NL9001362A

NL9001362A - Van een knik voorziene motorbehuizing voor gebruik in een boorgat.

Info

Publication number: NL9001362A
Application number: NL9001362A
Authority: NL
Original assignee: Baroid Technology Inc
Priority date: 1989-06-28
Filing date: 1990-06-15
Publication date: 1991-01-16
Also published as: FR2649154A1; NO902870D0; NO902870L; DE4016386A1; US5090496A; CA2018410A1

Description

Korte aanduiding: Van een knik voorziene motorbehuizing voor gébruik in een boorgat.

De uitvinding heeft betrekking op van een knik voorziene motor-behuizingen voor het boren van een boorgat volgens een kromme.

Op het gebied van het gericht boren van boorgaten is het bekend, om een boorgat volgens een kromme te boren door gebruik te maken van een boorspoelingsmotor met een van een knik voorziene behuizing voor het over een hoek verplaatsen van de draaiingsas van de boorkop ten opzichte van de longitudinale as van de boorserie, om de boorkop op de wand van het boorgat te doen aangrijpen aan één zijde daarvan en daarmede het boren langs een kromme te bewerkstelligen, waarvan de kromming bepaald wordt door de hoekverplaatsing van de knik in de behuizing. De hoek van de knik in de behuizing wordt echter in het algemeen beperkt tot ongeveer 1,5° door de gelede motoras, welke zich door de behuizing uitstrekt tot de boorkop.

Bovendien kunnen moderne boormethoden strenge eisen stellen aan het gericht boren, waaraan niet voldaan kan worden door een conventionele van een knik voorziene behuizing voor boorspoelingsmotoren. Bij het boren van een gekromde sectie van het boorgat voor het doen afbuigen van de richting van het boorgat van vertikaal (d.w.z. 0° helling) tot horizontaal (d.w.z. 90° helling) kan het bijvoorbeeld noodzakelijk zijn om de helling van het boorgat te doen toenemen met bijvoorbeeld 12° over elke geboorde dertig meter. Deze mate van kromming kan niet verkregen worden door gebruik te maken van een boorspoel ingsmotor met een conventionele van een knik voorziene behuizing.

Het is een doel van de uitvinding een van een knik voorziene motorbehuizing te verschaffen, welke gericht boren met een sterkere kromming mogelijk maakt.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt een van een knkik voorziene motorbehuizing verschaft voor het boren van een boorgat volgens een kromme, waarbij de behuizing langgerekt is en een boveneinde heeft waarmee het verbonden is met het uiteinde van een boorserie binnen het boorgat, een ondereinde waaraan een boorkop bevestigd dient te worden voor het boren van het boorgat, een tussen het boven- en ondereinde gelegen kniksegment voor het over een hoek verplaatsen van de draaiingsas van de boorkop ten opzichte van de longitudinale as van de boorserie, om de boorkop aan één zijde van de wand van het boorgat te doen aangrijpen, en een van het boveneinde naar het ondereinde van de behuizing verlopende longitudinale boring voor het doorlaten van een motoras, waarbij de behuizing een afstandhoudergedeelte in de nabijheid van de knik heeft voor het doorlaten van een motoras, waarbij de behuizing een afstandhoudergedeelte in de nabijheid van de knik heeft voor het steunen tegen de wand van het boorgat, aan de zijde welke ligt tegenover de zijde van de wand waarop de boorkop aangrijpt, om de hellingshoek van de draaiingsas van de boorkop ten opzichte van de as van het boorgat de hoek van de knik in de behuizing te doen overschrijden.

Het verschaffen van het afstandhoudergedeelte maakt het mogelijk om de hellingshoek van de draaiingsas van de boorkop ten opzichte van de as van het boorgat te vergroten ten opzichte van de bij het gebruik van een conventionele van een knik voorziene motorbehuizing met dezelfde hoekverplaatsing te verkrijgen hellingshoek. Dit vergroot de aangrijping tussen de boorkop en de wand van het boorgat, alsmede de door de boorkop op de formatie uitgeoefende horizontale kracht, hetgeen het mogelijk maakt een sterkere kromming tijdens het boren te verkrijgen.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding bevat de boring een eerste door een bovenste deel van de behuizing uitstrekkende rechte doorlaat en een tweede door een onderste deel van de behuizing uitstrekkende rechte doorlaat, waarbij de twee doorlaten op elkaar aansluiten ter plaatse van de knik onder een met de hoekverplaatsing van de knik overeenkomende hoek, en het verschaffen van het tegen de wand van het boorgat steunende afstandhoudergedeelte resulteert in het enigszins hellend ten opzichte van de as van het boorgat staan van de eerste doorlaat.

Verder verdient het de voorkeur, dat de behuizing een bovenste cilindrisch behuizingsdeel en een onderste cilindrisch behuizingsdeel bevat, waarbij de twee delen op elkaar aansluiten ter plaatse van de knik onder een met de hoekverplaatsing van de knik corresponderende hoek, en de eerste en tweede doorlaten zich respectievelijk uitstrekken door de bovenste en onderste behuizingsdelen en daarmee, tenminste in de nabijheid van de boven- en ondereinden van de behuizing, coaxiaal zijn.

Bij voorkeur bevat elk van de bovenste en onderste behuizingsdelen op afstand van de knik een concentrische behuizingssectie, waarin de bijbehorende doorlaat coaxiaal aangebracht is, en grenzend aan de knik een excentrische behuizingssectie, waarin de doorlaat excentrisch aangebracht is, voor het verschaffen van een gebied met een verdikte behuizingswand, die het afstandhoudergedeelte vormt, aan de zijde waarmee de behuizing tegen de wand van het boorgat steunt.

De excentriciteit van de doorlaat in de excentrische behuizings-sectie van elk van de bovenste en onderste béhuizingsdelen is bij voorkeur zodanig, dat de dikte van de behuizingswand een maximum heeft aan de zijde waarmee de behuizing tegen de wand van het boorgat steunt en een minimum heeft aan de diametraal tegenoverstaande zijde, terwijl de concentrische behuizingssectie van elk van de bovenste en onderste behuizingsdelen een wanddikte heeft, die kleiner is dan de minimumwanddikte van de bijbehorende excentrische behuizingssectie. Een dergelijke inrichting verschaft een verbeterde stijfheid ter plaatse van de knik.

Het verdient eveneens de voorkeur dat de behuizing door middel van machinale bewerking uit een enkel stuk metaal gevormd is. Dit verhoogt eveneens de stijfheid van de structuur.

In een verdere uitwerking van de uitvinding is het onderste behuiz ingsdeel draaibaar ten opzichte van het bovenste béhuizingsdeel voor het variëren van de hoekverplaatsing, bijvoorbeeld door middel van een inrichting zoals beschreven in het Britse octrooi nr. 1494273.

De uitvinding verschaft ook een boorspoel ingsmotor voor gébruik in een boorgat, die een dergelijke motorbehuizing bevat.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van een van een knik voorziene motorbehuizing volgens de uitvinding zal nu bij wijze van voorbeeld beschreven worden met verwijzing naar de bijbehorende tekeningen.

Fig 1 toont schematisch de motorbehuizing, in gébruik in een boorgat; en figuren 2 en 3 tonen schematische dwarsdoorsnede-aanz ichten op vergrote schaal volgens de lijnen II-II en III-III in fig. 1.

In fig. 1 biedt de van een knik voorziene motorbehuizing 1 plaats aan een zich door een langsboring 2A in de behuizing 1 uitstrekkende aandrijfas 2, en een boorkop 3 is bevestigd aan de aandrijfas 2 in de nabijheid van een ondereinde van de behuizing en wordt door de knik in de behuizing in aangrijping gébracht met één zijde van een zich door een formatie 12 uitstrekkend boorgat, om volgens een kromme te kunnen boren op in het algemeen bekende wijze. Hoewel niet weergegeven in de figuur, is het boveneinde van de béhuizing verbonden met het einde van een boorserie in het boorgat 4 en béhuist de rotor van de door middel van de aandrijfas 2 met de boorkop 3 gekoppelde motor. De aandrijfas 2 is geleed uitgevoerd om t Λ A t>«' yv mi.

het opnemen van de knik in de behuizing mogelijk te maken. Bovendien wordt de aandrijfas 2 in de nabijheid van het ondereinde van de behuizing op bekende wijze ondersteund door druk- en radiaallagers.

De behuizing 1 bevat een bovenste cilindrisch deel IA en een onderste cilindrisch deel 1B, waarbij de delen IA, 1B op elkaar aansluiten ter plaatse van de knik 9 in de behuizing onder een met de hoekverplaatsing van de knik 9 overeenkomende hoek. Verder bevat de boring 2A een eerste door het bovenste behuiz ingsdeel IA lopende rechte doorlaat 2B en een tweede door het onderste behuizingsdeel 1B lopende rechte doorlaat 2C, waarbij de twee doorlaten 2B, 2C op elkaar aansluiten ter plaatse van de knik: 9 onder een met de hoekverplaatsing van de knik 9 overeenkomende hoek.

Bovendien bevat het bovenste behuizingsdeel IA een conventioneel gevormde concentrische behuizingssectie 5 en een excentrische behuizingssectie 7, en het onderste behuizingsdeel 1B bevat een conventioneel gevormde concentrische behuizingssectie 6 en een excentrische behuizingssectie 8. Zoals weergegeven wordt in de dwarsdoorsnede van fig. 2, is de doorlaat 2B coaxiaal geplaatst ten opzichte van de behuizingssectie 5 en op soortgelijke wijze is de doorlaat 2C coaxiaal geplaatst ten opzichte van de behuizingssectie 6. Zoals weergegeven wordt in de dwarsdoorsnede van fig. 3, is echter de doorlaat 2B ten opzichte van de behuizingssectie 7 excentrisch geplaatst en op soortgelijke wijze is de doorlaat 2C ten opzichte van de behuizingssectie 8 excentrisch geplaatst.

Het zal duidelijk zijn dat de excentrische behuizingssecties 7 en 8 een grotere buitendiameter hebben dan de concentrische behuizingssecties 5 en 6, en dat bovendien de excentriciteit E van de doorlaat 2B of 2C in de behuizingssectie 7 of 8 tot gevolg heeft, dat de dikte van de wand van de behuizingssectie 7 of 8 een maximum heeft aan de zijde, waarmee de behuizing steunt tegen de wand van het boorgat 4 en een minimum aan de diametraal tegenoverstaande zijde. De wanddikte t van de concentrische behuizingssectie 5 of 6 is constant en is kleiner dan de minimum wanddikte T . van de bijbemin horende gxcentrische behuizingssectie 7 of 8.

Het verdikte gebied van de behuizingswand aan de zijde waarmee de behuizing tegen de wand van het boorgat 4 steunt, vormt dus een afstandhoudergedeelte 10, dat een zijdelingse verplaatsing L tot stand brengt, met het gevolg dat de doorlaat 2B enigszins schuin ten opzichte van de as van het boorgat 4 staat, om de hoekverplaatsing 0 van de draaiingsas 11 van de boorkop 3 ten opzichte van de as van het boorgat 4 te vergroten zonder de hoek van de knik 9 in de behuizing te vergroten.

Het zal dus duidelijk zijn, dat bij gébruik van het hierboven beschreven van een knik voorziene motorbehuizing 1 in plaats van een conventionele van een knik voorziene van de motorbehuizing van gelijke lengte en gelijke hoekverplaatsing, het verschaffen van het afstand-houdergedeelte 10 de volgende effecten zal hébben: 1. Toename van de aangrijping I tussen de boorkop 3 en de zijkant van het boorgat 4; 2. Toename van de door de boorkop 3 op de zijkant van het boorgat 4 uitgeoefende dwarskracht F; en 3. Toename van de verplaats inghoek 0 van de boorkop 3.

Deze drie effecten betekenen, dat het mogelijk is om de mate van kromming van het te boren boorgat te vergroten, tot bijvoorbeeld 12° of zelfs 15° over elke geboorde dertig meter.

Wanneer bovendien de behuizingssecties 7 en 8 een grotere diameter hébben dan de béhuizingssecties 5 en 6 en een grotere wanddikte, dan treedt er een overeenkomstige toename op in stijfheid van de béhuizing 1 in de nabijheid van de knik 9, welke toegenomen stijfheid er voor zorgt, dat het in de nabijheid van de knik 9 door een toename in de dwarskracht F geproduceerde toegenomen buigmoment niet resulteert in een afname van de hoekverplaatsing van de knik als gevolg van het tegengestelde buigeffect. Dit is belangrijk, aangezien de aandrijfas 2 beschadigd kan worden in de nabijheid van zijn gelede gedeelte, wanneer er tegengestelde buiging optreedt buiten de toe-gestane toleranties. De buigingsstijfheid van de knik kan typerend 501 hoger zijn dan in een conventionele van een knik voorziene motor-béhuizing.

Het zal duidelijk zijn, dat de béhuizing 1 uit een enkel stuk metaal gevormd is, door het machinaal bewerken van zowel de binnen- en buitenoppervlakken voor het vormen van de béhuizingssecties 5 tot 8, de knik 9 en het afstandhoudergedeelte 10.

De toegenomen stijfheid ter plaatse van de knik is eveneens van voordeel voor het toepassen van een bekende besturingstechniek, waarin een recht gedeelte van het boorgat geboord wordt door het roteren van de van een knik voorziene béhuizing van de boorspoelingsmotor tijdens het boren, zonder het overbelasten van de van een knik voorziene béhuizing op een zodanige wijze, dat zijn onderhoudsperiode aanzienlijk verkleind wordt. De aanzienlijke dwarskrachten waaraan de boorkop blootgesteld wordt in een dergelijke techniek worden voldoende gecompenseerd door de buigingsstijfheid van de van een knik voorziene behuizing. Deze techniek vermijdt de tijd en kosten, die anders op zouden treden door het vervangen van de boorspoelingsmotorbehuiz ing, wanneer een recht gedeelte van het boorgat geboord dient te worden onmiddellijk na het boren van een gebogen gedeelte.

Claims

1. Van een knik voorziene motorbéhuizing voor gébruik bij het langs een kromme boren van een boorgat, waarbij de behuizing (1) langgerekt is en een boveneinde (5) heeft, waarmee het verbonden is met het uiteinde van een boorserie in het boorgat (4), een ondereinde (6) waaraan een boorkop (3) bevestigd dient te worden voor het boren van het boorgat (4), een knik (9) tussen de boven- en ondereinden voor de hoekverplaatsing van de draaiingsas (11) van de boorkop (3) ten opzichte van de longitudinale as van de boorserie om de boorkop (3) aan te doen grijpen op de wand van het boorgat (4) aan één zijde, en een zich van het boveneinde (5) naar het ondereinde (6) van de behuizing uitstrekkende longitudinale boring (2A) voor het doorlaten van een motoras (2), met het kenmerk, dat de behuizing (1) een afstandhoudergedeelte (10) heeft in de nabijheid van de knik (9) voor het steunen tegen de zijde van de wand van het boorgat (4) welke tegenovergesteld is aan de zijde van het boorgat waarop de boorkop (3) aangrijpt, om de hoekverplaatsing (0) van de draaiingsas (11) van de boorkop (3) ten opzichte van de as van het boorgat (4) de hoek van de knik (9) in de behuizing te doen overschrijden.

2. Van een knik voorziene motorbéhuizing volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de boring (2A) een eerste door een bovenste deel (IA) van de behuizing uitstrekkende rechte doorlaat (2B) en een tweede door een onderste deel (1B) van de behuizing uitstrékkende rechte doorlaat (2C) bevat, waarbij de twee doorlaten (2B, 2C) op elkaar aansluiten ter plaatse van de knik (9) onder een met de hoekverplaatsing van de knik (9) overeenkomende hoek en waarbij het verschaffen van het tegen de wand van het boorgat (4) steunende afstandhoudergedeelte (10) resulteert in het enigszins onder een hoek ten opzichte van de as van het boorgat (4) staan van de eerste doorlaat (2B).

3. Van een knik voorziene motorbéhuizing volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de behuizing (1) een bovenste cilindrisch béhuizingsdeel (IA) en een onderste cilindrisch behuizingsdeel (1B) bevat, waarbij de twee delen (IA, 1B) op elkaar aansluiten ter plaatse van de knik (9) onder een met de hoekverplaatsing van de knik (9) overeenkomende hoek, en dat de eerste en tweede doorlaten (2B, 2C) zich respectievelijk uitstrekken door de bovenste en onderste behuizingsdelen (IA, 1B) en daarmee, tenminste in de nabijheid van de boven- en ondereinden (5, 6) van de béhuizing, coaxiaal zijn.

4. Van een knik voorziene motorbéhuizing volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat elk van de bovenste en onderste behuizingsdelen (IA, 1B) op afstand van de knik (9) een concentrische behuizingssectie (5 of 6) bevat, waarin de bijbehorende doorlaat (2B of 2C) coaxiaal aangebracht is en een aan de knik (9) grenzende excentrische behuizingssectie (7 of 8) bevat, waarin de doorlaat (2B, 2C) excentrisch aangebracht is, voor het verschaffen van een verdikt gebied van de behuizingswand, welk gebied het afstandhoudergedeelte (10), aan de zijde waarmee de behuizing (1) tegen de wand van het boorgat (4) steunt, vormt.

5. Van een knik voorziene motorbehuizing volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de excentriciteit van de doorlaat (2B of 2C) in de excentrische behuizingssectie (7 of 8) van elk van de bovenste en onderste behuizingsgedelen (IA, 1B) zodanig is, dat de dikte van de behuizingswand een maximum heeft aan de zijde waarmee de behuizing (1) tegen de wand van het boorgat (4) steunt en een minimum heeft aan de diametraal tegenoverstaande zijde.

6. Van een knik voorziene motorbehuizing volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de concentrische behuizingssectie (5 of 6) van elk van de bovenste en onderste behuizingsdelen (IA, 1B) een wanddikte heeft, die kleiner is dan de minimum wanddikte van de bijbehorende excentrische behuizingssectie (7 of 8).

7. Van een knik voorziene motorbehuizing volgens elk der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de behuizing (1) door middel van machinale bewerking gevormd is uit een enkel stuk metaal.

8. Van een knik voorziene motorbehuizing volgens elk der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het een onderste behuizingsdeel (1B) heeft, dat roteerbaar is ten opzichte van een bovenste behuizingsdeel (IA) voor het variëren van de hoekverplaatsing.

9. Boorspoelingsmotor voor gébruik in een boorgat, met het kenmerk, dat het een van een knik voorziene motorbehuizing (1) volgens elk der voorgaande conclusies bevat.