NO155588B - Albukobling for bruk ved retningsboring. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en albukopling som nærmere angitt i det etterfølgende krav 1. Albukoplingen er beregnet på å plasseres mellom nedre del av en borestreng og en senkemotor som dreier en borkrone, idet én slik kopling gjør det mulig å justere borebanens orientering.

Mange fremgangsmåter og anordninger er tidligere foreslått for utførelse av retningsboring.

Ifølge US patentskrift nr. 3 365 007 benyttes en hensikts-messig styrt fluidstråle til å nedbryte grunnformasjonene lokalt slik at det dannes en fordypning hvor borkronen vil bøye av.

En slik anordning kan selvsagt ikke bli nøyaktig, ettersom strålevirkningen og det derav følgende borkroneavvik vil variere med hardheten i de geologiske formasjoner. Dessuten må

man benytte en spesiell borkrone utstyrt med en dyse for fluid-strålen.

Ifølge en annen fremgangsmåte som f.eks. er beskrevet

i britisk patentskrift nr. 1 139 908, US patentskrift nr.

3 593 810, 3 888 319 og 4 040 494 eller fransk patentskrift nr. 2 297 989, benyttes en avbøyningsinnretning som omgir en nedre del av borestrengen, vanligvis nær borkronen. Denne avbøyningsinnretning er utstyrt med et antall radielle utspring som kan forskyves i forhold til borestrengens akse. Ved hen-siktsmessig forskyvning av disse utspring som ligger an mot veggen i borehullet, blir det mulig å skråstille borkrone-aksen i forhold til borehullaksen, med den følge at boreretningen avbøyes.

Med slike anordninger må boringen utføres i avbrutte, suksessive operasjoner eller "trips" mellom hvilke boringen stoppes for utførelse av forskyvningsoperasjonen i avbøynings-anordningen. Dette fører til betydelig tidstap som øker kost-nadene ved hver boreoperasjon.

Ved en aktuell boreteknikk som gjør bruk av en senkemotor har man foreslått å montere en albukopling med en bestemt vinkel mellom nedre del av borstrengen og det såkalte borhodet (dvs. enheten bestående av borkrone og senkemotor). Hver gang boreretningen skal endres er det imidlertid nødvendig å heve hele borestrengen til jordoverflaten for montering av en annen albukopling med en vinkel i samsvar med det ønskede vinkel-

avvik.

Nye såkalte hengslede albukoplinger er beskrevet i

fransk patentskrift nr. 1 252 703, eller nevnt i fransk patentskrift nr. 2 175 620. Slike koplinger omfatter vanligvis to sammenhengslede rørdeler som bare kan innta to relative stillinger. I en første stilling er koplingens to deler innrettet i flukt med hverandre (koplingsvinkelen er da lik null), mens de to rørdeler i koplingens andre stilling danner en forutvalgt vinkel med hverandre. Som med albukoplingen av den ovenfor beskrevne type er det også her nødvendig å heve i det minste det ene av koplingselementene opp til overflaten når det ønskede boreavvik ikke er forenelig med den vinkel koplingens to rørdeler kan danne med hverandre. Som eksempler på teknikkens stand på området kan også nevnes GB patentskrift nr. 1 494 273 samt US patentskrifter nr. 3 457 999 og 4 077 657 som omhandler lignende anordninger.

Oppfinnelsen tar sikte på en albukopling som ikke oppviser ulempene ved de ovenfor beskrevne anordninger, og dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved de nye og særegne trekk som er angitt i karakteristikken til det etterfølgende krav 1. Fordelaktige utføringsformer av oppfinnelsen er angitt i de øvrige etter-følgende patentkrav.

Oppfinnelsen vil lett forstås og dens fordeler klart fremgå av følgende beskrivelse i forbindelse med tegningen, hvor: Figur 1 skjematisk illustrerer grunnprinsippet ved albukoplingen ifølge oppfinnelsen,

figur 2 viser et lengdesnitt av en første utføringsform av oppfinnelsen,

figur 3 er et perspektivriss av et parti av styresporet, figur 4 er et utspilt riss av dette styresporet,

figur 5 viser hjelpemidler for låsing av elementene i albukoplingen mot relativ omdreining,

figur 3 illustrerer virkemåten til disse låse-hjelpemidler,

figur 7A og 7B illustrerer en annen utføringsform av oppfinnelsen,

figur 8 viser en utføringsform av organene for registrering av koplingsakselens forskyvning,

figur 9 og 10 viser låseringen som samvirker med styresporet,

figur llA - llE illustrerer låseringens virkemåte,

figur 12 viser organer for å skaffe et forutbestemt trykkfall i borefluidstrømmen,

figur 13A og 13B illustrerer en tredje utføringsform av oppfinnelsen, og

figur 14 viser, i større målestokk, styremekanismen illustrert i figur 13A.

Figur 1 illustrerer skjematisk grunnprinsippet ved albukoplingen ifølge foreliggende oppfinnelse.

Koplingen omfatter 2 rørdeler 1 og 2 som er sammenkoplet ved hjelp av et pasningselement 2a som har en aksel A og som f.eks. er festet til rørdel 2. Aksen X'X til rørdelen 1, aksen Y'Y til rørdelen 2 og aksen A konvergerer mot. et felles skjæringspunkt 0.

Vinklene (A, X1 X) og (A, Y'Y) som dannes av aksen A

og henholdsvis aksene X<1>X og Y'Y har samme verdi a.

Ved kontinuerlig omdreining av rørdel 2 om aksen A kan vinkelen mellom aksene X'X og Y'Y variere mellom en maksimal-verdi 2 a (stillingen til rørdel 2 vist med heltrukken linje) og en nullverdi (stillingen til rørdel 2 antydet med brutt linje).

Verdien a velges som funksjon av den maksimale vinkel-verdi som det er ønskelig at albukoplingen ifølge oppfinnelsen skal kunne oppta. Rørdelens 2 dreining om aksen A kan utføres på kontinuerlig måte, slik at vinkelen X'X, Y'Y kan justeres til hvilken som helst ønsket verdi mellom 0 og 2 a.

Denne dreiebevegelse kan imidlertid også utføres trinnvis, idet to suksessive stillinger svarer til en omdreining 0 av delen 2 om aksen A, slik at

hvor n er et helt tall som velges slik at man får n passende verdier for albuvinkelen, hvorav én av de n relative vinkel-stillinger til delene 1 og 2 fortrinnsvis svarer til en nullverdi for vinkelen (X<*>X, Y'Y).

Velger man som referanse den stilling hvor de to rørelemen-ter 1 og 2 er på linje vil den vinkel <!> som dannes av rørelemen-tenes akser være gitt av følgende formel:

Figur 2 viser i lengdesnitt en første utføringsform

av albukoplingen ifølge oppfinnelsen i den stilling hvor de to rørdelers akser er innrettet på linje.

Rørdelen 1 som f.eks. er sammensatt av flere endevis sammenføyde elementer la, lb er festet til nedre del 3 av borestrengen med en skrueforbindelse 4. Rørdelen 2 som består av flere elementer 2b, 2c er fastskrudd på en senkemotor (down-hole motor) 5, såsom en turbin, en hydraulisk, pneumatisk eller elektrisk motor, ved en skrueforbindelse 6.

Øvre del av rørdelen 2 bærer et tappformet pasningselement 2a som passer inn i en utdreiet boring 11 i nedre parti av rørdelen 1. Pasningselementet 2a har en akse A som er slik at aksen A og de respektive akser til rørdelene 1 og 2 konvergerer mot et felles skjæringspunkt 0.

Rørdelene 1 og 2 holdes i sammenføyet stilling ved hjelp av et lager 14 som opptar de aksiale belastninger koplingen utsettes for under drift. Sentreringen av elementet 2a i boringen 11 sikres ved hjelp av rullelagre slik som skjematisk vist ved 15, 16 og 17, som tillater relativ dreiebevegelse mellom rørdelene 1 og 2. Tetning oppnås ved hjelp av en pakning 18.

En rørformet forbindelsesaksel 20 hvis akse faller sammen med aksen A har som oppgave å forbinde rørdelene 1 og 2 for felles omdreining når den er i den i fig. 2 viste øvre stilling, og å dreie delen 2 rundt aksen A en vinkel 8 hver gang akselen beveges ned fra denne stilling.

Akselen 20 omfatter fire forskjellige funksjonssoner:

1. I sone A er akselen 20 utformet med rifler 22 som samvirker med komplementære rifler 21 utfrest i boringen til rørdelen 1 for fast rotasjonsmessig forbindelse mellom denne rørdelen og akselen 20, samtidig som akselen kan forskyves aksielt. 2. I sone B er akselen 20 utformet med et profilert styrespor 28 (se fig. 3) som samvirker med minst én styretapp 26 som bæres av rørdelen 2. Denne tapp kan trekkes radielt inn i veggen til rørdelen 2, mot kraften fra returfjærer som permanent holder tappen i anlegg mot bunnen av sporet 28 hvis dybde varierer som vist i fig. 3. Sporet 28 og styretappen 26 samvirker til å dreie rørdelen 2 når akselen 20 beveges nedover. 3. I sone C er akselen 20 utformet med rifler 23 (n tenner eller et multiplum av n), idet rørdelens 2 boring er utformet med komplementære rifler 24. Riflene 23 og 24 danner en rotasjonsmessig fast forbindelse mellom rørdelene 1 og 2 når akselen 20 er i sin øvre stilling. 4. I sone D er anordnet en fjernstyrt mekanisme som bevirker den aksielle forskyvning av akselen 20 i forhold til rørdelen 1. Denne mekanisme kan f.eks. virke til å stenge et gjennomløp for borefluid gjennom boringen i akselen 20.

Tetninger 19 avtetter den indre mekanisme fra fluidstrøm-men.

I det stempelformede hode 20a til akselen 20, er akselens 20 innvendige boring 20b som muliggjør fluidstrømning, oppdelt i et antall omkretskanaler 20c. På stemplet 20a er dreibart montert en skive eller sirkulær plate 78 med hull som motsvarer kanalene 20c og som kan dreies en valgt vinkel i forhold til stemplet 20a for helt eller delvis å dekke åpningene i kanalene 20c gjennom hvilke borefluid strømmer. Slik dreining kan frembringes ved hjelp av en styrestang 79 som har flatt tverr-snitt i høyde med skiven 78 og løper gjennom en sliss i sistnevnte. Stangen 79 styres av et lager 80 og dreies ved hjelp av en roterende elektromagnet 81 eller av en annen elektro-magnetisk innretning.

Elektrisk forbindelse med jordoverflaten sikres ved

hjelp av en aksiell plugg 82.

83 er en ventil som er innstilt på det nødvendige trykk for oppnåelse av skyvetrykk på stemplet 20a, som forklart nedenfor.

84 er en ringformet brystning som begrenser akselens

20 oppad-bevegelse under påvirkning av fjæren 25 som ligger an mot en ring 85.

Returfjæren 25 driver akselen 20 oppover såsnart den ønskede omdreining 0 er oppnådd.

Denne anordning arbeider trinnvis som antydet nedenfor, idet hvert trinn svarer til en omdreining 6 = —-2 — TT for rør-delen 2 om aksen A.

Etter n omdreiningstrinn, svarende til en hel omdreining

.av rørdelen 2, er denne rørdel igjen i sin utgangsstilling.

1. Når borehullet har nådd en dybde hvor albukoplingens vinkel må modifiseres avbrytes bqrefluidsirkulasjonen og borkronen løftes fra hullbunnen. 2. Elektromekanismen 81 aktiviseres for omdreining av skiven 78, slik at fluidkanalene i akselens 20 stempelhode 20a stenges.

3. Borefluidsirkulasjonen settes i gang igjen.

4. Stemplet 20a som påvirkes av borefluidtrykket forskyver akselen 20 aksielt nedover på fig. 2. Stillingen til styretappen 26 i sporet 28 endres. Tappen 26 beveges fra stilling 26a til stilling 26b (fig. 4) hvor riflene 23 og 24 er ute av innbyrdes inngrep slik at rørdelene

1 og 2 ikke lenger er rotasjonsmessig fast forbundet.

5. Ytterligere aksialforskyvning av akselen 20 fører så

til omdreining av delen 2, idet tappen 26 følger skrå-partiet 28a i sporet 28 til den når stilling 26c, etter en vinkelforskyvning 6. Stemplet 20a frilegger den kalibrerte ventil 83 som begrenser borefluidtrykket over stemplet, slik at operatøren på jordoverflaten får varsel om at akselen 20 har gjennomløpt hele sin bane.

Skiven 78 har forblitt i stillingen hvor den dekker kanalene 20c under hele forskyvningen av akselen 20 på grunn av tilstrekkelig lengde på styrestangen 79 langs hvilken slisse i skiven 78 glir.

6. Fluidsirkulasjonen avbrytes igjen.

7. Strømtilførselen til elektromekanismen 81 avbrytes. Stangen 79 tvinges tilbake til sin utgangsstilling ved hjelp av hensiktsmessige, mekaniske tilbakeføringsorganer (ikke vist), hvorunder skiven 78 dreier slik at kanalen 20c frilegges. 8. Returfjæren 25 tvinger akselen 20 tilbake til dens utgangsstilling. Tappen 26 som følger et sporparti 28b parallelt

med akselens 20 akse når først partiet 26b' (fig. 4).

9. Deretter, i siste del av akselens 20 translasjonsbevegelse hvor tappen 26 beveges fra stilling 26b' til stilling 26a', samvirker riflene 23 i akselen 20 med riflene 24

i rørdelen 2 slik at rørdelene 1 og 2 igjen kommer i innbyrdes fast rotasjonsmessig forbindelse.

En videre omdreining 0 kan oppnås ved å gjenta den ovenfor beskrevne driftsyklus. Det skal bemerkes at styretappen 26 da suksessivt vil innta stillinger 26a' og 26b' og automa-tisk komme i inngrep med et nytt sporparti 28a' på grunn av dybdeforskjelien i sporet 28.

For å sikre en riktig overgang fra stilling 26c til stilling 26a<1> kan man bruke en låseinnretning som holder rørdelene 1 og 2 i innbyrdes fast rotasjonsmessig forbindelse når akselen

20 er forskjøvet under påvirkning av fjæren 25 og som frigjør dem straks riflene 23 danner inngrep med riflene 24. Dette kan som illustrert i fig. 5, f.eks. oppnås ved hjelp av minst én låsepinne 87 som er opplagret i rørdel 1 og holdes i stilling ved hjelp av en låsekuleinnretning 88. Gjennom rørdel 2 er maskinert en boring 89 koaksialt med pinnen 87 og med vesentlig samme diameter. Denne boring er slik beliggende at den åpner mot det frie rom mellom to naborifler 24 i rørdel 2. Boringen opptar en returstang 90 av vesentlig samme lengde som boringen 89.

Ved slutten av omdreiningen av rørdel 2 vil en ytterligere aksialforskyvning av akselen 20 føre tappen 26 fra stilling 26c til stilling 26c' (fig. 6). Under denne forskyvning ligger stemplet 20a an mot pinnen 87 og skyver sistnevnte delvis inn i boringen 89, idet stangens 90 ende er plassert mellom to rifler 24 i delen 2. Pinnen 87 som er låst i denne stilling ved hjelp av låseinnretningen 88 fastholdes så rørdel 1 og 2 i rotasjonsmessig forbindelse. Når akselen 20 skyves tilbake til sin øvre stilling kan tappen 26 bare følge sporpartiet 28b (fig. 6). Når riflene 23 og 24 igjen kommer i inngrep skyves stangen 90 tilbake og pinnen 87 inntar sin opprinnelige stilling.

Figur 8A og 7B viser i snitt en annen utføringsform av albukoplingen ifølge oppfinnelsen. Denne utføringsform ad-skiller seg fra den ovenfor beskrevne utføringsform ved fjern-styringsmekanismen for forskyvning av akselen 20 og ved låseinnretningen.

I denne utføringsform er akselens 20 nedre ende forlenget ved et hult nedre stempel 2 7 som kan forskyves mot virkningen fra fjæren 25 i boringen 29 i rørelementet 2, idet aksen til denne boring er innrettet på linje med aksen A. Pakningen 30 sikrer tetning mellom stempel 27 og boring 29.

Øvre ende av akselen 20 er forlenget ved et hult stempel 31 som kan forskyves i boringen 32 i rørdelen 1, idet aksen til denne boring faller sammen med aksen A. Pakninger 33 sikrer tetning mellom stemplet 31 og boring 32.

Den utvendige diameter til stemplet 27 er større enn tilsvarende diameter for det øvre stempel 31.

Boringene 29 og 32 samt stemplene 27 og 31 på akselen

20 avgrenser mellom seg et tett ringformet rom 34.

I øvre del av boringen i delen 1 er opptatt en tank 35 som inneholder et hydraulisk fluid, såsom olje. Denne tanken har en vegg 36 med minst ett deformerbart veggparti som f.eks. består av neopren. Tanken er anordnet i et stivt beskyttelses-hus 37 hvis vegg er utformet med åpninger 38 slik at borefluidet som strømmer gjennom albukoplingen kan virke med sitt trykk på veggen 36 til tanken 35. En kanal 39 gjennom rørdel 1 bringer rommet 34 og tanken 35 i kommunikasjon gjennom en ventil 70 med en lukket og en åpen stilling. Ventestillingen til sistnevnte ventil, som f.eks. kan være en elektroventil, fjernstyres fra overflaten som beskrevet nedenfor.

Et element 40 som virker til å skape et trykkfall i bore-fluidstrømmen er plassert over stemplet 27. Mer bestemt plasseres dette element i et nivå mellom rommet 34 og tanken 35.

I den illustrerte utføringsform er elementet 40 plassert i boringen i rørdel 1, men det vil også være mulig, uten å av-vike fra oppfinnelsens ramme å plassere elementet 40 i boringen i den hule aksel 20.

En kompensator som generelt er angitt med henvisningstallet 41, gjør det mulig på den ene side å holde fluidtrykket i det avgrensede rom vesentlig på samme verdi som trykket i boringen i rørdel 2 når ventilen 70 er lukket, og på den annen side, å kompensere for hydraulisk lekkasje.

Denne kompensator omfatter en bøyelig membran 4 2 som sammen med boringen i rørdel 1 danner et ringformet rom 43

som via åpninger 44 kommuniserer med kanalen 39. Membranen 42 avgrenser sammen med kompensatorens 41 hoveddel 45 et rom som gjennom åpninger 46 kommuniserer med albukoplingens innvendige rom, nedstrøms av elementet 40, hvilket skaper trykkfallet i betraktning av borefluidets strømningsretning.

Styresignalene for elektroventilen 70 overføres fra overflaten gjennom en kabel eller ledning 47 som kan være opptatt i den innvendige kanal i borestrengen 3 ved dennes nedre del, eller opptatt i borestrengens vegg. En elektrokontakt 4 8

som kan være av kjent type, danner elektrisk forbindelse mellom kabelen 47 og elektroventilen 70.

Midler for registrering av den relative stilling mellom albukoplingens to rørdeler 1 og 2 kan være anordnet. Slike midler kan f.eks. omfatte et magnetelement såsom en permanent magnet 49 festet til rørdelens 2 ende 2a, samt et sett brytere 50 festet til rørdel 1. Disse brytere kan f.eks. være av en type som har et bøyelig blad og markedsføres av Radiotechnique under betegnelsen R 122. I hver stilling av rørdelen 2 vil magneten 49 bare aktivisere én bryter 50. Sig-naler fra denne spesielle bryter angir rørdelenes 1 og 2 relative vinkelstilling. I dette øyemed kan disse brytere være forbundet med jordoverflaten via elektriske ledninger 51, elektrokontakten 48 og kabelen 47.

Albukoplingens virkemåte skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen og idet det antas at rørdelene 1 og 2 innledningsvis er innrettet på linje. Koplingen er i den på figur 7A og 7B viste stilling, og elektroventilen 70 er stengt.

Borefluidet strømmer i den ved hjelp av piler viste retning for mating av senkemotoren 5 når sistnevnte f.eks. ut-gjøres av en turbin, samt for spyling av borkronen (ikke vist). Trykket i hydraulikkvæsken som fyller tanken 3 5 har en verdi

P1 er lik trykket i borefluidet som mates til albukoplingen. Elementet 40 skaper et trykkfall AP i borefluidstrømmen. Verdien V2 av trykket nedstrøms av elementet 4 0 er lavere enn P, og lik:

Trykket i hydraulikkvæsken i det ovenfor angitte ringrom 34 opprettholdes av kompensatoren 41 på en verdi vesentlig lik Den kalibrerte fjær 25 holder så akselen 20 i dens øvre stilling vist i fig. 7B. Styretappen 26 er i stilling 26a vist i fig. 4.

Når det er ønskelig å endre koplingens vinkel avgis et styresignal fra overflaten gjennom kabelen 47 mens borefluidet fortsatt sirkulerer. Dette styresignal åpner ventilen 70 hvilket setter tanken 35 i kommunikasjon med ringrommet 34 via kanalen 39. Hydraulikkvæsken i rommet 34 som nå har et trykk P^ virker på det nedre stempel 27 og skyver sistnevnte mot virkningen av fjæren 25, idet ringrommet 34 mates fra tanken 35. Styretappen når først stilling 26b (fig. 4), riflene 23 og 24 i henholdsvis akselen 20 og rørdelen 2 løses fra hverandre. Det nedre stempel 27 forskyves videre, styretappen 26 beveger seg fra stilling 26b til stilling 26c under omdreining av rørdel 2 om aksen A med en vinkel

Når tappen 26 er i stilling 26c overfører en styreanordning som f.eks. omfatter en elektrisk kontakt (ikke vist), denne informasjon til overflaten. Registreringsmidlene 50

kan eventuelt utgjøre denne styreanordning.

Deretter avbrytes borefluidsirkulasjonen. Verdien av trykket i hydraulikkvæsken i reservoaret 35 og i rommet 34

blir da vesentlig den samme som verdien av trykket i borefluidet 1 rørdelen 2. Fjæren 25 skyver akselen 20 oppover på fig. 7B slik at hydraulikkvæsken tvinges tilbake til tanken 35. Tappen

26 når først stilling 26b<1>, deretter stilling 26a' hvor rørdel

2 og aksel 20 igjen er fast rotasjonsmessig innbyrdes forbundet. Derpå stenges ventilen 70.

Disse operasjoner kan så gjentas inntil koplingsvinkelen

har nådd ønsket verdi.

Når ventilen 70 er stengt kan boreoperasjonen igjen opp-startes ved gjenetablering av borefluidsirkulasjonen.

Figur 8 viser en annen utføringsform av midlene som indi-kerer når tappen 26 har nådd stillingen 26c.

Ifølge denne utføringsform opprettes ved hjelp av det nedre stempel 27 en kommunikasjon mellom boringen i akselen 20 og akselen 29 i rørdelen 2 gjennom en aksial kanal 7 og én eller flere sidekanaler 8. Dessuten er boringen utformet med et ringformet anslag 9 som i stemplets 27 nedre stilling (vist med brutte linjer i fig. 8) blokkerer sidekanalene 8. Når således stemplet 27 når anslaget 9 bevirker dette en end-ring i borefluidets strømningsforhold som kan registreres på overflaten.

En annen utføringsform av organene for sammenlåsing av rørdelene 1 og 2 når stemplet 20 er i sin nedre stilling,

er illustrert i fig. 9 til 11E. Disse låseorganer omfatter en ring eller hylse 52 som dekker styresporet 28 (fig. 9). Denne ring er utformet med minst ett spor 53 som opptar styretappen 26. Dette spor er vist i utfoldet riss på fig. 10. Ved hver av sporets ender er hylsen 53 utstyrt med tenner 54 og 55 innrettet for inngrep med tenner 56 og 57 på akselen 20. En fjær 58 anordnet mellom akselen 20 og hylsen 52 virker til å forskyve sistnevnte slik at tennene 54 og 56 kommer i inngrep med hverandre.

Virkemåten fremgår av fig. 11A til 11E. I disse skjema-tiske figurer er sporet 53 vist som en skravert flate for å lette forståelsen av tegningen.

Under boreoperasjonen er hylsen 52 i den på fig. 11A viste stilling, hvor tennene 55 og 57 er i innbyrdes inngrep slik at hylsen 52 er fast rotasjonsmessig forbundet med akselen 20. Når akselen 20 forskyves aksielt inntar sporene 28 og 53 suksessivt de relative stillinger som er vist i fig. 11B hvor tennene 55 og 57 er ute av inngrep, deretter i fig. 11C hvor tennene 54 og 56, under påvirkning av fjæren 58 og etter en omdreining av hylsen 52 ved hjelp av styretappen 26, bringer hylsen 52 i fast rotasjonsmessig forbindelse med akselen 20. Under disse forhold vil en aksial forskyvning av akselen 20 i motsatt retning avstedkommes uten noen relativ omdreining i forhold til styretappen 26 (fig. 11D). Hylsen 52 og akselen 20 er igjen i fast rotasjonsmessig forbindelse gjennom tennene 55 og 57 (fig. 11E).

Figur 12 viser en utføringsform av et element 40 innrettet til å skape et trykkfall hvis verdi bestemmes i avhengighet av borefluidets strømningsvolum.

Ifølge denne utføringsform består elementet 40 av en kon-struksjonsdel 60 som bevirker en reduksjon av diameteren til boringen i rørdel 1. Et bevegelig element 61 kan forskyves i boringen til rørdel 1 under påvirkning av en kalibrert f jaer 62. I den viste utføringsform har elementet 61 en slik profil at trykkfallet i borefluidstrømmen er vesentlig uavhengig av strømningsmengden pr. tidsenhet (volumstrømmen). Av denne grunn har elementets 61 endeparti hovedsakelig konisk form.

En økning av volumstrømmen virker til å øke trykkfallet. Elementet 61 forskyves da mot virkningen fra den kalibrerte fjær 62 og inntar en ny likevektstilling som svarer til det opprinnelige trykkfall for hvilket fjæren 62 ble kalibrert.

Figur 13A, 13B og 14 illustrerer en annen utføringsform av albukoplingen ifølge oppfinnelsen.

Den øvre rørdel 1 er forbundet med den nedre del 3 av borestrengen ved hjelp av et mellomstykke 104 som er gjenget ved 4 og 4a. Den nedre rørdel 2 som er sammenskrudd av flere elementer 2b, 2c og 2d med gjengete endepartier 7 og 8, er festet til en senkemotor 109, såsom en turbin, ved hjelp av et gjengeparti 10.

Ved nedre ende av rørdel 1 er utformet en boring 11 med akse betegnet A. Rørdelens 1 nedre endeflate 12 er vinkelrett på aksen A og planet som inneholder denne endeflate går gjennom skjæringspunktet til aksene X'X og A.

Rørdelens 2 øvre ende bærer et pasningselement 2a som motsvarer boringen 11 og hvis akse danner en vinkel a med aksen Y'Y til rørdelen 2. Rørdel 2 har en brystning 13 hvis flate vinkelrett på aksen til pasningselementet 2a ligger i et plan som går gjennom skjæringspunktet til aksene Y'Y og aksen til pasningselementet 2a.

Rørdelene 1 og 2 holdes i sammenlåst stilling av et anslag 14 som opptar aksialbelastningene albukoplingen utsettes for under drift. Sentrering av elementet 2a i boringen 11 avstedkommes ved hjelp av rullelagre som skjematisk vist ved 15, 16 og 17 som muliggjør relativ rotasjonsbevegelse mellom de to rørdeler. Pakninger 18 og 19 danner tetning mellom de to rørdeler 1 og 2.

En hul aksel er anordnet innvendig i rørdelene 1 og 2, koaksialt med elementet 2a og boringen 11, dvs. koaksialt med aksen A. Akselen 20 og rørdelen 1 er permanent fastlåst for felles omdreining. Dette oppnås ved samvirkning med en riflet boring 21 som er utformet i øvre parti av rørdel 1 og motsvarende rifler 22 på akselen 20. Sistnevnte er også utstyrt med rifler 23 som samvirker med en riflet boring 24 på nedre rørdel 2 når akselen 20 forskyves under påvirkning av fjæren 25 til den på fig. 13A viste stilling. I denne stilling er rørdel 2 og aksel 20 fast rotasjonsmessig forbundet med hverandre.

Akselen 20, som kan forskyves i rørdelene 1 og 2, er på sin ytre vegg utformet med et profilert styrespor 2 8 som samvirker med minst én styretapp 26 utformet i ett med rørdel 2 for omdreining av sistnevnte om aksen A når akselen 20 er aksielt forskjøvet fra sin stilling på fig. 13A. Dette spor som er vist i perspektiv på fig. 3, muliggjør trinnvis omdreining av rørdel 2 om aksen A.

Nedre ende av akselen 20 er forsynt med en styremekanisme som generelt er angitt ved henvisningstallet 127 og vist i større målestokk i fig. 14. Denne mekanisme omfatter et rør-formet stempel 129 som kan beveges i boringen til den nedre rørdel 2, idet boringen er koaksial med akselen 20. Stemplet 129 er festet til akselens 20 ende ved hjelp av gjenger 130.

Et ventilsete 131 er beliggende i forlengelse av det hule stempel 129 ved hvilket det er forbundet ved hjelp av gjenger 132. Ventilsetet 131 har en konisk boring 133 som kan oppta et rør-element 134 med et konisk endeparti som motsvarer boringen 133. Rørelementet 134 som utgjør et ventillegeme er aksielt forskyvbart anordnet i en boring i det hule stempel 129 og påvirkes av fjæren 136 som er anordnet mellom stemplet 129

og en utvendig krage 137 på elementet 134. Elementet 134 er

over en del av sin lengde oppspaltet parallelt med sin akse fra dets koniske ende. Spaltene 138 avgrenser blad 139 hvorav minst tre, som er regelmessig fordelt, danner bøyelige blad 139a forsynt med fremspring 140 på sin innervegg, mens kragen 137 mangler på ytterveggen av grunner som skal forklares nedenfor. Ventilsetet 131 er også utstyrt med en avtrekker 141

som virker til å bevege elementet 134 bort fra ventilsetet 131 ved en spesiell stilling av akselen 20.

Ved sin nedre ende (fig. 13B) er rørdelen 2d forsynt med

en kurv 142 koaksialt med rørlementet. Kurven har en åpning 143 ved sin øvre ende og gir rom for en ringformet klaring 144 for borefluidstrømmen. Kurvens 142 vegger er fortrinnsvis utformet med åpninger 145 gjennom hvilke borefluidet kan strømme.

For å sikre effektiv smøring av akselen 20 samt av de forskjellige deler i mekanismen 127, er en oljereserve lagret i det hovedsakelig innesluttede ringrom 146 som avgrenses mellom den øvre rørdel 1 og akselen 20. Denne oljereserve har en annen oppgave som vil bli omtalt under beskrivelse av virkemåten. Ringrommet blokkeres i sin øvre del av et flytende stempel 147 hvorved oljetrykket kan holdes på samme verdi som trykket til borefluidet som mates til albukoplingen, og kompensere for eventuell oljelekkasje ved forskyvning av stemplet 147. Pakninger 148 og 149 sikrer tetning i høyde med henholdsvis det flytende stempel 147 og styremekanismen 127.

Anordningens virkemåte er angitt nedenfor, idet det forut-settes at albukoplingen er i den stilling som er vist i fig.

13A og 13B, hvor rørdelenes 1 og 2 akser er innrettet på linje og boringen har nådd den dybde hvor boreretningen skal bøye av.

Uten å avbryte borefluidsirkulasjonen innføres en stålkule med valgt diameter i borestrengen. Kulen stoppes av utspringene 140 på bladene 139a som vist med brutte linjer i fig. 14. Denne kulen bevirker et trykkfall AP i borefluidstrømmen. Trykket som hersker i boringen i akselen 20 overføres av flytestemplet 147 (fig. 13A) og oljen til stemplets 129 overside 129a. Bore-fluidstrømmen som virker på kulen samt på stemplet 129 med trykkforskjellen AP, forskyver akselen 20 aksielt i retning av strømmen mot virkningen av fjæren 25. Tappen 26 som innledningsvis var i stilling 26a (fig. 4) når stillingen 26b. I denne stilling skilles riflene 23 på akselsen 20 fra riflene 24 i nedre rørdel 2 og akselen 20 er følgelig ikke lenger rotasjonsmessig forbundet med den nedre rørdel 2. Når akselen

20 forskyves videre aksielt når tappen 26 stillingen 26c og

2 TT

dreier rørdel 2 om aksen A med en vinkel 8 = .

n

Når styretappen 26 når stilling 26c kommer avtrekkeren

141 i berøring med et anslag 150 på rørdel 2 (fig. 13b) og holder elementet 134 i stilling mens akselen 20 og ventilsetet 131 forskyves videre og sammentrykker fjæren 136. Fra dette øyeblikk ligger elementets 134 koniske del 135 ikke lenger an mot den koniske boring, de bøyelige blad 139a som ikke er utstyrt med en krage 137 beveges bort fra anordningens akse og den frigjorte kule faller ned i kurven 142 (fig. 13B) i koplingens nedre ende.

Trykkfallet som skapes av kulen vil følgelig opphøre slik at stemplet 129 ikke lenger utsettes for trykkforskjellen AP. Den kalibrerte fjær 25 tvinger akselen 20 tilbake og oppover på figuren, mens fjæren 136 igjen trykker elementet 134 mot ventilsetet 131. Styretappen 26 beveger seg fra stilling 26c til stilling 26b<1>, deretter til stilling 26a' hvor riflene 23 og 24 bringer akselen 20 i fast rotasjonsmessig forbindelse med nedre rørdel 2. Akselen 20 er nå i samme stilling som i fig. 13A.

Den samme arbeidssyklus kan gjentas ved å innføre nye stålkuler i borestrengen. Kurven 142 kan tømmes når borestrengen heves til overflaten, f.eks. for utskifting av borkrone. Kurvens 14 2 kapasitet bør være så stor som mulig, f.eks. 10 til 20 kuler eller mer.

Låseanordningen som er beskrevet i forbindelse med fig.

9 til 11E og benytter en ring eller hylse 52 rundt styresporet

28 kan også benyttes i denne utføringsform.

Claims (14)

1. Albukopling med fjernstyrt regulerbar vinkel, omfattende en første rørdel (1) innrettet til å festes til nedre ende av en borestreng, og en annen rørdel (2) innrettet til å koples til en senkemotor som driver en borkrone, hvilke to rørdeler er dreibart forbundet med hverandre ved hjelp av et tappformet pasningselement (2a) hhv. en tilsvarende utformet boring (11) med en omdreiningsakse (A) som danner en vinkel (a) med aksen (X'X) til den første rørdel (1) og en vinkel, fortrinnsvis lik den førstnevnte vinkel (a), med aksen (Y'Y) til den annen rørdel (2), idet de tre nevnte akser (A, X-X' og Y-Y') skjærer hverandre stort sett i et felles punkt (0), karakterisert ved at pasningselementet (2a) gjennomløpes av en hul koplingsaksel (20) som forbinder rørde-lene (1, 2), hvilken aksel (20) er forskyvbart anordnet i rør-delene mellom to ytterstillinger, samtidig som den er fast rotasjonsmessig forbundet med en (1) av rørdelene, idet akselen (20) i den ene ytterstilling inntar en låsestilling hvor den også kommer i fast rotasjonsmessig inngrep med den andre rørdel (2) og hvorfra akselen kan frigjøres ved aksiell forskyvning mot den annen ytterstilling, at albukoplingen videre omfatter fjernstyrte drivorganer for aksiell forskyvning av koplingsakselen (20) fra låsestillingen til den annen ytterstilling og tilbake til låsestillingen, og en styretapp- og styrespor-anordning (26, 28) som tjener til å dreie den annen rørdel (2) trinnvis om omdreiningsaksen (A) som følge av nevnte forskyvning av akselen (20), og dermed til å regulere vinkelen mellom aksene (X-X', Y-Y') til rørdelene.

2. Albukopling ifølge krav 1, karakterisert ved at de fjernstyrte drivorganer omfatter et stempel (20a) i fast rotasjonsmessig inngrep med koplingsakselen (20) , hvilket stempel har minst én gjennomgående kanal (20c) som kommuniserer med den første rørdels (1) innvendige boring for gjennomstrømning av trykkfluid, samt organer for fjernstyrt blokkering av kanalen.

3. Albukopling ifølge krav 2, karakterisert ved at blokkeringsorganene omfatter en skive (78) som har minst én åpning og er dreibart montert i anlegg mot stemplet (20a) og koaksialt med dette, på en slik måte at skiven har en stilling hvor kanalen (20c) blokkeres, idet skiven er forbundet med fjernstyrte organer (79) for styring av dens omdreining.

4. Albukopling ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den omfatter hjelpeorga-ner (87, 89, 90) for låsing av rørdelene (1, 2) mot relativ omdreining for å hindre uønsket omdreining av rørdelene etter regulering av deres relative vinkelstilling.

5. Albukopling ifølge krav 1, karakterisert ved at drivorganene for fjernstyring av koplingsakselens (20) aksialforskyvning omfatter et første stempel (31) forskyvbart anordnet i boringen til den første rørdel (1), et annet stempel (27) forskyvbart anordnet i boringen til andre rørdel (2), hvilke stempler er utformet i ett med akselen (20) og hver forsynt med en kanal som kommuniserer med boringen i akselen, idet det andre stempel (27) har større utvendig diameter enn det første stempel (31), idet stemplene, akselen og de to rørdeler mellom seg avgrenser et ringformet rom (34) , samt væsketilførselsorganer (35, 39) som mater det ringformede rom med en hydraulikkvæske under større trykk enn det som hersker i boringen i akselen slik at akselen forskyves fra sin låsestilling.

6. Albukopling ifølge krav 5, karakterisert ved at væsketilførselsorganene omfatter en tank (35) inne-holdende en hydraulikkvæske og med minst ett deformerbart veggparti (36) , hvilken tank utsettes for trykket i borefluidtil-førselen til albukoplingen, en fjernstyrt ventil (70) for sek-vensmessig å sette tanken i forbindelse med ringrommet gjennom en koplingskanal (39) , samt trykkreguleringsorganer (40) som skaper et forutbestemt trykkfall i borefluidstrømmen, idet nevnte organer er beliggende oppstrøms av det nedre stempel (27) sett i borefluidets strømningsretning.

7. Albukopling ifølge krav 6, karakterisert ved at den omfatter et hydraulisk kompensasjonskammer (43) i kommunisering med det ringformede rom (34) og hvorav minst ett veggparti (42) er deformerbart og utsatt for trykket i akselen (20).

8. Albukopling ifølge krav 7, karakterisert ved at ventilen (70) kan fjernmanøvreres ved hjelp av et elektrisk signal som overføres gjennom en styreledning (47) forbundet med denne kopling.

9. Albukopling ifølge krav 7, karakterisert ved at trykkreguleringsorganene (40) er innrettet til å skape et trykkfall uavhengig av borefluidets volumstrøm.

10. Albukopling ifølge krav 7, karakterisert ved at den omfatter organer for å redusere tverrsnittet i kanalen (29) gjennom det andre stempel (27) når akselen (20) er i en forutbestemt ikke-låsestilling.

11. Albukopling ifølge krav 4, karakterisert ved at hjelpelåsorganene omfatter en hylse (52) som omgir akselen (20), hvilken hylse er utstyrt med et vesentlig langs-gående spor (53) innrettet til å oppta styretappen (26), idet hylsen (52) er forsynt med tenner (54, 55) i sin ene ende, og akselen (20) er utstyrt med motsvarende tenner (56, 57), slik at hylsen (52) og akselen (20) kan bringes i fast rotasjonsmessig innbyrdes forbindelse når akselen er i låsestilling.

12. Albukopling ifølge krav 1, karakterisert ved at organene for fjernstyring av akselens aksialforskyvning omfatter et stempel (129) utformet i ett med akselen (20), idet stemplet har en gjennomgående kanal som kommuniserer med boringen i akselen og sammen med denne boring danner en kanal for borefluid, samt en innretning (131, 134) som virker til å stenge i det minste delvis kanalen i stemplet for å skape et trykkfall i borefluidstrømmen som er tilstrekkelig til å forskyve stemplet fra dets låsestilling.

13. Albukopling ifølge krav 12, karakterisert ved at elementet for å stenge kanalen i stemplet (129) omfatter et ventilsete (131) utformet i ett med stemplet, et rørformet ventillegeme (134) som er forskyvbart anordnet i stempelboringen og utsettes for virkningen av fjærorganer (136) som tvinger ventillegemet mot ventilsetet, idet ventillegemet er forsynt med aksielle spalter over en del av sin lengde, hvilke spalter avgrenser minst tre fjærblad (139) hvis innvendige vegger er forsynt med utspring (140) som minsker tverrsnittet til boringen i ventillegemet når sistnevnte tvinges mot ventilsetet, en kule som ligger an mot utsparingene når ventillegemet tvinges mot ventilsetet, minst én avtrekker (141) som virker til å frembringe en relativ forskyvning av ventillegemet i forhold til ventilsetet i en forutbestemt stilling av akselen, slik at utspringene kan beveges bort fra ventil-aksen idet fjærende deformering av bladene (13) slipper kulen gjennom, samt en kurv (142) for oppsamling av kulen når denne har passert gjennom ventilen.

14. Albukopling ifølge krav 13, karakterisert ved at stemplet (129) er festet til nedre del av akselen (20), og at et flytende stempel (147) er plassert ved den øvre del av akselen, idet akselen og rørdelene (1, 2) avgrenser et vesentlig lukket rom (146) fylt med hydraulikkvæske, idet det flytende stempel utsettes for trykket i borefluidet som mates til albukoplingen.