NO301785B1

NO301785B1 - Pressure modulator for transmitting signals in the form of pressure pulses in a fluid stream

Info

Publication number: NO301785B1
Application number: NO901412A
Authority: NO
Inventors: William Gordon Goodsman
Original assignee: Schlumberger Ca Ltd
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1997-12-08
Also published as: NO901412D0; NO901412L

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fluidkommunikasjons-innretning, såsom et brønnloggeverktøy, og særlig et verktøy av type for logging under boring eller måling under boring (MWD). Slike verktøy for måling under boring innbefatter sensorer eller transduktorer som er anbragt i den nedre ende av borestrengen og som, kontinuerlig eller periodisk, kontrollerer forutbestemte boringsparametre, såsom temperatur eller trykk, eller retnings-, loggings- eller mekaniske parametre, for overføring av den nødvendige informasjon gjennom verktøyet til en overflatedetektor. Slike MWD-verktøy blir vanligvis innkoplet som et av de sylindriske vektrør nærmest borkronen, i tilknytning til et telemetrisystem for overføring, til overflatedetektoren, av informasjon i form av trykkpulser gjennom borefluidet eller boreslammet som normalt vil sirkulere gjennom borestrengen under boring. The present invention relates to a fluid communication device, such as a well logging tool, and in particular a tool of the type for logging during drilling or measurement during drilling (MWD). Such tools for measuring while drilling include sensors or transducers which are located at the lower end of the drill string and which, continuously or periodically, monitor predetermined drilling parameters, such as temperature or pressure, or directional, logging or mechanical parameters, to transmit the necessary information through the tool of a surface detector. Such MWD tools are usually connected as one of the cylindrical neck tubes closest to the drill bit, in connection with a telemetry system for transmission, to the surface detector, of information in the form of pressure pulses through the drilling fluid or drilling mud that will normally circulate through the drill string during drilling.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en trykkmodulator for overføring av signaler i form av positive trykkpulser i et strømmende fluid til en fjerntplassert mottaker, omfattende en kanalinnretning gjennom hvilken i det minste en del av fluidstrømmen skal ledes og en sperreinnretning som kan beveges suksessivt til og fra en driftsstilling hvor den bevirker hurtig, midlertidig, i det minste delvis innsnevring av kanalinnretningen, for opprettelse av positive trykkpulser. More specifically, the invention relates to a pressure modulator for the transmission of signals in the form of positive pressure pulses in a flowing fluid to a remotely located receiver, comprising a channel device through which at least part of the fluid flow is to be directed and a blocking device that can be moved successively to and from an operating position where it causes rapid, temporary, at least partial constriction of the channel device to create positive pressure pulses.

Eksempler på verktøy for måling under boring er kjent fra US-patentskrift 2 787 759, 2 887 298, 3 309 656, 4 078 620, 4 001 773 og 3 964 556, samt kana-disk patentskrift 425 996, 959 825 og 978 175. De MWD-brønnloggeverktøy som hittil har vært i bruk, er store, kompliserte og kostbare og beheftet med tallrike mangler. De kjente MWD-verktøy kan eksempelvis ikke tilbakehentes gjennom borestrengen, og for å opphente slike verktøy må borestrengen opptrekkes fra borehullet. Verktøyene krever dessuten kompliserte og kostbare kraftsystemer og drivtransmisjoner for å levere kraft til signalinnretningen som skal overføre den ønskete informasjon. Da det ikke er økonomisk gjennomførbart å strekke en elektrisk strømkabel gjennom en borestreng, må det i stedet anvendes plasskrev-ende og kostbare batterisett eller turbindrevne strømkraftsystemer i verktøyet. Det er også en ulempe at verktøyene er i form av store metallkonstruksjoner som, for å maskinbearbeides, monteres, festes og transporteres, nødvendiggjør bruk av kostbart og tungt utstyr. Examples of tools for measurement during drilling are known from US patent documents 2 787 759, 2 887 298, 3 309 656, 4 078 620, 4 001 773 and 3 964 556, as well as Canadian patent documents 425 996, 959 825 and 978 175 .The MWD well logging tools that have been in use to date are large, complicated and expensive and plagued with numerous deficiencies. The known MWD tools cannot, for example, be retrieved through the drill string, and to retrieve such tools the drill string must be pulled up from the drill hole. The tools also require complicated and expensive power systems and drive transmissions to deliver power to the signal device which is to transmit the desired information. As it is not economically feasible to stretch an electric power cable through a drill string, space-consuming and expensive battery sets or turbine-driven power systems must be used in the tool instead. It is also a disadvantage that the tools are in the form of large metal structures which, in order to be machined, assembled, fixed and transported, necessitate the use of expensive and heavy equipment.

Som ytterligere eksempler på kjent teknikk kan nevnes EP 0 140 788 og EP 0 309 030, som begge omhandler metoder for krafttilførsel til modulatoren ved hjelp av elektromotorer, med de ulemper dette innebærer som ovenfor nevnt. Fra GB 2 157 345 er det videre kjent et verktøy som lager pulser med en nåleventil, men dette innebærer i seg selv ingen løsning på ovennevnte problemer ved tek-nikkens stilling på området. As further examples of prior art, EP 0 140 788 and EP 0 309 030 can be mentioned, both of which deal with methods for supplying power to the modulator by means of electric motors, with the disadvantages this entails as mentioned above. From GB 2 157 345, a tool is also known which creates pulses with a needle valve, but this in itself does not imply a solution to the above-mentioned problems at the state of the art in the area.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er således å overvinne disse ulemper og problemer, og dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en trykkmodulator av den innledningsvis angitte art, med de nye og særegne trekk som er angitt i den karakteriserende del av det etterfølgende krav 1. Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte fortrykkmodulering, som angitt i det etterfølgende krav 15, og fordelaktige utføringsformer av modulatoren og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremgår av de øvrige, etterfølgende krav. The purpose of the present invention is thus to overcome these disadvantages and problems, and this is achieved according to the invention by a pressure modulator of the kind indicated at the outset, with the new and distinctive features that are indicated in the characterizing part of the following claim 1. The invention also includes a method of pre-pressure modulation, as stated in subsequent claim 15, and advantageous embodiments of the modulator and the method according to the invention appear from the other, subsequent claims.

Ved bruk av oppfinnelsen er det ikke nødvendig å omforme den mekaniske energi i borefluidstrømmen omformes til elektrisk energi ved anvendelse av elektromekanisk utstyr og elektriske strømreguleringskretser, og mekanismen er derfor ikke komplisert. Følgelig er verktøyets kraftforbruk lavt, jevnført med hittil kjente verktøy, fordi låsemekanismen krever relativt liten kraft for å fremkalle en tilstandsendring, i motsetning til de innretninger hvor vidden av en kanal endres ved hjelp av mekanisk utstyr som drives av frembragt, elektrisk kraft. Da den direkte tilkopling gjør verktøyet mindre komplisert og mindre kraftkrevende, jevn-ført med kjente MWD-verktøy for positivt trykk, vil verktøyet ifølge oppfinnelsen bli billigere og mer driftssikkert. When using the invention, it is not necessary to convert the mechanical energy in the drilling fluid stream into electrical energy by using electromechanical equipment and electrical current control circuits, and the mechanism is therefore not complicated. Consequently, the tool's power consumption is low, on a par with previously known tools, because the locking mechanism requires relatively little force to induce a state change, in contrast to devices where the width of a channel is changed by means of mechanical equipment driven by generated electrical power. As the direct connection makes the tool less complicated and less power-demanding, on par with known MWD tools for positive pressure, the tool according to the invention will be cheaper and more reliable.

Et brønnverktøy med modulatoren ifølge oppfinnelsen er fortrinnsvis langstrakt og av slik bredde at det kan gli gjennom boringen i en borestreng fra overflaten til det ønskete plasseringssted, og verktøyets nedre ende er forbundet med en konvensjonell skråkant-styring og sentreringspinne som kan sentreres i en konvensjonell skråkant-styrehylse som er montert i den nedre ende av borestrengen. Alternativt kan instrumentet plasseres på en vanlig ledeplate, dersom retningsparametre ikke er ønsket. Verktøyet kan om nødvendig føres gjennom en diameterreduserende polerhylse, opphengt i verktøyets øvre muffeende som verk-tøyet er innført i. Polerhylsen vil være opphengt i en flens av større diameter og være avtettet på yttersiden. Verktøyets øvre ende innbefatter fortrinnsvis en spydspiss-formet enhet som, ved hjelp av et verktøy av standardtype innen oljeutvin-ning, kan tilkoples, nedføres i borestrengen og løsgjøres. For opphenting er spydspiss-enhetens topparti slik konstruert at det kan gripes og trekkes opp ved hjelp av et standard gripeverktøy som nedsenkes i borestrengen ved hjelp av en kabel og fastlåses på spydspiss-enheten. A well tool with the modulator according to the invention is preferably elongated and of such width that it can slide through the bore in a drill string from the surface to the desired location, and the lower end of the tool is connected to a conventional bevel guide and centering pin which can be centered in a conventional bevel - guide sleeve which is mounted at the lower end of the drill string. Alternatively, the instrument can be placed on an ordinary guide plate, if directional parameters are not desired. If necessary, the tool can be passed through a diameter-reducing polishing sleeve, suspended in the tool's upper sleeve end into which the tool is inserted. The polishing sleeve will be suspended in a larger-diameter flange and sealed on the outside. The upper end of the tool preferably includes a spearhead-shaped unit which, by means of a tool of a standard type in the field of oil extraction, can be connected, lowered into the drill string and detached. For retrieval, the top part of the spearhead unit is designed so that it can be gripped and pulled up using a standard grab tool that is lowered into the drill string by means of a cable and locked onto the spearhead unit.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Figur 1 viser et noe forenklet riss av en boreinstallasjon for boring av et hull i en undergrunnsformasjon. Figur 2A og 2B viser i forening et lengdesnitt av en første utførelsesform av et loggeverktøy for anvendelse i boreinstallasjonen ifølge figur 1. The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 shows a somewhat simplified outline of a drilling installation for drilling a hole in an underground formation. Figures 2A and 2B together show a longitudinal section of a first embodiment of a logging tool for use in the drilling installation according to Figure 1.

Figur 3 viser et snitt langs linjen lll-lll i figur 2B. Figure 3 shows a section along the line lll-lll in figure 2B.

Figur 4 og 5 viser snitt langs linjene henholdsvis IV-IV og V-V i figur 2A. Figur 6 viser et forstørret perspektivriss, delvis i snitt, av en detalj ved verk-tøyet ifølge figur 2B. Figur 7 og 8 viser et perspektivriss av henholdsvis en stator og en rotor i verktøyet ifølge figur 2A. Figures 4 and 5 show sections along lines IV-IV and V-V respectively in figure 2A. Figure 6 shows an enlarged perspective view, partly in section, of a detail of the tool according to Figure 2B. Figures 7 and 8 show a perspective view of a stator and a rotor respectively in the tool according to figure 2A.

Figur 9 viser et uttrukket perspektivriss av en detalj ved verktøyet. Figure 9 shows an extracted perspective view of a detail of the tool.

Figur 10 viser et del-perspektivriss av en detalj ved verktøyet. Figure 10 shows a partial perspective view of a detail of the tool.

Figur 11 viser et perspektiv-delriss, delvis i snitt, av en annen detalj. Figure 11 shows a partial perspective view, partly in section, of another detail.

Figur 12 viser et noe forenklet perspektivriss av en sperreanordning for anvendelse i verktøyene ifølge figur 1-11. Figur 13 viser et snitt, i likhet med figur 2A, av en for tiden foretrukket, alternativt utførelsesform. Figur 14 viser et uttrukket perspektivriss av enkeltkomponenter ved utførelsesformen ifølge figur 13. Figur 15 viser et skjematisk riss som illustrerer de funksjoner som utføres av brønnloggeverktøyet. Figur 16 viser et snitt, i motsvarighet til den øvre del av figur 2B, av en modifisert anordning. Figur 17 viser et uttrukket perspektivriss av visse komponenter ifølge figur 16. Figure 12 shows a somewhat simplified perspective view of a locking device for use in the tools according to Figures 1-11. Figure 13 shows a section, similar to Figure 2A, of a currently preferred, alternative embodiment. Figure 14 shows an extracted perspective view of individual components in the embodiment according to Figure 13. Figure 15 shows a schematic view illustrating the functions performed by the well logging tool. Figure 16 shows a section, corresponding to the upper part of Figure 2B, of a modified device. Figure 17 shows an extracted perspective view of certain components according to Figure 16.

Det er i figur 1 vist en borerigg 15 som på kjent måte er forbundet med et drivverk 16 som overfører et drivende dreiemoment til en borestreng 17 hvis nedre ende er koplet til en borkrone 18 for boring av et hull i en undergrunnsformasjon 19. Borkronen kan alternativt dreies med en "slammotor" som drives under påvirkning av borefluidtrykket eller -strømmen og som befinner seg ved borkronen i den nedre ende av borestrengen, slik at borestrengen ikke behøver å dreies. En slik motormekanisme benyttes ofte for styrt retningsboring. I borestrengen er det på kjent måte innkoplet en rekke av vektrør som avgrenser en sammenhengende kanal for fremføring, til bunnen av borehullet, av en borefluidstrøm fra en for-trengningspumpe 10 hvis strømningsvariasjoner utjevnes ved hjelp av en akkumu-lator eller pulseringsdemper 11, (kjent innen boreindustrien), for avkjøling av borkronen og borttransportering av borkakset som medføres i borefluidstrømmen og føres oppad mellom borestrengens yttervegg og borehullets omgivende inner-vegg. Figure 1 shows a drilling rig 15 which is connected in a known manner to a drive mechanism 16 which transfers a driving torque to a drill string 17 whose lower end is connected to a drill bit 18 for drilling a hole in an underground formation 19. The drill bit can alternatively is turned with a "mud motor" which is operated under the influence of the drilling fluid pressure or flow and which is located at the drill bit at the lower end of the drill string, so that the drill string does not need to be turned. Such a motor mechanism is often used for controlled directional drilling. In the drill string, there is connected in a known manner a series of stress tubes which delimit a continuous channel for advancing, to the bottom of the borehole, a flow of drilling fluid from a displacement pump 10 whose flow variations are equalized by means of an accumulator or pulsation damper 11, (known within the drilling industry), for cooling the drill bit and transporting away the cuttings that are entrained in the drilling fluid flow and carried upwards between the outer wall of the drill string and the surrounding inner wall of the borehole.

Under boring er det i de fleste tilfeller viktig å foreta kontinuerlig eller periodisk kontroll av visse parametre i boreprosessen, såsom temperatur, retning og orientering i bunnen av borehullet, påkjenningen på vektrøret og andre karakte- nstika hos formasjonen hvori boret et i funksjon. I dette øyemed er et brønn-loggeverktøy 21 montert i borestreng-boringen. Verktøyet 21 er av langstrakt, stort sett sylindrisk form og er i sin nedre ende forbundet med en generelt rør-formet styrings-og sentreringstapp 22 med en bueformet underkant 23 hvis øverste parti fører til et aksialtforløpende spor 24 som opptar en kile 25 som er fastgjort i sideveggen til en styrehylse 26. Hylsen 26 (som bare er vist skjematisk) er et konvensjonelt element med utvendige steg (ikke vist) som er montert på en list på et kort innrettingsrør og fastgjort med settskruer e.l. Kilen 25 er fast festet til hylsen 26 og strekker seg radialt innad. Når verktøyet 21 nedføres til bunnen av borestrengen, vil underkanten 23 av styringen bringes i anlegg mot kilen 25, hvorved verktøyet dreies inntil kilen kommer inn i det aksiale spor 24 og derved fikserer verktøyets retning i forhold til hylsen 26. Tyngden av verktøyet 21 opptas av kilen 25 som ligger an mot den øvre ende av sporet 24. Alternativt kan styringen og styrehylsen være forsynt med innbyrdes motsvarende anslagsflater. During drilling, it is in most cases important to carry out continuous or periodic control of certain parameters in the drilling process, such as temperature, direction and orientation at the bottom of the borehole, the stress on the collar and other characteristics of the formation in which the drill is operating. For this purpose, a well logging tool 21 is mounted in the drill string bore. The tool 21 is of elongated, largely cylindrical shape and is connected at its lower end to a generally tubular guide and centering pin 22 with an arched lower edge 23, the upper part of which leads to an axially extending groove 24 which accommodates a wedge 25 which is fixed in the side wall of a guide sleeve 26. The sleeve 26 (which is only shown schematically) is a conventional element with external steps (not shown) which is mounted on a strip on a short alignment tube and fixed with set screws or the like. The wedge 25 is firmly attached to the sleeve 26 and extends radially inwards. When the tool 21 is lowered to the bottom of the drill string, the lower edge 23 of the guide will be brought into contact with the wedge 25, whereby the tool is rotated until the wedge enters the axial groove 24 and thereby fixes the direction of the tool in relation to the sleeve 26. The weight of the tool 21 is taken up by the wedge 25 which rests against the upper end of the groove 24. Alternatively, the guide and the guide sleeve can be provided with mutually corresponding abutment surfaces.

Den øvre ende av verktøyet 21 er forsynt med en spydspiss-formet enhet 28 som gjør det mulig å håndtere verktøyet ved hjelp av et standardverktøy som nedføres på en kabel i borestrengen, og løses fra spydspiss-enheten når verk-tøyet er plassert i stilling, eller det kan benyttes et gjenvinningsverktøy som griper om spydspiss-enheten, når verktøyet skal hentes opp til overflaten. Enheten 28 består i hovedsak av en aksial stamme 29 med et utvidet hode 30 som er hensiktsmessig utformet for sammenkopling med gjenvinningsverktøyet. The upper end of the tool 21 is provided with a spearhead-shaped unit 28 which makes it possible to handle the tool with the help of a standard tool which is lowered on a cable in the drill string, and is released from the spearhead unit when the tool is placed in position, or a recovery tool can be used that grips the spearhead unit, when the tool is to be retrieved to the surface. The unit 28 essentially consists of an axial stem 29 with an extended head 30 which is suitably designed for connection with the recovery tool.

I et midtre punkt langs stammen 29 er det anordnet radialt utadragende, aksialtrettete steg 31 hvis ytterender strekker seg inn i en rørformet opptakerhylse 36. Ytterveggen av hylsen 36 kan være forsynt med egnete pakninger (ikke vist) som bringes i anlegg mot boringen i borestreng-vektrøret. Hvis forskjellen i disse diametre er stor, kan det innkoples en diameterreduserende polerhylse 32. Som vist i figur 2A, går den øvre ende av polerhylsen 32 over i en ringformet skulder 33 som befinner seg i anlegg i et trinn (ikke vist) i vektrøret og er forsynt med pakninger 34 på sin yttervegg. Opptakerhylsen 36 danner i dette tilfelle en avtetning 36A mot kanalen i polerhylsen 32. At a central point along the stem 29, there is arranged a radially projecting, axially aligned step 31 whose outer ends extend into a tubular receiver sleeve 36. The outer wall of the sleeve 36 can be provided with suitable gaskets (not shown) which are brought into contact with the bore in the drill string the esophagus. If the difference in these diameters is large, a diameter-reducing polishing sleeve 32 can be engaged. As shown in Figure 2A, the upper end of the polishing sleeve 32 passes into an annular shoulder 33 which is located in abutment in a step (not shown) in the neck tube and is provided with gaskets 34 on its outer wall. In this case, the recording sleeve 36 forms a seal 36A against the channel in the polishing sleeve 32.

En stator 37 som er fastgjort i hylsen 36, har i sin nedre ende en forsenkning 39. Formen av statoren 37 er tydeligere vist i figur 4 og 7, hvorav det fremgår at statoren omfatter et sylindrisk statorhus hvorfra det utgår en rekke skrueformet anordnete skovler 42 hvis ytterkanter ligger an mot og er fastgjort til innerveggen av opptakerhylsen 36 slik at statoren, sammen med opptakerhylsen, danner et system av aksialt- og skråttforløpende kanaler som kan gjennomstrømmes av borefluid. Som det tydelig fremgår av figur 7, øker skovlene 42 i tykkelse mot sine nedre ender slik at de mellomliggende kanalene innsnevres gradvis mot sine A stator 37 which is fixed in the sleeve 36 has a recess 39 at its lower end. The shape of the stator 37 is more clearly shown in Figures 4 and 7, from which it is clear that the stator comprises a cylindrical stator housing from which a series of helically arranged vanes 42 emanate whose outer edges rest against and are attached to the inner wall of the recorder sleeve 36 so that the stator, together with the recorder sleeve, forms a system of axially and obliquely running channels through which drilling fluid can flow. As is clearly evident from Figure 7, the vanes 42 increase in thickness towards their lower ends so that the intermediate channels gradually narrow towards their

nedre ender. lower ends.

I den nedre ende av opptakerhylsen er det fastgjort en rekke radiale steg 43 som er montert på en overgangsdels 45 rørformete nav 44 og som avgrenser kanaler for borefluid som utstrømmer fra nedre ende av opptakerhylsen 36. En akselenhet 46 er dreibart opplagret i forhold til navet 44, og er ved den øvre ende av navet forbundet med en dreibar pakning 47 som holdes nede av nedre ende av rotoren 49, for å forebygge inntrengning av borefluid. En øvre seksjon 48 av akselenheten 46 strekker seg inn i statorforsenkningen 39 og er, ved statorens nedre ende, forbundet med et rotorelement 49 som er tydeligere vist i figur 8. En trykkfjær 47A som er montert på akselseksjonen 48 under rotoren 49, tvinger pakningen 47 fast mot overgangsdelens nav 44. Rotoren 49 er fastkilt til akselseksjonen 48 og fastgjort med en forankringsdel 50 for rotasjonsbevegelse med akselenheten 46, og er i sin ytterside utstyrt med en rekke stort sett aksialfor-løpende kanaler 51 som i avstand og innbyrdes avstand overensstemmer med skovlene 42 på statoren, og kanalene 51 øker gradvis i sin vinkelåpning fra den øvre ende av rotoren til nedre ende, slik det tydelig fremgår av figur 8. Kanalene 51 danner således adskilte ribber 55 på ytterveggen av rotoren 49 og, som vist i figur 4, 7 og 8, er vinkelutstrekningen av den øvre ende 56 av ribbene 55 tilstrekkelig til effektivt å lukke den nedre ende av kanalene mellom statorens skovler 42, når rotoren dreies for å bringe ribbene 55 i flukt med disse kanaler. O-ringpaknin-ger 52 forebygger fluidgjennomstrømning mellom rotoren 49 og akselseksjonen 48. Rotoren 49 understøttes av en ringformet skulder 53 på akselseksjonen 48. At the lower end of the recorder sleeve, a series of radial steps 43 are attached which are mounted on the tubular hub 44 of a transition part 45 and which delimit channels for drilling fluid which flows out from the lower end of the recorder sleeve 36. A shaft unit 46 is rotatably supported in relation to the hub 44 , and is connected at the upper end of the hub with a rotatable gasket 47 which is held down by the lower end of the rotor 49, to prevent the penetration of drilling fluid. An upper section 48 of the shaft assembly 46 extends into the stator recess 39 and, at the lower end of the stator, is connected to a rotor member 49 which is more clearly shown in Figure 8. A compression spring 47A mounted on the shaft section 48 below the rotor 49 forces the packing 47 fixed against the hub 44 of the transition part. The rotor 49 is wedged to the shaft section 48 and fixed with an anchoring part 50 for rotational movement with the shaft unit 46, and is equipped on its outside with a number of largely axially extending channels 51 which in distance and mutual distance correspond to the vanes 42 on the stator, and the channels 51 gradually increase in their angular opening from the upper end of the rotor to the lower end, as is clearly evident from figure 8. The channels 51 thus form separate ribs 55 on the outer wall of the rotor 49 and, as shown in figure 4, 7 and 8, the angular extent of the upper end 56 of the ribs 55 is sufficient to effectively close the lower end of the channels between the stator vanes 42, when the rotor is turned fo r to bring the ribs 55 flush with these channels. O-ring seals 52 prevent fluid flow between the rotor 49 and the shaft section 48. The rotor 49 is supported by an annular shoulder 53 on the shaft section 48.

Overgangsdelen 45 skråner konisk utad under navet 44 og danner et anslag som er forbundet med den øvre ende av en øvre, rørformet låsehylse 57A som i sin tur er forbundet med en nedre låsehylse 57B hvis nedre ende er koplet til et sylindrisk solenoidhus 58 som er forbundet med underliggende kompensator-hus 59. Den nedre ende av kompensatorhuset 59 er i sin tur forbundet med et sylindrisk rør 60 som opptar elektroniske og krafttilførselskomponenter (ikke vist) og hvis nedre ende er utstyrt med styringen 22. The transition part 45 slopes conically outwards below the hub 44 and forms a stop which is connected to the upper end of an upper tubular locking sleeve 57A which in turn is connected to a lower locking sleeve 57B whose lower end is connected to a cylindrical solenoid housing 58 which is connected with an underlying compensator housing 59. The lower end of the compensator housing 59 is in turn connected to a cylindrical tube 60 which accommodates electronic and power supply components (not shown) and whose lower end is equipped with the control 22.

akselenheten 46 er montert i adskilte, øvre og nedre lagre 61 som er anordnet i den øvre låsehylsen 57a. En demperanordning 62 er montert nær den øvre innerende av den øvre låsehylse 57a, og omfatter en demperdriver 63 i form av en sylindrisk krage som er fastkilt for å rotere med akselenheten 46, men er the shaft unit 46 is mounted in separate, upper and lower bearings 61 which are arranged in the upper locking sleeve 57a. A damper assembly 62 is mounted near the upper inner end of the upper locking sleeve 57a, and comprises a damper driver 63 in the form of a cylindrical collar which is keyed to rotate with the shaft assembly 46, but is

aksialt glidbar i forhold til denne. Kragen 63 danner den ene ende av en sylinder-enhet 64 som samvirker med et ringformet stempel 65 som er fastgjort i forhold til akselenheten 46. I sideveggen av låsehylsen 57a er det fastgjort en tapp 66 som strekker seg radialt innad og opptas i et spor 67 i kragen 63. Som tydeligere vist i figur 10, forløper sporet 67 i bølgeform rundt ytterveggen av kragen 63, og endrer axially sliding relative to this. The collar 63 forms one end of a cylinder unit 64 which cooperates with an annular piston 65 which is fixed in relation to the shaft unit 46. In the side wall of the locking sleeve 57a a pin 66 is fixed which extends radially inwards and is received in a groove 67 in the collar 63. As more clearly shown in figure 10, the groove 67 extends in wave form around the outer wall of the collar 63, and changes

derved sin posisjon i aksialretning. Når den roterer med akselen 46 vil demperanordningen 62, i samvirkning med tappen 66 i sporet 67, foreta en svingebevegelse i akselens aksialretning, og denne svingebevegelse (og følgelig rotasjons-beveglsen av akselenheten 46) dempes ved fortrenging av hydraulisk fluid i sylinderen 64 fra den ene side av stempelet 65 til den annen. Demperanordningen 62 fungerer følgelig på samme måte som en hydraulisk demper. thereby its position in the axial direction. When it rotates with the shaft 46, the damper device 62, in cooperation with the pin 66 in the groove 67, will make a swinging movement in the axial direction of the shaft, and this swinging movement (and consequently the rotational movement of the shaft unit 46) is dampened by displacement of hydraulic fluid in the cylinder 64 from the one side of the stamp 65 to the other. The damper device 62 therefore functions in the same way as a hydraulic damper.

Ved hjelp av lagrene 61 er akselenheten 46 sentrert i forhold til låsehylsen 57a, og fiksert i aksialretning i forhold til hylsen med to flensringer 68 som er plassert ved hver sitt lager 61, som vist i figur 2A og 2B. By means of the bearings 61, the shaft unit 46 is centered in relation to the locking sleeve 57a, and fixed in the axial direction in relation to the sleeve with two flange rings 68 which are placed at each bearing 61, as shown in Figures 2A and 2B.

Det nederste av de to lagre 61 ligger an mot en flens 70 i den øvre ende av den nedre låsehylsen 57b. En underliggende forlengelse 71 av akselenheten 46 strekker seg nedad inn i den nedre låsehylse 57b og er forbundet med en torsjonsdrivenhet 72 som i sin tur er koplet til en låseinnretning 73, som nærmere forklart i det etterfølgende. The lower of the two bearings 61 rests against a flange 70 at the upper end of the lower locking sleeve 57b. An underlying extension 71 of the shaft unit 46 extends downwards into the lower locking sleeve 57b and is connected to a torsion drive unit 72 which in turn is connected to a locking device 73, as explained in more detail below.

Akselforlengelsen 71 omsluttes av en drivtrykkfjær 74 som sammenpresses mellom en skulder på akselen og oversiden av et torsjonsdrivelement 75. Som tydeligere vist i figur 9, er torsjonsdrivelementet 75 av stort sett sylindrisk form med en midtkanal 76 som krysses av en diametral sliss 77. Den nedre akselforlengelsen 71 opptas i kanalen 76, og en tapp 78 på akselforlengelsen 71 opptas i slissen 77. Torsjonsdrivelementet 75 er med klaring innført i den nedre låsehylsen 57b, hvor den, ved samvirkning mellom tappen 78 og slissen 77, tvinges til å følge rotasjonsbevegelsene av akselenheten 46 uten å være fastgjort aksialt til denne. The shaft extension 71 is enclosed by a drive pressure spring 74 which is compressed between a shoulder on the shaft and the upper side of a torsion drive element 75. As more clearly shown in figure 9, the torsion drive element 75 is of a largely cylindrical shape with a central channel 76 which is crossed by a diametrical slot 77. The lower the shaft extension 71 is received in the channel 76, and a pin 78 on the shaft extension 71 is received in the slot 77. The torsion drive element 75 is introduced with clearance into the lower locking sleeve 57b, where, by interaction between the pin 78 and the slot 77, it is forced to follow the rotational movements of the shaft unit 46 without being attached axially to this.

Låseinnretningen 73 omfatter et låsebur bestående av et stort sett sylindrisk hus 79 som opptas i den nedre låsehylse 57b umiddelbart under torsjonsdrivenheten 72. Et par diametralt motsatt beliggende knaster 80 rager nedad fra undersiden av torsjonsdrivelementet 75. Et andre par diametralt motsatt beliggende knaster 81 rager oppad fra låsehuset 79. Et plant, elastisk fjærelement 82 av hardgummi som er anbragt mellom torsjonsdrivelementet 75 og låsehuset 79, omfatter fire radialt utadragende armer 83 som hver for seg er plassert mellom to knaster 80 og 81 slik at dreiebevegelsen av torsjonsdrivelementet 75 overføres til låsehuset 79 gjennom fjærarmene 83 som befinner seg i inngrep mellom de parvise knaster 80 og 81. Fjærelementet 82 har en hardhet av 55-70 durometer og kan bestå av neopren eller annen gummi som er egnet for anvendelse under de opptredende driftstemperaturer. The locking device 73 comprises a locking cage consisting of a largely cylindrical housing 79 which is accommodated in the lower locking sleeve 57b immediately below the torsion drive unit 72. A pair of diametrically opposed lugs 80 project downwards from the underside of the torsion drive element 75. A second pair of diametrically opposed lugs 81 project upwards from the lock housing 79. A flat, elastic spring element 82 made of hard rubber which is placed between the torsion drive element 75 and the lock housing 79, comprises four radially projecting arms 83 which are each separately placed between two cams 80 and 81 so that the turning movement of the torsion drive element 75 is transferred to the lock housing 79 through the spring arms 83 which are in engagement between the paired cams 80 and 81. The spring element 82 has a hardness of 55-70 durometer and may consist of neoprene or other rubber which is suitable for use under the occurring operating temperatures.

Låseinnretningen 73 er beskrevet i det etterfølgende, spesielt i tilknytning til figur 2B, 3, 6 og 11. Som tidligere omtalt, er det sylindriske låsehuset eller låseburet 79 tvunget til å følge dreiebevegelsen av akselenheten 46 på grunn av The locking device 73 is described below, particularly in connection with Figures 2B, 3, 6 and 11. As previously discussed, the cylindrical locking housing or locking cage 79 is forced to follow the rotational movement of the shaft assembly 46 due to

torsjonsdrivenheten 72. the torsion drive unit 72.

Som vist i figur 6, omfatter låseinnretningens sylindriske låsehus 79 en As shown in Figure 6, the locking device's cylindrical locking housing 79 comprises a

rørformet sidevegg 84 som er forbundet med et par adskilte, øvre og nedre ringer henholdsvis 85 og 86, hvor knastene 81 er utformet i ett med den øvre ring. I figur 6 er deler av låsehuset 79 utelatt, slik at det indre fremtrer detaljert. Låsehuset 79 danner et hult, sylindrisk bur hvor den øvre ring 85 er forbundet med fire nedad-ragende tapper 87 som er jevnt fordelt rundt verktøyets lengdeakse. Den nedre ring 86 er likeledes forbundet med fire oppadragende tapper 88 som er anordnet med samme mellomliggende vinkelavstand og hvor de nedre tapper er forskjøvet 45° i forhold til de øvre tapper. tubular side wall 84 which is connected by a pair of separate, upper and lower rings 85 and 86 respectively, where the knobs 81 are designed as one with the upper ring. In Figure 6, parts of the lock housing 79 are omitted, so that the interior appears in detail. The lock housing 79 forms a hollow, cylindrical cage where the upper ring 85 is connected by four downwardly projecting pins 87 which are evenly distributed around the longitudinal axis of the tool. The lower ring 86 is likewise connected with four upwardly extending pins 88 which are arranged with the same intermediate angular distance and where the lower pins are offset by 45° in relation to the upper pins.

I solenoidhuset 58 er det montert en solenoid 90 som er opplagret i en In the solenoid housing 58, a solenoid 90 is mounted which is stored in a

kanal 91 og tvinges oppad av en trykkfjær 92. En aksialtforløpende stang 93 som strekker seg oppad fra solenoidstempelet, styres glidbart i en kanal som utmunner i en utvidet forsenkning 95 som utmunner mot en øvre ende av solenoidhuset 58. Den øvre ende av solenoidstangen 93 er forbundet med et tverrstykke 96 (figur 11) og en trykkskruefjær 97 som omslutter stangen 93, befinner seg i anlegg under tverrstykket 96 og tvinger stangen kontinuerlig oppad. Tverrstykket 96 er forbundet med lagre 103 for en tversgående låseaksel 99 (se figur 3 og 11). Akselen 99 er montert i en tversgående, diametralt anordnet og aksialtforløpende føringssliss 100 i en hylseforlengelse 101 på den øvre ende av solenoidhuset 58. Ruller 102 som ligger an mot sideveggene av føringsslissen, styrer akselen 99 under bevegelse i verktøyets aksialretning, og samvirkningen mellom rullene og føringsslissen forhindrer dreiebevegelse av akselen 99 og solenoidstangen 93 om verktøyaksen. Den ene ende av akselen 99 rager radialt ut over hylsen 101 og danner en stopper 99a, beliggende i bevegelsesbanen for tappene 87 og 88 i låseburet 79. Akselen 99 er opplagret fritt dreibart i rullene 102 og kan rotere i forhold til tverrstykket 96 i et lager 103. channel 91 and is forced upwards by a pressure spring 92. An axially extending rod 93 extending upwards from the solenoid piston is slidably guided in a channel which opens into an enlarged recess 95 which opens towards an upper end of the solenoid housing 58. The upper end of the solenoid rod 93 is connected by a crosspiece 96 (figure 11) and a compression screw spring 97 which encloses the rod 93, is in abutment under the crosspiece 96 and forces the rod continuously upwards. The cross piece 96 is connected to bearings 103 for a transverse locking shaft 99 (see figures 3 and 11). The shaft 99 is mounted in a transverse, diametrically arranged and axially extending guide slot 100 in a sleeve extension 101 on the upper end of the solenoid housing 58. Rollers 102, which abut against the side walls of the guide slot, guide the shaft 99 during movement in the axial direction of the tool, and the interaction between the rollers and the guide slot prevents rotary movement of the shaft 99 and the solenoid rod 93 about the tool axis. One end of the shaft 99 protrudes radially above the sleeve 101 and forms a stop 99a, located in the path of movement of the pins 87 and 88 in the locking cage 79. The shaft 99 is mounted freely rotatably in the rollers 102 and can rotate in relation to the cross piece 96 in a bearing 103.

Fjæren 97 som omslutter solenoidstangen 93, tvinger akselen 99 oppad, slik at stopperen 99a plasseres i bevegelsesbanen for de øvre tapper 87 i låseburet 79. Når en av de øvre tapper 87 i denne stilling bringes i anlegg mot stopperen, forhindres dreiebevegelse av låseburet 79 og følgelig av rotoren 49 som er forbundet med låseburet gjennom akselenheten 46. Ved opplading av solenoiden 90 trekkes stangen 93 nedad hvorved stopperen 99a føres ut av banen for de øvre tapper 87 og inn i banen for de nedre tapper 88, slik at låseburet 79, og følgelig rotoren 49, kan dreies ca. 45°, til en av de nedre tapper bringes i anlegg mot stopperen. Når solenoiden 9 utlades, skyves akselen 99 oppad av fjæren 97, hvorved den nedre tappen 88 løsgjøres og låseburet 79 frigjøres for en ytterligere, sprangvis dreining av 45°, til den neste, øvre tapp 87 bringes i anlegg. The spring 97 which encloses the solenoid rod 93 forces the shaft 99 upwards, so that the stopper 99a is placed in the path of movement of the upper pins 87 in the locking cage 79. When one of the upper pins 87 in this position is brought into contact with the stopper, turning movement of the locking cage 79 is prevented and consequently by the rotor 49 which is connected to the locking cage through the shaft unit 46. When charging the solenoid 90, the rod 93 is pulled downwards, whereby the stopper 99a is moved out of the path of the upper pins 87 and into the path of the lower pins 88, so that the locking cage 79, and consequently the rotor 49 can be turned approx. 45°, until one of the lower pins is brought into contact with the stopper. When the solenoid 9 is discharged, the shaft 99 is pushed upwards by the spring 97, whereby the lower pin 88 is released and the locking cage 79 is released for a further, jerky turn of 45°, until the next, upper pin 87 is brought into contact.

Solenoidhuset 58 beskytter solenoiden mot borefluidet og er gjennom gjenger forbundet med nedre ende av den nedre låsehylsen 57b og fastgjort til denne i fiksert dreiestilling i forhold til statoren 37, slik at rotoren 49, på grunn av de ulike delers fikserte stillinger, befinner seg i en forutbestemt dreiestilling i forhold til statoren 37, når solenoiden 90 er utladet. Denne forutbestemte plassering overensstemmer med en innstilling eller innretting mellom kanalene 51 i rotoren 49 og passasjene mellom skovlene 42 på statoren 37, slik at motstanden mot borefluidstrømmen gjennom rotoren 49 reduseres. The solenoid housing 58 protects the solenoid from the drilling fluid and is connected through threads to the lower end of the lower locking sleeve 57b and attached to this in a fixed rotational position in relation to the stator 37, so that the rotor 49, due to the fixed positions of the various parts, is in a predetermined rotational position in relation to the stator 37, when the solenoid 90 is discharged. This predetermined location corresponds to a setting or alignment between the channels 51 in the rotor 49 and the passages between the vanes 42 of the stator 37, so that the resistance to the drilling fluid flow through the rotor 49 is reduced.

Borefluidstrømmen som passerer gjennom den øvre ende av verktøyet, stort sett i aksialretning som vist med piler i figur 2A, får en hastighet i skråretning under passeringen over statorskovlene 42, og vil følgelig overføre et dreiemoment til rotoren 49 under sin bevegelse gjennom rotorkanalene 51. Som det imidlertid fremgår av det ovenstående, kan rotoren 49 ikke rotere fritt fordi dens dreiebevegelse blir nøyaktig styrt av låseinnretningen 73, og dreiebevegelse er utelukket når stopperen 99a befinner seg i anlegg mot en av tappene 87 eller 88 i låseburet 79. The drilling fluid flow passing through the upper end of the tool, generally in an axial direction as shown by arrows in Figure 2A, acquires a velocity in an oblique direction during the passage over the stator vanes 42, and will consequently transmit a torque to the rotor 49 during its movement through the rotor channels 51. As however, it appears from the above, the rotor 49 cannot rotate freely because its turning movement is precisely controlled by the locking device 73, and turning movement is excluded when the stopper 99a is in contact with one of the pins 87 or 88 in the locking cage 79.

Når solenoiden 90 opplades og stopperen 99a trekkes nedad og frigjøres fra den øvre tappen 87, kan låseburet 79 og følgelig rotoren 49 dreies fritt i en vinkel av 45°, til en av de nedre tapper 88 bringes i anlegg mot stopperen 99a. Rotoren 49 blir derved låst i en stilling hvori den brede overende 56 av ribbene 55 stort sett fullstendig lukker nedre endee av kanalene gjennom statoren 37, hvorved det oppstår en trykkpuls som forplantes gjennom borefluidet til markoverflaten. When the solenoid 90 is charged and the stopper 99a is pulled downwards and released from the upper pin 87, the locking cage 79 and consequently the rotor 49 can be turned freely at an angle of 45°, until one of the lower pins 88 is brought into contact with the stopper 99a. The rotor 49 is thereby locked in a position in which the wide upper end 56 of the ribs 55 largely completely closes the lower end of the channels through the stator 37, whereby a pressure pulse occurs which is propagated through the drilling fluid to the field surface.

For å forebygge for tidlig erosjon av modulatordelene grunnet høyhastig-hets-kollisjonene med svevende partikler i borefluidet, er delene fremstilt av harde materialer eller belagt, diffundert eller sintret med harde materialer, såsom titan-karbid. Av spesielle flatepartier av interesse kan nevnes undersiden av statorskovlene 42, overenden og sidene av rotorskovlene 55 og innersiden av opptakerhylsen 36 som omslutter disse deler. To prevent premature erosion of the modulator parts due to the high-velocity collisions with suspended particles in the drilling fluid, the parts are made of hard materials or coated, diffused or sintered with hard materials, such as titanium carbide. Particular surface areas of interest include the underside of the stator vanes 42, the upper end and sides of the rotor vanes 55 and the inner side of the recorder sleeve 36 which encloses these parts.

Det er nødvendig at brønnloggeverktøyets innvendige komponenter beskyttes mot påvirkninger fra borefluidet. Den øvre og den nedre låsehylse 57a og 57b, solenoidhuset og kompensatorhuset fylles derfor med olje. Kompensatorhuset 59 opptar en kompensatoranordning som bevirker at trykket i denne oljen økes til overensstemmelse med trykket i det omgivende borefluid, som øker når verktøyet 21 nedføres gradvis dypere i borehullet. Kompensatorhuset er derfor utstyrt med en sylindrisk kanal 110 som i sin nedre ende har en munning 111 som står i forbindelse med yttersiden av verktøyet 21 og med det omgivende borefluid. Et fjærbelastet stempel 112 er opplagret i kanalen 110. Når trykket i borefluidet rundt verktøyet 21 øker, skyves stempelet 112 oppad i kanalen og fremkaller derved en kompenserende trykkøkning i oljen i kanalen og i oljen i verktøyets innerkamre som gjennom egnete åpninger (ikke vist) står i forbindelse med kanalen 110. It is necessary that the well logging tool's internal components are protected against influences from the drilling fluid. The upper and lower locking sleeves 57a and 57b, the solenoid housing and the compensator housing are therefore filled with oil. The compensator housing 59 accommodates a compensator device which causes the pressure in this oil to be increased to match the pressure in the surrounding drilling fluid, which increases when the tool 21 is lowered gradually deeper into the borehole. The compensator housing is therefore equipped with a cylindrical channel 110 which at its lower end has a mouth 111 which is in connection with the outside of the tool 21 and with the surrounding drilling fluid. A spring-loaded piston 112 is stored in the channel 110. When the pressure in the drilling fluid around the tool 21 increases, the piston 112 is pushed upwards in the channel and thereby induces a compensatory increase in pressure in the oil in the channel and in the oil in the tool's inner chambers which through suitable openings (not shown) in connection with channel 110.

Under kompensatorhuset 59 er det innkoplet en rørinnretning 60 som opptar regulatorer for strømtilførsel og elektronisk system som styrer funksjonen av låseinnretningen 73. I kompensatorhuset 59 er det anordnet en rørkanal 113 for sammenkopling av styrekablene (ikke vist) mellom solenoiden 90 og de elektroniske regulatorer, og for overføring av oljen til det indre av rørinnretningen 60 opptil en skjermkopling som beskytter strømtilførsels- og elektronikkmodulen mot oljetrykket og sikrer at oljetrykket i rørinnretningen er i balanse med det utvendige borefluidtrykk. Under the compensator housing 59, a pipe device 60 is connected which accommodates regulators for power supply and electronic system that controls the function of the locking device 73. In the compensator housing 59, a pipe channel 113 is arranged for connecting the control cables (not shown) between the solenoid 90 and the electronic regulators, and for transferring the oil to the interior of the pipe arrangement 60 up to a screen coupling which protects the power supply and electronics module against the oil pressure and ensures that the oil pressure in the pipe arrangement is in balance with the external drilling fluid pressure.

Kompensatoranordningen vil følgelig kompensere de trykkendringer i borefluidet som overføres til verktøyet, som skyldes drift av verktøyet i vekslende dybde. Når verktøyet senkes vil stempelet 112, grunnet det økende trykk i det omgivende borefluid, forskyves og fremkalle tilsvarende trykkøkning i oljen i verk-tøyet. Eventuell luft i verktøyet vil også komprimeres. The compensator device will consequently compensate for the pressure changes in the drilling fluid that are transferred to the tool, which are due to operation of the tool at varying depths. When the tool is lowered, the piston 112 will, due to the increasing pressure in the surrounding drilling fluid, be displaced and cause a corresponding increase in pressure in the oil in the tool. Any air in the tool will also be compressed.

Verktøyets virkemåte er beskrevet i det etterfølgende. Rørinnretningen 60 opptar forbindelsessystemet og ulike transduktorer for måling av brønnhullpara-metrene. Rørinnretningen vil også inneholde en trykktransduktor, for at verktøyet skal kunne motta trykksignaler fra markoverflaten. Videre opptar rørinnretningen elektroniske organer for måling og styring samt kraftkilden for systemet. Disse komponenter er verken vist eller beskrevet detaljert, bortsett fra diagrammet i figur 15. Komponentene er tidligere kjent og utgjør ingen del av oppfinnelsen. Som det fremgår av figur 15, blir derfor de nødvendige brønnhullparametre målt med egnete transduktorer 120, og signalene fra disse overføres gjennom en multiplek-ser 121 til en sentral prosessorenhet 122 som styrer oppladingen av solenoiden 90, og systemet tilføres kraft fra en strømkilde 123 i form av et egnet, elektrisk batteri eller en strømproduserende turbinanordning. Ved opplading av solenoiden styres trykkmodulatoren 125 (dvs. stillingen av rotorflatene 56 i forhold til kanalene i statoren) som frembringer de trykkpulssignaler som overføres oppad gjennom borehullet, representert ved linjen 126 i figur 15, til en trykktransduktor 127 på boreriggen 15, hvor signalene fra trykktransduktoren 127 blir behørlig overført til en stripekortskriver 128 eller en annen, egnet dekoderanordning. The tool's operation is described below. The pipe device 60 accommodates the connection system and various transducers for measuring the wellbore parameters. The pipe device will also contain a pressure transducer, so that the tool can receive pressure signals from the field surface. Furthermore, the pipe system houses electronic devices for measurement and control as well as the power source for the system. These components are neither shown nor described in detail, apart from the diagram in figure 15. The components are previously known and form no part of the invention. As can be seen from Figure 15, the necessary wellbore parameters are therefore measured with suitable transducers 120, and the signals from these are transmitted through a multiplexer 121 to a central processor unit 122 which controls the charging of the solenoid 90, and the system is supplied with power from a current source 123 in in the form of a suitable electric battery or a power-producing turbine device. When charging the solenoid, the pressure modulator 125 is controlled (i.e. the position of the rotor surfaces 56 in relation to the channels in the stator) which produces the pressure pulse signals which are transmitted upwards through the borehole, represented by line 126 in figure 15, to a pressure transducer 127 on the drilling rig 15, where the signals from the pressure transducer 127 is duly transferred to a stripe card printer 128 or other suitable decoder device.

Avlesningene fra stripekortskriveren angir verdiene for de målte brønn-hullparametre og gjør det mulig å overvåke brønnhullstilstandene kontinuerlig eller periodisk, etter behov. The readings from the strip chart printer indicate the values for the measured well-hole parameters and make it possible to monitor the well-hole conditions continuously or periodically, as required.

Som tidligere nevnt er verktøyet 21 relativt enkelt og mindre komplisert enn andre, kjente verktøy som tjener samme formål, og disse fortrinn skyldes hoved- sakelig den kjensgjerning at drivkraften for trykkmodulatoren 125 avledes direkte fra selve borefluidet, og at det derfor ikke er behov for kraftkilden og drivtransmi-sjonen som hittil har vært montert i slike verktøy, for dette formål. I stedet styres trykkmodulatoren utelukkende ved betjening av låseinnretningen 73 ved hjelp av solenoiden 90. Det er derfor ikke nødvendig å omforme den mekaniske energi fra borefluidstrømmen til elektrisk energi ved anvendelse av elektro-mekaniske anordninger og strømreguleringskretser. Det forenklete verktøy 21 vil følgelig vise større driftssikkerhet, jevnført med de hittil anvendte. As previously mentioned, the tool 21 is relatively simple and less complicated than other, known tools that serve the same purpose, and these advantages are mainly due to the fact that the driving force for the pressure modulator 125 is derived directly from the drilling fluid itself, and that there is therefore no need for the power source and the drive transmission which has hitherto been fitted in such tools, for this purpose. Instead, the pressure modulator is controlled exclusively by operating the locking device 73 by means of the solenoid 90. It is therefore not necessary to convert the mechanical energy from the drilling fluid flow into electrical energy using electro-mechanical devices and current control circuits. The simplified tool 21 will consequently show greater operational reliability, compared to those used up to now.

Demperanordningen 62 og torsjonsfjæren 82 vil i samvirkning styre dreiebevegelsen av rotoren 49 og av låseburet 79, for å forhindre at låseinnretningens komponenter beskadiges under drift. Avhengig av statorbladenes 42 vinkel samt hastigheten og egenvekten av borefluidet, kan dreiemomentet som overføres til rotoren 49, bli meget stort. Da rotoren 49 med tilhørende akselenhet 46 og låseinnretning 73 har et relativt lite treghetsmoment, vil dreiemomentet fra borefluidstrømmen, dersom det ikke begrenses, forårsake en meget stor vinkelakselerasjon av disse deler med derav følgende, raske slitasje og beskadigelse av låseinnretningens 73 komponenter, særlig de deler av stopperen 99a og låsetappene 87 og 88 som bringes i inngrep med hverandre. Hvis anordningen påføres en ukontrollert vinkelakselerasjon, vil låseburet 79 få en større vinkelhastighet når det løsgjøres av stopperen 99a og kan derved selv ved å dreies bare 45°, frembringe tilstrekkelig store trykkrefter til å forårsake skade, under sammenstøting med de nærmeste tapper 87 og 88. Slike krefter må reduseres, for å eliminere muligheten for skade eller brudd på de forskjellige komponenter, da dette selvsagt ville bringe verktøyet ut av funksjon og medføre tap av signal. Selv på et lavere nivå kan slike høyhastighets-støt med tiden fremkalle fordypninger i tappene i låseburet, og dette kan forhindre at holderen 99a frigjøres mykt fra disse tappene ved opplading av solenoiden 90. The damper device 62 and the torsion spring 82 will jointly control the turning movement of the rotor 49 and of the locking cage 79, in order to prevent the components of the locking device from being damaged during operation. Depending on the angle of the stator blades 42 as well as the speed and specific gravity of the drilling fluid, the torque transmitted to the rotor 49 can be very large. As the rotor 49 with the associated shaft unit 46 and locking device 73 has a relatively small moment of inertia, the torque from the drilling fluid flow, if not limited, will cause a very large angular acceleration of these parts with consequent rapid wear and damage to the components of the locking device 73, especially the parts of the stopper 99a and the locking pins 87 and 88 which are brought into engagement with each other. If the device is subjected to an uncontrolled angular acceleration, the locking cage 79 will have a greater angular velocity when it is released by the stopper 99a and can thereby, even by turning only 45°, produce sufficiently large compressive forces to cause damage, during collision with the nearest pins 87 and 88. Such forces must be reduced in order to eliminate the possibility of damage or breakage of the various components, as this would of course bring the tool out of function and result in loss of signal. Even at a lower level, such high velocity shocks can over time induce depressions in the tabs in the locking cage, and this can prevent the retainer 99a from being smoothly released from these tabs when charging the solenoid 90.

Demperanordningen 62 hvis funksjon er beskrevet i det ovenstående, begrenser vinkelhastigheten som kan oppnås av rotoren og av hovedakselenheten 46, slik at hastigheten hvormed tappene 87 og 88 i låseburet 79 bringes i anlegg mot holderen 99a, reduseres i høy grad. Demperanordningen 62 vil også minske eller redusere anordningens oscillasjon etter at den første kontakt er opp-rettet mellom holderen 99a og den angjeldende tapp 87, 88. The damper device 62, whose function is described above, limits the angular speed that can be achieved by the rotor and by the main shaft unit 46, so that the speed with which the pins 87 and 88 in the locking cage 79 are brought into contact with the holder 99a is greatly reduced. The damper device 62 will also reduce or reduce the device's oscillation after the first contact has been established between the holder 99a and the relevant pin 87, 88.

Størstedelen av den øvrige støtvirkning mellom holderen 99a og tappene 87, 88 opptas av fjæren 82 som er anbragt mellom låseburet 79 og torsjonsdrivelementet 75, som beskrevet i tilknytning til figur 9. Torsjonsfjæren 82 danner en gummikopling som kan deformeres elastisk under påkjenning mellom knastene 80 og 81 og derved absorbere toppbelastningsspenningene som ellers ville overføres mellom holderen 99a og tappene 87 og 88. Når toppbelastningen er absorbert, vil fjæren 82 avspennes svakt, idet fjærens totale avbøyning under drift er relativt liten, nemlig 2 til 5°. Den nødvendige, innbyrdes plassering av rotoren 49 og låseburet 79 kan derfor likevel innstilles temmelig nøyaktig. The majority of the other impact between the holder 99a and the pins 87, 88 is taken up by the spring 82 which is placed between the locking cage 79 and the torsion drive element 75, as described in connection with figure 9. The torsion spring 82 forms a rubber coupling which can be deformed elastically under stress between the cams 80 and 81 and thereby absorb the peak load stresses which would otherwise be transmitted between the holder 99a and the pins 87 and 88. When the peak load has been absorbed, the spring 82 will relax slightly, the total deflection of the spring during operation being relatively small, namely 2 to 5°. The necessary relative position of the rotor 49 and the locking cage 79 can therefore still be set quite accurately.

Da pumpeslagene fra den positivfortrengnings-pumpen som normalt anvendes under boring, kan forårsake enkelte variasjoner i momentan strøm-ningsmengde kan rotoranordningen påføres resonanssvingninger, alternativt over-eller undersvingninger, i takt med pumpeslagene. Denne tilstand kan dempes i noen grad av demperanordningen 62, men det vil forekomme en viss dødgang hos tappen 66 i slissen 67 i demperkragen 63. For å begrense svingebevegelsen til det akseptable (dvs. mindre enn 10° fra topp til topp) kan det være anordnet en énveis-låsemekanisme som vist i figur 12, som vil stoppe omtrent for hver 10°. Mekanismens dreiestilling må være slik at den ikke vil låse støtmomentet og opp-rettholde dette toppmoment mellom tappene 87, 88 og stopperen 99a, da dette kan medføre at solenoiden 90 ikke vil ha tilstrekkelig trekkraft eller fjæren 97 tilstrekkelig skyvekraft til å løsgjøre stopperen 99a fra tappene 87, 88. As the pump strokes from the positive displacement pump that is normally used during drilling can cause some variations in instantaneous flow rate, the rotor arrangement can be subjected to resonance oscillations, alternatively over- or under-oscillations, in time with the pump strokes. This condition can be mitigated to some extent by the damper device 62, but there will be a certain backlash at the pin 66 in the slot 67 in the damper collar 63. To limit the swing movement to what is acceptable (i.e. less than 10° from peak to peak) it may be provided with a one-way locking mechanism as shown in Figure 12, which will stop approximately every 10°. The turning position of the mechanism must be such that it will not lock the impact torque and maintain this peak torque between the pins 87, 88 and the stopper 99a, as this may result in the solenoid 90 not having sufficient pulling force or the spring 97 sufficient pushing force to release the stopper 99a from the pins 87, 88.

Som vist i figur 12, omfatter låseinnretningen en låsering 130 som er fastgjort i forhold til den nedre låsehylse 57b ved hjelp av en kile 131, og er utstyrt med en rekke innadrettete tenner 132. Det er i alt 40 tenner 132, men for å for-enkle illustrasjonen er det vist et mindre antall i figur 12. Med 40 tenner er stopp-flatene anordnet med vinkelmellomrom av 9°. Låseringen 130 samvirker med en sperrehake 133 som er svingbart forbundet med oversiden av torsjonsdrivelementet 75 og som, under påvirkning av en torsjonsfjær 134 på den nedre akselforlengelsen 71, tvinges til å svinge utad til inngrep med tennene. Drivelementet 75 dreies trinnvis i retning av pilen 135 i vinkelsprang av 45° (motsvarende avstanden mellom de innbyrdes påfølgende tapper 87 og 88), og under hvert sprang forflyttes sperrehaken 133 forbi fem av de førte gripetenner 132. As shown in Figure 12, the locking device comprises a locking ring 130 which is fixed in relation to the lower locking sleeve 57b by means of a wedge 131, and is equipped with a number of inwardly directed teeth 132. There are a total of 40 teeth 132, but in order to - simple illustration, a smaller number is shown in figure 12. With 40 teeth, the stop surfaces are arranged with angular spacing of 9°. The locking ring 130 cooperates with a detent 133 which is pivotally connected to the upper side of the torsion drive element 75 and which, under the action of a torsion spring 134 on the lower shaft extension 71, is forced to swing outwards into engagement with the teeth. The drive element 75 is turned step by step in the direction of the arrow 135 in angular leaps of 45° (corresponding to the distance between the mutually consecutive pins 87 and 88), and during each leap the catch 133 is moved past five of the driven gripping teeth 132.

Det vil være åpenbart for fagkyndige, at ved rotor-statoranordningen ifølge figur 2, 7 og 8 vil fluidstrømmen fremkalle bernoulli-krefter som tilstreber å drive rotoren 49 mot den lukkete stilling i forhold til statorskovlen 42, og å motvirke rotorens dreiebevegelse bort fra denne lukkete stilling. I det viste tilfelle vil bernoulli-kreftene overvinnes på grunn av det store dreiningsmoment i den ønskete rotasjonsretning, som frembringes grunnet helningen av statorskovlene 42. Dette skyldes at en del høyhastighets-fluid vil strømme ut over ytterkanten av rotorskovlene 55 og inn i spalten mellom rotorskovlene og opptakerhylsen 36, og dette vil bremse skovlene ved friksjonsvirkning og dessuten fremkalle reaksjonskraft når fluidet tvinges til å endre retning ved å støte mot andre blader. Rotor bladene er av slik utforming at flatepartiet 55a på bakkanten av rotoren 49 er minsket, for å redusere bernoulli-kraften, rette ut fluidstrømmen under dens bevegelse nedad langs rotorbladene og redusere den bakutrettete reaksjonskraft som oppstår ved at fluidet som utstøtes over forkanten av rotorens overside, treffer den foranliggende skovlen. For å sikre tilstrekkelig kraft til å bevege rotoren fra den lukkete til den åpne stilling må imidlertid statorvingene ha en relativt stor skråvinkel som resulterer i en overdreven stor kraft i den ønskete retning når rotoren befinner seg i den åpne stilling, og det vil av den grunn være nødvendig at låseinnretningens styredeler gjøres sterkere enn ønskelig. Disse deler innbefatter styreanordningen (solenoide- eller motormekanisme), akselen 99 med påmonterte lagre, låseburet 73, støtdemperfjæren 82 og den hydrauliske demper 62. Videre vil reaksjonskraften som fastholder rotoren i den lukkete stilling mot den riktige stoppflate i låseburet, bli relativt svak grunnet de optimale konstruksjonstrekk, og rotoren vil, i den lukkete stilling, kunne oscillere bort fra stoppflaten på grunn av de svingninger i strømningshastigheten som normalt forekommer ved konvensjonelt utstyr. Derved reduseres trykkpuls-middelstørrelsen. Dette problem må avhjelpes ved bruk av énveis-låsemekanismen ifølge figur 12, som bare vil tillate bevegelse i den ønskete retning. It will be obvious to those skilled in the art that in the case of the rotor-stator arrangement according to Figures 2, 7 and 8, the fluid flow will induce Bernoulli forces which tend to drive the rotor 49 towards the closed position in relation to the stator vane 42, and to counteract the rotor's turning movement away from this closed score. In the case shown, the Bernoulli forces will be overcome due to the large torque in the desired direction of rotation, which is produced due to the inclination of the stator blades 42. This is because some high-velocity fluid will flow out over the outer edge of the rotor blades 55 and into the gap between the rotor blades and the recorder sleeve 36, and this will brake the vanes by frictional action and also induce reaction force when the fluid is forced to change direction by bumping against other blades. The rotor blades are of such a design that the surface portion 55a on the rear edge of the rotor 49 is reduced, in order to reduce the Bernoulli force, straighten the fluid flow during its movement downwards along the rotor blades and reduce the rearward reaction force that occurs when the fluid that is ejected over the front edge of the rotor's upper surface , hits the vane in front. In order to ensure sufficient force to move the rotor from the closed to the open position, however, the stator vanes must have a relatively large angle of inclination which results in an excessively large force in the desired direction when the rotor is in the open position, and it will therefore it may be necessary for the locking device's control parts to be made stronger than desired. These parts include the control device (solenoid or motor mechanism), the shaft 99 with mounted bearings, the locking cage 73, the shock absorber spring 82 and the hydraulic damper 62. Furthermore, the reaction force which maintains the rotor in the closed position against the correct stop surface in the locking cage will be relatively weak due to the optimal design features, and the rotor will, in the closed position, be able to oscillate away from the stop surface due to the fluctuations in the flow rate that normally occur with conventional equipment. Thereby, the pressure pulse mean size is reduced. This problem must be remedied by using the one-way locking mechanism according to Figure 12, which will only allow movement in the desired direction.

De ovennevnte problemer vil også avhjelpes ved anvendelse av den alternative versjon av rotor-statoranordningen som er vist i figur 13 og 14. For ytterligere å redusere loggeverktøyets diameter slik at verktøyet kan opphentes i flere situasjoner, er i dette tilfelle opptakerhylsen 36 ifølge figur 2A bortfalt, ved endring av rekkefølgen for statoren, rotoren og skovlhjulet. Ifølge figur 13 som viser et lengdesnitt i motsvarighet til lengdesnittet av det øvre parti i figur 2A, er det i polerhylsen eller diameterreduseringshylsen 232 ikke anordnet noen holder hylse rundt skovlhjulet, men spydspissanordningen 228 har i stedet i sin nedre ende en gjenget, aksial kanal 229 som er sammenskrudd med den øvre ende 330 av hovedakselenheten 246. På akselenheten og under spydspissanordningen er et skovlhjul 202 fastgjort med en kile 206 til akselenheten 246, for å rotere med denne. Skovlhjulet omfatter en rekke utadragende og skråstilte skovler 203 som er anordnet med mellomliggende vinkelavstand. The above-mentioned problems will also be remedied by using the alternative version of the rotor-stator arrangement shown in Figures 13 and 14. In order to further reduce the diameter of the logging tool so that the tool can be retrieved in several situations, in this case the recorder sleeve 36 according to Figure 2A is omitted , by changing the order of the stator, rotor and impeller. According to Figure 13, which shows a longitudinal section corresponding to the longitudinal section of the upper part in Figure 2A, in the polishing sleeve or diameter reduction sleeve 232 there is no holding sleeve arranged around the vane wheel, but the spear tip device 228 instead has a threaded, axial channel 229 at its lower end which is screwed together with the upper end 330 of the main shaft assembly 246. On the shaft assembly and below the spearhead assembly, a paddle wheel 202 is attached by a wedge 206 to the shaft assembly 246, for rotation with it. The vane wheel comprises a number of protruding and inclined vanes 203 which are arranged at intermediate angular distances.

Nedenfor skovlhjulet er akselenheten 246 innført gjennom navet 248 på en rotor eller begrenser 249 som er fastgjort med en kile 250, for å rotere med akselenheten. Begrenseren 249 er tydeligere vist i figur 14, og innbefatter en rekke av oppadskrånende, radialt utadragende ribber 255 som er anordnet med samme vinkelavstand og som adskilles av kanaler 256. Som vist i figur 14, øker ribbene 255 gradvis i vinkel- og radialutstrekning nedad langs navet 248 og har på sine innbyrdes motvendte sider to smale flatefelter 257 for minsking av bernouille- kreftene, som tidligere omtalt i tilknytning til figur 8. Ribbene 255 har plane innersider. Below the impeller, the shaft assembly 246 is inserted through the hub 248 of a rotor or limiter 249 which is secured by a wedge 250, to rotate with the shaft assembly. The restrictor 249 is more clearly shown in Figure 14, and includes a series of upwardly sloping, radially projecting ribs 255 which are arranged at equal angular spacing and which are separated by channels 256. As shown in Figure 14, the ribs 255 gradually increase in angular and radial extent downward along the hub 248 and has on its mutually opposite sides two narrow flat fields 257 for reducing the Bernouille forces, as previously discussed in connection with figure 8. The ribs 255 have flat inner sides.

I motsetning til den beskrevne utførelsesform i forbindelse med figur 1-12, omfatter versjonen ifølge figur 13 og 14 en statoranordning 237 av todelt konstruk-sjon. På den øvre ende av redusereren 245 er det anordnet et rørformet nav 245a med en gjenget, øvre ende 245b. Under navet 245a er det til redusereren fastgjort en rekke radialt utadragende, aksialtforløpende skovler 242b av en diameter som er litt mindre enn innerdiameteren av redusererhylsen 232. Overkantene av skovlene 242b har en skarp, omvendt V-profil som vist i figur 14, og disse skovler 242b danner statorens nedre parti 237b. Statorens øvre parti 237a som er tydeligst vist i figur 14, omfatter et rørformet nav med en rekke radialt utadragende og aksialtforløpende skovler 242a som i antall og innbyrdes avstand overensstemmer med skovlene 242b, og med plane overender, plassert umiddelbart ved de plane undersiden av ribbene 255, og som avtar i vinkelutstrekning nedad, hvor de nedre ender av skovlene 242a er forsynt med V-formete forsenk-ninger eller spor som kan oppta overkantene av skovlene 242b. På oversiden av den øvre statorseksjon 237a er det anordnet en kort, rørformet muffe 238, og kanalen i statorseksjonen 237a og muffen 238 er innpasset over det rørformete reduserernav 245a, slik at når de øvre og nedre skovler 242a og 242b ligger an mot hverandre vil den gjengete, øvre ende av navet 245a strekke seg ovenfor muffen 238. In contrast to the described embodiment in connection with Figures 1-12, the version according to Figures 13 and 14 comprises a stator device 237 of two-part construction. A tubular hub 245a with a threaded upper end 245b is arranged on the upper end of the reducer 245. Attached to the reducer below the hub 245a is a series of radially projecting, axially extending vanes 242b of a diameter slightly smaller than the inner diameter of the reducer sleeve 232. The upper edges of the vanes 242b have a sharp, inverted V profile as shown in Figure 14, and these vanes 242b forms the stator's lower part 237b. The stator's upper part 237a, which is most clearly shown in figure 14, comprises a tubular hub with a number of radially extending and axially extending blades 242a which in number and mutual distance correspond to the blades 242b, and with flat upper ends, located immediately at the flat undersides of the ribs 255 , and which decreases in angular extent downwards, where the lower ends of the vanes 242a are provided with V-shaped depressions or grooves which can occupy the upper edges of the vanes 242b. On the upper side of the upper stator section 237a, a short, tubular sleeve 238 is arranged, and the channel in the stator section 237a and the sleeve 238 is fitted over the tubular reducer hub 245a, so that when the upper and lower vanes 242a and 242b abut against each other, it will threaded, upper end of the hub 245a extend above the sleeve 238.

En rørformet pakningsholder 239 som er montert ovenfor statoranordningen, innbefatter en nedre, innvendig gjenget seksjon 239a som er sammenskrudd med den øvre ende av reduserernavet 245a, slik at den nedre ende av pakningsholderen 239 trykker mot muffen 238 og forankrer den øvre statorseksjon 237a til den nedre seksjon 237b og til redusereren 245. Som vist i figur 13, er akselenheten 246 innført gjennom den øvre og den nedre statorseksjon og pakningsholderen 239, og i spillerommet mellom pakningsholderen og akselenheten er det montert en egnet og roterbar, eksempelvis O-ringpakning 240. Det bør bemerkes at det bare behøves en lavtrykkspakning i dette tilfelle, fordi trykkfor-skjellen gjennom pakningen 240 er liten grunnet trykkompenseringen som er beskrevet i tilknytning til figur 2B. Akselen 246 (i den utførelsesform som er vist i figur 2A) vil rotere med klaring i redusereren 245 og pakningsholderen 239. A tubular packing holder 239 mounted above the stator assembly includes a lower, internally threaded section 239a which is bolted to the upper end of the reducer hub 245a so that the lower end of the packing holder 239 presses against the sleeve 238 and anchors the upper stator section 237a to the lower section 237b and to the reducer 245. As shown in Figure 13, the shaft unit 246 is inserted through the upper and lower stator sections and the gasket holder 239, and in the clearance between the gasket holder and the shaft unit, a suitable and rotatable, for example O-ring gasket 240, is mounted. it should be noted that only a low-pressure gasket is needed in this case, because the pressure difference through the gasket 240 is small due to the pressure compensation described in connection with Figure 2B. The shaft 246 (in the embodiment shown in Figure 2A) will rotate with clearance in the reducer 245 and the packing holder 239.

Ifølge figur 13 er pakningsholderen 239 innført i en stor forsenkning 251 i begrenseren 249. According to Figure 13, the gasket holder 239 is inserted into a large recess 251 in the limiter 249.

Det påpekes, at for et gitt strømningstverrsnitt, vil systemet som er beskrevet og vist i figur 13 og 14 muliggjøre redusering av verktøydiameteren, jevnført med utførelsesformen ifølge figur 2-12. I versjonen ifølge figur 13 og 14 er spyd- spissenheten 228 fastskrudd til hovedakselenheten 246, hvilket innebærer at under opphenting opptas verktøyets totale tyngde av akselenheten 246. It is pointed out that for a given flow cross-section, the system described and shown in figures 13 and 14 will enable a reduction of the tool diameter, even with the embodiment according to figures 2-12. In the version according to Figures 13 and 14, the spear tip unit 228 is screwed to the main shaft unit 246, which means that during pick-up the total weight of the tool is absorbed by the shaft unit 246.

Selv om det ikke er noen pakning mellom statorskovlene 242a, 242b og redusererhylsen 232 vil den lille omførings-fluidstrøm som kan ledes rundt statoren gjennom klaringen, ikke få nevneverdig innvirkning på trykksignalstyrken. Det bør bemerkes, at i motsetning til den først beskrevne utførelsesform, er skovlene 242a og 242b på statoren som er vist i figur 13 og 14, utelukkende av radial form og forløper ikke skrått i forhold til aksen for akselen 246. Although there is no gasket between the stator vanes 242a, 242b and the reducer sleeve 232, the small bypass fluid flow that may be directed around the stator through the clearance will not significantly affect the pressure signal strength. It should be noted that, unlike the first described embodiment, the vanes 242a and 242b of the stator shown in Figures 13 and 14 are exclusively radial in shape and do not extend obliquely to the axis of the shaft 246.

Det påpekes at under drift, og med delene plassert som vist i figur 13, vil borefluid som strømmer nedad gjennom redusererhylsen 232, samvirke med de skråstilte skovlhjulsblader 203 ved overføring av et dreiemoment til akselenheten 246. Størrelsen av dreiemomentet vil avhenge av de eksisterende strømningsfor-hold, og skovlhjulet 202 er konstruert for slike forhold og vil derfor frembringe et tilstrekkelig men ikke overdrevent dreiemoment. Det er i realiteten anordnet en rekke forskjellig utformete skovlhjul 202, hvert enkelt med skovler 203 av forskjellige stigninger og lengder. I et gitt tilfelle vil det velges et skovlhjul som vil frembringe et tilstrekkelig men ikke overdrevent dreiemoment. Et overdrevent dreiemoment fra skovlhjulet 202 vil medføre at akselenheten 246 får for stor vinkelakselerasjon etter å være løsgjort av låseinnretningen 73, hvilket vil nød-vendiggjøre bruk av en komplisert støtabsorberer- og demperanordning, f.eks. som beskrevet i tilknytning til figur 2A og 2B. Dreiemomentet som overføres av skovlhjulet 202 til akselenheten 246, kan begrenses på en annen måte ved mon-tering av en slurekoplingsanordning (ikke vist) mellom disse to elementer slik at når et dreiemoment av valgt størrelse overskrides, kan sluring finne sted mellom skovlhjulet og akselenheten, slik at ingen overdrevne belastninger overføres til låseinnretningen 73. It is pointed out that during operation, and with the parts positioned as shown in Figure 13, drilling fluid flowing downwards through the reducer sleeve 232 will interact with the inclined impeller blades 203 in transmitting a torque to the shaft unit 246. The magnitude of the torque will depend on the existing flow conditions hold, and the impeller 202 is designed for such conditions and will therefore produce a sufficient but not excessive torque. In reality, a number of differently designed paddle wheels 202 are arranged, each with paddles 203 of different pitches and lengths. In a given case, a paddle wheel will be chosen which will produce a sufficient but not excessive torque. An excessive torque from the paddle wheel 202 will cause the shaft unit 246 to have too much angular acceleration after being released by the locking device 73, which will necessitate the use of a complicated shock absorber and damper device, e.g. as described in connection with figures 2A and 2B. The torque transmitted by the paddle wheel 202 to the shaft unit 246 can be limited in another way by mounting a slip coupling device (not shown) between these two elements so that when a torque of a selected size is exceeded, slip can take place between the paddle wheel and the shaft unit, so that no excessive loads are transferred to the locking device 73.

Ved å begrense det overførte dreiemoment til akselenheten 246 på en av By limiting the transmitted torque to the shaft assembly 246 on an av

de beskrevne måter, og ved omkonstruering av verktøyets støtdemperanordning, kan den hydrauliske demper som er beskrevet i tilknytning til figur 2A og 10, utela-tes. Et slikt modifisert system er vist i figur 16 og 17. Figur 16 viser at den nedre forlengelse 71 av akselenheten 46 er innført gjennom et lager 61 som er montert mellom den øvre låsehylse 57a og den nedre låsehylse 57b, og at den nedre ende av forlengelsen 71 er forbundet med en tapp 78 i et modifisert torsjonsdrivelement 75a som er direkte koplet til låseburet 79, dvs. uten en mellomliggende fjær 82 som vist i figur 9. Knastene 80 og 81 som bringes i anlegg mot hverandre, behøver i dette øyemed bare å utvides i sideretning. Det kan alternativt benyttes andre midler for opprettelse av direkte kontakt mellom torsjonsdrivelementet og låseburet 79. I dette tilfelle er et modifisert fjær-demperelement 82a the described ways, and by redesigning the tool's shock absorber device, the hydraulic damper described in connection with Figures 2A and 10 can be omitted. Such a modified system is shown in Figures 16 and 17. Figure 16 shows that the lower extension 71 of the shaft unit 46 is inserted through a bearing 61 which is mounted between the upper locking sleeve 57a and the lower locking sleeve 57b, and that the lower end of the extension 71 is connected to a pin 78 in a modified torsion drive element 75a which is directly connected to the locking cage 79, i.e. without an intervening spring 82 as shown in Figure 9. The cams 80 and 81 which are brought into contact with each other, in this regard only need to expand laterally. Alternatively, other means can be used to establish direct contact between the torsion drive element and the locking cage 79. In this case, a modified spring-damper element 82a

plassert under låsekonstruksjonen. Solenoidhuset 58a ifølge figur 16 har en utvidet kanal 94a som opptar en rørformet del 114 med en kanal 94b (som opptar den gjennomgående solenoidstang 93) og en forsenkning 95a i sin øvre ende, som opptar fjæren 97. En oppadrettet forlengelse 101a av den rørformete del 114 er forsynt med slisser 100a for opplagring av ruller 102 på akselen 99, som beskrevet i forbindelse med figur 11. I nedre ende av kanalen 94a er en nedre, rørformet del 115 fastgjort med en kile 116. Fjærdemperen 82a er montert mellom de innbyrdes motvendte ender av den øvre og den nedre rørformete del, og dens form fremgår tydeligere av det uttrukne perspektivriss i figur 17. Demperen 82a er, som tidligere, korsformet med fire utadragende armer 83a. Den har også en åpning 82b for innføring av solenoidakselen 93. De innbyrdes motvendte ender av den øvre og den nedre rørformete del 114 og 115 har utadragende knaster henholdsvis 117 og 118 for innskyving i overforliggende, parvise forsenk-ninger mellom armene 83a. Det fremgår av dette, at da den nedre, rørformete del 115 er fastgjort til solenoidhuset 58a og den øvre, rørformete del 114 er forbundet med akselen 99, vil støt som påføres akselen 99 gjennom forbindelsen med de innbyrdes påfølgende tapper 87 og 88 i låsekonstruksjonen, overføres som trykk-belastninger til armene 83a på demperen 82a. Ved riktig utforming av denne demper 82a, vil den kunne absorbere alle de støtkrefter som oppstår, hvilket gjør det mulig å utelate den hydrauliske demperanordning 62 som vist i figur 2A, og skralleanordningen ifølge figur 12. Demperen 82a må derfor være av en slik sammensetning at den, foruten å være elastisk, også kan absorbere og avlede energi. Mange gummisammensetninger er egnet for dette formål, og de spesielt foretrukne gummityper vil ha en hardhet av 55 - 70 durometer hvilket, sammen med bredden av armene 82a (eller 82) vil regulere fjærkraften fra torsjonsfjæren, slik at rotorens dreiestilling er rimelig kontrollert når den låses mot dreiemomenter av størrelse 0,12 - 0,35 kgm som skal overføres av skovlhjulet. Gummien bør også avgi minst 75% av inngangsenergien til deformasjon, for å fungere som en demper av støtsvingninger og som en fjær, og for eventuelt å eliminere kravet om den hydrauliske demper og énveis-låseinnretningen i de fleste tilfeller. Et slikt materiale er neopren som kan støpes i en hensiktsmessig durometergrad, og som avgir 80 - 90% av sin støtenergi til deformasjon, opptil en rimelig temperatur av 125- 150°C. located under the locking structure. The solenoid housing 58a according to Figure 16 has an extended channel 94a which receives a tubular part 114 with a channel 94b (which receives the through solenoid rod 93) and a recess 95a at its upper end, which receives the spring 97. An upward extension 101a of the tubular part 114 is provided with slots 100a for storage of rollers 102 on the shaft 99, as described in connection with Figure 11. At the lower end of the channel 94a, a lower, tubular part 115 is fixed with a wedge 116. The spring damper 82a is mounted between the mutually opposite ends of the upper and lower tubular parts, and its shape is more clearly seen in the drawn-out perspective view in Figure 17. The damper 82a is, as before, cruciform with four protruding arms 83a. It also has an opening 82b for inserting the solenoid shaft 93. The mutually opposite ends of the upper and lower tubular parts 114 and 115 have projecting lugs 117 and 118, respectively, for insertion into overlying, paired depressions between the arms 83a. It appears from this that when the lower, tubular part 115 is attached to the solenoid housing 58a and the upper, tubular part 114 is connected to the shaft 99, shocks applied to the shaft 99 through the connection with the mutually consecutive pins 87 and 88 in the locking structure, are transferred as pressure loads to the arms 83a of the damper 82a. With the correct design of this damper 82a, it will be able to absorb all the impact forces that occur, which makes it possible to omit the hydraulic damper device 62 as shown in Figure 2A, and the ratchet device according to Figure 12. The damper 82a must therefore be of such a composition that it, besides being elastic, can also absorb and dissipate energy. Many rubber compounds are suitable for this purpose, and the particularly preferred types of rubber will have a hardness of 55 - 70 durometer which, together with the width of the arms 82a (or 82), will regulate the spring force from the torsion spring so that the rotational position of the rotor is reasonably controlled when locked. against torques of size 0.12 - 0.35 kgm to be transmitted by the paddle wheel. The rubber should also dissipate at least 75% of the input energy into deformation, to act as a damper of shock oscillations and as a spring, and to possibly eliminate the requirement for the hydraulic damper and one-way locking device in most cases. One such material is neoprene which can be molded to an appropriate degree of durometer, and which gives off 80 - 90% of its impact energy to deformation, up to a reasonable temperature of 125-150°C.

Rotordrivinnretningen som er vist i figur 13 og 14, har betydelige fortrinn overfor den som er beskrevet i tilknytning til figur 2A, 7 og 8. Spesielt vil statoren 237 som er rett og strømlinjet, redusere motstanden mot boreslamstrømmen. Rotoren er av kortere aksiallengde, hvilket reduserer den tilbakevirkende reaksjonskraft, og både de fremre og bakre kanter av rotorribbene 255 er smale, for å minske Bemoulli-kreftene i hver retning. Skovlhjulbladene er utformet for å levere tilstrekkelig dreiemoment til rotoren ved minst mulig strømningshastighet av boreslammet, for å overvinne alle de krefter som oppstår og for å frembringe den ønskete signalstyrke. Disse krav til dreiemoment reduseres grunnet utformingen av rotoren 249, jevnført med den tidligere kjente versjon, slik at styrken av de øvrige elementer kan reduseres og konstruksjonen av disse forenkles i motsvarende grad. Under normale slamstrømningsforhold vil skralleanordningen som er vist i figur 12, ikke behøves ved utførelsesformen ifølge figur 13 og 14 i andre øyemed enn for å begrense svingninger som kan oppstå i situasjoner hvor fluid-strømningshastigheten er meget lav og ytterst variabel. The rotor drive device shown in Figures 13 and 14 has significant advantages over that described in connection with Figures 2A, 7 and 8. In particular, the stator 237, which is straight and streamlined, will reduce resistance to the flow of drilling mud. The rotor is of shorter axial length, which reduces the retroactive reaction force, and both the front and rear edges of the rotor ribs 255 are narrow, to reduce the Bemoulli forces in each direction. The paddle wheel blades are designed to deliver sufficient torque to the rotor at the lowest possible flow rate of the drilling mud, to overcome all the forces that arise and to produce the desired signal strength. These torque requirements are reduced due to the design of the rotor 249, aligned with the previously known version, so that the strength of the other elements can be reduced and their construction simplified to a corresponding degree. Under normal mud flow conditions, the ratchet device shown in Figure 12 will not be needed in the embodiment according to Figures 13 and 14 for any other purpose than to limit oscillations that may occur in situations where the fluid flow rate is very low and extremely variable.

Claims

1. Pressure modulator for transmitting signals in the form of positive pressure pulses in a flowing fluid to a remotely located receiver (127), comprising a channel device (37) through which at least part of the fluid flow is to be directed and a barrier device (49) which can be moved successively to and from an operating position where it causes rapid, temporary, at least partial narrowing of the channel device (37), for the creation of positive pressure pulses, characterized in that: the blocking device (49) comprises a rotor element which is rotatably mounted in the path of the fluid flow and which under the influence of the fluid flow is continuously forced to move to and from the operating position; a locking device (73) which acts to control the movement of the locking device (49); and a drive means (90) for the locking means (73) which is selectively activatable to incrementally release the locking means (73) to allow incremental movement of the locking device to and from its operating position.

2. Modulator according to claim 1, characterized in that the movement of the locking device (49) occurs sequentially step by step in a single direction of rotation to and from the operating position when it is released by the locking device (73).

3. Modulator according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor element (49) is in the form of a turbine with circumferentially distributed angular blades (55) which are designed to be driven by the fluid flow.

4. Modulator according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the channel device is delimited between radially extending steps (42) of a stator (37) with channels that extend from an upstream end to a downstream end to receive said part of the fluid flow, that the rotor (49) is mounted near one end of the stator (37), and with ribs (55) at a mutual distance that corresponds to the distance between the stator channels, so that the ribs (55) in the aforementioned operating position at least partially close the channels, that the rotor ( 49) is arranged to be forced by the fluid flow to rotate in a predetermined direction, as the locking device (73) can be influenced to keep the locking device (49) in an inactive position against such forcing, as each activation of the drive device (90) acts to disconnect the locking device (73) to allow incremental movement of the locking device (49) to and from the operating position.

5. Modulator according to one of the preceding claims, characterized by a damping device (62) which is cooperatively connected to the locking device (49), to prevent excessive acceleration thereof when released by the locking device (73).

6. Modulator according to claim 5, characterized in that the damper device (62) comprises a hydraulic damper with a piston (65) which is attached to a shaft (46) which is connected to the locking devices (49) and slidably stored in a cylinder (64) which is mounted for turning movement with the shaft (46) and arranged to oscillate in the axial direction of the shaft (46) during such turning movement, the turning movement causing a stream of damping fluid in the cylinder (64) to be transferred from one side of the piston (65) to the other through at least one constriction, thereby dampening the movement.

7. Modulator according to one of the preceding claims, characterized by a shock-absorbing spring device (82) which is cooperatively connected between the blocking devices (49) and the locking device (73), to largely absorb the shock energy when the locking elements (73) are connected to each other.

8. Modulator according to claim 1, where the locking device (49) is further characterized by rotation of the rotor element (249) in one direction which brings it successively into and out of the operating position, and by a vane wheel (202) which comprises a turbine wheel which is arranged to is placed in the fluid flow path to thereby be forced to rotate, the vane wheel (202) being connected to the rotor element (249).

9. Modulator according to one of the preceding claims, characterized in that the drive device (90) comprises a solenoid-driven, reciprocating rod (93) which is connected to a stopper (99a) which extends into the locking device (73).

10. Modulator according to claim 9, characterized in that the locking device (73) comprises a cage (79) which is rotatably connected to the locking parts (49) and equipped with a series of stops (87, 88) which are arranged with a uniform intermediate angular distance, where the stopper (99a) will be in the rotational path of the stops (87, 88) when the locking device (73) is in the operating position, so that a stop (87, 88) is brought into contact with the stopper (99a), to hold the locking parts (49) against turning motion due to the torque supplied by the fluid flow.

11. Modulator according to claim 10, characterized in that the cage (79) includes a first (87) and a second (88) set of stop cams, where the stop cams in the second set (88) are arranged directly opposite the stop cams in the first set (87) and angularly offset in relation to these, so that when the stopper (99a) is moved, by movement of the rod (93), to release a stop in one set (87, 88), it will be guided into the path of the stop cams in the other set (87, 88), thereby limiting the angular displacement of the locking devices (49) in leaps and bounds.

12. Modulator according to claim 11, characterized in that the stop cams in the first (87) and second (88) sets are arranged in the form of axially projecting projections which are arranged in mutually opposite rings (85, 86) in the cage (79), and that the stopper (99a) is in the form of a transverse shaft (99) which is attached to the solenoid-controlled, reciprocating rod (93) and has a protruding shaft end which can be brought into contact with the protrusions.

13. Modulator according to one of claims 2-12, characterized by a one-way ratchet mechanism (130,133) which is connected to the blocking devices (49), to prevent turning movement of these in the opposite direction to the mentioned single direction.

14. Modulator according to one of the preceding claims, characterized in that it is mounted in a retrievable well logging tool (21) of elongated shape and arranged to be lowered through the inner channel in a drill string (17) and fixed at the lower end of the drill string.

15. Pressure modulation method adapted to transmit signals in the form of positive pressure pulses in a flowing fluid to a remotely located receiver (127), comprising placing a modulator in a pipeline (17) through which the fluid flows, the modulator including a blocking device (49 ) which is successively movable to and from an operating position where the blocking device (49) causes a rapid, temporary, at least partial narrowing of the fluid flow, and reception of the positive pressure pulses at the remote receiver (127), characterized subsequent steps: utilizing the force of the fluid flow through the pipeline (17) to continuously force the locking device (49), which comprises a rotor element rotatably mounted in the fluid flow path, for angular rotation; and releasing the locking device (49) using the locking device (73) at regulated intervals, for angular rotation of the locking device to and from the operating position, thereby creating a series of positive pressure pulses for transmission through the fluid.

16. Method according to claim 15, characterized in that the locking device (49) is stopped in an inactive position using the locking device (73), and that the locking device (49) is released for angular rotation by means of a selectively activatable drive device (90) which is connected to the locking device (73).

17. Method according to claim 15, characterized in that the force from the fluid flow is utilized for setting a bladed paddle wheel (202) in the fluid flow and connecting the paddle wheel (202) with the locking device (249).

18. Method according to claim 15, characterized in that the angular rotation of the locking device (49) is dampened, in order to reduce its acceleration after being released.

19. Method according to claim 15, characterized in that the blocking device (49) is equipped with a number of peripherally distributed blades (55) and is rotatably supported at one end of a stator (37) which is equipped with a number of channels corresponding to the blades ( 55), where the channels are practically closed by the vanes (55) when the blocking device (49) is moved to its operating position, to create the pressure pulses.

20. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure modulation is carried out during a well drilling or well logging process.