancas de accionamiento (82) cada una se extiende circunferencialmente alrededor del interior del alojamiento (36) por aproximadamente sesenta grados, con el resultado de que un espacio de aproximadamente treinta grados separa los bordes periféricos de las palancas de accionamiento (82). Como resultado, durante la rotación de la cadena de barrenado (22) durante el barrenado giratorio, las palancas de accionamiento (82) están en la segunda posición del accionador por lo menos para la mitad de cada rotación de la cadena de barrenado (22), independientemente de la orientación del alojamiento (36). Los dispositivos de dirección (40) por lo tanto tienen más oportunidad de moverse a la posición retraída que a la posición extendida durante la rotación de la cadena de barrenado (22). Haciendo referencia a la figura 1 b, en una segunda configuración la herramienta de dirección (20) está adaptada como un componente de un sistema de barrenado direccionable giratorio (32). En esta segunda
configuración, el alojamiento (36) puede ser conectado con una cadena de barrenado (22) con cojinetes adecuados (no mostrados) de manera que la cadena de barrenado (22) provee la flecha (54). El dispositivo de presurización (72) puede estar compuesto de la bomba de placa oscilante (150), que puede estar asociado tanto con la cadena de barrenado (22) como con el alojamiento (36) de una manera similar a la de la modalidad preferida. Alternativamente, el dispositivo de presurización (72) puede estar compuesto de un tipo diferente de bomba o puede estar compuesto de un sistema para usar la presión de fluido de barrenado a fin de accionar los dispositivos de dirección (40). En las segunda configuración, un dispositivo de enganche de agujero de pozo (34) puede estar asociado con el alojamiento (36) a fin de evitar que el alojamiento (36) gire con la cadena de barrenado (22) como la cadena de barrenado (22) durante el barrenado. En la segunda configuración, el fluido de barrenado se puede hacer pasar a través de la cadena de barrenado (22) para circular el fluido de barrenado a través de la herramienta de dirección (20), y una pequeña cantidad de fluido de barrenado se puede permitir pasar entre la cadena de barrenado (22) y el alojamiento (36) para lubricar componentes de la herramienta de dirección (20). La segunda configuración de la herramienta de dirección (20) puede ser configurada de otra manera y operar de una manera similar a la herramienta de dirección (20) descrita en la modalidad preferida. Haciendo referencia a la figura 1 c, en una tercera configuración
la herramienta de dirección (20) está adaptada como un componente de un sistema de barrenado direccionable giratorio (32) que gira completamente del tipo en el cual un mecanismo de dirección está conectado con la cadena de barrenado (22) de manera que el mecanismo de dirección gira con la cadena de barrenado (22) durante el barrenado giratorio. En esta tercera configuración, el dispositivo de accionamiento de la herramienta (38), los dispositivos de dirección (40) y el sistema de control hidráulico (42) están configurados de manera que los dispositivos de dirección (40) sean capaces de accionar entre la posición retraída y la posición extendida en sincronización con la rotación de la cadena de barrenado (22) de manera que los dispositivos de dirección (40) son accionados sustancialmente en la misma posición rotacional durante la rotación de la cadena de barrenado (22) para mover el alojamiento (36) de nuevo hacia la orientación objetivo. En esta tercera configuración, una flecha (54) puede o no proveerse para la herramienta de dirección (20). Una flecha (54) puede ser provista por un motor de barrenado (no mostrado) que se incorpora en la cadena de barrenado (22) o por un miembro (no mostrado) que está contenido dentro del agujero de alojamiento (52). El propósito de la flecha (54) puede ser proveer un movimiento de rotación para energizar una bomba de manera similar a como se describe en la modalidad preferida. Alternativamente, el dispositivo de presurización (72) puede estar compuesto de un tipo diferente de bomba o puede estar compuesto de un sistema para usar la presión de fluido de barrenado para accionar los dispositivos de dirección (40).
El fluido de barrenado se puede hacer pasar a través del agujero de alojamiento (52) para circular el fluido de barrenado a través de la herramienta de dirección (20). Alternativamente o adicionalmente, si una flecha (54) se provee en la herramienta de dirección (20), el fluido de barrenado se puede hacer pasar a través del agujero de flecha (55). En la tercera configuración, puede ser necesario proveer modificaciones a la modalidad preferida de la herramienta de dirección (20) de manera que los dispositivos de dirección (40) son capaces de ser accionados lo suficientemente rápido para proveer sincronización con la rotación de la cadena de barrenado (22). Como primer ejemplo, los efectos de amortiguación del medio viscoso en la cámara de péndulo (62) y el mecanismo de amortiguación de accionador mecánico (130) se pueden reducir. Como un segundo ejemplo, las velocidades de flujo del fluido hidráulico hacia y desde los dispositivos de dirección (40) se pueden incrementar al incrementar el tamaño de los conductos entre el dispositivo de presurizacion (72), el depósito (74) y los dispositivos de dirección (40). Como un tercer ejemplo, la velocidad de bombeo del dispositivo de presurizacion (72) se puede incrementar. Como un cuarto ejemplo, un sistema hidráulico de doble accionamiento se puede utilizar. Como un quinto ejemplo, un dispositivo de accionamiento de la herramienta (38) que tiene una frecuencia natural más corta que el péndulo (60) de la modalidad preferida se puede usar. Finalmente, en cualquiera de las configuraciones de la herramienta de dirección (20), la herramienta de dirección (20) puede proveer
una orientación vertical como la orientación objetivo o puede proveer alguna otra orientación como la orientación objetivo. Si la orientación objetivo no es una orientación vertical, la orientación del dispositivo de accionamiento de la herramienta (38) en el alojamiento (36) puede ser alterada para reflejar la orientación objetivo. Alternativamente o adicionalmente, los accionadores de válvula mecánica (80) pueden ser configurados de manera que la primera posición del accionador y la segunda posición del accionador se proveen con referencia a la orientación objetivo. Si la orientación objetivo no es una orientación vertical, la herramienta de dirección (20) o la cadena de barrenado (22) puede estar compuesta además de un sistema de inspección (no mostrado) para determinar la orientación de la herramienta de dirección (20) en relación con una orientación de referencia de manera que la orientación objetivo de la herramienta de dirección (20) tiene una referencia. Además, en cualquiera de las configuraciones de la herramienta de dirección (20), la cadena de barrenado (22) puede estar compuesta además de cualquier equipo de barrenado y herramientas de barrenado adecuados para usarse en asociación con la cadena de barrenado (22) y/o en asociación con cualesquiera componentes de la cadena de barrenado (22), incluyendo la herramienta de dirección (20).
Claims (9)
1 - Una herramienta de dirección para usarse en el barrenado de un agujero de pozo, que comprende: (a) un alojamiento tubular, el alojamiento teniendo un interior, un exterior y definiendo un agujero de alojamiento; (b) un dispositivo de accionamiento de la herramienta moviblemente soportado dentro del interior del alojamiento, el dispositivo de accionamiento de la herramienta siendo capaz de un movimiento de accionamiento en relación con el alojamiento; (c) una pluralidad de dispositivos de dirección hidráulicamente accionados circunferencialmente separados alrededor del exterior del alojamiento, los dispositivos de dirección siendo independientemente accionables entre una posición retraída y una posición extendida como resultado del movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento de la herramienta; (d) un sistema de control hidráulico contenido dentro del interior del alojamiento y operablemente interpuesto entre el dispositivo de accionamiento de la herramienta y los dispositivos de dirección, para convertir el movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento de la herramienta a accionamiento independiente de los dispositivos de dirección entre la posición retraída y la posición extendida; y (e) un fluido hidráulico para usarse en el sistema de control hidráulico a fin de accionar los dispositivos de dirección, en donde el fluido hidráulico es aislado de otros fluidos.
2. - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el fluido hidráulico está compuesto de un aceite hidráulico.
3. - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el sistema de control hidráulico está compuesto de un dispositivo de presurización para presurizar el fluido hidráulico para proveer un suministro de fluido hidráulico presurizado.
4. - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque la herramienta de dirección está configurada de manera que cada uno de los dispositivos de dirección es accionado a la posición retraída cuando el alojamiento está en una orientación objetivo.
5. - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque comprende una flecha que se extiende a través del agujero de alojamiento, la flecha siendo capaz de un movimiento de barrenado en relación con el alojamiento.
6. - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque la flecha define un agujero de flecha para conducir un fluido de barrenado a través de la herramienta de dirección.
7. - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada además porque el dispositivo de presurización está compuesto de una bomba y en donde la bomba está asociada tanto con el alojamiento como con la flecha. 8 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada además porque el movimiento de la flecha es un movimiento de rotación y en donde la bomba está compuesta de una bomba de placa oscilante. 9.- La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque el sistema de control hidráulico está compuesto de una pluralidad de mecanismos de válvula, en donde cada uno de los mecanismos de válvula está asociado con el dispositivo de accionamiento de la herramienta y con uno de los dispositivos de dirección, y en donde cada uno de los mecanismos de válvula es capaz de proveer selectivamente comunicación de su dispositivo de dirección asociado con el fluido hidráulico presurizado como resultado del movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento de la herramienta. 10 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada además porque cada uno de los mecanismos de válvula está compuesto de un accionador de válvula mecánica para el mecanismo de válvula, en donde los accionadores de válvula mecánica están ubicados en el interior del alojamiento, en donde los accionadores de válvula mecánica están circunferencialmente separados alrededor del interior del alojamiento, y en donde los accionadores de válvula mecánica están ubicados adyacentes al dispositivo de accionamiento de la herramienta de manera que pueden ser movidos por el movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento de la herramienta. 1 1 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada además porque los accionadores de válvula mecánica son capaces de movimiento por el dispositivo de accionamiento de la herramienta entre una primera posición del accionador y una segunda posición del accionador y en donde la herramienta de dirección está configurada de manera que cada uno de los dispositivos de dirección es accionado a la posición retraída cuando su accionador de válvula mecánica asociado está en la primera posición del accionador y de manera que cada uno de los dispositivos de dirección es accionado a la posición extendida cuando su accionador de válvula mecánica asociado está en la segunda posición del accionador. 12.- La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizada además porque el sistema de control hidráulico está compuesto además de un depósito para el fluido hidráulico y en donde el depósito tiene una presión de depósito que es menor que una presión del fluido hidráulico presurizado. 13 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada además porque cada uno de los dispositivos de dirección está en comunicación sólo con el depósito cuando su accionador de válvula mecánica asociado está en la primera posición del accionador y en donde cada uno de los dispositivos de dirección está en comunicación sólo con el fluido hidráulico presurizado cuando su accionador de válvula mecánica asociado está en la segunda posición del accionador. 14.- La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada además porque el dispositivo de presurización jala el fluido hidráulico del depósito para proveer el suministro del fluido hidráulico presurizado. 15 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada además porque la herramienta de dirección está configurada de manera que cada uno de los accionadores de válvula mecánica esté en la primera posición del accionador cuando el alojamiento esté en la orientación objetivo. 16 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada además porque cada uno de los mecanismos de válvula está compuesto además de un dispositivo de desviación de mecanismo de válvula para desviar el accionador de válvula mecánica hacia la primera posición del accionador. 17. - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizada además porque cada uno de los mecanismos de válvula está compuesto además de un mecanismo de amortiguación de accionador mecánico para amortiguar el movimiento del accionador de válvula mecánica. 1
8. - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada además porque el mecanismo de amortiguación de accionador mecánico está compuesto de un dispositivo de medición de fluido operablemente conectado con el accionador de válvula mecánica. 1
9. - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada además porque el mecanismo de medición de fluido está compuesto de: (a) un cilindro de amortiguación; (b) un pistón de medición contenido de manera oscilante dentro del cilindro de amortiguación de manera que el cilindro de amortiguación es dividido en una primera cámara y una segunda cámara; y (c) una trayectoria de flujo restringida entre la primera cámara y la segunda cámara para permitir un flujo restringido de un fluido entre la primera cámara y la segunda cámara a medida que el pistón de medición oscila en relación con el cilindro de amortiguación como resultado de movimiento del accionador de válvula mecánica. 20. - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizada además porque cada uno de los accionadores de válvula mecánica está compuesto de una palanca de accionamiento. 21. - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada además porque cada una de las palancas de accionamiento está compuesta de un punto de pivote y en donde cada una de las palancas de accionamiento es sustancialmente balanceada alrededor del punto de pivote. 22 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizada además porque cada uno de los dispositivos de dirección y sus accionadores de válvula mecánica asociados están circunferencialmente desfasados unos de otros sustancialmente por 180 grados. 23.- La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque el dispositivo de accionamiento de la herramienta está compuesto de un péndulo pivotalmente soportado dentro del interior del alojamiento y en donde el movimiento de accionamiento es un movimiento pivotal en relación con el alojamiento a fin de mantener una orientación vertical del péndulo. 24 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 23, caracterizada además porque el péndulo está compuesto de un miembro tubular que está ubicado dentro del interior del alojamiento de tal manera que el péndulo rodea al agujero de alojamiento. 25. - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 24, caracterizada además porque el péndulo es soportado pivotalmente dentro del alojamiento por una junta universal. 26. - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada además porque el péndulo está contenido en un medio viscoso de manera que el movimiento pivotal del péndulo es sometido a amortiguación viscosa. 27.- La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 26, caracterizada además porque comprende a cámara de péndulo para contener el péndulo y el medio viscoso. 28 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 27, caracterizada además porque el medio viscoso está compuesto de un aceite hidráulico. 29. - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 27, caracterizada además porque la cámara de péndulo es aislada del sistema de control hidráulico de manera que el medio viscoso es aislado del fluido hidráulico. 30. - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 29, caracterizada además porque el sistema de control hidráulico está compuesto además de un mecanismo de balanceo de presión de fluido hidráulico para transmitir al fluido hidráulico una primera presión ambiental en una primera posición de balanceo de presión sobre el exterior del alojamiento. 31. - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 30, caracterizada además porque comprende un mecanismo de balanceo de presión de medio viscoso para transmitir al medio viscoso una segunda presión ambiental en una segunda posición de balanceo de presión sobre el exterior del alojamiento. 32. - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 31 , caracterizada además porque el alojamiento tiene un extremo superior y un extremo inferior, en donde los dispositivos de dirección están ubicados entre el extremo superior y el extremo inferior, y en donde la segunda posición de balanceo de presión está entre el extremo superior del alojamiento y los dispositivos de dirección. 33 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 32, caracterizada además porque la primera posición de balanceo de presión está entre los dispositivos de dirección y el extremo inferior de la herramienta de dirección. 34.- La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 33, caracterizada además porque el sistema de control hidráulico está compuesto además de una válvula de alivio de emergencia y en donde el sistema de control hidráulico comunica con la cámara de péndulo cuando la válvula de alivio de emergencia está en una posición abierta, liberando así el fluido hidráulico en la cámara de péndulo. 35 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 23, caracterizada además porque el sistema de control hidráulico está compuesto además de una pluralidad de mecanismos de válvula, en donde cada uno de los mecanismos de válvula está asociado con el dispositivo de accionamiento de herramienta y con uno de los dispositivos de dirección, y en donde cada uno de los mecanismos de válvula es capaz de proveer selectivamente comunicación de su dispositivo de dirección asociado con el fluido hidráulico presurizado como resultado del movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento de la herramienta. 36.- La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 35, caracterizada además porque cada uno de los mecanismos de válvula está compuesto de un accionador de válvula mecánica para el mecanismo de válvula, en donde los accionadores de válvula mecánica están ubicados en el interior del alojamiento, en donde los accionadores de válvula mecánica están circunferencialmente separados alrededor del interior del alojamiento, y en donde los accionadores de válvula mecánica están ubicados adyacentes al dispositivo de accionamiento de la herramienta de manera que pueden ser movidos por el movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento de la herramienta. 37.- La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 36, caracterizada además porque los accionadores de válvula mecánica son capaces de movimiento por el dispositivo de accionamiento de la herramienta entre una primera posición del accionador y una segunda posición del accionador y en donde la herramienta de dirección está configurada de manera que cada uno de los dispositivos de dirección es accionado a la posición retraída cuando su accionador de válvula mecánica asociado está en la primera posición del accionador y de manera que cada uno de los dispositivos de dirección es accionado a la posición extendida cuando su accionador de válvula mecánica asociado está en la segunda posición del accionador. 38 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 37, caracterizada además porque el péndulo está compuesto de un extremo proximal y un extremo distal, en donde el extremo proximal del péndulo es soportado pivotalmente dentro del alojamiento, y en donde los accionadores de válvula mecánica están ubicados adyacentes al extremo distal del péndulo. 39 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 38, caracterizada además porque el péndulo tiene un centro de gravedad y en donde el centro de gravedad del péndulo está ubicado más cerca del extremo distal del péndulo que del extremo proximal del péndulo. 40 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 39, caracterizada además porque el péndulo está compuesto de por lo menos un anillo de peso para añadir peso al péndulo y en donde el anillo de peso está ubicado más cerca del extremo distal del péndulo que del extremo proximal del péndulo. 41 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 40, caracterizada además porque el anillo de peso está compuesto de un anillo de carburo. 42 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 38, caracterizada además porque cada uno de los accionadores de válvula mecánica está compuesto de una palanca de accionamiento. 43 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 42, caracterizada además porque cada una de las palancas de accionamiento está compuesta de un punto de pivote y en donde cada una de las palancas de accionamiento es balanceada sustancialmente alrededor del punto de pivote. 44 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 37, caracterizada además porque cada uno de los dispositivos de dirección y sus accionadores de válvula mecánica asociados están circunferencialmente desfasados unos de otros sustancialmente por 180 grados. 45 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque la herramienta de dirección está compuesta de cuatro dispositivos de dirección que son circunferencialmente separados unos de otros por noventa grados. 46.- La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque cada uno de los dispositivos de dirección está compuesto de por lo menos un pistón de dirección que es accionable entre la posición retraída y la posición extendida. 47 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 46, caracterizada además porque cada uno de los dispositivos de dirección está compuesto de una pluralidad de pistones de dirección que son simultáneamente accionables entre la posición retraída y la posición extendida. 48 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 47, caracterizada además porque cada uno de los dispositivos de dirección está compuesto además de una cuchilla de dirección conectada con los pistones de dirección. 49 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 48, caracterizada además porque cada uno de los dispositivos de dirección está compuesto además de un mecanismo de desviación del dispositivo de dirección para desviar el dispositivo de dirección hacia la posición retraída. 50.- La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 48, caracterizada además porque las cuchillas de dirección pueden ser reemplazadas sin desensamblar la herramienta de dirección. 51 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque el alojamiento tiene un extremo superior y un extremo inferior, en donde la herramienta de dirección está compuesta además de un estabilizador asociado con el alojamiento, y en donde el estabilizador está ubicado entre el extremo superior del alojamiento y los dispositivos de dirección. 52 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 51 , caracterizada además porque el estabilizador está compuesto de una pluralidad de cuchillas de estabilizador y en donde las cuchillas de estabilizador pueden ser reemplazadas sin desensamblar la herramienta de dirección. 53 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque la herramienta de dirección está adaptada para ser configurada como un componente de un motor de barrenado que tiene un alojamiento de motor y una flecha impulsora del motor de tal manera que el alojamiento de la herramienta de dirección está conectado con el alojamiento de motor y de tal manera que la flecha impulsora del motor se extiende a través del agujero de alojamiento. 54 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque la herramienta de dirección está adaptada de tal manera que una cadena de barrenado se puede extender a través del agujero de alojamiento y de tal manera que el alojamiento de la herramienta de dirección puede ser giratoriamente conectado con la cadena de barrenado. 55.- La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 54, caracterizada además porque comprende un dispositivo de enganche de agujero de pozo asociado con el alojamiento para enganchar un agujero de pozo para evitar que la herramienta de dirección gire en el agujero de pozo cuando la cadena de barrenado es girada. 56 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque la herramienta de dirección está adaptada de tal manera que el alojamiento de la herramienta de dirección puede ser conectado de manera fija con una cadena de barrenado de manera que el alojamiento de la herramienta de dirección gira cuando la cadena de barrenado es girada. 57 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 42, caracterizada además porque el alojamiento tiene un extremo superior y un extremo inferior, en donde la herramienta de dirección está compuesta además de un estabilizador asociado con el alojamiento, y en donde el estabilizador está ubicado entre el extremo superior del alojamiento y los dispositivos de dirección. 58.- La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 57, caracterizada además porque la herramienta de dirección está adaptada para ser configurada como un componente de un motor de barrenado que tiene un alojamiento de motor y una flecha impulsora del motor de tal manera que el alojamiento de la herramienta de dirección está conectado con el alojamiento de motor y de tal manera que la flecha impulsora del motor se extiende a través del agujero de alojamiento. 59.- La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 58, caracterizada además porque la herramienta de dirección está compuesta de cuatro dispositivos de dirección que son circunferencialmente separados unos de otros por noventa grados. 60 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizada además porque el movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento de la herramienta es causado por una fuerza seleccionada del grupo de fuerzas que consiste de una fuerza gravitacional, una fuerza de inercia y una fuerza magnética. 61 - La herramienta de dirección de conformidad con la reivindicación 60, caracterizada además porque el movimiento de accionamiento del dispositivo de accionamiento es causado por una fuerza gravitacional en respuesta a un cambio en una orientación del alojamiento en relación con la gravedad.
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