NO304802B1 - Roterende boresystem - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en anordning for å holde en nedihulls instrumenteringspakke i en rulle-stabilisert orientering med hensyn på en borestreng, omfattende et oppheng som er koplingsbart til en borestreng, en instrumentholder som bæres av opphenget , og organ båret av opphenget for å tillate at instrumentholderen roterer om instrumentholderens lengdeakse, samt en fremgangsmåte til å holde en nedihulls instrumenteringspakke i en rullestabilisert orientering med hensyn på en borestreng.

Ved boring eller kjerneboring av hull i undersjøiske formasjoner, er det av og til ønskelig å kunne variere og kontrollere/styre boringsretningen, for eksempel for å rette et borehull mot et ønsket mål, eller å kontrollere/ styre retningen horisontalt innenfor produksjonssonen så snart målet er blitt nådd. Det kan også være ønskelig å korrigere for avvik fra den ønskede retning når man borer et rett hull, eller å kontrollere/styre retningen av hullet for å unngå hindringer.

"Roterende boring" er definert som et system hvor et " nedihullsaggregat, som innbefatter borekronen, koples til en borestreng som er roterbart drevet fra boreplattformen. De etablerte fremgangsmåter til retningsstyring under roterende boring innebærer variasjoner i borekronevekten, omdreininger per minutt og stabilisering. Imidlertid er den retningsstyring/-kontroll som kan utføres ved hjelp av disse fremgangsmåter begrenset og kommer i konflikt med borekronens ytelse. Hittil har derfor fullstendig kontrollerbar/styrbar retningsboring normalt krevd at bore-

kronen må roteres ved hjelp av en nedihullsmotor, enten en turbin eller en fortrengningsmotor. Borekronen kan da være koplet til motoren for eksempel ved hjelp av en dobbelt vippeenhet, hvorved borekronens midtakse skråner i forhold til motorens akse. Under normal boring blir virkningen av denne skråning opphevet ved kontinuerlig rotasjon av borestrengen og dermed av motorhuset når kronen roteres av motoren. Når det kreves variasjon i boringsretningen, stoppes rotasjonen av borestrengen mens kronen vippes i den nødvendige retning. Fortsatt rotasjon av borekronen ved hjelp av motoren bringer da kronen til å bore i denne retning.

Den momentane rotasjonsorientering av motorhuset av-føles av overvåkingsinstrumenter båret i nærheten av motoren og den nødvendige rotasjonsorientering av motorhuset for boring i den hensiktsmessige retning innstilles ved rotasjonsposisjonering av borestrengen fra boreplattformen, i avhengighet av informasjon mottatt i signaler fra nedihulls overvåkingsinstrumenter. En lignende effekt til bruken av en dobbelt vippeenhet kan oppnås ved anvendelse av en "bøyd" motor, en "bøyd" undermontasje over eller under motoren, eller en awiksstabilisator på utsiden av motorhuset. I hvert enkelt tilfelle blir virkningen opphevet under normal boring ved uavbrutt rotasjon av borestrengen, idet en slik rotasjon stoppes når det kreves et avvik i boreretningen.

Selv om slike arrangementer tillater oppnåelse av nøyaktig styrt/kontrollert retningsboring, hvor det benyttes en nedihullsmotor til å drive borekronen, finnes det årsaker til at roterende boring er å foretrekke.

Roterende boring er således vanligvis mindre kostbart enn boring med en nedihullsmotor. Ikke bare er selve motor-enhetene kostbare og krever periodisk utskiftning eller oppussing, men det høyere vridningsmoment ved lavere om-dreiningshastigheter som er mulig ved roterende boring, gir forbedret borekrone-ytelse og dermed lavere borekostnader per meter.

Ved styrt motorboring kan man også komme ut for betydelige vansker ved nøyaktig posisjonering av motoren i den nødvendige rotasjonsorientering, som følge av luggings-rotasjon av borestrengen i borehullet når det gjøres forsøk på å orientere motoren ved rotasjon av borestrengen fra overflaten. Rotasjonsorientering av motoren påvirkes også av avslutningen i borestrengen, som vil variere i overensstemmelse med det reaktive vridningsmoment fra motoren og borestrengens vinkelettergivenhet.

Man har følgelig viet arrangementer for oppnåelse av et fullstendig styrbart roterende boresystem en viss opp-merksomhet .

For eksempel beskriver patentskrift WE090/05235 et styrbart roterende boresystem hvori borekronen er koplet til ned nedre ende av borestrengen via en universalkopling som tillater at kronen svinger i forhold til strengens akse. Kronen holdes kontranikkende i en bane med fast radius og ved en hastighet som svarer til borestrengens rotasjon, men i en motsatt retning. Denne hastighetsstyrte og fasestyrte krone-nikking holder kronens kurs ute av akse i en fast retning.

Britisk patentskrift nr. 2.246.151 beskriver en alternativ form for styrbart roterende boresystem hvori en asymmetrisk borekrone er koplet til en boreslamshammer. Borehullets retning velges ved å velge en bestemt fase-rotasjon mellom rotasjonen av borekronen og den periodiske operasjon av boreslamshammeren.

US "Reissue" patent nr. Re 29526 beskriver et styrbart roterende boresystem hvori en pendel er montert i borerøret i nærheten av kronen for å innta en vertikal stilling i borerørets asimutplan. Når pendelens posisjon er slik at borerørets skråning ikke utgjør en forhåndsvalgt størrelse eller rørets asimutretning ikke svarer til den forhåndsvalgte retning, utøves en siderettet kraft på borekronen og driver den til å bore i en retning som vil tilbakeføre borerøret til den forhåndsvalgte skråning eller asimutretning. Pendelen og den tilhørende apparatur er rulle-stabilisert, det vil si at de roteres i den motsatte retning av borerørets omdreiningsretning og med den samme hastighet, slik at pendelen er i det vesentlige ikke-roterende med hensyn på jorden.

Ved alle de ovenfor beskrevne arrangementer er det for å oppnå den nødvendige kontroll/styring nødvendig å være i stand til kontinuerlig å bestemme den momentane rotasjonsorientering av den roterende borekrone (eller i praksis et vektrør eller annen roterbar del tilknyttet dertil) ettersom rotasjonsorienteringen av kronen til enhver tid er en essensiell inngangsparameter for kontroll/styresystemet. Den momentane rotasjonsorientering av borekronen kan avledes fra nedihullsinstrumentering, men det oppstår problemer med å avlede signaler som indikerer den momentane rotasjonsposisjon av vektrøret med den nødvendige nøyaktig-het, ettersom slike signaler er tilbøyelige til å bli øde-lagt ved høyfrekvensvibrasjoner som skyldes rotasjonen av borestrengen.

I det tilfelle hvor borekronen drives ved hjelp av en nedihullsmotor, slik som forklart ovenfor, stoppes rotasjon av borestrengen når det kreves avvik i boreretningen. Nedihullsinstrumentering er derfor ikke-roterende ved måling av vektrørets rotasjonsorientering. Signaler fra nedihulls-instrumentene er følgelig ikke-varierende (eller varierer bare langsomt) og enhver ødeleggelse av signalene ved høy-frekvensvibrasjon kan derfor lett filtreres bort. En slik filtrering kan utføres ved å behandle signalene elektronisk eller ved anvendelse av instrumenter som har iboende egen-skaper som gjør at de ikke reagerer på høyfrekvensvibra-sjon. Vektrørets rotasjonsorientering kan derfor lett be-regnes ved å anvende signaler fra følere i form av triader av gjensidig ortogonale lineære akselerasjonsmålere eller magnetometre.

Ved mange typer av styrbare roterende boresystemer må imidlertid målinger av den momentane rotasjonsorientering av vektrøret tas kontinuerlig mens vektrøret roterer, og som et resultat av dette kan det være tilknyttet betydelige vansker fra følerne å oppnå signaler som ikke er forringet ved høyfrekvensvibrasjon eller ved bortfiltrering av slik forstyrrelse.

Når vektrøret roterer, har man det prinsipielle valg enten å ha instrument pakken, innbefattende følerne, festet til vektrøret og roterende sammen med dette (et såkalt "strapped-down"-system) eller å la instrumentpakken forbli i det vesentlige stasjonær når vektrøret roterer rundt den (et såkalt "rulle-stabilisert" system). Den foreliggende oppfinnelse vedrører rullestabiliserte systemer og til-sikter å skaffe tilveie forbedrede former for slike systemer i styrbare roterende boresystemer.

Ifølge oppfinnelsen er det skaffet tilveie et system for å holde en nedihullsinstrumenteringspakke i en rulle-stabilisert orientering med hensyn på borestrengen, kjennetegnet ved at et roterbart skovlhjul montert på instrumentholderen for å roteres ved en strøm av borevæske over skovlhjulet, organ som kopler skovlhjulet til instrumentholderen for å overføre et moment til instrumentholderen for å bringe den til å rotere om sin lengdeakse i forhold til opphenget i en retning som er motsatt omdreinings-retningen for opphenget og borestrengen, følere båret av instrumentholderen for avføling av rotasjonsorienteringen av instrumentholderen omkring dens lengdeakse og som frembringer et signal som indikerer nevnte rotasjonsorientering, og kontroll/styreorgan for å kontrollere/ styre, som reaksjon på nevnte signal, momentet som påføres på instrumentholderen for å variere rotasjonshastigheten for instrumentholderen i forhold til opphenget, i den hensikt å sørge for rullestabilisering av instrumentholderen med hensyn på opphenget og borestrengen.

Fortrinnsvis faller instrumentholderens lengdeakse sammen med borestrengens sentrale lengdeakse, og skovlhjulet er roterbart montert på instrumentholderen for rotasjon om instrumentholderens lengdeakse.

Nevnte organ som kopler skovlhjulet til instrumentholderen kan innbefatte en elektromagnetisk kopling som virker som en elektrisk generator, idet vridningsmomentet overføres til holderen ved at koplingen kontrolleres/styres ved hjelp av organ til å kontrollere/styre den elektriske belastning som påtrykkes generatorens utgang som reaksjon på et signal som indikerer den ønskede rotasjonsorientering av holderen. Den elektromagnetiske kopling som virker som en elektrisk generator, kan omfatte en rotor som roterer sammen med skovlhjulet og en stator som er festet til holderen. Statoren kan være plassert inne i et innvendig kammer av holderen, idet rotoren er plassert utenfor holderen, mens rotoren og statoren er atskilt ved en sylindrisk vegg av nevnte kammer.

Alternativt kan både rotoren og statoren av den elektriske generator være plassert inne i et innvendig kammer av holderen, idet skovlhjulet er koplet til rotoren ved en transmisjon gjennom en vegg av nevnte kammer. Trans-misjonen kan innbefatte en magnetisk kopling som virker over nevnte vegg av kammeret. En reduksjonsvekselkasse kan være koplet inn mellom skovlhjulet og rotoren av den elektriske generator.

Ved de ovenfor beskrevne arrangementer arbeider skovlhjulet og generatoren som en servomotor og kontrollen/ styringen av belastningen på generatoren som reaksjon på utgangssignalene fra rullefølerne utgjør en servosløyfe. Utgangssignalene fra rullefølerne vil gi et godt langvarig feilsignal for rotasjonsorienteringen av instrumentholderen, men slike signaler vil være utsatt for høy-frekvensstøy. Det kan utføres en viss filtrering av denne støy, men dette motvirker stabiliseringen av servosløyfen. Servosløyfen kunne ha blitt stabilisert ved anvendelse av et fritt rullegyroskop eller et raterullegyro. Imidlertid er slike komponenter kostbare og kan være skjøre i nedi-hullsmilj øet.

Ved alternative arrangementer ifølge oppfinnelsen kan nevnte organ for kontrollering/styring av det vridningsmoment som påføres instrumentholderen innbefatte kontrollerbare/styrbare bremseorgan anordnet mellom holderen og det forannevnte oppheng som holderen er roterbart montert på. Bremseorganene er fortrinnsvis plassert inne i et innvendig kammer av holderen og er koplet til nevnte oppheng ved en transmisjon som innbefatter en magnetisk kopling som virker over veggen av kammeret. Ved slike arrangementer kan skovlhjulet være direkte mekanisk koplet til holderen.

Bremseorganene kan omfatte en elektrisk generator med en rotor koplet til opphenget og en stator koplet til instrumentholderen, idet momentet som opptas av generatoren kontrolleres/styres ved hjelp av kontroll/styring av den elektriske belastning som påtrykkes generatorens utgang som reaksjon på nevnte utgangssignal fra rullefølerne og på et signal som indikerer den ønskede rotasjonsorientering av holderen. En reduksjonsvekselkasse kan være koplet inn mellom rotoren og opphenget.

Ved én utførelsesform ifølge oppfinnelsen hvor en elektrisk generator drives av skovlhjulet, kan skovlhjulet tilføre elektrisk effekt til en elektrisk servomotor båret av instrumentholderen, hvilken servomotor har en utgangsaksel koplet til opphenget, for eksempel via en magnetisk kopling, for å iverksette rotasjon av instrumentholderen i forhold til opphenget. Servomotorens utgangsaksel kan være koplet til opphenget via en reduksjonsvekselkasse.

Ved en ytterligere utførelsesform ifølge oppfinnelsen omfatter nevnte organ for kopling av skovlhjulet til instrumentholderen for overføring av et moment til samme: - en første aksel roterbart montert på instrumentholderen; - organ som drivbart kopler skovlhjulet til den første aksel; - en andre aksel roterbart montert på instrumentholderen; - organ som kopler den andre aksel til opphenget som instrumentholderen er roterbart montert på; - en differensialdrevmekanisme som kopler den første aksel til den andre aksel; og - en elektromagnetisk motor/generator som er montert på instrumentholderen og som er koplet til differensialdrevmekanismen for å overføre moment fra nevnte mekanisme til instrumentholderen; og - organ som kontrollerer/styrer motoren/generatoren som reaksjon på det forannevnte signal som indikerer rotasjonsorienteringen av instrumentholderen, for å kontrollere/styre momentet som påføres instrumentholderen.

Systemet kan ytterligere omfatte en elektrisk generator drevet av skovlhjulet, hvilken generator omfatter en rotor drevet av nevnte første aksel og en stator montert på instrumentholderen.

Ved ethvert arrangement ifølge oppfinnelsen kan rulle-følerne omfatte en triade av gjensidig ortogonale lineære akselerasjonsmålere eller magnetometre.

Det beskrives også et styrbart roterende boresystem som omfatter et rullestabilisert instrumentaggregat med en utgående styreaksel hvis rotasjonsorientering representerer en ønsket styreretning, et bunnhullsaggregat som innbefatter en kronekonstruksjon og en synkron modulert skjevbelastningsenhet for å underkaste kronekonstruksjonen en forflytting med en sidekomponent vinkelrett på krone-konstruksjonens omdreiningsakse, organ operert ved rotasjon av skjevbelastningsenheten i forhold til nevnte utgående styreaksel for å modulere nevnte sideforflyttingskomponent synkront med rotasjonen av kronekonstruksjonen, og i en faserelasjon til samme som bestemmes av styreakselens rotasjonsorientering, hvorved den maksimale verdi av nevnte sideforflyttingskomponent påføres kronekonstruksjonen ved en rotasjonsorientering av denne som er avhengig av rotasjonsorienteringen av styreakselen, for derved å bringe kronekonstruksjonen til å bli forflyttet sideveis i nevnte ønskede retning når boringen fortsetter, og organ for fråkopling av styreakselen fra det rullestabiliserte instrumentaggregat og/eller fra skjevbelastningsenheten under opprettholdelse av nevnte aggregats henholdsvis skjevbelastningsenhets integritet. Skjevbelastningsenheten kan være inkorporert i kronekonstruksjonen, og det rullestabiliserte instrumentaggregat kan være av en hvilken som helst art som det er henvist til ovenfor.

Oppfinnelsen vurderer også en fremgangsmåte for å holde en nedihullsinstrumenteringspakke i en rulle- stabilisert orientering med hensyn på en borestreng, kjennetegnet ved følgende trinn: montering av instrumenteringspakken i en instrumentholder som er roterbar om en lengdeakse i forhold til borestrengen; rotering av instrumentholderen omkring dens lengdeakse ved hjelp av et skovlhjul anordnet i en strøm av borevæske som passerer langs borestrengen; og kontroll/styring av momentet som påføres på instrumentholderen som reaksjon på signaler som indikerer rotasjonsorienteringen av instrumentholderen, for å variere instrumentholderens rotasjonshastighet i forhold til borestrengen, i den hensikt å sørge for rullestabilisering av instrumentholderen med hensyn på borestrengen.

Det etterfølgende er en mer detaljert beskrivelse av utførelsesformer av oppfinnelsen, idet det henvises til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et skjematisk snitt gjennom en rulle-stabilisert aggregat i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 viser et blokkskjema som viser en servosløyfe som arbeider for å kontrollere/styre aggregat i bruk. Fig. 3-8 viser ytterligere skjematiske snitt, svarende til fig. 1, av alternative former for rullestabilisert aggregat i henhold til oppfinnelsen. Fig. 9 viser et skjematisk lengdesnitt gjennom en styrbar PDC (differansetrykkregulator) borekrone av den art som kan kontrolleres/styres av de rullestabiliserte aggregater ifølge fig. 1-8. Fig. 10 viser et tverrsnitt gjennom borekronen ifølge fig. 9. Fig. 11 viser et skjematisk snittriss av en dyphulls-boreinstallasjon.

Det henvises først til fig. 1 som skjematisk viser en typisk roterende boreinstallasjon av den art hvori systemet ifølge den foreliggende oppfinnelse kan anvendes.

Som velkjent innbefatter bunnhullsaggregatet en borekrone 1 som er koplet til den nedre ende av en borestreng 2 som er roterbart drevet fra overflaten ved hjelp av et rotasjonsbord 3 på en boreplattform 4. Rotasjonsbordet 3 drives av en drivmotor som er skjematisk angitt ved 5, og heving og senking av borestrengen samt påføring av vekt-på-krone styres/kontrolleres ved hjelp av heisespill som er skjematisk angitt ved 6.

Bunnhullsaggregatet innbefatter en MWD (måling under boring) pakke 7, som til overflaten overfører signaler, angitt ved 8, som indikerer parametre såsom orientering som borekronen 1 arbeider under. Drivmotoren 5, heisespillene 6 og pumpene 8 kontrolleres/styres på kjent måte som reaksjon på innganger som vedrører den ønskede ytelse av borekronen.

Som tidligere forklart, når bunnhullsaggregatet er et styrbart system, for eksempel av den art som vil bli beskrevet i tilknytning til fig. 9 og 10, er det nødvendig for styresystemet, mens styring finner sted, å bli kontinuerlig kontrollert/styrt av signaler som reagerer på den momentane rotasjonsorientering av borekronen. Den foreliggende oppfinnelse vedrører et system for rullestabilisering av instrumentpakken som tilfører slike kontinuerlige signaler til styreaggregatet og også til MWD (måling under boring) giveren 7. Det rullestabiliserte system er angitt generelt ved 110 i fig. 11, og utførelsesformer av et slikt system vil nå bli beskrevet i tilknytning til fig. 1 til 8.

Det henvises til utførelsesformen ifølge fig. 1 hvor

opphenget for systemet omfatter et rørformet vektrør 10 som utgjør en del av borestrengen i et styrbart roterende boresystem. For eksempel kan det styrbare system være av den art som er beskrevet i britisk patentskrift 2.246.151, hvor det på enden av borestrengen er montert en asymmetrisk borekrone koplet til en boreslamshammer. Alternativt kan borestrengen bære et bunnhullsaggregat av den art som innbefatter en synkron modulert skjevbelastningsenhet, det vil si organ for å påføre kronekonstruksjonen en forflytting med en sidekomponent vinkelrett på kronens omdreiningsakse, og organ for å modulere sideforflyttingskomponenten synkront med rotasjonen av kronen, og i valgt faseforhold til samme, hvorved den maksimale verdi av sideforflyttingskomponenten påføres på kronelegemet ved en valgt rotasjonsorientering av dette, for derved å bringe kronekonstruksjonen til å bli forflyttet sideveis når boring fortsetter.

Borekronekonstruksjoner av denne art er beskrevet i britisk patentsøknad nr. 9118618.9, og en foretrukket utførelses-form av en slik kronekonstruksjon er også beskrevet nedenfor med henvisning til de medfølgende tegningers fig. 9 og 10.

De aggregater som skal beskrives kan imidlertid i det vesentlige benyttes i forbindelse med en hvilken som helst form for styrbart roterende boresystem hvor instrumenteringspakken må rullestabiliseres.

Det henvises igjen til fig. 1: Under boreoperasjoner er det velkjent at boreslam strømmer nedover gjennom borestrengen, slik som angitt ved pilen 11, og leveres til borekronen for å rense og avkjøle kutterne på kronen, like-som for å tilbakeføre borekaks til overflaten.

Systemet ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter et oppheng i form av et rørformet vektrør 10. En lang-strakt, stort sett sylindrisk, hul holder 12 er montert i lagre 13, 14, anordnet inne i vektrøret 10, for rotasjon i forhold til vektrøret 10 om dets langsgående midtakse. Holderen 12 har ett eller flere kammere som inneholder en instrumenteringspakke omfattende følere for avføling av orienteringen av holderen og det tilknyttede utstyr, som er beskrevet mer detaljert nedenfor, for behandling av signaler fra følerne og kontrollering/styring av holderens rotasjon. Instrumenteringspakken er angitt skjematisk ved 111 i fig. 1.

Lagrene 13, 14 er fortrinnsvis innrettet til å bli smurt med borevæske og kan bestå av gummi som løper på akseltapper med harde overflater.

Nedstrøms lageret 13 er et flerbladet skovlhjul 15 roterbart montert på huset av holderen 12 ved hjelp av lagre 17. Lagrene 17 kan også smøres med borevæske. Under boreoperasjoner vil borestrengen inklusive vektrøret 10 normalt rotere med urviserne, slik som angitt med pilen 16, og skovlhjulet 15 er utformet slik at det søker å bli rotert mot urviserne som et resultat av strømmen av borevæske forbi skovlhjulet.

Skovlhjulet 15 er utformet til, når det roterer omkring holderen 12, å virke som en elektrisk moment-generator. Skovlhjulet kan således rundt sin indre omkrets inneholde en rekke permanentmagneter, angitt ved 18, som samvirker med en fast stator 19 inne i holderens 12 hus. Magnet/stator-arrangementet tjener som en variabel driv-kopling mellom skovlhjulet 15 og holderen 12.

Fig. 2 viser skjematisk servostyresløyfen som arbeider for å kontrollere/styre instrumentpakken til null hastighet, det vil si å holde holderen 12 ved en påkrevd rotasjonsorientering i rommet, uavhengig av vektrørets 10 rotasjon.

Når vektrøret 10 roterer under boring, påfører hoved-lagrene 13, 14 et inngangsmoment med urviserne til holderen 12, og dette motvirkes av et moment 22 mot urviserne (angitt ved pil 20 i fig. 1) som påføres holderen 12 ved hjelp av skovlhjulet 15. Dette moment mot urviserne varieres ved å variere den elastiske belastning på generatoren som ut-gjøres av magnetene 18 og statoren 19. Den variable belastning påføres av en generatorbelastning-styreenhet 23 som styres av en datamaskin 24. Til datamaskinen 24 blir det matet et innsignal 25 som indikerer den nødvendige rotasjonsorientering (rullevinkel) av holderen 12, og tilbake-meldingssignaler 26 fra rullefølere 27 montert på holderen 12. Innsignalet 25 kan overføres til datamaskinen fra en manuelt drevet styreenhet ved overflaten, eller kan avledes fra et nedihulls datamaskinprogram som definerer den ønskede bane for det borehull som bores.

Datamaskinen 24 er forprogrammert til å behandle til-bakemeldingssignalet 26, som indikerer rotasjonsorienteringen av holderen 12 i rommet, og innsignalet 25 som indikerer den ønskede rotasjonsorientering av holderen, og til å mate et resulterende utsignal 24a til generatorbelast-ningstyreenheten 23. Utsignalet 24a er slik at det bringer generatorbelastning-styreenheten 23 til å påføre på moment-generatoren 18, 19 en elektrisk belastning av en slik størrelse at det moment som påføres på holderen 12 av moment-generatoren motvirker og utbalanserer momentet 21 fra lagrene, slik at holderen holdes ikke-roterende i rommet, samt ved den rotasjonsorientering som signalet 25 forlanger.

Utgangen 28 fra det rullestabiliserte system skaffes tilveie av rotasjonsorienteringen (eller akselvinkelen) av selve holderen 12, og holderen kan derfor være mekanisk koplet, for eksempel ved en enkelt styreaksel, direkte til skjevbelastningsenheten eller annen styremekanisme i bunnhullsaggregatet. Det behøver derfor ikke kreves elektriske koplinger, kraftkilde eller elektromekaniske anordninger for å kontrollere/styre den styrbare kronekonstruksjon, hvorved konstruksjonen av kontrollarrangementet for styresystemet forenkles. Et eksempel på et slikt mekanisk kontrollert styresystem er beskrevet nedenfor i tilknytning til fig. 9 og 10.

Som tidligere nevnt kan rullefølerne 2 7 som bæres av holderen 12 omfatte en triade av gjensidig ortogonale lineære akselerasjonsmålere eller magnetometre, idet utsignalet fra disse føres gjennom et filter og en forsterker til datamaskinen 24. For å stabilisere servosløyfen kan det på holderen 12 også være montert en vinkelakselerasjons-måler. Signalet fra en slik akselerasjonsmåler har allerede iboende faseforsprang og kan integreres til å gi et vinkel-hastighetssignal som kan blandes med signalene fra rulle-følerne for å gi en utgang som nøyaktig definerer orienteringen av holderen 12 med tilstrekkelig nøyaktighet, uavhengig av side- og torsjonsvibrasjoner som den måtte bli utsatt for.

Ved arrangementet ifølge fig. 1 roterer skovlhjulet 15 og permanentmagnetene 18 i boreslamstrømmen mens statoren 19 er plassert inne i et kammer i holderens 12 hus, som ut-gjør et trykkhus. Slike arrangementer kan lide av den ulempe at magnetkretsgapene mellom permanentmagnetene og statoren nødvendigvis er forholdsvis store med det resultat at størrelsen på moment-generatoren, som dannes av skovlhjulet, må økes for å kompensere for de reduserte magnetiske felt. Fig. 3 viser et alternativt arrangement hvor dette problem er overvunnet ved å plassere moment- generatoren i sin helhet inne i holderens hus, og å kople den til skovlhjulet ved en transmisjon som innbefatter en magnetisk kopling.

Det henvises til fig. 3 hvor den magnetiske kopling omfatter et magnetaggregat 329 som strekker seg rundt den indre omkrets av skovlhjulet 315 utenfor holderen 312, og et magnetaggregat 330 som strekker seg rundt den ytre omkrets av en rotor 331 inne i trykkhuset, idet rotoren 331 bæres av en aksel 332 som er roterbart montert i lagre 333. Den magnetiske kopling som er dannet av de samvirkende magnetiske aggregater 329 og 330 resulterer i at rotoren 331 og akselen 332 roterer sammen med skovlhjulet 315 når selve skovlhjulet roteres av strømmen av boreslam langs vektrøret 310. Slike magnetiske koplingers konstruksjon og funksjon er velkjent og vil derfor ikke bli beskrevet mer detaljert.

Akselens 332 ende borte fra rotoren 331 bærer en permanentmagnetrotor 334 som samvirker med en stator 335 festet til huset 312. Rotoren 334 og statoren 335 danner sammen et aggregat som utgjør moment-generatoren som på-fører det styrte moment 22 mot urviserne i servosløyfen ifølge fig. 2 som bevirker rullestabilisering av holderen 312 under styring fra datamaskinen 24. Det vil forstås at ettersom momentgeneratoren i dette arrangement i sin helhet er innesluttet i trykkhuset inne i holderen 312, kan magnetkretsgapene mellom rotoren 334 og statoren 33 5 ut-formes for optimal ytelse istedenfor å være bestemt av de mekaniske begrensninger ved arrangementet ifølge fig. 1. Utformingen av rotoren 334 blir heller ikke påvirket av de plassbegrensninger som gjelder ved magnetaggregatet 18 på skovlhjulet 15 i arrangementet ifølge fig. 1.

Moment-generatoren 334, 335 er fortrinnsvis anordnet i et kammer inne i holderen 312 som er trykkbalansert med boreslamtrykket utenfor holderen 312, slik at veggen av holderhuset kan være tynnere, for derved å redusere magnet-kretsgapet mellom den magnetiske koplings magnetaggregater 329 og 330. For eksempel kan hele kammeret inne i holderen

312, hvor moment-generatoren er plassert, være fylt med ren trykkolje.

Fig. 4 viser en modifisert versjon av arrangementet ifølge fig. 3, hvor det i akselen 432 er anordnet en drevkasse 436, for eksempel en planetdrevkasse, for å multipli-sere det moment som frembringes av moment-generatoren. Bortsett fra tilføyelsen av drevkassen 436 er de andre komponenter ifølge arrangementet i fig. 4 de samme som i arrangementet ifølge fig. 3, og innbefatter et vektrør 410, en holder 412, et skovlhjul 415, en magnetisk kopling 429, 430 og en moment-generator 434, 435.

Ved arrangementene ifølge fig. 1 til 4 er skovlhjulet koplet til holderen gjennom en regulerbar moment-generator.

Fig. 5 illustrerer et alternativt arrangement hvori skovlhjulet 515 er direkte mekanisk koplet til holderen 512, og utgangsmomentet kontrolleres/styres av en variabel bremse anordnet mellom vektrøret og holderen.

Det henvises til fig. 5: Som ved de tidligere beskrevne arrangementer er holderen 512 montert i lagre 513, 514 opplagret inne i vektrøret 510, for rotasjon i forhold til vektrøret 510 om dets langsgående midtakse. I dette tilfelle er imidlertid skovlhjulet 515 fast montert på holderen 512.

Som tidligere er skovlhjulet 512 utformet slik at det roteres mot urviserne som et resultat av strømmen av borevæske forbi skovlhjulet, og utøver et moment mot urviserne på holderen. Ved dette arrangement kontrolleres/styres imidlertid utgangsmomentet fra holderen 512 av en regulerbar bremse 537, som er plassert inne i holderen 512 og virker mellom holderen og en aksel 53 8 som er montert i lagre 53 9 inne i holderen. Bremsen 537 kan være en hvilken som helst form for regulerbar bremse, såsom en friksjons-bremse, en hydraulisk eller elektromagnetisk bremse.

Akselen 53 8 er koplet til vektrøret 510 gjennom en magnetisk kopling, angitt generelt ved 540, omfattende et magnetaggregat 541 på enden av akselen 538 som samvirker med et stasjonært magnetaggregat 542 anordnet rundt inn-siden av vektrøret 510, slik at akselen 538 roterer sammen med vektrøret 510 i forhold til holderen 512.

Bremsen 537 er under kontroll/styring fra datamaskinen 24 i en servosløyfe, svarende til fig. 2, og i dette tilfelle tjener justering av bremsen under kontroll/styring fra datamaskinen til å kontrollere/styre utgangsmomentet og akselvinkelen 28 av holderen 512 som reaksjon på en inngang 2 5 til datamaskinen og tilbakemelding 26 fra instrumentpakken 27.

Ved arrangementene ifølge fig. 1 til 4 sørger den elektriske generator som drives av skovlhjulet, også for den nødvendige effekt for instrumentene i instrumentpakken. Ved arrangementet ifølge fig. 5, i fravær av en slik generator, kan andre organ, såsom et batteri, være nødvendig for å skaffe tilveie elektrisk effekt for instrumentpakken i holderen. Ved det modifiserte arrangement ifølge fig. 6 er denne ulempe overvunnet ved å anordne en bremse i form av en elektrisk generator 643, omfattende en rotor 644 montert på akselen 638 og roterende inne i en stator 645 montert inne i holderens 612 hus. En planetdrevkasse 646 er anordnet i akselen 638 for å øke momentet som tilføres av generatoren 643. Ellers svarer systemets funksjon stort sett til det ifølge fig. 5, idet generatorens 643 utgang er under kontroll/styring fra datamaskinen 24 i en servosløyfe som svarer til den ifølge fig. 2.

Fig. 7 illustrerer enda et ytterligere alternativt arrangement i overensstemmelse med oppfinnelsen. Som ved arrangementet ifølge fig. 3 er et skovlhjul 715 magnetisk koplet til en generator 734, 735. I dette tilfelle leverer generatoren 734, 735 imidlertid elektrisk effekt via en styrt forsterker (ikke vist) til en servomotor som omfatter en stator 745 festet til holderen 712 og en rotor 744 som gjennom en (eventuell) drevkasse 746 er koplet til en aksel 738, som er magnetisk koplet til vektrøret 710. Servo- motoren 744, 745 roterer således holderen 712 mot urviserne i forhold til vektrøret 710, idet denne rotasjon kontrolleres/styres av en servosløyfe svarende til den ifølge fig. 2, for å holde holderen 712 ikke-roterende i rommet, ved en ønsket rotasjonsorientering.

Generatoren 734, 735 kjører ved høy hastighet sammen-lignet med for eksempel generatoren 643 i arrangementet ifølge fig. 6, og hele det frembrakte moment blir derfor multiplisert med den mekaniske fordel som skyldes vinkel-hastigheten mellom skovlhjulet 715 og utgangen. Ved dette arrangement kommer størsteparten av momentet fra servo-motoren 744, 745 gjennom den andre magnetiske kopling. Imidlertid virker momentet fra generatoren 734, 735 også tilbake på holderen 712 i samme retning, og ville tilta med servomotoreffekt, men det ville være mindre på grunn av sin høyere hastighet. Dette system utnytter bedre effekten fra skovlhjulet enn de tidligere beskrevne arrangementer.

Ved arrangementet ifølge fig. 8 er skovlhjulet 815, som er roterbart montert på holderen 812, ved en magnetisk kopling 829, 830 koplet til en første aksel 850, på hvilken er montert rotoren 851 av en elektrisk generator, hvis stator 852 er montert inne i holderen 812. En andre aksel 853 som er roterbart montert inne i holderen 812, er koplet til vektrøret 810 gjennom en reduksjonsdrevkasse 854 og en ytterligere magnetisk kopling 855, 856.

Den første aksel 850 og den andre aksel 853 er koak-siale og forbundet ved en sylindrisk differensialdrevmekanisme som er skjematisk vist ved 857. Differensialdrevmekanismen er vist som en enkel sylindrisk differensial-drevanordning i klarhets- og forklaringsøyemed. Det vil imidlertid forstås at en hvilken som helst form for differensialdrev kan anvendes og velges i samsvar med plassbegrensningene inne i holderen 812.

Den sirklende holder 858 av differensialdrevet er montert på en aksel 862 som er roterbar konsentrisk inne i akselen 853 og bærer rotoren 859 av en elektrisk motor/ bremse, hvis stator 860 er montert på holderen 812.

Ved det viste arrangement blir momentet som påføres på holderen 812 av skovlhjulet 815 kontrollert/styrt ved å kontrollere/styre motoren/bremsen 859/860. Drevkassens 854 utvekslingsforhold er valgt til å passe til skovlhjul-moment/hastighetskarakteristikk med null utgangshastighet fra differensialdrevkassen 857. Under den maksimale effekt-tilstand går det ikke tapt noen effekt i motoren/bremsen 859, 860 og virkningsgraden er høy. For lavere utgangs-hastighetsforhold styres motoren/bremsen ved et styresignal 822 fra en regulator 823 i instrumentpakken, for å ta opp hastighetsforskjellen via differensialdrevmekanismen 857. Holderens 812 omdreiningshastighet kan således styres ved å styre driften av motoren/bremsen 859, 860, og blir - som ved de tidligere beskrevne arrangementer - styrt slik at holderen forblir ikke-roterbar i rommet ved en ønsket rota-sj onsorientering.

Motoren/bremsen 859, 860 kunne blitt benyttet for å tilføre elektrisk effekt til instrumentpakken. Under visse betingelser, for eksempel når holderen 812 roterer i rommet når det ikke kreves et utsignal fra systemet, kan imidlertid motoren/bremsen 859, 860 være stasjonær eller virke som en motor, og ville derfor ikke generere elektrisk effekt. For å sikre at elektrisk effekt er tilgjengelig under alle forhold, er generatoren 851, 852 derfor koplet til den første aksel 850. Det vil forstås at generatoren 851, 852, i tillegg til å sørge for den nødvendige elektriske effekt for instrumenteringen, også vil overføre noe moment fra skovlhjulet 815 til holderen 812, på samme måte som generatoren 334, 335 i arrangement ifølge fig. 3. Den elastiske belastning på generatoren 851, 852 er derfor også styrt ved et signal 861 fra regulatoren 823, slik at det totale moment som overføres til holderen 812 ved såvel generatoren 851, 852 som bremsen 859, 860 er av den stør-relse som kreves for å rotere holderen med en slik hastighet i forhold til vektrøret 810 at holderen forblir ikke-roterende i rommet.

Som ved de tidligere beskrevne arrangementer vil regulatoren 823 være under kontroll av en forprogrammert datamaskin for å levere signalene 822 og 861, som er passende for å oppnå den nødvendige effekt som reaksjon på innsignaler til datamaskinen, omfattende signaler fra følerne som reagerer på rotasjonsorienteringen av holderen og et signal som indikerer den ønskede vinkelorientering.

De spesielle detaljer ved et hensiktsmessig datamaskin- styresystem for å oppnå de påkrevde virkninger vil være åpenbare for kvalifiserte fagfolk. Slike detaljer utgjør derfor ikke noen del av den foreliggende oppfinnelse og trenger ikke å bli beskrevet i detalj.

Fig. 9 og 10 viser skjematisk en PDC (polykrystallinsk diamantkutter) borekrone som innbefatter en synkron modulert skjevbelastningsenhet for å utføre styring av kronen under roterende boring, under kontroll av et rullestabilisert system av en hvilken som helst art i henhold til oppfinnelsen og beskrevet ovenfor i tilknytning til fig. 1 til 8.

Borekronen omfatter et kronelegeme 50 med et mellom-stykke 51 for forbindelse med borestrengen og en sentral passasje 52 for tilførsel av borevæske gjennom boringer, såsom 53, til dyser såsom 54 i kronens front.

Kronens front er utformet med et antall blader 55, for eksempel fire blader, som hver bærer et antall PDC kuttere (polykrystallinske diamantkuttere, ikke vist), fordelt over bladets lengde. Hver kutter kan være av den art som omfatter en sirkulær plate, bygget opp av et superhardt bord av polykrystallinsk diamant, og som danner den fremre kutteflate, bundet til et substrat av sementert wolfram-karbid. Hvert kutteelement er slagloddet til en wolfram-karbidbolt eller -tapp som opptas inne i en hylse i bladet 55 på kronelegemet.

Kronelegemets passparti 57 er utformet med fire sparkeorganer som er fordelt over omkretsen og som i bruk ligger an mot veggene av borehullet som er i ferd med å bores og som holdes atskilt ved skrotspalter.

PDC borekroner som oppviser de nettopp beskrevne trekk er generelt velkjente og slike trekk behøver derfor ikke å bli beskrevet eller illustrert ytterligere detaljert. Borekronen ifølge fig. 9 og 10 innbefatter imidlertid en synkron modulert skjevbelastningsenhet av den art som tillater at kronen kan styres i løpet av roterende boring, og trekkene ved en slik skjevbelastningsenhet vil bli beskrevet nå.

Hvert av de fire sparkeorganer 58 av borekronen innbefatter et stempelaggregat 59, 60, 61 eller 62 som er glidbart innover og utover i en tilpasset boring 63 i kronelegemet. De motsatte stempelaggregater 59 og 60 er innbyrdes forbundet ved hjelp av fire parallelle stenger 64 som er glidbare gjennom motsvarende formede styreboringer gjennom kronelegemet, slik at stempelaggregatene er stivt koplet til hverandre med et konstant mellomrom. De to andre stempelaggregater 61 og 62 er på lignende måte forbundet ved hjelp av stenger 65 som strekker seg vinkelrett under de respektive stenger 64.

Ytterflåtene av stempelaggregatene 59, 60, 61, 62 er sylindrisk krummet svarende til den krummede ytterflate av sparkeorganene. Avstanden mellom motstående stempelaggregater er slik at når den ytre flate av ett aggregat, såsom aggregatet 60 i fig. 10, er i flukt med overflaten av sitt sparkeorgan, rager ytterflaten av det motstående aggregat, såsom 59 i fig. 10, et kort stykke utenfor ytterflaten av dets tilhørende sparkeorgan.

Hvert stempelaggregat er atskilt fra innerenden av boringen 63, hvori det er glidbart, ved hjelp av en fleksibel membran 66, for å avgrense et innesluttet kammer 67 mellom membranen og innerveggen av boringen 63. Den øvre ende av hvert kammer 67 kommuniserer gjennom en skrånende boring 68 med den sentrale passasje 52 i kronelegemet, idet en struper 69 er plassert i boringen 68.

Den nedre ende av hvert kammer 67 kommuniserer gjennom en boring 70 med et sylindrisk, radialt forløpende ventil-kammer 71 som er avstengt med en fast propp eller plugg 72. En åpning 73 setter den indre ende av ventilkammeret 71 i forbindelse med en del 52a av den sentrale passasje 52 under et sirkulært armkors/struper 77 montert i passasjen 52. Åpningen 73 styres/kontrolleres av en tallerkenventil 74 montert på en stang 75. Den indre ende av hver stang 75 er glidbart opplagret i en blindboring i den indre ende av pluggen 72.

Ventilstangen 75 strekker seg innover gjennom hver åpning 73 og er opplagret i et glidelager 76 som henger ned fra det sirkulære armkors 77. Armkorset 77 har vertikale gjennomgående kanaler 78 for å tillate strømning av borevæske forbi armkorset til dysene 54 i kronefronten, og virker derfor også som en struper for å frembringe et trykkfall i væsken. En styreaksel 79 strekker seg aksialt gjennom midten av armkorset 77 og er opplagret i dette ved hjelp av lagre 80. Den nedre ende av styreakselen 79 bærer et kamelement 81 som samvirker med de fire ventilstenger 75 for å drive tallerkenventilene 74.

Den øvre ende av styreakselen 79 er utløsbart koplet til en utgangsaksel 85 som er montert aksialt på holderen av et rullestabilisert aggregat av en hvilken som helst av de tidligere beskrevne typer. Koplingen kan være i form av en styring med skråkant 86, som er kjent som en type kopling som lett kan tilkoples og frakoples, og som auto-matisk forbinder to aksler i en forutbestemt relativ rotasjonsorientering til hverandre. Den ene aksel 79 bærer en tverrgående pinne som er styrt inn i en aksial spalte med åpen ende i et koplingselement på den annen aksel 85, ved inngrep med en periferisk kamflate på koplings-elementet. Under styrt retningsboring forblir akslene 85 og 79 i det vesentlige stasjonære ved en vinkelorientering i rommet som styres som tidligere beskrevet og som bestemmes av den ønskede utgangsvinkel som mates til datamaskinen 24 av den rullestabiliserte pakke.

Når borekronen roterer i forhold til akselen 79, åpner og lukker kamelementet 81 de fire tallerkenventiler 74 i rekkefølge. Når en tallerkenfjær 74 er åpen, strømmer borevæske fra den sentrale passasje 52 inn i det tilknyttede kammer 67 gjennom boringen 68, og strømmer deretter ut av kammeret 67 gjennom boringen 70, ventilkammeret 71 og åpningen 73 samt inn i den nedre ende 52a av passasjen 52, som står under et lavere trykk enn den øvre del av passasjen på grunn av det trykkfall som forårsakes av armkorset 77 og en ytterligere struper 82 som strekker seg tvers over passasjen 52 over armkorset 77. Denne gjennom-strømning av borevæske skyller bort eventuelt produksjons-avfall fra boringene 68 og 70 og kammeret 67.

Den ytterligere struper 82 er utskiftbar og er valgt med henblikk på det totale trykkfall som kreves over struperen 82 og armkorset 77, under hensyntagen til det spesielle trykk og strømningshastighet for den borevæske som anvendes.

Når borekronen roterer til en posisjon hvor tallerken-fjæren 74 er lukket, stiger trykket i kammeret 67 og bringer det tilknyttede stempelaggregat til å bli forflyttet utover med hensyn på kronelegemet. Samtidig blir det motstående stempelaggregat, på grunn av deres innbyrdes forbindelse ved stengene 64 eller 65, trukket tilbake innover til en posisjon hvor det er i flukt med ytterflaten av dets tilknyttede sparkeorgan, idet en slik innoverrettet bevegelse tillates ettersom den tallerkenventil som er knyttet til det motstående stempelaggregat, vil være åpen.

Forflyttingen av stempelaggregatene er følgelig modulert synkront med rotasjon av borekronen omkring styreakselen 79. Som et resultat av moduleringen av forflyttingen av stempelaggregatene, påføres en periodisk side-forflytting på borekronen i en konstant retning når kronen roterer, idet en slik retning bestemmes av vinkelorienter-ingen av akslene 85 og 79. Forflyttingen av borekronen, når roterende boring skrider frem, bestemmer borehullets av-viksretning.

Når det er nødvendig å bore uten avvik, tillates akslene 85, 79 å rotere i rommet, istedenfor å bli holdt ved en nødvendig rotasjonsorientering.

Fig. 9 og 10 illustrerer bare én form for synkront modulert skjevbelastningssystem som er hensiktsmessig for bruk i forbindelse med et rullestabilisert styreaggregat av den art som den foreliggende oppfinnelse vedrører, og en hvilken som helst passende form for skjevbelastningsenhet kan anvendes. Eksempler på alternative former for skjevbelastningsenhet er beskrevet i britisk patentsøknad nr. 9118618.9.

Ved det beskrevne arrangement er den modulerte skjevbelastningsenhet inkorporert i selve borekronen, og et slikt arrangement foretrekkes. Det vil imidlertid forstås at en passende skjevbelastningsenhet kunne ha vært en separat enhet, som borekronen er koplet til, og som danner en del av bunnhullsaggregatet. Dersom skjevbelastningsenheten er inkorporert i en separat enhet, kan den benyttes i forbindelse med eksisterende former for borekrone eller med kronetyper hvor det ikke er mulig å inkorporere skjevbelastningsenheten i selve kronen.

En hovedfordel med de beskrevne arrangementer er at det rullestabiliserte styreaggregat kan være en fullstendig separat enhet fra borekronen, eller fra borekronen og skjevbelastningsenheten. Den rullestabiliserte instrumentpakke er utelukkende koplet til skjevbelastningsenheten ved styreakselen 85 og koplingen 86, og således kan ulike skjevbelastningsenheter lett koples sammen med den rullestabiliserte pakke. Koplingen som forbinder det rullestabiliserte aggregat med skjevbelastningsenheten kan være en hvilken som helst kopling som lett kan frakoples uten å forstyrre nevnte aggregats eller skjevbelastningsenhetens integritet. Andre passende koplinger vil være kjent for fagfolk og behøver ikke å bli ytterligere beskrevet i detalj. Muligheten til å frakople den rullestabiliserte instrumentpakke fra borekronen og/eller skjevbelastningsenheten er viktig ettersom den rullestabiliserte instrumentpakke er kostbar men har en forholdsvis lang levetid, mens skjevbelastningsenheten og borekronen er forbruksvarer med forholdsvis kort levetid. Dette kan medføre en betyde-lig fordel like overfor eksisterende kontrollerte styrbare roterende boresystemer hvor kontroll/styresystemet og skjevbelastningsenheten er inngående integrerte, slik at hele systemet må kasseres når skjevbelastningsmekanismen av én eller annen årsak når slutten på sin levetid.

Claims (23)

1. Anordning for å holde en nedihulls instrumenteringspakke i en rullestabilisert orientering med hensyn på en borestreng, omfattende et oppheng (310) som er koplingsbart til en borestreng, en instrumentholder (312) som bæres av opphenget (310), og organ båret av opphenget for å tillate at instrumentholderen (312) roterer om instrumentholderens lengdeakse,karakterisert vedet roterbart skovlhjul (315) montert på instrumentholderen (312) for å roteres ved en strøm av borevæske over skovlhjulet, organ (334, 335) som kopler skovlhjulet til instrumentholderen for å overføre et moment til instrumentholderen for å bringe den til å rotere om sin lengdeakse i forhold til opphenget (310) i en retning som er motsatt omdrei-ningsretningen for opphenget og borestrengen, følere (27) båret av instrumentholderen for avføling av rotas jons-orienteringen av instrumentholderen omkring dens lengdeakse og som frembringer et signal (26) som indikerer nevnte rotasjonsorientering, og kontroll/styreorgan (24, 23) for å kontrollere/styre, som reaksjon på nevnte signal, momentet som påføres på instrumentholderen for å variere rotasjonshastigheten for instrumentholderen i forhold til opphenget, i den hensikt å sørge for rullestabilisering av instrumentholderen med hensyn på opphenget og borestrengen.

2. Anordning i samsvar med krav 1,karakterisert vedat instrumentholderens (312) lengdeakse faller sammen med borestrengens langsgående midtakse.

3. Anordning i samsvar med krav 1 eller 2,karakterisert vedat skovlhjulet (315) er roterbart montert på instrumentholderen (312) for rotasjon om instrumentholderens lengdeakse.

4. Anordning i samsvar med et hvilket som helst av krav 1 til 3,karakterisert vedat nevnte organ som kopler skovlhjulet til instrumentholderen inn befatter en elektromagnetisk kopling (334, 335) som virker som en elektrisk generator, idet momentet som overføres til holderen av koplingen kontrolleres/styres ved hjelp av organ (23) for å kontrollere/styre den elektriske belastning som påtrykkes generatorens utgang som reaksjon på nevnte utsignal (26) fra rullefølerne (27) og på et signal (25) som indikerer den ønskede rotasjonsorientering av holderen.

5. Anordning i samsvar med krav 4,karakterisert vedat skovlhjulet (315) er roterbart i forhold til holderen (312) og at den elektromagnetiske kopling, som virker som en elektrisk generator, omfater en rotor (334) som roterer sammen med skovlhjulet og en stator (335) som er festet til holderen.

6. Anordning i samsvar med krav 5,karakterisert vedat statoren (19) er plassert inne i et innvendig kammer av holderen, og at rotoren (18) er plassert utenfor holderen, idet rotor og stator er atskilt ved en sylindrisk vegg av nevnte kammer.

7. Anordning i samsvar med krav 5,karakterisert vedat både rotor (334) og stator (335) av den elektriske generator er plassert inne i et innvendig kammer av holderen, idet skovlhjulet er koplet til rotoren ved en rasmisjon (329, 330) gjennom en vegg av nevnte kammer.

8. Anordning i samsvar med krav 7,karakterisert vedat nevnte transmisjon innbefatter en magnetisk kopling (329, 330) som virker over nevnte vegg av kammeret.

9. Anordning i samsvar med krav 7 eller 8,karakterisert vedat en reduksjonsdrevkasse (43 6) er koplet inn mellom skovlhjulet (415) og den elektriske generators rotor (434).

10. Anordning i samsvar med krav 1,karakterisert vedat nevnte organ for å kontrollere/styre momentet som påføres på instrumentholderen (512) innbefatter kontrollerbare/styrbare bremseorgan (537) anordnet mellom holderen (512) og forannevnte oppheng (510), som holderen er roterbart montert på.

11. Anordning i samsvar med krav 10,karakterisert vedat nevnte bremseorgan (537) er plassert inne i et innvendig kammer av holderen (512) og er koplet til nevnte oppheng ved en transmisjon som innbefatter en magnetisk kopling (541, 542) som virker over en vegg av kammeret.

12. Anordning i samsvar med krav 10 eller 11,karakterisert vedat skovlhjulet er direkte mekanisk koplet til holderen (512) .

13. Anordning i samsvar med et hvilket som helst av krav 10 til 12,karakterisert vedat det nevnte bremseorgan omfatter en elektrisk generator med en rotor (644) koplet til opphenget og en stator (645) koplet til instrumentholderen (612), idet det moment som tas opp av generatoren kontrolleres/styres av organ (23) for å kontrollere/styre den elektriske belastning som påtrykkes generatorens utgang som reaksjon på nevnte utsignal (26) fra rullefølerne (27) og på et signal (25) som indikerer den ønskede rotasjonsorientering av holderen.

14. Anordning i samsvar med krav 13,karakterisert vedat en reduksjonsdrevkasse (646) er koplet inn mellom rotoren (644) og opphenget.

15. Anordning i samsvar med et hvilket som helst av krav 4 til 9,karakterisert vedat den elektriske generator (734, 735) som drives av skovlhjulet (715) tilfører elektrisk effekt til en elektrisk servomotor (744, 745), som bæres av instrumentholderen (712), hvilken servomotor har en utgangsaksel (738) koplet til opphenget (710) for å iverksette rotasjon av instrumentholderen i forhold til opphenget.

16. Anordning i samsvar med krav 15,karakterisert vedat servomotorens utgangsaksel (738) er koplet til opphenget (710) gjennom en magnetisk kopling.

17. Anordning i samsvar med krav 15 eller 16,karakterisert vedat servomotorens utgangsaksel (738) er koplet til opphenget gjennom en reduksjonsdrevkasse .

18. Anordning i samsvar med krav 1,karakterisert vedat nevnte organ som kopler skovlhjulet til instrumentholderen for overføring av et moment til samme, omfatter en første aksel (850) som er roterbart montert på instrumentholderen (12) ; organ (829, 830) som drivbart kopler skovlhjulet (815) til den første aksel; en andre aksel (853) som er roterbart montert på instrumentholderen; organ (855, 856) som kopler den andre aksel til opphenget (810), som instrumentholderen er roterbart montert på; en differensialdrevmekanisme (857) som kopler den første aksel (850) til den andre aksel (853); en elektromagnetisk motor/generator (859, 860) montert på instrumentholderen og koplet til differensialdrevmekanismen (857) for å overføre moment fra nevnte mekanisme til instrumentholderen; og organ (823) som kontrollerer/ styrer motoren/generatoren som reaksjon på det forannevnte signal som indikerer instrumentholderens rotasjonsorientering, for å kontrollere/styre det moment som påføres på instrumentholderen.

19. Anordning i samsvar med krav 18,karakterisert vedat det ytterligere omfatter en elektrisk generator (851, 852) som drives av skovlhjulet (815), hvilken generator omfatter en rotor (851) drevet av nevnte første aksel (850) og en stator (852) montert på instrumentholderen.

20. Anordning i samsvar med et hvilket som helst av krav 1 til 19,karakterisert vedat rulle-følerne (27) omfatter en triade av gjensidig ortogonale lineære akselerasjonsmålere eller magnetometre.

21. Fremgangsmåte til å holde en nedihulls instrumenteringspakke i en rullestabilisert orientering med hensyn på en borestreng,karakterisert vedfølgende trinn: montering av instrumenteringspakken i en instrumentholder (312) som er roterbar om en lengdeakse i forhold til borestrengen; rotering av instrumentholderen omkring dens lengdeakse ved hjelp av et skovlhjul (315) anordnet i en strøm av borevæske som passerer langs borestrengen; og kontroll/styring av momentet som påføres på instrumentholderen som reaksjon på signaler som indikerer rotasjonsorienteringen av instrumentholderen, for å variere instrumentholderens rotasjonshastighet i forhold til borestrengen, i den hensikt å sørge for rullestabilisering av instrumentholderen med hensyn på borestrengen.

22. Fremgangsmåte i samsvar med krav 21,karakterisert vedat momentet som påføres på instrumentholderen kontrolleres/styres ved å kontrollere/ styre en variabel kopling (334,335) mellom skovlhjulet og instrumentholderen, for å variere det moment som overføres til instrumentholderen fra skovlhjulet.

23. Fremgangsmåte i samsvar med krav 21,karakterisert vedat momentet som påføres på instrumentholderen kontrolleres/styres ved å sette på en bremse (537) på instrumentholderen for å ta opp en andel av momentet som påføres på instrumentholderen fra skovlhjulet.