NO324667B1 - Nedihullsstyreverktoy - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et nedihullsstyreverktøy, som angitt i innledningen av det selvstendige krav 1, omfattende et styreverktøylegeme med en ytre overflate, og minst et langstrakt fjærende element anordnet på den ytre overflaten til verktøylegemet og som er innrettet til å ligge i en hvileposisjon hovedsakelig parallell med den ytre overflaten.

Oppfinnelsen vedrører hovedsakelig boring av olje og gassbrønner, og mer spesifikt til nedihullsverktøy omfattende en eller flere kraftapplikasjonselementer for å sentrere, posisjonere, stabilisere og/eller styre nedihullsverktøy så som en retningsboresammenstilling i et borehull.

Under boring, testing og komplettering av olje og gassbrønner blir et uttall nedihullsverktøy benyttet som bruker radialt utadragende elementer som er i kontakt med borehullets vegg for å sentrere, posisjonere, stabilisere og/eller styre verktøyet i borehullet. For eksempel i retningsboreapplikasjoner, som er vanlig å benytte for å bedre utnytte hydrokarbonreservoarer, blir vanligvis bore-sammenstillinger benyttet som omfatter et antall uavhengig drevne kraftapplikasjonselementer for å påføre kraft på borehullets vegg under boring for å opprettholde borekronen langs en bestemt bane og for å endre boreretning. Slike kraftapplikasjonselementer er vanligvis anordnet på den ytre omkretsen til legemet til boresammenstillingen eller på en ikke-roterende hylse anordnet rundt en roterende drivaksling. En eller flere av kraftapplikasjonselementene kan beveges i en radial retning, for eksempel ved bruk av elektriske eller hydrauliske anordninger, for å påføre kraft på borehullets vegg for å styre borekronen utover fra den sentrale aksen til borehullet.

Kjente nedihullsverktøy, så som Autotrak® styreverktøy (tilgjengelig fra Baker Hughes Incorporated, Houston, Texas), benytter vanligvis kraftapplikasjonselementer som er koblet til verktøylegemet ved en hengsel eller omdreiningsdel. Alternativt, så som i styreverktøyet omtalt av Webster (US-patent 5.603.386), er kraftapplikasjonselementene ikke direkte koblet til verktøylegemet, men i stedet til en eller flere aktiveringsenheter som igjen er montert på verktøylegemet.

Nedihullsverktøy som omfatter kraftapplikasjonselementer er vanligvis videre i stand til å trekke tilbake elementene mot verktøylegemet. Slik tilbaketrekking kan være nødvendig for eksempel ved slutten av en operasjon, så som ved boring eller utforskningsoperasjon, for å muliggjøre og trekke tilbake verktøyet fra borehullet uten at det setter seg fast deri eller skader kraftapplikasjonselementene. En ulempe med de ovenfor beskrevne kjente nedihullsverktøy er at de har en tendens til å kreve komplekse mekaniske og/eller pneumatiske/ hydrauliske anordninger for å strekke ut og trekke tilbake kraftapplikasjonselementene. Slike mekanismer for å utstrekke og trekke tilbake er vanligvis et antall samvirkende bevegelige deler, hvis kompleksitet har en tendens til å naturlig redusere driftsikkerhet til nedihullsverktøyet. Videre har økt kompleksitet en tendens til å øke både fremstilling og vedlikeholdskostnader.

Det eksisterer derfor et behov for nedihullsverktøy omfattende forbedrete kraftapplikasjonselementer og/eller kraftapplikasjonsmoduler. Mer bestemt eksisterer det et behov for nedihullsverktøy omfattende relativt enkle (og derfor relativt rimelige) mekanismer for kraftapplikasjonselementer.

Overnevnte formål oppnås med et nedihullsverktøy som angitt i den karakteriserende delen av det selvstendige krav 1, ved at det fjærende elementet videre omfatter minst en bevegelig ende, hvor den bevegelige enden er bevegbar med hensyn til verktøylegemet, hvori forskyvning av den bevegelige enden med hensyn til verktøylegemet forårsaker elastisk fjær-forspenning av det fjærende elementet på grunn av bøyning derav, og en aktiveringsmodul anordnet på verktøylegemet, hvor aktiveringsmodulen operativt er i kontakt med det fjærende elementet, og innrettet til, ved aktivering, å avbøye den bevegelige enden vekk fra hvileposisjonen, og hvori den elastisk fjærforspenningen er innrettet til å presse det fjærende elementet til å returnere til hvileposisjonen ved deaktivering av aktiveringsmodulen.

Alternative utførelser er kjennetegnet ved de uselvstendige kravene 2-24.

Det foregående har beskrevet ganske bredt trekkene og de tekniske fordeler ved foreliggende oppfinnelse for at den detaljerte beskrivelsen av oppfinnelsen som følger bedre skal forstås. Tilleggtrekk og fordeler med oppfinnelsen skal heretter beskrives, som danner grunn for kravene til oppfinnelsen. Det må forstås av en fagmann at konseptet og den spesifikke utførelsen omtalt enkelt kan benyttes som basis for modifikasjon eller konstruksjon av andre strukturer for å utføre de samme formål som foreliggende oppfinnelse. Det må også forstås av en fagmann at ekvivalente konstruksjoner ikke avviker fra omfanget av oppfinnelsen som fremlagt i de vedlagte krav.

For en mer fullstendig forståelse av foreliggende oppfinnelse, og tilhørende fordeler, refereres det nå til den følgende beskrivelse i sammenheng med de vedlagte tegninger, hvori: Figur 1A viser et delvis langsgående snitt av en del av et kjent nedihulls-styreverktøy for retningsboring.

Figur 1B viser et snitt langs linjen 1B-1B i figur 1A.

Figur 2 viser en perspektiv/tegning av en del av en utførelse av et nedihullsverktøy ifølge foreliggende oppfinnelse.

Figur 3A viser et snitt av en del av utførelsen vist i figur 2.

Figur 3B viser et snitt av verktøyet til figur 3A som viser et utstrakt fjærende element. Figur 4 viser et snitt av en del av en alternativ utførelse av et nedihullsverktøy ifølge oppfinnelsen. Figur 5A viser et snitt av en del av en videre alternativ utførelse av et nedihullsverktøy ifølge oppfinnelsen. Figur 5B viser et snitt av verktøyet til figur 5A som viser et utstrakt fjærende element. Figur 6 viser en perspektivtegning av en del av en videre alternativ utførelse av et nedihullsverktøy ifølge oppfinnelsen.

Foreliggende oppfinnelse retter seg mot en eller flere av de ovenfor beskrevne ulemper ved nedihullsverktøy. Viser kort til de vedlagte figurer, hvor oppfinnelsen omfatter et verktøy for bruk i nedihullsapplikasjoner. Nedihullsverktøyet omfatter minst et fjærlignende, elastisk deformerbart, kraftapplikasjonselement, også referert til som et fjærende element i denne beskrivelsen, anordnet på verktøylegemet, foretrukket i en hvileposisjon når i en tilbaketrukket tilstand. For å strekke ut det fjærende elementet utover fra verktøylegemet til overflate-til-overflate kontakt med en omliggende overflate

(så som veggen til et borehull), utøver en aktiveringsmodul en kraft derpå. Når utstrakt er det fjærende elementet elastisk skråstilt slik at ved fjerning av kraften trekker det fjærende elementet seg tilbake på en fjærlignende måte. I en utførelse omfatter nedihullsverktøyet ifølge oppfinnelsen et tredimensjonalt styreverktøy for bruk i retningsboreapplikasjoner og omfatter minst tre uavhengig drevne fjærende elementer distribuert hovedsakelig likevinklet rundt omkretsen derav.

Eksempelutførelser av foreliggende oppfinnelse omfatter fordelaktig et nedihullsverktøy omfattende en enkel mekanisme for selektivt å strekke ut og å trekke tilbake et kraftapplikasjonselement benyttet for sentrering, posisjonering, stabilisering og/eller styring av nedihullsverktøyet i et borehull. Verktøy som utnytter denne oppfinnelsen kan således fremvise forbedret driftssikkerhet som et resultat av en reduksjon av kompleksitet i forhold til kjent teknikk. Videre har reduksjon i kompleksitet en tendens til å redusere både fremstilling og vedlikeholdskostnader. Disse og andre fordeler med oppfinnelsen vil bli tydeliggjort i sammenheng med den følgende beskrivelse av ulike utførelser.

Viser nå til figurene 1A og 1B hvor en del av et eksempel på et kjent styreverktøy for retningsboring er illustrert (figurene 1A og 1B er hentet fra US-patent 5.603.386, heretter referert til som Webster patentet). Webster patentet omtaler et styre/stabiliseringsverktøy omfattende en legemsdel 5 med en sentral boring 4. Verktøyet omfatter videre et antall kraftapplikasjonselementer 27 (referert til som "blad" i Webster patentet, hvor kun en er vist i figur 1 A) anordnet omkretsmessig rundt en indre hylse 6 som strekker seg gjennom en ytre hylse 7. I en foretrukket utførelse av Webster patentet er tre parallelle kraftapplikasjonselementer 27 anordnet likevinklet rundt omkretsen til verktøyet (se figur 1B). Et ventillegeme (ikke vist) drives av hydrauliske velgere, som virker på instruksjoner fra en kontrollenhet for å åpne og lukke hydrauliske ledninger 35 som kommuniserer med kraftapplikasjonselementene 27.

Stempelsammenstillinger 26 (eller andre egnete løsninger) er frembrakt for å strekke ut og trekke tilbake kraftapplikasjonselementene 27. Et potensiometer 25, eller en ultrasonisk måleanordning, eller annen egnet måleanordning, er frembrakt for hver stempelsammenstilling for å beregne forskyvning av hvert av kraftapplikasjonselementene 27 fra den tilbaketrukne posisjonen. Hvert av kraftapplikasjonselementene 27 kan være uavhengig utstrekkbare og tilbake trekkbare for å opprettholde styring/stabiliseringsverktøyet ved ønsket eksentrisitet relativ til den sentrale aksen til borehullet.

Stempelsammenstillingene 26 og kraftapplikasjonselementene 27 til en foretrukket utførelse av Webster patentet er vist mer tydelig i figur 1B. Det foretrukne arrangementet av tre parallelle kraftapplikasjonselementer 27 er vist, og kraftapplikasjonselementene 27 kan være utstyrt med langsgående sagtakkete ytre kanter 40 som muliggjør for verktøyet å være i kontakt med kantene til borehullet mer effektivt. Hver hydraulisk ledning 35 kommuniserer med et kraftapplikasjonselement 27 via en port 41 igjennom stempelet 42 i hver sammenstilling 26. Således at når hydrauliske trykkendringer overføres fra ventillegemet (ikke vist) langs en hydraulisk ledning 35, formidles disse trykkendringene via en port 41 og inn i et kammer 43 mellom et stempel 42 og kraftapplikasjonselementet 27. Stempelet 42 blir værende stasjonært, og kraftapplikasjonselementet 27 strekkes ut eller trekkes tilbake som respons på disse trykkendringene.

Det må forstås at styreverktøyet omtalt i Webster patentet er karakteristisk for andre verktøy av kjent teknikk som frembringer kraftapplikasjonselementer, ved at det kreves en komplett mekanisme for å strekke ut og trekke tilbake kraftapplikasjonselementene. Webster patentet omtaler for eksempel en kompleks hybrid mekanisk/hydraulisk mekanisme, hvor mekanismen har mange samvirkende bevegelige deler og omfatter en hydraulisk krets omfattende åtte solenoider og ni kontrollventiler for å kontrollere tre kraftapplikasjonselementer. Slike komplekse mekanismer for utstrekking og tilbaketrekking har en tendens til å redusere driftssikkerhet til nedihullsverktøyet. Videre har økt kompleksitet en tendens til å øke både fremstilling og vedlikeholdskostnader.

Viser nå til figurene 2 til 6 hvor eksempelutførelse av foreliggende oppfinnelse er illustrert. Figur 2 viser en perspektiv tegning av en del av en utførelse av et

sylindrisk nedihullsverktøy 100 hvorpå foreliggende oppfinnelse kan anordnes, typisk i dypbrønnsapplikasjoner. I utførelsen til figur 2 omfatter verktøyet 100 et hovedsakelig sylindrisk verktøylegeme 110, med minst et fjærende element 120 anordnet derpå. Det fjærende elementet 120 er fabrikkert fra et elastisk avbøybart material (så som fjærstål). Selv om figur 2 illustrerer en fast ende 124 til det fjærende elementet 120 festet til verktøylegemet 110 ved en eller flere skruer 117, må det forstås av en fagmann at den faste enden 124 til det fjærende elementet 120 kan være integrert med verktøylegemet 110, eller

alternativt koblet dertil ved bruk av andre egnete tilkoblingsarrangementer, så som andre typer festenheter (bolter, nagler, kiler, etc), liming, klemming, eller sveising, lodding eller lignende. Nedihullsverktøyet 100 omfatter videre minst en aktiveringsmodul 130 operativt i kontakt med det fjærende elementet 120.

Viser nå også til figurene 3A og 3B, som viser et tverrsnitt som representerer en del av utførelsen i figur 2, hvor det fjærende elementet 120 er et fjærlignende element anordnet for eksempel i et spor 112 til verktøylegemet 110.1 den tilbaketrukne posisjonen (som vist i figur 3A), er det fjærende elementet 120 vanligvis ordnet i en hvileposisjon hovedsakelig parallell med den ytre overflaten (omkretsen) til verktøylegemet 110 og relativt nært til, eller alternativt forsenket deri. I utførelsene vist i figurene 2, 3A og 3B er det fjærende element 120 hovedsakelig i elastisk fjærlikevekt når det er i sin hvileposisjon. For å strekke ut det fjærende elementet 120 påfører aktiveringsmodulen 130 en kraft over en ønsket aktiveringsavstand i en hovedsakelig radial retning (for eksempel i en hovedsakelig perpendikulær retning til den sentrale aksen til borehullet). Når utstrakt (enten fullstendig eller delvis), blir det fjærende elementet 120 avbøyd vekk fra og elastisk fjærskråstilt mot sin hvileposisjon (slik avbøyning er illustrert i figur 3B). Ved fjerning av kraften via tilbaketrekking av aktiveringsmodulen 130 mot sin egen hvileposisjon, trekkes det fjærende elementet 120 også tilbake. Som vist i figurene 2, 3A og 3B og omtalt ovenfor, omfatter det fjærende elementet 120 vanligvis en fast ende 124 og en bevegelig ende 126. Som omtalt, selv om figurene 2, 3A og 3B illustrerer et fjærende element 120 skrudd fast til verktøylegement 110 ved en fast ende 124, må det forstås at den faste enden 124 kan festes til verktøylegemet 110 ved hvilken som helst egnet tilkobling, så som ved festeenheter omfattende bolter, skruer, nagler, kiler og lignende, eller ved liming, eller ved klemming, eller ved lodding eller sveising eller lignende. Alternativt kan i en utførelse den faste enden 124 være integrert med verktøylegemet 110 eller med en ringformet hylse anordnet rundt verktøylegemet 110 (så som for eksempel illustrert med henvisning til figur 6, beskrevet mer detaljert nedenfor). I tillegg vil en fagmann enkelt gjenkjenne at det fjærende element 120 kan være koblet til verktøylegemet 110 ved eller nær senter av det fjærende elementet 120 og at begge ender 124 og 126 kan være bevegelig med hensyn til verktøylegemet. Uansett, i utførelsen vist, presser aktiveringsmodulen 130 den bevegelige enden 126 til det fjærende elementet 120 hovedsakelig radielt utover fra verktøylegemet 110 (i en retning hovedsakelig ortogonal til den sylindriske aksen til borehullet). Foretrukket i kontakt med en overflate (så som veggen til borehullet) hvorfra det er ønskelig å presse verktøylegemet 110 vekk (eller mot som stabiliserer verktøylegemet 110), mens den faste enden 124 blir værende koblet til (eller integrert med) verktøylegemet 110. Det fjærende elementet 120 er således elastisk fjærskråstilt (for eksempel avbøyd ut av sin likevektsform som vist i figur 3B) av aktiveringsmodulen 130. Det må forstås at i samsvar med foreliggende oppfinnelse kan det fjærende elementet 120 strekkes utover til hovedsakelig hvilken som helst plassering opptil flytegrensen til materialet som det er fremstilt av. Utførelser av foreliggende oppfinnelse kan anordne og/eller konfigurere aktiveringsmodulen 130 slik at det motvirkes at det fjærende elementet 120 strekkes forbi sin flytegrense. For eksempel kan en aktiveringsmodul 130 med et begrenset bevegelsesområde benyttes, som således begrenser graden hvortil det kan strekke ut det fjærende elementet 120. Alternativt kan aktiveringsmodulen 130 være tilstrekkelig forsenket i verktøylegemet 110 for å begrense graden hvortil det kan strekke ut det fjærende elementet 120. Verktøyet 100 kan alternativt og/eller i tillegg omfatte en eller flere begrensningselementer (ikke vist), så som en hylse, for å motvirke overutstrekning av fjærelementene 120.

Selv om noen utførelser av foreliggende oppfinnelse omfatter kun ett enkelt fjærende element 120, kan andre utførelser omfatte to eller flere, og fordelaktig minst tre uavhengig utstrekkbare og tilbaketrekkbare fjærelementer 120 for å frembringe optimal kontrollerbar, stabiliserende eksentrisk plassering i for eksempel et borehull. Videre kan nedihullsverktøyet 100 optimalt omfatte en eller flere avgrensede, hovedsakelig selvrommende aktiveringsmoduler 130 operativt i kontakt med et korresponderende fjærende element 120 (for eksempel omfatter et nedihulls-styreverktøy vanligvis tre fjærende elementer 120 hver uavhengig operativ ved påvirkning av en korresponderende aktiveringsmodul 130). Imidlertid i andre utførelser, så som på et stabiliseringsverktøy eller wire- eller glidelinjetestverktøy, kan det være ønskelig å konfigurere to eller flere fjærende elementer 120 til å være aktivert av en enkel aktiveringsmodul 130. Den må forstås at foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til antallet fjærende elementer 120 som kan anordnes på et verktøy, heller ikke til antallet aktiveringsmoduler som i drift er i kontakt med slike fjærende elementer, enten alene eller i kombinasjon.

Det må videre forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset til orientering til det fjærende elementet 120 eller orienteringen på et verktøy. Videre alternative utførelser kan omfatte fjærende elementer 120 anordnet mot borekroneenden til et verktøy, og/eller mot verktøysenden vekk fra borekronen. Videre alternative utførelser kan omfatte fjærende elementer hvori den faste enden 124 dertil er anordnet mot enden til verktøyet tilstøtende borekronen, og/eller mot verktøysenden fjernt fra borekronen. I andre utførelser trenger ikke orientering til det fjærende elementet 120 være hovedsakelig parallell med den sylindriske aksen 105 til verktøyet (slik parallellmontering er illustrert i eksempelutførelsen på figur 2), men kan også være orientert i hvilken som helst plan, omfattende hovedsakelig perpendikulært til den sylindriske aksen 105. Det må forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset i noen av disse henseendene. I drift kan der imidlertid være en foretrukket orientering for noen applikasjoner og konfigurasjoner av de fjærende elementer. For eksempel, i en applikasjon hvori et nedihullsverktøy skal holdes i en stasjonær posisjon relativ til veggen til et borehull, er de fjærende elementer 120 orientert hovedsakelig ortogonalt til sylinderaksen 105 til verktøyet og kan være ønskelig ved at de kan frembringe et større kontaktområde mellom det fjærende elementet 120 og veggen til borehullet.

I utførelser som utnyttes i boreoperasjoner kan det være relativt store krefter (muligens opp til omtrent 5 metriske tonn) som utøves mellom det fjærende elementet 120 og veggen til borehullet. I slike tilfeller kan det være ønskelig å inkludere et slitemotstandsdyktig lag eller material, så som en påleggssveising, et herdet sveiselag, eller en flensanordning, på den ytre overflaten 122 til det fjærende elementet 120. Det kan også være ønskelig å serratere den ytre overflaten 122 til det fjærende elementet 120, som kan muliggjøre at det fjærende elementet 120 bedre kommer i kontakt med veggen til borehullet. Selv om disse aspektene ikke er spesifikt illustrert må de ansees som å forstås av en fagmann.

Aktiveringsmodulen 130 kan omfatte hovedsakelig hvilken som helst aktiveringsanordning, så som en elektrisk motor eller drivskrue, kiler, blærer, hydrauliske eller pneumatiske sylindere (eller stempler), og/eller andre anordninger kjent for en fagmann. Utførelser omfattende hydrauliske sylindere (slik som den som er vist i figurene 3A og 3B) har en tendens til å være særlig anvendelige. Som beskrevet i Webster patentet kan de hydrauliske sylindrene kontrolleres av hydrauliske koblinger (ikke vist), som kan virke på instruks fra en kontrollmodul (ikke vist) for å åpne og lukke hydrauliske ledninger 134. Således at hydrauliske trykkendringer overføres til de fjærende elementene 120 via den hydrauliske sylinderen 130 og en aktiveringsarm 132. Den hydrauliske fluiden kan være trykksatt ved hovedsakelig hvilket som helst kjent system, så som elektrisk drevne pumper eller alternativt av en turbin drevet av en strøm av borefluid gjennom kjernen til verktøyet.

Som beskrevet ovenfor kan nedihullsverktøyet 100 omfatte hovedsakelig hvilket som helst verktøy som benyttes nedihulls under boring, testing og/eller komplettering av oljebrønner, selv om oppfinnelsen ikke uttrykt er begrenset i så henseende. For eksempel kan nedihullsverktøy 100 omfatte en tredimensjonal styresammenstilling for bruk ved retningsboring, tilsvarende til det som er omtalt i Webster patentet og som er vist på figurene 1A og 1B i denne beskrivelsen, hvori kraftapplikasjonselementene 27 til styresammenstillingen (referert til av Webster som "variable stabilisatorer") drives for å påføre en lateral kraft og forskyvning på borestrengen for å avvike den fra den sentrale aksen til borehullet og således endre boreretning. I en slik konfigurasjon er verktøylegemet 110 hovedsakelig ikke-roterbart (foreksempel en ikke-roterbar hylse) relativt til borehullet under boreoperasjonen. Nedihullsverktøyet 100 kan således omfatte en eller flere lagersammenstilinger som muliggjør for verktøylegemet 110 og en roterbar drivdel av borestrengen (for eksempel den som strekker seg gjennom en sentral boring i verktøylegemet) å rotere relativt til hverandre. Nedihullsverktøyet 100 kan være konfigurert for montering på en borestreng og således omfatte konvensjonelle gjenger eller andre kjente til-koblinger på toppen og den nedre delen. Under en retningsboreoperasjon er nedihullsverktøyet 100 vanligvis koblet til borestrengen omtrent 0,5 til omtrent 10 meter fra borekronen, selv om igjen oppfinnelsen ikke er begrenset i så henseende.

Et nedihullsverktøy 100 som utnytter denne oppfinnelsen kan videre omfatte sensorer, timere, programmerbare prosessorer og lignende for å registre og/eller kontrollere den relative posisjonen til de fjærende elementene 120. Disse kan omfatte hovedsakelig hvilke som helst anordninger kjent for en fagmann, så som de omtalt i Webster patentet eller i US-patent 6.427.783 til Krueger et al. For eksempel når nedihullsverktøyet 100 er et styreverktøy, kan disse sensorene og elektronikken muliggjøre borehull med en forhånds-programmert profil, så som en brå retningsendring, til å bli boret fra start til slutten av en borehullsseksjon.

Andre eksempelutførelser av oppfinnelsen kan omfatte nedihullsverktøy 100 i form av en konvensjonell slickline eller wirelinesammenstilling, i opptrekksverktøy, eller i en streng av nedihullsverktøy omfattende for eksempel en borestreng, logging under boring verktøy, måling under boring verktøy, formasjonstestverktøy, borestrengtestverktøy, nedihulls-sementeringsverktøy og lignende. Eksempler på måling under boring verktøy omfatter soniske formasjonsmåleverktøy, radioaktiv formasjonsmåleverktøy, elektromagnetisk bølgeformasjonsmåleverktøy, boreformasjonstesting og testverktøy og lignende.

Viser nå til figur 4 hvor videre alternative utførelser av denne oppfinnelsen er illustrert. Nedihullsverktøyet 100' er tilsvarende til nedihullsverktøyet 100 illustrert i figurene 2, 3A og 3B, ved at det omfatter et verktøylegeme 110' med et fjærelignende, fjærende element 120' anordnet derpå. Det fjærende elementet 120', tilsvarende som det fjærende elementet 120 i figurene 2, 3A og 3B, er fremstilt av et elastisk avbøybart material så som konvensjonelt fjærstål, og kan videre være integrert med verktøylegemet 110' eller koblet dertil ved en fast ende 124'. I utførelsen vist i figur 4 er en friksjonskobling, så som en kile 119, benyttet for å koble det fjærende elementet 120' til verktøylegemet 110'. Det fjærende elementet 120' skiller seg fra det fjærende element 120 i figurene 2, 3A og 3B ved at en avbøyd del 142 til den frie enden 126' er avbøyd innover mot verktøylegemet 110'. Når en utførelse av oppfinnelsen omfattende det fjærende elementet 120' og den avbøyde delen 142 er benyttet, for eksempel i et retningsboreverktøy, kan den avbøyde delen 142 redusere muligheten for at det fjærende elementet 120' henges opp i utstikkende deler (eller andre ikke-jevne flater) på veggen til borehullet. Den avbøyde delen 142 kan også lette tilbaketrekking av det fjærende elementet 120' når verktøyet 100' kommer inn i en boring med redusert areal. I utførelsen illustrert i figur 4 omfatter det fjærende elementet 120' videre en krok 144 ved den frie enden 126' for kontakt med et korresponderende spor 115 i verktøylegemet 110'. Kroken 144 og det korresponderende sporet 115 frembringer et begrenset bevegelsesområde til den frie enden 126' til det fjærende elementet 120', som således holder den frie enden 126' i kontakt med verktøylegemet 110' og reduserer mulighet for skade på eller tap av det fjærende elementet 120' nedihulls, for eksempel når verktøyet 100' forflyttes. Kroken 144 begrenser også graden hvortil det fjærende elementet 120' kan strekkes ut og således kan motvirke at det strekkes ut utover sin flytegrense av aktiveringsmodulen 130. Det fjærende elementet 120' kan videre være forbelastet mot verktøylegemet 110 når det er i full tilbaketrukket (eller hvile) posisjon, som vist i figur 4 ved den bøyde delen 128. En fagmann vil enkelt forstå at forspenning også kan oppnås ved å benytte et kurvet (for eksempel bueformet) fjærende element 120' og å presse den konkave siden til det fjærende elementet 120' hovedsakelig flat mot verktøylegemet 110' under tilkobling dertil. Benyttelse av et kurvet fjærelement kan være fordelaktig ved at det har en tendens til å lette fremstilling av verktøylegemet. Slik forspenning av det fjærende elementet 120' frembringer hovedsakelig full tilbaketrekking derav og frembringer videre en tilbakeholdingskraft for å holde det fjærende elementet 120' i den tilbaketrukne posisjonen.

Viser nå til figurene 5A og 5B hvor videre alternative utførelser av oppfinnelsen er illustrert. Nedihullsverktøyet 200 er tilsvarende til nedihullsverktøyet 100 illustrert i figurene 2, 3A og 3B, ved at det omfatter et verktøylegeme 210 med et fjærlignende, fjærende element 220 anordnet derpå. Det fjærende elementet 220, tilsvarende som det fjærende elementet 120 i figurene 2, 3A og 3B, er fremstilt av et elastisk avbøybart fjærmaterial, så som konvensjonelt fjærstål, og kan i en utførelse videre være integrert med verktøylegemet 210 eller koblet dertil ved en ende 224. Nedihullsverktøyet 200 skiller seg fra verktøyet 100 ved at aktiveringsmodulen 230 presser den bevegelige enden 226 i en retning hovedsakelig parallell til overflaten til verktøylegemet 210 (istedenfor ortogonalt dertil som i verktøyet 100). Dette resulterer i en elastisk, utover bøyningslignende deformasjon av det fjærende elementet 220 til kontakt med en overflate hvorimot det er ønskelig å trykke eller stabilisere verktøyet 200, så som en vegg til et borehull, som illustrert i figur 5B. Ved tilbaketrekking av aktiveringsmodulen 230 trekkes det fjærende elementet 220 tilbake mot verktøylegemet 220 som illustrert i figur 5A. Videre vil en fagmann enkelt gjenkjenne at enden 224 kan være bevegelig og i drift i kontakt med en videre aktiveringsmodul (ikke vist) som strekker seg i en retning hovedsakelig motstående aktiveringsmodulen 230. Slik at ved aktivering av begge aktiveringsmodulene blir endene 224 og 226 presset mot hverandre for således å frembringe en bue vekk fra verktøylegemet 210, hvor begge ender beveges med hensyn til verktøylegemet 210.

Viser nå til figur 6 hvor en fjærende elementmodul 300 i form av en ringformet ring 310 med langsgående utadragende integrerte fjærende elementer 320 er illustrert. Den fjærende elementmodulen 300 er konfigurert for montering på et nedihullsverktøy, så som et tredimensjonalt styringsverktøy for retningsboring. Fjærelementmodulen 300 er vanligvis montert med de bevegelige endene 326 til fjærelementene 320 i drift i kontakt med aktiveringsmodulene (ikke vist) anordnet i nedihullsverktøyet (ikke vist). Aktiveringsmodulene kan være konfigurert til å presse de bevegelige endene 326 til de fjærende elementene 320 i hovedsakelig hvilken som helst retning, men er vanligvis innrettet til å presse dem i enten en retning ortogonalt til overflaten av verktøyet (som i figurene 2, 3A og 3B), eller en retning parallelt til overflaten til verktøyet (som i figurene 5A og 5B).

Verktøy omfattende utførelser av fjærelementsammenstillingen beskrevet heri kan være nyttig i en eller flere nedihullsapplikasjoner. For eksempel kan utførelser av fjærelementsammenstillingen ifølge oppfinnelsen være nyttig for avbøyning av nedihullsverktøy eksentrisk fra den sylindriske aksen til et borehull (dvs. vekk fra det geometriske senteret til borehullet). Avbøyning av verktøyet forårsakes ved aktivering av aktiveringsmodulene for å avbøye en bevegelig ende av det fjærende elementet vekk fra hvileposisjonen, som dermed forårsaker at det fjærende elementet kommer i kontakt med veggen til borehullet. Deaktivering av aktiveringsmodulen muliggjør for den elastiske fjærforspenningen å presse det fjærende elementet til å returnere mot hvileposisjonen og vekk fra veggen til borehullet. I andre eksempler kan utførelser av fjærelementsammenstillingen ifølge oppfinnelsen være nyttig for endring av boreretning til en boresammenstilling i et borehull. Endring av boreretning forårsakes ved aktivering av aktiveringsmodulen for å avbøye den bevegelige enden til det fjærende elementet vekk fra hvileposisjonen, som dermed avbøyer det fjærende elementet til kontakt med en vegg til borehullet. Slik kontakt med veggen til borehullet endrer eksentrisitet til styreverktøyet fra en sylindrisk akse til borehullet, som således endrer angrepsvinkel til borekronen inkludert i boresammenstillingen. Deaktivering av aktiveringsmodulen muliggjør for den elastiske fjærforspenningen og presser det fjærende elementet til å returnere til hvileposisjon vekk fra veggen til borehullet, som således også endrer eksentrisitet til styreverktøyet fra den sylindriske aksen til borehullet.

Selv om foreliggende oppfinnelse og dens fordeler er blitt beskrevet detaljert, må det forstås at ulike endringer, erstatninger og variasjoner kan utføres uten å avvike fra rammen og omfanget av oppfinnelsen som definert i de vedlagte krav.

Claims (24)

1. Nedihullsstyreverktøy (100) omfattende et styreverktøylegeme (110) med en ytre overflate, minst et langstrakt fjærende element (120) anordnet på den ytre overflaten til verktøylegemet (110) og som er innrettet til å ligge i en hvileposisjon hovedsakelig parallell med den ytre overflaten, karakterisert vedat det fjærende elementet (120) videre omfatter minst en bevegelig ende (126), hvor den bevegelige enden er bevegbar med hensyn til verktøylegemet (110), hvori forskyvning av den bevegelige enden (126) med hensyn til verktøylegemet forårsaker elastisk fjær-forspenning av det fjærende elementet (120) på grunn av bøyning derav, og en aktiveringsmodul (130) anordnet på verktøylegemet (110), hvor aktiveringsmodulen operativt er i kontakt med det fjærende elementet (120), og innrettet til, ved aktivering, å avbøye den bevegelige enden (126) vekk fra hvileposisjonen, og hvori den elastisk fjærforspenningen er innrettet til å presse det fjærende elementet (120) til å returnere til hvileposisjonen ved deaktivering av aktiveringsmodulen (130).

2. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med krav 1, karakterisert vedat det fjærende elementet (120) videre omfatter en fast ende (124), hvor den faste enden er festet til verktøylegemet (110), og hvor den bevegelige enden (126) er bevegbar med hensyn til den faste enden (124).

3. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med krav 1 eller 2,karakterisert vedat det fjærende elementet (120) omfatter to bevegelige ender.

4. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med krav 3,karakterisertv e d at det fjærende elementet (120) videre omfatter en fast del (124), hvor den faste delen (124) er festet til verktøylegemet (110) og lokalisert mellom de bevegelige endene.

5. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat aktiveringsmodulen (130) er innrettet til å avbøye nevnte bevegelige ende (126) til kontakt med veggen til et borehull.

6. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedå være koblet til et wireline apparat.

7. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedå være koblet til en borestreng.

8. Nedihullsverktøy(100) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat det fjærende elementet (120) er koblet til verktøylegemet (110).

9. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med krav 8,karakterisertved at en friksjonskobling (119) blir benyttet for å koble nevnte fjærende element (120) til verktøylegemet (110).

10. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat det fjærende elementet (120) er integrert med verktøylegemet (110).

11. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat det fjærende elementet (120) er fremstilt av fjærstål.

12. Nedihullsverktøy (100) i med samsvar et av de foregående krav,karakterisert vedat det fjærende elementet (120) er anordnet i et spor (112) i nevnte verktøylegeme (110).

13. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat den bevegelige enden (126) til det fjærende elementet (120) omfatter en avbøyd del (142) avbøyd innover mot verk-tøylegemet (110).

14. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat den bevegelige enden (126) til det fjærende element (120) omfatter en kroklignende del (144) innrettet til kontakt med et korresponderende spor (115) i verktøylegemet (110).

15. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med krav 14,karakterisertv e d at tilkobling av den kroklignende delen (144) med det korresponderende sporet (115) begrenser bevegelsesområdet til nevnte bevegelige ende (126) til det fjærende elementet (120).

16. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med krav 14 eller 15,karakterisert vedat tilkobling av den kroklignende delen (144) med det korresponderende sporet (115) er innrettet til å motvirke at det fjærende element (120) blir utstrakt forbi sin flytegrense.

17. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat det fjærende element (120) er forspent i nevnte hvileposisjon mot verktøylegemet (110).

18. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat det fjærende element (120) videre omfatter et slitemotstandsdyktig ytre lag.

19. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat det fjærende elementet (120) videre omfatter et serratert ytre kantområde for kontakt med veggen til et borehull.

20. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat aktiveringsmodulen (130) omfatter en hydraulisk sylinder.

21. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med krav 20, karakterisert vedat den hydrauliske sylinderen videre omfatter en aktiveringsarm (132) operativt i kontakt med den bevegelige enden (126) til det fjærende elementet (120).

22. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat aktiveringsmodulen (130) er innrettet til å presse den bevegelige enden (126) til det fjærende elementet (120) i en retning hovedsakelig ortogonal til en sylindrisk akse til et borehull.

23. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat aktiveringsmodulen (130) er innrettet til å presse den bevegelige enden (126) til det fjærende elementet (120) i en retning hovedsakelig parallell til en sylindrisk akse til et borehull.

24. Nedihullsverktøy (100) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat den faste enden (124) til det fjærende element er integrert med en ringformet ring (310) som omgir verktøylegemet (110), hvor den ringformete ringen (310) videre er festet til verktøylegemet (110).