NO327548B1 - Kontrollinnretning for boreretning - Google Patents

Abstract

En boreakselavbøyningsenhet for en boreretningskontrollanordning av en type som omfatter en roterbar boreaksel og et hus for å understøtte en lengde av boreakselen for rotasjon inne i denne. Avbøyningsenheten er plassert inne i huset og er aksielt plassert mellom første støttested og et annet støttested for bøying av boreakselen mellom det første støttested og det andre støttested. Avbøyningsenheten omfatter en avbøyningsmekanisme for å overføre lateral bevegelse til boreakselen for å bøye boreakselen, en avbøyningsaktivator for å aktivere avbøyningsmekanismen som respons på langsgående bevegelse av avbøyningsaktivatoren, og en avbøyningsleddmekanisme mellom avbøyningsmekanismen og avbøyningsaktivatoren for å omforme longitudinal bevegelse av avbøyningsaktivatoren til lateral bevegelse av boreakselen.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en avbøyningssammenstilling for en boreaksel for bruk i en styreinnretning for boreretning, ifølge kravinnledningen.

Retningsboring involverer variering eller kontrollering av retningen av et borehull mens det blir boret. Vanligvis er målet for retningsboring å nå eller opprettholde en posisjon inne i et målsatt underjordisk bestemmelsessted eller formasjon med borestrengen. F.eks., boreretningen kan styres for å dirigere brønnhullet mot et ønsket målbestemmelsessted, å styre brønnhullet horisontalt for å holde det innenfor en ønsket sone eller å korrigere for uønsket deviasjon fra en ønsket eller forutbestemt bane.

Retningsboring kan således bli definert som en avbøyning av et brønnhull langs en forutbestemt eller ønsket bane for å nå eller krysse med, eller å opprettholde en posisjon innenfor, en spesifikk underjordisk formasjon eller mål. Den forutbestemte bane omfatter typisk en dybde hvor en første avbøyning skjer og en plan av ønsket deviasjonsvinkler og retninger over resten av brønnhullet. Avbøyningen er således en endring i retningen av brønnhullet fra den løpende brønnhuUbane. Denne avbøyning kan gjelde deviasjon av brønnhullbanen i forhold til vertikalretningen eller til en endring i horisontal retning eller asimut av brønnhullets bane.

Det er ofte nødvendig å justere retningen av brønnhullet ofte under retningsboring, enten for å ta vare på en planlagt endring i retningen eller å kompensere for uønsket avbøyning av brønnhullet. Uønsket avbøyning kan resultere fra en variasjon av faktorer, deriblant karakteristikkene av formasjonen som blir boret, oppsetningen av brønnhullets boringsenhet og den måten i hvilken brønnhullet blir boret.

Avbøyning er målt som en mengde av deviasjon av brønnhullet frå den løpende brønnhuUbane og er trykt som en deviasjonsvinkel eller hullvinkel. Avbøyning kan også relatere til en endring i asimut av brønnhullbanen. Ofte er en første brønnhuUbane i vertikal retning. Den første avbøyning betegner ofte et punkt ved hvilket brønnhullet er avbøyd fra den vertikale retning i en spesifikk asimutretning. Deviasjon er ofte uttrykt som en vinkel i grader fra vertikalretningen. Asimut er ofte uttrykt som en vinkel i grader i forhold til nord.

Forskjellige teknikker kan brukes for retningsboring. For det første, kari borekronen bli rotert ved en nedhullmotor som blir drevet ved sirkulasjon av et fluid levert fra overflaten. Denne teknikken, ofte kalt "glidende boring" blir typisk brukt i retningsboring for å bevirke en endring i retningen av brønnhullet, så som oppbyggingen av en avbøyningsvinkel. Forskjellige problemer blir ofte møtt med glidende boring.

F.eks., glidende boring involverer typisk bruken av spesialisert utstyr i tillegg til nedhullsboremotor, omfattende bøyde sub eller motorhus, styringsverktøy og ikke-magnetiske borestrengkomponenter. Dessuten, har nedhullsmotoren en tendens til å bli utsatt for slitasje gitt den tradisjonelle elastomermotor kraftseksjon. Videre, siden borestrengen ikke blir rotert under glidende boring, er den tilbøyelig til å sette seg fast i brønnhullet, spesielt når avbøyningsvinkelen av brønnhullet fra vertikalretningen øker, og resulterer i redusert gjennomtrengningsrate av borekronen. Andre tradisjonelle problemer relatert til glidende boring omfatter stikk-slipp, virvling, differensial stikking og dragproblemer. Av disse grunner, og på grunn av den relative høye kostnad av glidende boring, er denne teknikken ikke typisk brukt i retningsboring unntatt hvor en endring i retningen skal bevirkes.

For det annet, retningsboring kan oppnås ved å rotere hele borestrengen fra overflaten, hvilket i sin tur roterer borekronen forbundet med enden av borestrengen. Mer spesifikt, i roterende boring, er bunnhullenheten, inkludert borekronen, forbundet med borestrengen som blir drevet i rotasjon fra overflaten. Denne teknikken er relativt billig på grunn av bruken av spesialisert utstyr så som nedhullboremotorer vanligvis kan holdes til et minimum. I tillegg, er tradisjonelle problemer relatert med glidende boring, som diskutert ovenfor, ofte redusert. Gjennomtrengningsraten av borekronen hår en tendens til å være større, mens slitasjen på borekronen og foringsrøret ofte blir redusert.

Roterende boring har imidlertid en tendens til å gi forholdsvis begrenset styring over retningen eller orientering av det resulterende brønnhull sammenlignet med glidende boring, spesielt i utvidet rekkeviddebrønner. Roterende boring har således en tendens til å bli i størst grad brukt for ikke-retningsboring eller retningsboring hvor ingen endring i retningen er nødvendig eller tiltenkt.

For det tredje, en kombinasjon av roterende og glidende boring kan utføres. Roterende boring vil typisk bli utført til en tid hvor en variasjon eller endring av boringsretningen er ønsket. Rotasjon av borestrengen er typisk stoppet og glidende boring, gjennom bruk av nedhullmotoren, blir begynt. Skjønt bruken av en kombinasjon av glidende og roterende boring kan tillate tilfredsstillende kontroll over brønnhullets retning, er problemet og ulempene forbundet med glidende boring fremdeles møtt.

Noen forsøk har vært gjort i tidligere teknikk og nærme seg disse problemene. Spesielt, forsøk har vært gjort på å frembringe et styrbar roterende boreapparat eller system for bruk i retningsboring. Noen av disse forsøkene har imidlertid frembrakt en helt tilfredsstillende løsning.

GB 2 172 324 benytter en kontrollmodul bestående av et foringsrør som har et lager på hver ende for å understøtte drivakselen når den passerer gjennom foringsrøret. Videre, består styringen av modulen av fire fleksible innfatninger i form av poser plassert i det ringformede rom mellom borestrengen og foringsrøret for å tjene som en aktivator. Disse posene aktiverer eller styrer retningen av boringen ved å påføre en radiell kraft på drivakselen innenfor foringsrøret slik at drivakselen blir forskjøvet lateralt mellom lagrene for å frembringe en ønsket kurve av boreakselen. Spesifikt, hydraulisk fluid er selektivt ledet til posene ved en pumpe for å tilføre den ønskede radielle kraft på borestrengen.

Retningen av den radielle kraft utøvet av posene for å avbøye drivakselen blir således styrt ved å styre utøvelsen av hydraulisk trykk fra pumpene på posene. Spesifikt, er to tilstøtende poser individuelt fylt under trykk og to resterende poser er uten trykk. Som et resultat, blir drivakselen avbøyd og produserer en kurve mellom lagrene ved de motsatte ender av foringsrøret av kontrollmodulen. Denne kontrollerte kurvatur styrer boreretningen.

GB 2 172 325 og GB 2 177 738 beskriver bruken av fleksible innpakninger i form av poser på lignende måte for å oppnå det samme formål. Spesifikt, borestrengen blir understøttet mellom en nær kronestabilisator og en fjern kronestabilisator. En kontrollstabilisator er plassert mellom den nære og den fjerne kronestabilisatorer for å utøve en radiell kraft på borestrengen innenfor kontrollstabilisatoren slik at en bøyning eller kurvatur av borestrengen blir produsert mellom den nære kronestabilisator og den fjerne kronestabilisator. Kontrollstabilisatoren består av fire poser plassert i det ringformede rom mellom et hus av kontrollstabilisatoren og borestrengen for å utøve den radielle kraft på borestrengen innenfor kontrollstabilisatoren.

GB 2 307 537 beskriver et akselinnretningssystem for å styre retningen av roterende boring. Spesifikt, en aksel, så som en borestreng, passerer gjennom en første akselstøtteanordning som har en første lengdeakse og en annen akselstøtteanordning som har en annen lengdeakse. De første og andre akselstøtteanordninger er roterbart koplet ved lageranordninger som har en lagerrotasjonsakse innrettet ved en første ikke-null vinkel i forhold til den første lengdeakse og innrettet i en annen ikke-null vinkel i forhold til den andre lengdakse. Som et resultat, relativ rotasjon av de første og andre akselstøtteanordninger rundt deres respektive lengdeakser varierer den relative vinkelinnretning av de første og andre lengdeakser.

Akselen som passerer gjennom akselinnretningssystemet blir således forårsaket til å bli bøyd eller kurvet i henhold til den relative vinkelinnretning av første og andre lengdeakser av de første og andre akselstøtteanordninger. Akselen kan være utformet som en enhetlig del med fleksibel sentral seksjon i stand til å ta vare på den ønskede kurvatur eller den kan omfatte en kopling, så som en universal skjøt, til å ta vare på den ønskede kurvatur.

US 5 685 379, US 5 706 905 og US 5 803 185 beskriver et styrbart roterende boresystem omfattende en modulert forspenningsenhet, forbundet med borekronen, for å utøve en lateral forspenning til borekronen i en ønsket retning for å styre boreretningen. Denne forspenningen består av tre likt atskilte hydrauliske aktivatorer, som hver har en bevegelig skyvedel som kan forskyves utover for kontakt med brønnhullet. De hydrauliske aktivatorer blir operert i rekkefølge når forspenningsenheten roterer under roterende boring, hver i den samme rotasjonsposisjon, for å forskyve forspenningsenheten lateralt i en valgt retning.

PCT/US98/24012 utgitt beskriver bruken av en stabilisatorenhet for retningsboring. Mer spesielt, en stabilisatorsub er forbundet med den roterende borestreng slik at stabilisatorsuben forblir i det vesentlige stasjonær i forhold til brønnhullet når borestrengen roterer. Stabilisatorsuben omfatter en fast øvre stabilisator og en justerbar nedre stabilisator. Den nedre justerbare stabilisator bærer minst fire stabilisatorblad som er uavhengig radielt utstrekkbare fra legemet av stabilisatorsuben for kontakt med brønnhullet.

Hvert stabilisatorblad blir aktivert av en motor forbundet med hvert blad, som strekker ut og trekker tilbake bladet gjennom langsgående bevegelse av stabilisatorlegemet i forhold til stabilisatorbladet. Fordi hvert stabilisatorblad er utstyrt med sin egen motor, er stabilisatorbladene uavhengig utstrekkbare og tilbaketrekkbare i forhold til legemet av stabilisatorsuben. Følgelig, kan hvert blad bli selektivt utstrukket eller tilbaketrukket for å frembringe den ønskede boreretning.

US 5 307 885, US 5 353 884 og US 5 875 859 bruker alle harmonisk drivmekanisme for å drive rotasjonsdeler understøttende borestrengen eksentrisk for å avbøye borestrengen og styre boreretningen.

Mer spesielt, Kuwana m.fl. beskriver en første roterende ringformet del forbundet med en første harmonisk drivmekanisme i en atskilt avstand fra den andre roterende ringformet forbundet med en annen harmonisk drivmekanisme. Hver rotasjons ringformet del har en eksentrisk hul del som roterer eksentrisk rundt den roterende akse av den ringformede del. Borestrengen blir understøttet av den indre overflate av eksentriske deler av ringformede deler. Etter rotasjon av den harmoniske drivmekanisme, blir de eksentriske hule deler rotert i forhold til hverandre for å avbøye borestrengen og endre orienteringen av borestrengen til den ønskede retning. Spesielt, orienteringen av borestrengen er definert ved en rett linje som passerer gjennom sentrum av de respektive hule deler av de ringformede deler.

Misawa m.fl. beskriver harmoniske drivmekanismer for å drive første og andre roterbare ringformede deler av en dobbelt eksentrisk mekanisme. Den første roterbare ringformede del definerer en første eksentrisk indre perifer overflate. Den andre roterbare ringformede del, roterbart understøttet av den første eksentriske indre perifere overflate av den første ringformede del, definerer en andre eksentrisk indre perifer overflate. Borestrengen er understøttet ved den andre eksentriske indre perifere overflate av den andre ringformede del og høyere opp i borehullet ved en aksel-holdemekanisme. Etter aktivering av den harmoniske drivmekanisme, er således de første og andre ringformede deler rotert, og resulterer i en bevegelse av sentrum av den andre eksentriske perifere overflate. Borestrengen blir således avbøyd fra sitt rotasjonssentrum for å orienteres i den ønskede retning.

Etter avbøyning av borestrengen, har dreiepunktet av avbøyningen av borestrengen en tendens til å bli lokalisert ved den øvre støttemekanisme, dvs. øvre aksel-holdemekanisme. Som et resultat, har man funnet at borestrengen kan bli utsatt for for høye bøyingspåkjenninger.

Likeledes, Ikeda m.fl. beskriver harmoniske drivmekanismer for å drive første og andre roterbare ringformede deler av en dobbelt eksentrisk mekanisme. Ikeda m.fl. krever imidlertid bruk av en fleksibel skjøt, så som en universalskjøt, til å bli forbundet i borestrengen på det sted hvor maksimum bøyningspåkjenninger på borestrengen finner sted, for å hindre for høye bøyingspåkjenninger på borestrengen. Den fleksible skjøt er således plassert nær den øvre støttemekanisme. Etter avbøyning av borestrengen ved dobbelt eksentrisk mekanisme, blir avbøyningen absorbert ved den fleksible skjøt og således blir ikke en bøyingskraft generert på borestrengen. Isteden, blir borestrengen forårsaket til å skrå nedover i borehullet nedenfor den dobbelte eksentriske mekanisme. Et rotasjonslager nedenfor den dobbelte eksentriske mekanisme funksjonerer som et skyvelager og tjener som rotasjonssenter for den nedre del av borestrengen for å ta vare på skråningsvirkningen.

Man har imidlertid funnet at bruk av en fleksibel eller leddet aksel til å unngå generering av for høye bøyningskrefter på borestrengen ikke er å foretrekke. Især har man funnet at artikuleringer av de fleksible eller leddete aksler kan være utsatt for feil.

CA-patentsøknad 2 298 375 beskriver et roterende styrbart boresystem som omfatter en dreibar forskyvningsspindel som er understøttet inne i en verktøykrage med en knokeskjøt og som i sin tur understøtter en borekrone. Den ringformede posisjon av forskyvningsspindelen er styrt av en anordning av hydrauliske stempler som er plassert mellom forskyvningsspindelen og verktøykragen, og som kan være selektivt utstrakt og tilbaketrukket for å bevege forskyvningsspindelen i forhold til verktøykragen. Dette systemet er derfor noe mer komplisert, og krever bruk av artikuleringsskjøten og et antall uavhengige aktiverbare hydrauliske stempler.

US 6 244 361 Bl beskriver en boreretningskontrollanordning som omfatter en roterende boreaksel, et hus for roterbar støtte av boreakselen, og en avbøyningsenhet. Avbøyningsenheten omfatter en eksentrisk ytre ring og en eksentrisk indre ring som kan bli selektivt rotert for å bøye boreakselen i forskjellige retninger. Avbøyningsenheten blir aktivert av et harmonisk drivsystem, som er et forholdsvis komplisert og kostbart apparat å konstruere og vedlikeholde.

Som et resultat, er det fremdeles et behov i industrien for relativt enkelt og økonomisk styrbar roterende boreanordning eller boreretningskontrollanordning for bruk med en roterende borestreng som kan gi forholdsvis nøyaktig kontroll over banen eller orienteringen av borekronen under boreoperasjonen, som også unngår generering av for høye bøyningspåkjenninger av borestrengen. Det er også et behov for en slik boreretningskontrollanordning som kan tilpasses for bruk i en utførelse med relativ liten diameter.

Utførelser skal i det følgende beskrives med henvisning til de medfølgende tegninger, hvor figur l(a) viser et skjematisk sideriss av en første foretrukket utførelse av en boreretningskontrollanordning omfattende et roterende boresystem, omfattende en nær krone stabilisator, figur l(b) viser et skjematisk delvis utsnitt sideriss av en alternativ foretrukket utførelse av en boreretningskontrollanordning, ikke inkludert en stabilisator nær kronen, figur 2 viser et transversalt tverrsnittsriss av en avbøyningsmekanisme for en første foretrukket utførelse av boreakselavbøyningsenhet, omfattende en roterbar ytre ring og en roterbar indre ring, figur 3 viser et billedriss av en første utførelse av en avbøyningsaktivator for bruk i den første foretrukne utførelse av boreakselavbøyningsenheten, figur 4 viser et billedriss av en annen utførelse av en avbøyningsaktivator for bruk i en første foretrukket utførelse av boreakselavbøyningsenhet, figur 5 viser et billedriss av avbøyningsaktivatoren på figur 3 og av en avbøyningsleddmekanisme for bruk i den første foretrukne utførelse av boreakselavbøyningsenheten, figurene 6(a) til 6(d) viser transversale tverrsnittsriss av avbøyningsmekanismen for en annen foretrukket utførelse av boreakselavbøyningsenheten, omfattende en kammingsoverflate og en følgerdel, som viser fire mulige avbøyningsposisjoner, figurene 7(a) til 7(m) viser longitudinale tverrsnittsenhetsriss av en boreretningskontrollanordning omfattende en første versjon av en tredje foretrukket utførelse av boreakselavbøyningsenhet, hvor figur 7(b) viser en fortsettelse av figur 7(a) osv, figur 8 viser et skjematisk longitudinalt tverrsnittsriss av boreakselavbøyningsenheten vist på figur 7 og av en første foretrukket utførelse av indekseringsenhet, figurene 9(a) og 9(b) viser transversale tverrsnittsriss av avbøyningsmekanismen for boreakselavbøyningsenhet vist på figur 7, som viser forskjellige avbøyningsposisjoner, figur 10 viser et utsnittsbilledriss av en boreakselavbøyningsenhet vist på figur 7, figur 11 viser et skjematisk longitudinalt tverrsnittsriss av en annen versjon av den tredje foretrukne utførelse av boreakselavbøyningsenheten, figur 12 viser et utsnitt billedriss av en boreakselavbøyningsenhet som beskrevet på figur 11, figur 13 viser et billedriss av en følgerdel fra boreakselavbøyningsenheten vist på figur 11, figur 14 viser et skjematisk billedriss av en foretrukket utførelse av husorienteringssensorapparat, figurene 15(a) og 15(b) viser skjematiske longitudinale tverrsnittsriss av en foretrukket utførelse av en huslåsemekanisme, hvor figur 15(a) viser boreakselen og huset i frakoplet konfigurasjon og figur 15(b) viser boreakselen og huset i sammenkoplet konfigurasjon.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet mot forbedringer av en boreretningskontrollanordning av generell type som beskrevet i US 6 244 361 Bl omfattende (a) en roterende boreaksel, (b) et hus for roterbar understøttelse av en lengde av boreakselen for rotasjon i denne, og (c) en boreakselavbøyningsenhet inneholdt i huset og aksielt plassert mellom et første støttested og et annet støttested, for å bøye boreakselen mellom det første støttested og det andre støttested.

Især omfatter oppfinnelsen en avbøyningsenhet for en boreaksel for bruk i boreretningskontrollanordning av den type som er beskrevet ovenfor. Oppfinnelsen kan også omfatte en indekseringsenhet, en hus-låseenhet og et hus orienteringssensorapparat.

Funksjonen av boreakselavbøyningsenheten er å skape en bøyning i boreakselen. Funksjonen av indekseringsenheten er å orientere bøyningen i boreakselen for å frembringe en ønsket verktøyoverflateorientering. Funksjonen av hus-låseenheten er å selektivt engasjere huset med en boreaksel slik at huset og boreakselen roterer sammen. Funksjonen av husorienteringssensorsapparatet er å frembringe et relativt enkelt apparat for å føle orienteringen av huset i forhold til en referanseoirentering.

I et apparataspekt omfattes en boreakselavbøyningsenhet for en boreretningskontrollanordning av den type som omfatter en roterbar boreaksel og et hus for roterbar understøttelse av en lengde av boreakselen for rotering, hvor boreakselavbøyningsenheten plassert inne i huset og aksielt plassert mellom et første støttested og et annet støttested, for å bøye boreakselen mellom det første støttested og det andre støttested, og hvor avbøyningsenheten omfatter (a) en avbøyningsmekanisme for å utøve lateral bevegelse på boreakselen for å bøye boreakselen, (b) en avbøyningsaktivator for å aktivere avbøyningsmekanismen som respons på longitudinal bevegelse av avbøyningsaktivatoren, og (c) en avbøyningsleddmekanisme mellom avbøyningsmekanismen og avbøyningsaktivatoren for å omforme longitudinal bevegelse av avbøyningsaktivatoren til lateral bevegelse av boreakselen.

Boreakselavbøyningsenheten som beskrevet ovenfor kan omfatte en variasjon av utførelser. Essensen av boreakselavbøyningsenheten i alle utførelser er bruken av longitudinalt bevegelig avbøyningsaktivator for å bevirke lateral bevegelse av boreakselen via avbøyningsleddmekanismen.

Boreretningskontrollanordningen som beskrevet ovenfor kan videre omfatte en indekseirngsenhet for å orientere bøyningen av boreakselen. Hvor en indekseirngsenhet er anordnet, kan den være integrert med boreakselavbøyningsenheten eller den kan omfatte et separat apparat.

Boreretningskontrollanordningen som beskrevet ovenfor kan videre omfatte en hus-låsningsenhet for selektiv engasjering av huset med boreakselen slik at de roterer sammen.

Boreretningskontrollanordningen som beskrevet ovenfor kan videre omfatte et hus-orienteringssensorapparat for å føle orienteringen av huset.

Boreakselavbøyningsenheten kan omfatte hvilken som helst struktur eller apparat som omfatter en avbøyningsmekanisme for å utøve lateral bevegelse til boreakselen, en longitudinalt bevegelig avbøyningsaktivator for å aktivere avbøyningsmekanismen, og en avbøyningsleddmekanisme for å omforme longitudinal bevegelse av avbøyningsaktivatoren til lateral bevegelse av boreakselen.

Defleksjonsmekanismen kan omfatte hvilken som helst struktur eller apparat som er bevegelig inne i huset for å utøve lateral bevegelse på boreakselen for å bøye boreakselen. Avbøyningsmekanismen kan være bevegelig ved translasjon eller rotasjon, og kan være bevegelig i et plan som er enten parallelt med eller perpendikulært til lengderetningen av boreakselen.

Avbøyningsaktivatoren kan omfatte hvilken som helst struktur eller apparat som er longitudinalt bevegelig inne i huset for å aktivere avbøyningsmekanismen og som er kompatibel med avbøyningsmekanismen.

Avbøyningsaktivatoren omfatter fortrinnvis videre en kraftkilde for å bevirke longitudinal bevegelse av avbøyningsaktivatoren. Kraftkilden kan bestå av hvilken som helst struktur eller apparat som kan bevirke longitudinal bevegelse av avbøyningsaktivatoren.

Kraftkilden kan f.eks. bestå av en hydraulisk kraft utøvet direkte på avbøyningsaktivatoren ved borefluid som blir passert gjennom boreretningens kontrollanordning. Fortrinnsvis består kraftkilden av hydraulisk system som finnes inne i huset. Fortrinnsvis består det hydrauliske system av en ringformet pumpe som blir drevet ved rotasjon av boreakselen. Fortrinnsvis består det hydrauliske fluid av olje. Fortrinnsvis består det hydrauliske system også av et resiprokerende hydraulisk stempel i en sylinder. Fortrinnsvis er det hydrauliske system dobbeltvirkende slik at kraftkilden opererer til å bevirke longitudinal bevegelse av avbøyningsaktivatoren i to retninger. Fortrinnsvis er den ringformede pumpe en girpumpe som blir drevet ved rotasjon av boreakselen.

Avbøyningsleddmekanismen kan bestå av hvilken som helst struktur eller apparat som er i stand til å omforme longitudinal bevegelse av avbøyningsaktivatoren til lateral bevegelse av boreakselen. Som et resultat, må avbøyningsleddmekanismen være kompatibel med både avbøyningsmekanismen og avbøyningsaktivatoren.

I en første foretrukket utførelse av boreakselavbøyningsenheten, kan avbøyningsmekanismen bestå av en ytre ring som er roterbart understøttet på en sirkelformet indre perifer overflate inne i huset og som har en sirkelformet indre perifer overflate som er eksentrisk i forhold til huset, og en indre ring som er roterbart understøttet på den sirkelformede indre perifere overflate av den ytre ring og som har en sirkelformet indre perifer overflate som engasjerer boreakselen og som er eksentrisk i forhold til den sirkelformede indre perifere overflate av den ytre ring. Den ytre ring og den indre ring er i stand til å rotere i forhold til hverandre i et plan som er perpendikulært til lengdeaksen av boreakselen for å overføre lateral bevegelse til boreakselen. Den ytre ring og den indre ring er fortrinnsvis begge roterbare i forhold til huset, men er ikke bevegelig i lengderetningen til noen materiell utstrekning.

I den første foretrukne utførelse av boreakselavbøyningsenheten, består avbøyningsaktivatoren av en longitudinalt bevegelig kamanordning.

I den første foretrukne utførelse av boreakselavbøyningsenheten består avbøyningsleddmekanismen av et første spor forbundet med kamanordningen for å engasjere en første avbøyningsleddel, og et annet spor forbundet med kamanordningen for å engasjere en annen avbøyningsleddel, begge gjennom komplementære kontaktoverflater. Minst en av de første spor og andre spor er et spiralspor slik at avbøyningsleddelene vil rotere i forhold til hverandre etter longitudinal bevegelse av kamanordningen. Fortrinnsvis er det første spor og det andre spor motsatte spiralspor slik at avbøyningsleddelen vil rotere i motsatte retninger etter longitudinal bevegelse av kamanordningen.

I den første foretrukne utførelse av boreakselavbøyningsenheten består kamanordningen av en rørformet hylset kam som resiprokerer inne i huset, og den første avbøyningsleddel og den andre avbøyningsleddel er begge teleskopiske og roterbart mottatt inne i hylsekammen.

I den første foretrukne utførelse av boreakselavbøyningsenheten består avbøyningsleddmekanismen videre av en første avbøyningsleddel og en annen avbøyningsleddel. Den første avbøyningsleddel er forbundet med den ytre ring og den andre avbøyningsleddel er forbundet med den indre ring slik at rotasjon av de første og andre avbøyningsleddeler vil resultere i rotasjon av henholdsvis ytre ring og indre ring.

I en annen foretrukket utførelse av boreakselavbøyningsenheten består avbøyningsmekanismen av en kammingsoverflate forbundet med en indre overflate av huset og en følgedel som er lateralt bevegelig mellom huset og boreakselen. Kammingsoverflaten og følgerdelen tar plassen for den ytre ring og den indre ring av den første foretrukne utførelse. Kammingsoverflaten og følgerdelen er i stand til å rotere i forhold til hverandre i et plan som er perpendikulært til lengdeaksen av boreakselen slik at lateral bevegelse av følgerdelen forårsaket ved kammingsoverflaten resulterer i lateral bevegelse av boreakselen. Fortrinnsvis er verken kammingsoverflaten eller følgerdelen bevegelig longitudinalt i noen materiell utstrekning.

I den andre foretrukne utførelse av boreakselavbøyningsenheten, som i den første foretrukne utførelse, består avbøyningsaktivatoren av en longitudinal bevegelig roterende kamanordning.

I den andre foretrukne utførelse av boreakselavbøyningsenheten, består avbøyningsleddmekanismen av et første spor forbundet med kamanordningen for å engasjere den første avbøyningsleddel og kan bestå av et annet spor forbundet med kamanordningen for å engasjere en annen avbøyningsleddel, begge gjennom komplementære kontaktoverflater. I den minste en av det første spor og det andre spor er spiralspor slik at leddelene vil rotere i forhold til hverandre etter longitudinal bevegelse av kamanordningen.

I den andre foretrukne utførelse av boreakselavbøyningsenheten, består kamanordningen av en rørformet hylse kam som resiprokerer inne i huset, og avbøyningsleddelen eller delene er teleskopisk og roterbart mottatt inne i hylsekammen.

I den andre foretrukne utførelse av boreakselavbøyningsenheten, består avbøyningsleddmekanismen videre av avbøyningsleddelen eller delene. Den første avbøyningsleddel kan være forbundet med en av kammingsoverflaten og følgerdelen og den andre avbøyningsleddel kan være forbundet med den andre av kammingsoverflaten og følgerdelen slik at rotasjon av de første og andre avbøyningsleddeler vil resultere i relativ rotasjon av kammingsoverflaten og følgerdelen.

I den andre foretrukne utførelse av boreakselavbøyningsenheten, vil posisjonen av kammingsoverflaten bestemme orienteringen av bøyen i boreakselen, mens de relative posisjoner av kammingsoverflaten og følgerdelen vil bestemme størrelsen av boreakselavbøyningen. Avbøyningsmekanismen kan derfor bli aktivert ved rotasjon av kammingsoverflaten og følgerdelen i forhold til hverandre, mens indeksering av avbøyningsmekanismen for å nå en ønsket verktøyoverflateorientering kan oppnås ved koordinert rotasjon sammen med kammingsoverflaten og følgerdelen. Som et resultat, kan det andre sporet og den andre avbøyningsleddel bli utelatt hvis den eneste funksjon av avbøyningsenheten er å avbøye boreakselen uten å frembringe en indekseringsfunksjon.

I en tredje foretrukket utførelse av boreakselavbøyningsenheten, består avbøyningsmekanismen av minst en lateralt bevegelig følgerdel som er plassert mellom huset og boreakselen. Fortrinnsvis består avbøyningsmekanismen av enten et antall følgerdeler eller en enkelt følgerdel ved et antall følgerdeloverflater for å engasjere et antall kammingsoverflater. Følgerdelen og følgerdeloverflatene kan være av hvilken som helst form og konfigurasjon som er kompatibel med avbøyningsaktivatoren. Følgerdelen engasjerer boreakselen enten direkte eller indirekte slik at lateral bevegelse av følgerdelen resulterer i lateral bevegelse av boreakselen.

I den tredje foretrukne utførelse av boreakselavbøyningsenheten, består avbøyningsleddmekanismen av minst en kammingsoverflate forbundet med avbøyningsaktivatoren som engasjerer følgerdelene for å omforme longitudinal bevegelse av avbøyningsaktivatoren til lateral bevegelse av følgerdelen mellom huset og boreakselen. Fortrinnsvis er kammingsoverflaten longitudinalt bevegelig ved avbøyningsaktivatoren fortrinnsvis er følgerdelen ikke i stand til longitudinal bevegelse til noen materiell utstrekning. Fortrinnsvis består følgerdelen eller delene og deres tilhørende kammingsoverflater av komplementære rampeoverflater.

Avbøyningsaktivatoren består fortrinnsvis av en avbøyningsaktivatordel og en kraftkilde for avbøyningsaktivatoren. Avbøyningsaktivatordelen kan bestå av hvilken som helst longitudinalt bevegelig del. F.eks., avbøyningsaktivatoren består fortrinnsvis av et hydraulisk system, og avbøyningsaktivatordelen består fortrinnsvis av en resiprokerende stang som er forbundet med både kammingsoverflaten og et hydraulisk stempel som er en komponent av det hydrauliske system, slik at resiprokering av stempelet inne i den hydrauliske sylinder resulterer i resiprokering av avbøyningsaktivatordelen og kammingsoverflaten.

I den tredje foretrukne utførelse av boreakselavbøyningsenheten, kan avbøyningsenheten overføre lateral bevegelse til boreakselen langs en enkelt akse eller langs et antall akser.

For uniaksial bøyning av boreakselen, kan avbøyningsenheten bestå av en enkelt følgerdel og en tilhørende kammingsoverflate, eller kan bestå av en eller flere følgerdelen og tilhørende kammingsoverflater som er atskilt med 180 grader rundt boreakselen, og således frembringe ytterligere understøttelse for boreakselen når den blir bøyd. Hvor en enkelt følgerdel er brukt med et antall kammingsoverflater, omfatter følgerdelen fortrinnsvis et antall følgerdeloverflater.

For multiaksial bøyning av boreakselen, kan avbøyningsenheten bestå av et antall avbøyningsenheter som beskrevet ovenfor for uniaksial bøyning, i hvilke de flere avbøyningsenheter er atskilt radielt rundt boreakselen. Fortrinnsvis, er avbøyningsenhetene jevnt atskilt rundt boreakselen slik at i tilfellet med biaksial bøyning, er avbøyningsenhetene atskilt med omkring 90 grader.

De flere avbøyningsenheter kan omfatte en enkelt følgerdel med et antall følgerdeloverflater eller kan omfatte et antall følgerdeler. Mest å foretrekke, består avbøyningsenheten av en enkelt følgerdel med antall følgerdeloverflater i tilfellet med både uniaksial og multiaksial bøying av boreakselen.

I tilfellet med multiaksial bøyning av boreakselen, vil følgerdelene, følgerdeloverflatene og kammingsoverflatene fortrinnsvis gi rom for tvungen lateral bevegelse av følgerdelene som resulterer fra bevegelse av følgerdelene i mer enn et plan. Fortrinnsvis er denne tvungne laterale bevegelse ivaretatt ved å tillate bevegelsen av kammingsoverflatene i forhold til følgerdeloverflatene som ikke er parallelle med bevegelsesretningen som er nødvendig for å aktivere avbøyningsmekanismen.

Boreretningskontrollanordningen omfatter fortrinnsvis en indekseringsenhet for å orientere bøyen i boreakselen slik at anordningen kan brukes til å frembringe retningskontroll under boreoperasjoner. Indekseringsenheten kan være integrert med boreakselavbøyningsenheten, eller den kan bestå av et separat apparat.

F.eks., indekseringsenheten kan bestå av å utstyre avbøyningsmekanismen med evnen til å bøye boreakselen på en kontrollert måte i et antall retninger (dvs. biaksial eller multiaksial bøying av boreakselen, som f.eks. den som er gitt ved boreakselavbøyingsenheten som beskrevet i US 6 244 361 Bl.

Alternativt, kan indekseringsenheten bestå av et apparat for å orientere en bøyning i boreakselen (dvs. verktøyoverflaten) ved å rotere en eller begge avbøyningsmekanismene og huset. Hvis avbøyningsmekanismen har en fast orientering i forhold til huset, kan bøyen bli orientert ved å rotere både avbøyningsmekanismen og huset, siden de vil rotere sammen. Hvis avbøyningsmekanismen og huset ikke har en fast orientering i forhold til hverandre, så må bøyen bli orientert ved å rotere avbøyningsmekanismen. I hvert tilfelle, kan indekseringsenheten benytte komponenter av avbøyningsenheten eller kan være uavhengig av avbøyningsenheten.

Indekseringsenheten består fortrinnsvis av en indekseringsmekanisme for å overføre rotasjonsbevegelse til avbøyningsmekanismen, en indekseringsaktivator for å aktivere indékseringsmekanismen som respons på longitudinal bevegelse av indekseringsaktivatoren, og en indekseringsleddmekanisme mellom indékseringsmekanismen og indekseringsaktivatoren for å omforme longitudinal bevegelse av indekseringsaktivatoren til rotasjonsbevegelse av avbøyningsmekanismen.

Indékseringsmekanismen kan bestå av hvilken som helst struktur eller apparat som er i stand til å overføre rotasjon til avbøyningsmekanismen. Indekseringsaktivatoren kan bestå av hvilken som helst longitudinalt bevegelig struktur eller apparat som er i stand til å aktivere indékseringsmekanismen gjennom indekseringsleddmekanismen. Indekseringsleddmekanismen kan bestå av hvilken som helst struktur eller apparat som er i stand til å omforme longitudinal bevegelse av indekseringsaktivatoren til rotasjonsbevegelse av avbøyningsmekanismen.

Indekseringsaktivatoren består fortrinnsvis videre av en kraftkilde. Kraftkilden kan bestå av strømmen av boreslam gjennom boreretningskontrollanordningen. Fortrinnsvis består imidlertid indekseringsaktivatoren av en uavhengig kraftkilde, så som en pumpe, en motor eller pumpe/motor kombinasjon. Kraftkilden består fortrinnsvis av et hydraulisk system. Det hydrauliske system omfatter fortrinnsvis et resiprokerende hydraulisk stempel i en sylinder. Det hydrauliske system omfatter fortrinnsvis videre en hydraulisk pumpe for å levere hydraulisk fluid til sylinderen. Det hydrauliske system er fortrinnsvis dobbeltvirkende slik at indekseringsaktivatoren kan bli drevet i to retninger. Den hydrauliske pumpe kan bli drevet av hvilken som helst egnet motor eller innretning. Fortrinnsvis er den hydrauliske pumpe drevet ved rotasjon av boreakselen. Fortrinnsvis er den hydrauliske pumpe en ringformet pumpe så som en girpumpe. Kraftkilden for indekseringsenheten kan være den samme kraftkilde som driver avbøyningsenheten eller kan være en separat kraftkilde.

I en første foretrukket utførelse av indekseringsenhet, består indekseringsenheten av et apparat i likhet med det som er brukt i Sperry-Sun Drilling Services Coiled Tubing BHA Orienter. Sperry-Sun Drilling Services Coiled Tubing BHA Orienter er beskrevet i Teknologi Oppdatering utgitt av Sperry-Sun Drilling Services om vinteren 1995, hvilken teknologioppdatering er tatt inn her med henvisning i denne spesifikasjonen.

Spesielt, i den første foretrukne utførelse av indekseringsenheten, består indékseringsmekanismen av en sperreverkmekanisme som selektivt låser sammen avbøyningsmekanismen og indekseringslinkmekanismen for rotasjon av avbøyningsmekanismen i en enkelt retning, hvor indekseringsaktivatoren består av et longitudinalt bevegelig stempel, og indekseringslinkmekanismen består av en kamanordning som omformer longitudinal bevegelse av stempelet til rotasjon av avbøyningsmekanismen.

I den første foretrukne utførelse av indekseringsenhet, består indekseringsleddmekanismen videre av et spiralspor i rørkammen og en pinne i huset som engasjerer spiralsporet slik at rørkammen vil rotere i forhold til huset når pinnen beveger seg langs lengden av spiralsporet.

I en første foretrukket utførelse av indekseringsenheten, består indekseringsaktivatoren videre av et hydraulisk system som en kraftkilde. Fortrinnsvis omfatter det hydrauliske system et resiprokerende hydraulisk stempel i en sylinder. Fortrinnsvis omfatter det hydrauliske system videre en hydraulisk pumpe for å levere hydraulisk fluid til sylinderen. Fortrinnsvis er den hydrauliske pumpe drevet av rotasjonen av boreakselen. Fortrinnsvis er det hydrauliske system dobbeltvirkende. Kraftkilden for indekseringssystemet kan være den samme kraftkilde som driver avbøyningsenheten, eller kan være en separat kraftkilde.

Den første foretrukne utførelse av indekseringsenheten kan lett tilpasses for bruk med hvilken som helst utførelse av avbøyningsenheten. En annen foretrukket utførelse av indekseringsenheten er ment for bruk spesielt med de første og andre foretrukne utførelser av avbøyningsenheten, siden den er integrert med de første og andre foretrukne utførelser av avbøyningsenheten.

I den andre foretrukne utførelse av indekseringsenheten, består indékseringsmekanismen av komponenter av avbøyningsmekanismen for enten den første eller andre foretrukne utførelse av avbøyningsenheten, indekseringsaktivatoren består av komponenter av avbøyningsaktivatoren av enten den første eller andre foretrukne utførelse av avbøyningsenheten, og indekseringsleddmekanismen består av komponenter av avbøyningsleddmekanismen av enten den første eller andre utførelse av avbøyningsenheten.

I den andre foretrukne utførelse av indekseringsenheten, så snart boreakselen er bøyd ved avbøyningsenheten, vil samtidig rotasjon av avbøyningsenheten som en enhet tjene til å orientere retningen av bøyen i boreakselen. Dette resultat er oppnådd ved å konstruere sporene i kamanordningen som omfatter indekseringsleddmekanismen slik at indekseringsleddmekanismen vil rotere hele avbøyningsmekanismen med samme hastighet som respons på langsgående bevegelse av avbøyningsaktivatoren.

Dette resultatet kan i sin tur oppnås ved å konstruere sporene i kamanordningen i to tilstøtende segmenter. Et avbøyningssegment av sporene er benyttet for bøying av boreakselen mens et indekseringssegment av sporene blir benyttet for orientering av bøyen i boreakselen. Avbøyningssegmentet i avbøyningsleddmekanismen forårsaker at komponentene av avbøyningsmekanismen roterer med forskjellige hastigheter og/eller i forskjellige retninger, mens indekseringssegmentet i indekseringsleddmekanismen forårsaker at komponentene av avbøyningsmekanismen roterer sammen i samme hastighet og i samme retning.

I en tredje utførelse av indekseringsenheten, fasiliterer avbøyningsenheten multiaksial avbøyning av boreakselen og indekseringsenheten er en komponent av avbøyningsenheten. Indekseringsenheten benytter en multiaksial avbøyning av boreakselen til å styre orienteringen av bøyen i boreakselen.

F.eks., indekseringsenheten kunne bestå av avbøyningsenheten av enten den første eller andre foretrukne utførelse av avbøyningsenheten, i hvilket tilfelle komponentene av avbøyningsmekanismen ville bli rotert uavhengig til å oppnå både en ønsket avbøyning og en ønsket orientering av bøyen i boreakselen.

En beskrivelse av den måte ved hvilken den ytre ring og den indre ring av den første foretrukne utførelse av avbøyningsenheten kunne bli rotert for å nå dette resultat kan finnes i US 6 244 361 Bl. Dette systemet kunne lett bli modifisert for bruk med den andre foretrukne utførelse av avbøyningsenheten.

Som et annet eksempel, kunne indekseringsenheten bestå av avbøyningsenheten av den tredje utførelse av avbøyningsenheten, i hvilke fleraksial avbøyning er fasilitert. I dette tilfellet, kan selektiv avbøyning av boreakselen langs mer enn en akse bli brukt til å oppnå en ønsket avbøyning og en ønsket orientering av bøyen i boreakselen.

Den tredje utførelse av indekseringsenheten er relativt komplisert, siden den krever samtidig avbøyning og indeksering via samme apparat. Som et resultat, er ikke den tredje utførelse av indekseringsenheten å foretrekke i tilfelle hvor en relativt enkelt konstruksjon av boreretningskontrollanordningen er ønsket.

Indekseringsenheten er fortrinnsvis aktivert med henvisning til orienteringen av huset. Som et resultat, består boreretningskontrollanordningen fortrinnsvis av et husorienteringssensorapparat forbundet med huset for å følge orienteringen av huset.

Husorienteringssensorapparatet kan føle orienteringen av huset i tre dimensjoner i rommet, og kan bestå av hvilket som helst apparat som er i stand til å frembringe denne funksjonen og den ønskede nøyaktighet i sensingen. Husorienteringssensorapparatet kan derfor bestå av et eller flere magnetometere, akselerometere eller kombinasjoner av begge typer av sensingapparater.

Alternativt, kan husorienteringssensorapparatet bli konstruert enklere for å registrere orienteringen av huset i forhold til gravitasjonen. Med andre ord, husorienteringssensorapparatet kan bli konstruert til å registrere bare orienteringen av huset i forhold til den "høye side" eller den "lave side" av brønnhullet som blir boret. I dette tilfellet, kan husorienteringssensorapparatet bestå av hvilken som helst gravitasjonssensor eller kombinasjon av gravitasjonssensorer, både som akselerometer, et lodd eller en rullende kule i et spor.

Alternativt, kan husorienteringssensorapparatet konstrueres til å registrere orienteringen av huset i forhold til jordens magnetfelt. Med andre ord, husorienteringssensorapparatet kan bli konstruert til å registrere bare orienteringen av huset i forhold til magnetisk nord. I dette tilfellet, kan husorienteringssensorapparatet omfatte hvilken som helst magnetisk sensor eller kombinasjon av magnetiske sensorer, så som et magnetometer.

Husorienteringssensorapparatet er fortrinnsvis plassert så nært som mulig til den fjerne ende av huset slik at den registrerte orientering av huset vil bli så nær som mulig til den fjerne ende av borehullet under operasjon av innretningen. Husorienteringssensorapparatet er fortrinnsvis oppbevart i eller forbundet med en kroneinklinasjon (ABI) innsats plassert inne i huset.

Boreretningskontrollanordningen kan også videre bestå av et avbøyningsenhetorienteringssensorapparat forbundet med avbøyningsenheten for å sense orienteringen av avbøyningsmekanismen (og således orienteringen av bøyen i boreakselen). Et slikt avbøyningsenhetorienteringssensorapparat kan anordne for direkte sensing av orienteringen av avbøyningsmekanismen i en, to eller tre dimensjoner i forhold til gravitasjon og/eller jordens magnetfelt, i hvilket tilfelle avbøyningsenhetens orienteringssensorapparat muligens kan eliminere behovet for husorienteringssensorapparatet.

Fortrinnsvis, imidlertid, senser avbøyningsenhetens orienteringssensorapparat orienteringen av avbøyningsmekanismen i forhold til huset, og kan bestå av hvilket som helst apparat som er i stand til å frembringe denne sensingsfunksjon og ønskede nøyaktighet i sensingen.

Alternativt, kan avbøyningsenheten bli konstruert til å bli festet i forhold til huset slik at bøyen i boreakselen alltid er lokalisert i en kjent orientering i forhold til huset (dvs. en "teoretisk høyside"). I dette tilfellet, vil orienteringen av bøyen i boreakselen bli bestemt fra orienteringen av huset og bare et av husorienteringssensorapparatet og avbøyningsenhetens orienteringssensorapparat vil være nødvendig.

Utførelser av passende husorienteringssensorapparat og sensorapparat for

avbøyningsenhetorientering er beskrevet i US 6 244 361 Bl.

En foretrukket utførelse av husorienteringssensorapparat som også kunne bli tilpasset for bruk i et avbøyningsenhetorienteringssensorapparat og som ikke er beskrevet i US 6 244 361 Bl registrerer orienteringen av apparatet i forhold til gravitasjon.

I den foretrukne utførelse av husorienteringssensorapparatet, består apparatet av (a) en husreferanseindikator som er fast forbundet med huset ved en husreferanseposisjon, (b) et sirkelrundt spor rundt boreakselen, hvilket sirkelrundt spor huser en metallgravitasjonsreferanseindikator som beveger seg fritt rundt det sirkelrunde spor i respons på gravitasjon, for å frembringe en gravitasjonsreferanseposisjon, (c) en nærhetsenhet forbundet med og roterbar med boreakselen, hvilken nærhetsenhet omfatter en husreferansesensor og en gravitasjonsreferansesensor, hvor husreferansesensoren og gravitasjonsreferansesensoren har fast nærhet til hverandre.

I operasjon, roterer nærhetsenheten som boreakselen roterer. Når husreferansesensoren passerer husreferanseindikatoren vil den sense husets referanseindikator. Likeledes, når gravitasjonsreferansesensoren passerer gravitasjonsreferanseindikatoren vil den sense gravitasjonsreferanseindikatoren. På grunn av den kjente nærhet mellom husets referansesensor og gravitasjonsreferansesensor, kan orienteringen av huset i forhold til gravitasjonen bli bestemt fra de sensede data.

Husreferanseindikatoren kan bestå av hvilken som helst struktur eller apparat som er kompatibel med husets referansesensor. I den foretrukne utførelse består husets referanseindikator av en eller flere magneter og husets referansesensor består av en eller flere Hall effekt sensorer.

Gravitasjonsreferanseindikatoren kan bestå av hvilken som helst struktur eller apparat som vil bevege seg rundt sirkelrunde spor som respons på gravitasjon og som kan bli senset av gravitasjonsreferansesensoren. I den foretrukne utførelse består gravitasjonsreferanseindikatoren av en bevegelig metallvekt og gravitasjonsreferansesensoren består av en magnetisk nærhetssensor som er i stand til å sense metall. Mest å foretrekke, består gravitasjonsreferanseindikatoren av en metallkule som er fri til å rulle rundt sirkelrunde spor.

Boreretningskontrollanordningen kan videre bestå av en huslåsingsenhet for selektivt å engasjere huset med boreakselen slik at de roterer sammen. Dette trekk er fordelaktig for å tilføre dreiemoment til huset for å utløse det fra brønnhull som det er blitt sittende fast i.

Huslåsingsenheten kan bestå av hvilken som helst struktur eller apparat som er i stand til å engasjere boreakselen med huset slik at den roterer sammen. Fortrinnsvis kan husets låseenhet bli selektivt aktivert både til å tilkople og frakople boreakselen og huset. Alternativt, kan husets låseenhet bli aktiverbar bare for å engasjere boreakselen og huset slik at boreretningskontrollanordningen må fjernes fra brønnhullet for å frakople boreakselen og huset.

Fortrinnsvis, består husets låseenhet av en huslåsingsmekanisme for å engasjere boreakselen med huset og husets låseaktivator for å aktivere husets låsemekanisme.

Huslåsemekanismen kan bestå av hvilken som helst struktur eller apparat som er i stand til å engasjere boreakselen og huset slik at det vil rotere sammen. Fortrinnsvis vil husets låsemekanisme bestå av en låsedel som aktiveres for å engasjere både boreakselen og huset. Fortrinnsvis er husets låsemekanisme longitudinalt bevegelig mellom posisjoner hvor boreakselen og huset er sammenkoplet og frakoplet.

Husets låsingaktivator kan bestå av hvilken som helst struktur eller apparat som er i stand til å aktivere husets låsemekanisme. Fortrinnsvis vil huset låseaktivator bevege seg longitudinalt for å aktivere husets låsemekanisme. Fortrinnsvis vil longitudinal bevegelse av husets låseaktivator resultere i longitudinal bevegelse av husets låsemekanisme og således aktivering av husets låseenhet.

I en foretrukket utførelse av husets låseenhet, består husets låsemekanisme av en longitudinalt bevegelig låsehylse og husets låseaktivator består av en longitudinalt bevegelig låseaktivatordel.

I den foretrukne utførelse av husets låseenhet, består husets låsemekanisme videre av komplementære kontaktoverflater på hver av boreakselen, huset og låsehylsen slik at når låsehylsen er aktivert for å engasjere boreakselen og huset, blir kontaktoverflatene på hver av boreakselen, huset og låsehylsen brakt til kontakt.

De komplementære kontaktoverflater kan bestå av hvilken som helst egnet overflate som vil gi den nødvendige kontaktfunksjon. Fortrinnsvis består de komplementære kontaktoverflater av rifler, men kan også bestå av ikke-sirkulere tverrsnittsform av boreaksel, hus og låsehylse, så som kvadratisk eller åttekant tverrsnittsform.

Den foretrukne utførelse av husets låsemekanisme, husets låseaktivator består fortrinnsvis videre av en kraftkilde. Kraftkilden kan bestå av en strøm av borefluid gjennom boreretningskontrollanordning. Fortrinnsvis består imidlertid husets låsingsaktivator av en uavhengig kraftkilde, så som en pumpe, en motor eller pumpe/motor kombinasjon. Fortrinnsvis består kraftkilden av et hydraulisk system. Det hydrauliske system omfatter fortrinnsvis et resiprokerende hydraulisk stempel i en sylinder. Det hydrauliske system omfatter fortrinnsvis videre en hydraulisk pumpe for å levere hydraulisk fluid til sylinderen. Den hydrauliske pumpen kan bli drevet av enhver egnet motor eller anordning. Fortrinnsvis er den hydrauliske pumpen drevet av rotasjonen av boreakselen. Den hydrauliske pumpen består fortrinnsvis av en ringformet pumpe så som en girpumpe.

Det hydrauliske system er fortrinnsvis dobbeltvirkende slik at husets låseenhet

kan aktiveres både for å sammenkople og frakople boreakselen og huset.

En enkelt kraftkilde kan anordnes som kraftkilde for hver av avbøyningsenheten, indekseringsenheten og huslåsingsenheten. Alternativt, kan en eller hver av enhetene bli forsynt med sin egen dediserte kraftkilde.

Videre, en enkelt aktivator kan anordnes som en avbøyningsaktivator, en indekseringdsaktivator og en huslåsingsaktivator. Alternativt, kan en eller av disse enhetene bli utstyrt med sin egen dediserte aktivator.

Den foreliggende oppfinnelse består av forbedringer i en boreretningskontrollanordning 20. Anordningen 20 tillater retningskontroll over en borekrone 22 forbundet med anordningen 20 under roterende boringsoperasjoner ved å styre avbøyningen av borekronen 22. Som et resultat, kan retningen av det resulterende brønnhull bli kontrollert.

Spesielt, angår oppfinnelsen forbedringer i boreakselavbøyningsenhet for å bøye en boreaksel, og en indekseirngsenhet for å orientere retningen av bøyen i boreakselen for å frembringe en ønsket verktøyoverflate.

Oppfinnelsen er spesielt egnet for bruk med boreretningskontrollanordning av den type som er beskrevet i US 6 244 361 Bl med det resultat at mange av komponentene av boreretningskontrollanordningen beskrevet i US 6 244 361 Bl kan brukes med boreretningskontrollanordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Boreretningskontrollanordningen 20 består av en roterbar boreaksel 24 som kan forbindes eller tilkoples den roterende borekrone 22 og en roterende borestreng 25 under boreoperasjonen. Mer spesielt, boreakselen 24 har en nær ende 26 og en fjern ende 28. Den nære ende 26 kan bli drivende forbundet eller festet med den roterende borestreng 25 slik at rotasjon av borestrengen 25 fra overflaten resulterer i tilsvarende rotasjon av boreakselen 24. Den nære ende 26 av boreakselen 24 kan bli permanent eller fjernbart festet, tilkoplet eller på annen måte festet med borestrengen 25 på hvilken som helst måte og ved hvilken som helst struktur, mekanisme, innretning eller fremgangsmåte som tillater rotasjon av boreakselen 24 etter rotasjon av borestrengen 25.

Anordningen 20 består fortrinnsvis videre av en drivforbindelse 29 for å forbinde boreakselen 24 med borestrengen 25. Drivforbindelsen 29 kan bestå av hvilken som helst struktur, mekanisme eller anordning for drivende forbindelse av boreakselen 24 og borestrengen 25, slik at rotasjon av borestrengen 25 resulterer i en tilsvarende rotasjon av boreakselen 24.

Likeledes, er den fjerne ende 28 av boreakselen 24 drivende koplbar eller festbar med den roterende borekrone 24 slik at rotasjon av boreakselen 24 ved borestrengen 25 resulterer i en tilsvarende rotasjon av borekronen 22. Den fjerne ende 28 av boreakselen 24 kan bli permanent eller fjernbart festet, koplet eller på annen måte festet til borestrengen 22 på hvilken som helst måte og med hvilken som helst struktur, mekanisme, anordning eller fremgangsmåte som tillater rotasjon av borekronen 22 etter rotasjon av boreakselen 24. I den foretrukne utførelse, er en gjenget forbindelse anordnet mellom dem.

Boreakselen 24 kan bestå av en eller flere elementer eller deler sammenkoplet, festet eller på annen måte forbundet på hvilken som helst egnet måte som frembringer en enhetlig boreaksel 24 mellom den nære og den fjerne ende 26, 28. Fortrinnsvis, er enhver forbindelse anordnet mellom elementene eller delene av boreakselen 24 forholdsvis stive slik at boreakselen 24 ikke inkluderer noen fleksible skjøter eller artikuleringer i den. I den foretrukne utførelse, består boreakselen 24 av et enkelt, enhetlig eller integrert element som strekker seg mellom den nære ende og den fjerne ende 26, 28. Videre, er boreakselen 24 rørformet eller hul for å tillate borefluid å flyte gjennom den på en relativt ubegrenset eller uhindret måte.

Endelig, boreakselen 24 kan bestå av hvilket som helst materiale egnet for og kompatibelt med roterende boring. I den foretrukne utførelse, består boreakselen 24 av høystyrke rustfritt stål.

Videre, består innretningen 20 av et hus 46 for roterbar understøttelse av lengden av boreakselen 24 for rotasjon i dette etter rotasjon av tilkoplet borestreng 25. Huset 46 kan understøtte, og strekke seg langs, hvilken som helst lengde av boreakselen 24. Fortrinnsvis vil imidlertid huset 46 understøtte i det vesentlige hele lengden av boreakselen 24 og strekke seg i det vesentlige mellom de nære og fjerne ender 26,28 av boreakselen 24.

I den foretrukne utførelse, har huset 46 en nær ende 48 nær den nære ende 26 av boreakselen 24. Spesifikt, den nære ende 26 av boreakselen 24 strekker seg fra den nære ende 48 av huset 46 for forbindelse med borestrengen 25.1 tillegg, kan imidlertid en del av den nærliggende borestreng 25 strekke seg inne i den nære ende 48 av huset 46. Likeledes, i den foretrukne utførelse, har huset 46 en fjern ende 50 nær eller i nærheten av den fjerne ende 28 av boreakselen 24. Spesielt, den fjerne ende 28 av boreakselen 24 strekker seg fra den fjerne ende 50 av huset 46 for forbindelse med borekronen 22.

Huset 46 kan bestå av en eller flere rørformede eller hule elementer, seksjoner eller komponenter permanent eller fjernbart forbundet, festet eller på annen måte sammenkoplet for å gi et enhetlig eller integrert hus 46 som tillater boreakselen 24 å strekke seg gjennom det.

Innretningen 20 består videre av minst et fjernt radielt lager 82 som er forbundet med huset 46 for roterbar understøttelse av boreakselen 24 radielt, på et fjernt radielt lagersted 86 definert ved dette.

Det fjerne radielle lager 82 består av et rotasjonslager 88, også kalt et fokalt lager, eller som annen lager som letter dreiingen av boreakselen 24 ved det fjerne radielle lagersted 86 etter kontrollert avbøyning av boreakselen 24 ved anordningen 20 for å frembringe en bøyning eller kurvatur av boreakselen 24 for å orientere eller dirigere borekronen 22.

Anordningen 20 kan opsjonalt videre bestå av en nær krone stabilisator 89, fortrinnsvis plassert nær den fjerne ende 50 av huset 46 og fortrinnsvis sammenfallende med det fjerne radielle lagersted 86. Nær krone stabilisatoren 89 kan bestå av hvilken som helst type av stabilisator, og kan være enten justerbar eller ikke-justerbar.

Anordningen 20 består videre av minst et nært radiell lager 84 som er forbundet inne i huset 46 for roterbar understøttelse av boreakselen 24 på et nær radielt lagersted 90 definert dermed.

Det nære radielle lager 84 kan bestå av hvilket som helst radielt lager, som er i stand til roterbart å understøtte boreakselen 24 inne i huset 46 ved det nære radielle lagersted 90, men det nære radielle lager 84 består fortrinnsvis av et cantilever lager.

Etter avbøyning av boreakselen 24 ved anordningen 20, som beskrevet videre nedenfor, er kurvaturen eller bøyningen av boreakselen 24 produsert nede i borehullet av cantilever nært radielt lager 84. Med andre ord, avbøyningen av boreakselen 24 og således kurvaturen av boreakselen 24, oppstår mellom det nære radielle lagersted 90 og det fjerne radielle lagersted 86. Cantilevernaturen av det nære radielle lager 84 motvirker bøyningen av boreakselen 24 oppi borehullet eller ovenfor det nære radielle lager 84. Dreiepunktlageret omfattende det fjerne radielle lager 82 letter dreiningen av boreakselen 24 og tillater borekronen 22 å bli skråstilt i hvilken som helst ønsket retning. Spesifikt, er borekronen 22 tillatt å bli skråstilt i motsatt retningen av bøyeretningen.

Anordningen 20 består videre av en boreakselavbøyningsenhet 92 inneholdt i huset 46 for bøyning av boreakselen 24. Boreakselavbøyningsenheten 92 er plassert aksielt ved et sted mellom det fjerne radielle lagersted 86 og det nære radielle lagersted 90 slik at avbøyningsenheten 92 bøyer boreakselen 24 mellom det fjerne radielle lagersted 86 og det nære radielle lagersted 90. Forskjellige utførelser av boreakselavbøyningsenheten 92 er beskrevet i detalj nedenfor.

Anordningen 20 kan også videre bestå av en indekseringsenhet 93 plassert inne i huset 46 for orientering av avbøyningsmekanismen til å frembringe en ønsket verktøyoverflate. Indekseringsenheten 93 kan være integrert med avbøyningsenheten 92 eller kan bestå av et separat apparat. Forskjellige utførelser av indekseringsenheten

93 er beskrevet i detalj nedenfor.

I tillegg til de radielle lagre 82, 84 for roterbar understøttelse av boreakselen 24 radielt, omfatter anordningen 200 fortrinnsvis et eller flere trykklagere for roterbar understøttelse av boreakselen 24 aksielt.

Fortrinnsvis består anordningen 20 av minst et fjernt trykklager 94 og minst et nært trykklager 96. Trykklagrene 94, 96 kan være plassert på hvilket som helst sted langs lengden av boreakselen 24 som tillater at lagrene 94, 96 roterbart understøtter boreakselen 24 aksielt inne i huset 46.

Fortrinnsvis er minst et fjernt trykklager 94 plassert aksielt på et fjernt trykklagersted 98 som fortrinnsvis er plassert aksielt mellom den fjerne ende 50 av huset 46 og avbøyningsenheten 92. Det fjerne trykklager 94 kan bestå av hvilket som helst trykklager, men består fortrinnsvis av det dreiepunktlager 88 som er beskrevet ovenfor slik at det fjerne trykklagersted 98 i det fjerne radielle lagersted 86.

Fortrinnsvis er minst et trykklager 96 plassert aksielt på et nært trykklagersted 100 som fortrinnsvis er plassert aksielt mellom den nære ende 48 av huset 46 og avbøyningsenheten 92. Mest å foretrekke er det nære trykklagersted 100 plassert aksielt mellom den nære ende 48 av huset 46 og det nære radielle lagersted 90. Det nære trykklager 96 kan bestå av hvilket som helst egnet trykklager.

Som et resultat av trykklagrene 94, 96 kan det meste av vekten på borekronen 92 bli overført inn i og gjennom huset 46 sammenlignet med gjennom boreakselen 24

av anordningen 20. Boreakselen 24 kan således tillates å være tynnere og mer styrbar. Dessuten, det meste av borevekten går utenom boreakselen 24 i det vesentlige mellom de nære og fjerne ender 48, 50, og går således forbi de andre komponenter av anordningen 20 deriblant avbøyningsenheten 92. Mer spesielt, vekt tilført borekronen 22 gjennom borestrengen 25 blir overført, i det minste delvis, fra borestrengen 25 til

den nære ende 48 av huset 46 ved det nære trykklager 96 ved det nære trykklagersted 100. Vekten blir videre overført, i det minste delvis, fra den fjerne ende 50 av huset 46 til boreakselen 24, og således den påmonterte borekrone 22, ved dreiepunktlager 88 ved det fjerne trykklagersted 100.

Trykklagrene 94, 96 er fortrinnsvis forbelastet. Enhver mekanisme, struktur, anordning eller fremgangsmåte som er i stand til å forbelaste trykklagrene 94, 95 kan benyttes.

På grunn av rotasjon av boreakselen 24 under roterende boring, vil det være en tendens for huset 46 til å rotere under boreoperasjonen. Som et resultat, består anordningen 20 fortrinnsvis av en antirotasjonsanordning 252 forbundet med huset 46 for å motvirke rotasjon av huset 46 inne i brønnhullet. Hvilken som helst type av antirotasjonsanordning 252 eller hvilken som helst mekanisme, struktur, innretning eller fremgangsmåte som er i stand til å motvirke eller stoppe tendensen for huset 46 til å rotere etter roterende boring kan bli brukt. Videre, en eller flere slike innretninger 252 kan brukes om nødvendige for å gi det ønskede resultat.

Dessuten, anordningen 252 kan være forbundet med hvilken som helst del av huset 46. Med andre ord, antirotasjonsanordningen 252 kan være plassert på hvilket som helst sted eller posisjon langs lengden av huset 46 mellom de nære og fjerne ender 48, 50. Antirotasjonsanordningen 252 kan være forbundet med huset 46 på hvilken som helst måte som tillater funksjonering av anordningen 252 til å stoppe eller motvirke rotasjon av huset 46.

I tillegg, består boreretningskontrollanordningen 20 fortrinnsvis av en eller flere pakninger eller tetningsenheter for å tette de fjerne og nære ender 50, 48 av huset 46 slik at komponentene av anordningen 20 som er plassert mellom dem ikke er utsatt for forskjellige borefluida, så som boreslam. I tillegg til å motvirke inntrenging av boreslam i anordningen 20 utenfra, vil pakninger eller tetningsenheter også lette vedlikehold eller beholding av ønskede smørefluida inne i anordningen 20.

Anordningen 20 består fortrinnsvis av en fjern pakning eller tetningserihet 280 og en nær pakning eller tetningsenhet 282. Den fjerne pakning 280 er radielt plassert og danner en roterende pakning mellom huset 46 og boreakselen 24 ved, nær eller i nærheten av den fjerne ende 50 av huset 46.

Den nære pakning 282 er radielt plassert og danner en roterende pakning mellom huset 46 og boreakselen 24 ved, nær eller i nærheten av den nære ende 48 av huset 46. Imidlertid, hvor borestrengen 25 strekker seg inne i den nære ende 48 av huset 46, er den nære pakning 282 mer spesielt plassert mellom huset 46 og borestrengen 25. Den nære pakning 282 er således radielt plassert og danner en tetning mellom boreakselen 24 eller borestrengen 25 og huset 46 ved, nær eller i nærheten av den nære ende 48 av huset.

Dessuten, det indre av huset 46 definerer fortrinnsvis et fluidkammer 284 mellom de fjerne og nære ender 50, 48 av huset 46. Fluidkammeret 284 er således plassert eller definert mellom de fjerne og nære pakninger 280, 282 forbundet med de fjerne og nære ender 50, 48 av huset 46. Som indikert ovenfor, er fluidkammeret 284 fortrinnsvis fylt med et smørefluid for å smøre komponentene av anordningen 20 inne i huset 46.

De fjerne og nære pakninger 280, 282 er fortrinnsvis montert rundt boreakselen 24 og borestrengen 25, slik at boreakselen 24 og tilkoplet borestreng 25 tillates å rotere i den og opprettholde tetningen. Videre, de fjerne og nære pakninger 280, 284 danne fortrinnsvis en fleksibel tetningsanordning eller fleksibel forbindelse mellom huset 46 og boreakselen 24 eller borestrengen 25 for å opprettholde tetningen som dannes med dem, og samtidig gi rom for bevegelser eller avbøyning av boreakselen 24 eller borestrengen 25 inne i huset 46. Denne fleksible forbindelse er spesielt viktig for den fjerne ende 280 som er utsatt for dreining av boreakselen 24 ved avbøyningsenheten 92. En passende tetningsanordning er beskrevet i detalj i US 6 244 361 Bl.

Smørefluidet inneholdt i fluidkammeret 84 av huset 46 mellom de nære og fjerne pakninger 282, 280 har et trykk. Anordningen 20 omfatter fortrinnsvis videre et trykkompensasjonssystem 326 for å balansere trykket av smørefluidet i fluidkammeret 284 inne i huset 46 med omgivelsestrykket utenfor huset 46. Trykkompensasjonssystemet 326 kan være plassert i hvilken som helst posisjon eller sted langs lengden av huset 46 mellom de fjerne og nære pakninger 280,282.

Trykkompensasjonssystemet 326 kan bestå av hvilken som helst mekanisme, innretning eller struktur som er i stand til å frembringe eller tillate balansering av trykket av smørefluid i fluidkammeret 284 med omgivelsestrykket utenfor huset 46. Trykkompensasjonssystemet 326 består fortrinnsvis av minst en trykkport 328 i huset 46 slik at omgivelsestrykket utenfor huset 46 kan bli kommunisert til fluidkammeret 284.

Trykket i smørefluidet i fluidkammeret 284 av huset 46 blir fortrinnsvis holdt høyere enn omgivelsestrykket utenfor huset 46 eller ringromtrykket i brønnhullet. Spesifikt, trykkompensasjonssystemet 326 opprettholder fortrinnsvis innvendig et positivt trykk over de fjerne og nære pakninger 280, 282. Som et resultat, i tilfelle det er en tendens på de fjerne og nære pakninger 280,282 til å lekke og tillate passering av fluid over pakningene 280, 282, vil passeringen av slikt fluid ha en tendens til å være smørefluid fra inne i fluidkammeret 284 til utenfor kammeret 20.

For å frembringe et trykk inne i fluidkammeret 284 av huset 46 som er høyere enn ringromtrykket utenfor, består trykkompensasjonssystemet 326 videre fortrinnsvis av en supplementer trykkilde 330. Den supplementære trykkilde 330 utøver trykk på smørefluidet som finnes i fluidkammeret 284 slik at trykket av smørefluidet som finnes i fluidkammeret 284 blir holdt høyere enn omgivelsestrykket utenfor huset 46. Trykkforskjellen mellom fluidkammeret 284 og utenfor huset 46 kan velges i henhold til de forventede boreforhold. Fortrinnsvis er imidlertid bare et lite positivt trykk anordnet i fluidkammeret 284 av den supplementære trykkilde 330.

Det supplementære trykk som blir frembrakt på hvilken som helst måte eller hvilken som helst metode, og den supplementære trykkilde 330 kan bestå av hvilken som helst struktur, innretning eller mekanisme som er i stand til å frembringe det ønskede supplementære trykk inne i fluidkammeret 284 til å generere den ønskede trykkforskjell mellom fluidkammeret 284 og utenfor huset 46.

Trykkompensasjonssystemet 326 omfatter fortrinnsvis videre en balanseringsstempelenhet 336 som omfatter et bevegelig stempel 340 inne i stempelkammeret 338. Stempelet 330 skiller stempelkammeret 338 i en fluidkammerside 342 og en balanseringsside 344. Fluidkammersiden 342 er forbundet med fluidkammeret 284 og er fortrinnsvis plassert fjernt eller nedhull fra stempelet 340. Trykkporten 328 kommuniserer med balansesiden 344 av stempelkammeret 338, som fortrinnsvis er plassert nær eller opphull fra stempelet 340. Videre, den supplementære trykkilde 330 virker på balanseirngssiden 344 av stempelkammeret 338. Spesielt, den supplementære trykkilde 330 virker på balansesiden 344 ved å utøve det supplementære trykk på stempelet 340.

Den supplementære trykkilde 330 består fortrinnsvis av en forspenningsinnretning plassert inne i balansesiden 344 av stempelkammeret 338, og som utøver det supplementære trykk på stempelet 340. Forspenningsanordningen kan bestå av hvilken som helst anordning, struktur eller mekanisme som er i stand til å forspenne stempelet 340 på den måten som er beskrevet ovenfor. Fortrinnsvis består forspenningsanordningen av en fjær 346.

Anordningen 20 har fortrinnsvis evnen til å kommunisere elektriske signaler mellom to deler som roterer i forhold til hverandre uten å ha noen kontakt mellom dem. F.eks., denne kommunikasjonen er nødvendig når nedlastning av operasjonsparametere for anordningen 20 eller kommuniserer nedhullinformasjon fra anordningen 20 enten videre opphull langs borestrengen 25 eller til overflaten. Spesifikt, de elektriske signaler må bli kommunisert mellom boreakselen 24 og huset 46 som roterer i forhold til hverandre under den roterende boreoperasjon.

Kommunikasjonsleddet mellom boreakselen 24 og huset 46 kan anordnes ved hvilken som helst direkte eller indirekte kopling eller kommunikasjonsmetode eller hvilken som helst mekanisme, struktur eller innretning for direkte eller indirekte kopling av boreakselen 24 med huset 46. F.eks., kommunikasjonen mellom huset 46 og boreakselen 24 kan anordnes med en glidering eller en gamma-ved krone kommunikasjonstoroidkopler. Imidlertid, i den foretrukne utførelse, er kommunikasjonen mellom boreakselen 24 og huset 45 anordnet ved en elektromagnetisk koplingsanordning 350 mellom huset 46 og boreakselen.

Avbøyningsenheten 92 og indekseringsenheten 93 kan aktiveres manuelt. Fortrinnsvis består imidlertid anordningen 20 av en kontroller 360 for å kontrollere aktiveringen av boreakselavbøyningsenheten 92 og indekseringsenheten 93 for å frembringe retningsboringskontroll. Kontrolleren 360 av innretningen 20 er fortrinnsvis forbundet med huset 46 og består fortrinnsvis av en elektronikkinnsats plassert inne i huset 46. Informasjon eller data frembrakt av de forskjellige nedhullsensorer av anordningen 20 blir kommunisert til kontrolleren 360 for at avbøyningsenheten 92 og indekseringsenheten 93 kan bli aktivert med referanse til og i henhold til informasjon eller data frembrakt av sensorene.

Boreretningskontrollanordningen 20 består fortrinnsvis av et husorienteringssensorapparat 362 som er forbundet med huset 46 for å sense orienteringen av huset 46 inne i brønnhullet. Siden huset 46 er i det vesentlige holdt fra å rotere under boring, vil orienteringen av huset 46 som blir senset av husorienteringssensorapparatet 362 gi referanseoirenteringen for anordningen 20.

Husorienteringssensorapparatet 362 kan bestå av hvilken som helst sensor eller sensorer, så som en eller en kombinasjon av magnetometere og akselerometere, som er i stand til å sense orienteringen av huset 46. Husorienteringssensorapparatet 362 er fortrinnsvis plassert så nært som mulig til den fjerne ende 50 av huset 46. Husorienteringssensorapparatet 362 senser fortrinnsvis orienteringen av huset 46 i tre dimensjoner i rommet. Alternativt, kan orienteringssensorapparatet 362 bli designet til å sense orienteringen av huset 46 i færre enn tre dimensjoner. F.eks., kan husorienteringssensorapparatet 362 bli designet til å sense orienteringen av huset 46 i forhold til gravitasjon og/eller jordens magnetfelt. En foretrukket utførelse av husorienteringssensorapparatet 362 er beskrevet i detalj nedenfor.

Husorienteringssensorapparatet 362 er fortrinnsvis plassert inne i eller en del av en ABI eller ved kroneinklinasjoninnsats forbundet med huset 46. Fortrinnsvis er ABI innsatsen 364 forbundet med eller montert med huset 46 ved, nær eller i nærhet av den fjerne ende 68. Med henvisning til figurene l(a) og l(b), er ABI innsatsen 364 vist som lokalisert fjernt fra avbøyningsenheten 92. Med henvisning til figur 7(d), er ABI innsatsen 364 vist plassert nær avbøyningsenheten 92. Begge konfigurasjonene er mulige, med den foretrukne konfigurasjon avhengig av konstruksjonen av avbøyningsenheten 92, indekseringsenheten 93 av de øvrigé komponenter av boreretningskontrollanordningen 20.

Boreretningskontrollanordningen 20 kan også omfatte et avbøyningsenhetsorienteringssensorapparat 366 forbundet med avbøyningsenheten 92 for å sense orienteringen av avbøyningsmekanismen. Alternativt, kan avbøyningsmekanismen være designet til å opprettholde en konstant orientering i forhold til huset 46 slik at orienteringen av avbøyningsmekanismen kan bestemmes fra orienteringen av huset 46 og således eliminere behovet for et separat avbøyningsenhetsoriénteringssensorapparat 366.

Hvor anordnet, vil avbøyningsenhetsorienteringssensorapparatet 366 fortrinnsvis sense orienteringen av avbøyningsmekanismen i forhold til huset 46. Avbøyningsenhetsorienteringssensorapparatet 366 kan imidlertid også sense orienteringen av avbøyningsmekanismen uten henvisning til orienteringen av huset 46, i hvilket tilfelle det kan være mulig å eliminere husorienteringssensorapparatet 362.

Avbøyningsenhetsorienteringssensorapparatet 366 kan bestå av hvilken som helst sensor eller sensorer, så som en eller en kombinasjon av magnetometere og akselerometere, som er i stand til å sense posisjonen av avbøyningsenheten 92 i rommet eller i forhold til huset 46.

Kontrolleren 360 kan også være operativt forbundet med bbrestrengorienteirngssensorapparatet 376 slik at avbøyningsenheten 92 og indekseringsenheten 93 kan bli videre aktivert med referanse til orienteringen av borestrengen 25. Borestrengorienteringssensorapparatet 376 er forbundet, montert eller på annen måte assosiert med borestrengen 25. Kontrolleren 360 kan være operativt forbundet med borestrengorienteirngssensorapparatet 376 på hvilken som helst måte eller ved hvilken som helst mekanisme, struktur, innretning eller metode som tillater eller anordner for kommunikasjon av informasjon eller data mellom dem. Fortrinnsvis er imidlertid den operative forbindelse mellom kontrolleren 360 og borestrengorienteirngssensorapparatet 376 anordnet ved elektromagnetisk koplingsanordning 350.

Borestrengorienteirngssensorapparatet 376 kan bestå av hvilken som helst sensor eller sensorer, så som en eller en kombinasjon av magnetometere og akselereometere, som er i stand til å sense orienteringen av borestrengen 25.1 tillegg, vil borestrengorienteirngssensorapparatet 376 fortrinnsvis sense orienteringen av borestrengen 25 i tre dimensjoner i rommet.

Avbøyningsenheten 92 og indekseringsenheten 93 er derfor fortrinnsvis aktivert til å reflektere en ønsket orientering av borestrengen 25 ved å ta i betraktning orienteringen av borestrengen 25, orienteringen av huset 46 og orienteringen av avbøyningsenheten 92 i forhold til huset 46.

Dessuten, under boring, kan huset 46 ha en tendens til å rotere langsomt i samme rotasjonsretning som boreakselen 24 på grunn av en liten mengde av dreiemoment som blir overført fra boreakselen 24 til huset 46. Denne bevegelse forårsaker at verktøyoverflaten av borekronen 22 beveger seg ut av den ønskede posisjon. De forskjellige sensorapparater 362, 366, 376 kan sense denne endring og kommunisere informasjonen til kontrolleren 360. Kontrolleren 360 vil fortrinnsvis holde verktøyoverflaten av borekronen 22 på målet ved automatisk å justere orienteringen av avbøyningsmekanismen til å kompensere for rotasjon av huset 46.

For at informasjon eller data kan bli kommunisert langs borestrengen 25 fra eller til nedhullssteder, så som fra eller til kontrolleren 360 av innretningen 20, kan innretningen 20 omfatte et borestrengkommunikasjonssystem 378. Mer spesielt, borestrengorienteirngssensorapparatet 376 er også fortrinnsvis operativt forbundet med borestrengkommunikasjonssystemet 378 slik at orienteringen av borestreng 25 kan bli kommunisert til en operatør av innretningen 20. Operatøren av innretningen 20 kan være enten en person på overflaten ansvarlig for kontroll av boreapparatet, eller kan bestå av en datamaskin eller annet operasjonssystem for innretningen 20.

Borestrengkommunikasjonssystemet 378 kan bestå av hvilket som helst system som er i stand til å kommunisere eller sende data eller informasjon fra eller til nedhullsteder. Fortrinnsvis består imidlertid borestrengkommunikasjonssystemet 378 av en MWD eller måling under boring system eller anordning.

Innretningen 20 kan bestå av ytterligere antall sensorer som nødvendig eller ønsket for enhver spesiell boreoperasjon, så som sensorer for å overvåke andre interne parametere av innretningen 20.

Innretningen 20 kan videre omfatte en hukommelse 380 for å lagre data generert ved et eller flere av husorienteringssensorapparatene 362, avbøyningsenhetsorienteringssensorapparatet 366, borestrengorienteringssensorapparatet 376 eller data mottatt fra andre kilder, så som f.eks. en operatør av innretningen 20. Innretningshukommelsen 380 er fortrinnsvis forbundet med kontrolleren 20, men kan være plassert hvor som helst mellom den nære og den fjerne ende 40, 50 av huset 46, langs borestrengen 25, eller kan også være plassert utenfor borehullet. Under operasjon av innretningen 20, kan data uthentes fra innretningens hukommelse 380 etter behov for å styre operasjonen av innretningen 20, deriblant aktivering av avbøyningsenheten 92 og indekseringsenheten 93.

Endelig, innretningen 20 kan videre omfatte et hus låsningsenhet 382 for selektivt å engasjere huset 46 med boreakselen 24 slik at boreakselen 24 og huset 46 vil rotere sammen. Denne hus-låseenhet 362 er spesielt fordelaktig under forhold hvor huset 46 er blitt sittende fast i brønnhull, siden tilføring av et dreiemoment til huset 46 via borestrengen 25 og boreakselen 24 kan være tilstrekkelig til å utløse huset 46. En foretrukket utførelse av huslåseenheten 382 er beskrevet i detalj nedenfor.

Som indikert ovenfor, omfatter innretningen 20 en boreakselavbøyningsenhet 92 plassert inne i huset 46, for å bøye boreakselen 24. Avbøyningsenheten 92 kan omfatte hvilken som helst struktur eller apparat som er i stand til å bøye boreakselen 24 eller å avbøye boreakselen 24 lateralt eller radielt inne i huset 46, og som har de følgende grunnkomponenter (a) en avbøyningsmekanisme 384 for å gi lateral bevegelse til boreakselen 24 for å bøye boreakselen 24, (b) en avbøyningsaktivator 386 for å aktivere avbøyningsmekanismen 384 som respons på langsgående bevegelse av avbøyningsaktivatoren 386, og (c) en avbøyningsleddmekanisme 388 mellom avbøyningsmekanismen 384 og avbøyningsaktivatoren 386 for å konvertere langsgående bevegelse av avbøyningsaktivatoren 386 til lateral bevegelse av boreakselen 24.

Figur 7 viser i detalj en boreretningskontrollanordning 20 innenfor omfanget av oppfinnelsen, som omfatter en tredje foretrukket utførelse av avbøyningsenheten 92. Uansett det valgte design av avbøyningsenheten 92, kan komponentene som utgjør avbøyningsenheten 92 bli plassert generelt ved plasseringen av avbøyningsenheten 92 som vist på figur 7(c), med mindre modifikasjoner på innretningen 20 som vist på figur 7.

I den første foretrukne utførelse av avbøyningsenheten 92, består avbøyningsmekanismen 384 av en dobbeltring eksentrisk mekanisme. Skjønt disse eksentriske ringene kan være plassert i en atskilt avstand langs lengden av boreakselen 24, består avbøyningsmekanismen 384 fortrinnsvis av en eksentrisk ytre ring 156 og en eksentrisk indre ring 158 anordnet på et enkelt sted eller posisjon langs boreakselen 24. Rotasjon av de to eksentriske ringene 156, 158 gir en styrt avbøyning til boreakselen 24 på stedet for avbøyningsmekanismen 384.

Spesielt, den ytre ring 156 har en sirkel eller ytre perifer overflate 160 og definerer deri en sirkulær indre perifer overflate 162. Den ytre ring 156, og fortrinnsvis den sirkulære ytre perifere overflate 160 av den ytre ring 156, er roterbart understøttet ved eller roterbart montert på, direkte eller indirekte, den sirkulære indre perifere overflate 78 av huset 46. Den sirkulære ytre perifere overflate 160 kan være understøttet eller montert på den sirkulære indre perifere overflate 78 ved hvilken som helst støttestruktur, mekanisme eller innretning som tillater rotasjon av den ytre ring 156 i forhold til huset 46, så som ved en rullelagermekanisme eller enhet.

Den sirkulære indre perifere overflate 162 av den ytre ring 156 er utformet og plassert inne i den ytre ring 156 slik at den er eksentrisk i forhold til huset 46. Med andre ord, den sirkulære indre perifere overflate 162 avviker fra huset 46 for å frembringe en ønsket grad eller mengde av avvik.

Mer spesielt, den sirkulære indre perifere overflate 78 av huset 46 er sentrert på sentrum av boreakselen 24 eller rotasjonsakselen "A" av boreakselen 24, når boreakselen 24 er i uavbøyd tilstand eller avbøyningsenheten 92 er inoperativ. Den sirkulære indre perifere overflate 162 av den ytre ring 156 er sentrert på punkt "B" som avviker fra rotasjonsaksen av boreakselen 24 med en avstand "e".

Likeledes, den indre ring 158 har en sirkelrund ytre perifer overflate 166 og definerer deri en sirkelrund indre perifer overflate 168. Den indre ring 158 og fortrinnsvis den sirkulære ytre perifere overflate 166 av den indre ring 158, er roterbart understøttet med eller roterbart montert på, enten direkte eller indirekte, den sirkulære indre perifere overflate 162 av den ytre ring 156. Den sirkulære ytre perifere overflate 166 kan være understøttet av eller montert på den sirkelrunde indre perifere overflate 162 ved hvilken som helst støttestruktur, mekanisme eller innretning som tillater rotasjon av den indre ring 158 i forhold til den ytre ring 156, så som ved en rullelagermekanisme eller enhet.

Den sirkulære indre perifere overflate 168 av den indre ring 158 er utformet og plassert inne i den indre ring 158 slik at den er eksentrisk i forhold til den sirkulære indre perifere overflate 162 av den ytre ring 156. Med andre ord, den sirkulære indre perifere overflate 168 av den indre ring 158 avviker fra den sirkulære indre perifere overflate 162 av den indre ring 156 for å frembringe en ønsket grad eller mengde av avvik.

Mer spesielt, den sirkulære indre perifere overflate 168 av den indre ring 158 er sentrert på punkt "C", som avviker senteret "B" av den sirkulære indre perifere overflate 162 av den ytre ring 156 ved den samme avstand "e". Som beskrevet, fortrinnsvis er graden av avvik fra den sirkulære indre perifere overflate 162 av den ytre ring 156 fra huset 46 definert ved avstanden "e", i det vesentlige lik graden av avvik fra den sirkulære indre perifere overflate 168 av den indre ring 158 fra den sirkulære indre perifere overflate 162 av den ytre ring 156, også definert ved avstanden "e".

Boreakselen 24 strekker seg gjennom den sirkulære indre perifere overflate 168 av den indre ring 158 og er roterbart understøttet av denne. Boreakselen 24 kan være understøttet av den sirkulære indre perifere overflate 168 ved hvilken som helst støttestruktur, mekanisme eller innretning som tillater rotasjon av boreakselen 24 i forhold til den indre ring 158, så som ved en rullelagermekanisme eller enhet.

Som et resultat av den ovenfor beskrevne konfigurasjon, kan boreakselen 24 bli beveget, spesielt kan bli lateralt eller radielt avveket inne i huset 46, etter bevegelse av sentrum av den sirkulære indre perifere overflate 168 av den indre ring 158. Spesielt, etter rotasjon av de indre og ytre ringer 158, 156, enten uavhengig eller sammen, kan sentrum av boreakselen 24 bli beveget med sentrum av den sirkulære indre perifere overflate 168 av den indre ring 158 og plassert på hvilket som helst punkt inne i en sirkel som har en radius oppsummert ved mengdene av avvik fra den sirkulære indre perifere overflate 168 av den indre ring 158 av den sirkulære indre perifere overflate 162 av den ytre ring 156.

Med andre ord, ved å rotere de indre og ytre ringer 158, 156 i forhold til hverandre, kan sentrum av den sirkulære indre perifere overflate 168 av den indre ring 158 bli beveget i hvilken som helst posisjon inne i en sirkel som har den forutbestemte eller fordefinerte radius som beskrevet ovenfor. Den del eller seksjon av boreakselen 24 som strekker seg gjennom og er understøttet av den sirkulære indre perifere overflate 168 av den indre ring 158 kan således bli avbøyd ved en mengde i hvilken som helst retning perpendikulært med rotasjonsaksen av boreakselen 24.

Som et resultat, er det mulig med den dobbelte eksentriske ringkonifgurasjon 156, 158 å styre både verktøyoverflateorienteringen og mengden av avvik av borekronen 22 forbundet med boreakselen 24.

Mer spesielt, siden den sirkulære indre perifere overflate 162 av den ytre ring 156 har sentrum B, som avviker fra rotasjonssentrum A av boreakselen 24 med avstanden "e", er det geometriske sted for senter B representert ved en sirkel som har en radius "e" rundt sentrum A. Videre, siden den sirkulære indre perifere overflate 168 av den indre ring 158 har senter C, som avviker fra senter B ved en avstand "e", er det geometriske sted for senter C representert ved en sirkel som har radius "e" rundt senter B. Som et resultat, kan senter C bli beveget i hvilken som helst ønsket posisjon innenfor en sirkel som har en radius av "2e" rundt senter A. Følgelig, den del av boreakselen 24 som er understøttet av den sirkulære indre perifere overflate 168 av den indre ring 158 kan bli avbøyd i hvilken som helst retning på et plan perpendikulært til rotasjonsaksen av boreakselen 24 ved en avstand på opp til "2e"

(dvs. "e" pluss "e"), og således anordne ubegrenset variasjon av en "avbøyning på" innstilling.

I tillegg, som nevnt, er awiksavstandene "e" fortrinnsvis i hovedsak like for å tillate operasjon av innretningen 20 slik at boreakselen 24 er uavbøyd inne i huset 24 når retningsboring ikke er nødvendig. Mer spesielt, siden graden av avvik for hver av sentrene B og C i den sirkulære indre perifere overflate 162 av den ytre ring 156 og den sirkulære indre perifere overflate 168 av den indre ring 158 respektivt er fortrinnsvis definert ved den samme eller like avstand "e", sentrum C av den av boreakselen 24 som strekker seg gjennom avbøyningsenheten 92 kan bli plassert på rotasjonsaksen A av boreakselen 24 (dvs. "e" minus "e"), i hvilket tilfelle innretningen 20 er i null avbøyningsmodus eller satt i en "avbøyning av" innstilling.

Anordning for ubegrenset variasjon i avbøyningen av boreakselen 24 som beskrevet ovenfor resulterer i at avbøyningsenheten 92 også anordner funksjonen av indekseringsenheten 93. Skjønt en slik dobbeltfunksjon avbøyningsenhet 92 kan være ønskelig, kan den også være forholdsvis komplisert å konstruere, operere og vedlikeholde.

Som et resultat, i den første foretrukne utførelse av avbøyningsenheten 92, er avbøyningsenheten 92 konfigurert til å operere bare i "avbøyning av" innstilling og en "avbøyning på" innstilling. Innstillingen avbøyning av blir frembrakt ved å orientere de eksentriske ringer 156, 158 slik at eksentrisiteten av den indre overflate av ringene 162, 168 kansellerer hverandre (dvs. "e" minus "e"). Avbøyning på innstillingen blir frembrakt ved å orientere de eksentriske ringer 156, 158 slik at eksentrisitetene av de indre overflater av ringene 162,168 adderer til hverandre (dvs. "e" pluss "e").

Denne forenklede konfigurasjon forenkler aktiveringen av avbøyningsenheten 92, men krever at et separat indekseirngstrinn blir utført for å orientere bøyen i boreakselen 24 til å oppnå en ønsket verktøyoverflateorientering.

Avbøyningsmekanismen omfattende de indre og ytre ringer 158, 156 kan bli aktivert ved hvilken som helst egnet kombinasjon av longitudinalt bevegelig avbøyningsaktivator 386 og avbøyningsleddmekanisme 388. Fortrinnsvis er de indre og ytre ringer 158, 156 aktivert enten direkte eller indirekte ved bruk av rotasjon av boreakselen 24.

I den første foretrukne utførelse av avbøyningsenheten 92, består avbøyningsaktivatoren 384 av en longitudinalt bevegelig hylsekam 390.

I den første foretrukne utførelse av avbøyningsenheten 92, er avbøyningsleddmekanismen 388 utstyrt med et første spor 392 og et annet spor 394 i hylsekammen 390, som engasjerer en roterbar første avbøyningsleddel 396 og en roterbar andre avbøyningsleddel 398.

Det er bemerket at hylsekammen 390 er i stand til longitudinal bevegelse men ikke rotasjon, mens avbøyningsleddelene 396, 398 er i stand til rotasjon men ikke longitudinal bevegelse. På denne måten, blir longitudinal bevegelse av hylsekammen 390 omformet til rotasjon av avbøyningsleddelene 396, 398.

Den første avbøyningsleddel 396 er i sin tur forbundet med en av den ytre ring 156 og den indre ring 158 og den andre avbøyningsleddel 398 er forbundet med den andre av den ytre ring 156 og den indre ring 158.

Minst et av sporene 392, 394 er et spiralspor. Hvis begge sporene 392, 394 er spiralspor, er de spiralisert i motsatte retninger eller forskjellige mengder slik at longitudinal bevegelse av hylsekammen 390 vil forårsake en avbøyningsleddel 396, 398 til å bevege seg i sporene 392, 398 og vil forårsake at ringene 156, 158 roterer enten i forskjellige retninger eller ved forskjellige mengder.

Med henvisning til figur 5, hylsekammen 390 består av et hult rør, den første avbøyningsleddel 396 består av et hult rør teleskopisk mottatt inne i hylsekammen 390, og den andre avbøyningsleddel 398 er et hult rør teleskopisk mottatt inne i den første avbøyningsleddel 396.

Med henvisning til figur 5, det første spor 392 består av en kontinuerlig kanal i hylsekammen som engasjerer en første pinne 400 på den første avbøyningsleddel 396. Likeledes, det andre spor 394 består av en kontinuerlig kanal i hylsekammen 390 som engasjerer en andre pinne 402 på den andre avbøyningsleddel 398. Fortrinnsvis er en portmekanisme (ikke vist) anordnet for hver av spor/pinne-enhetene for å begrense bevegelse av pinnene i sporene til en retning.

Med henvisning til figur 3, det første spor 392 er et spiralspor og det andre spor 394 er et rett spor, slik at den første avbøyningsleddel 396 vil overføre rotasjon til en av ringene 156, 158 etter longitudinal bevegelse av hylsekammen 390, mens den andre avbøyingsleddel 398 ikke vil overføre rotasjon til den andre av ringene 156, 158 etter longitudinal bevegelse av hylsekammen 390.

Med henvisning til figur 4, det første spor 392 er et spiralspor og det andre spor 394 er også et spiralspor i motsatt retning, slik at den første avbøyningsleddel 396 vil overføre rotasjon til en av ringene 156, 158 i en retning etter longitudinal bevegelse av hylsekammen 390, mens en andre avbøyningsleddel 398 vil overføre rotasjon til den andre ring 156, 158 i motsatt retning etter longitudinal bevegelse av hylsekammen 390. Utførlsen av hylsekam 390 vist på figur 4 muliggjør en kortere hylsekam 390 enn utførelsen av hylsekam 390 vist på figur 3.

Avbøyningsleddelene 396, 398 omfatter hver en drivende 404 til hvilken ringene 156, 158 kan bli direkte eller indirekte forbundet for å frembringe aktivering av avbøyningsmekanismen 384.

Resiprokeringen av hylsekammen 390 blir drevet av en kraftkilde 406. Med henvisning til figur 7(c), består den foretrukne kraftkilde 406 for avbøyningsenheten

92 av en hydraulisk pumpe, en sylinder og et stempel som er enten direkte eller

indirekte koplet sammen med hylsekammen 390. Fortrinnsvis er kraftkilden 406 dobbeltvirkende slik at den gir kraft til å resiprokere hylsekammen i motsatte retninger, for å bevege avbøyningsmekanismen 384 mellom en avbøyning av posisjon og en avbøyning på posisjon.

Avbøyningsenheten 92 som beskrevet ovenfor kan således brukes til å frembringe avbøyning av boreakselen 24. Indeksering av avbøyningsmekanismen 384 for å frembringe en ønsket verktøyoverflateorientering kan så bli anordnet ved separat indekseirngsenhet 93 så som den utførelsen av indekseirngsenhet 93 som er beskrevet nedenfor.

Alternativt, i den første foretrukne utførelse av avbøyningsenheten 92, kan indekseringsenheten 93 bestå av en "forlengelse" av avbøyningsenheten 92. Spesielt, og med henvisning til figurene 3 til 5, kan hver av det første spor 392 og det andre spor 394 bestå av et avbøyningssegment 407 og et indekseringssegment 409.

Avbøyningssegmentene 407 av sporene 392, 394 tjener til å avbøye og rette ut boreakselen 24, mens indekseringssegmentene 409 av sporene 392, 394 tjener til å rotere begge ringene 156, 158 med samme mengde og i samme retning for å orientere retningen av bøyen i boreakselen 24. Hver syklus av aktivering av hylsekammen gjennom indekseringssegmentene 409 vil frembringe en forutbestemt rotasjon av avbøyningsmekanismen 384 som avhenger av formen og skråningen av spiralen av indekseringssegmentene 409.

Endelig, hvis avbøyningsenheten 92 ikke er ment å utføre en indekseringsfunksjon, er det mulig å utelate den andre avbøyningsleddmekanismen, deriblant det andre spor 394, den andre pinne 402, og den andre avbøyningsleddel 398, siden boreakselen 24 kan bli bøyd ganske enkelt ved å rotere en av ringene 156, 158 i forhold til den andre ring uten noe behov for å rotere den andre ring. Indeksering av avbøyningsmekanismen 384 kan så utføres ved en separat indekseringsenhet 93.

Den andre foretrukne utførelse av avbøyningsenheten 92 er i hovedsak en variasjon av den første utførelse av avbøyningsenheten 92. Forskjellen mellom de to utførelsene angår primært konstruksjon av avbøyningsmekanismen 384.

Spesielt, den ytre ring 156 og den første foretrukne utførelse er erstattet med en roterende kammingoverflate 408, og den indre ring 158 er erstattet med en følgerdel 410. Rotasjon av kammingoverflaten 408 i forhold til følgerdelen 410 vil tjene til å avbøye boreakselen 24. Koordinert rotasjon av både kammingsoverflaten 408 og følgerdelen 410 kan tjene til å indeksere avbøyningsmekanismen 384 for å frembringe en ønsket orientering av bøyen i boreakselen 24.

Longitudinal bevegelse av avbøyningsaktivatoren 386 er derfor omformet ved avbøyningsleddmekanismen 388 og avbøyningsmekanismen 384 til avbøyning av boreakselen 24. Likeledes, longitudinal bevegelse av avbøyningsaktivatoren 386 kan brukes til å frembringe en indekseringsfunksjon som beskrevet ovenfor i forbindelse med den første foretrukne utførelse av avbøyningsenheten 92.

Den tredje utførelse av avbøyningsenheten 92 kan implementeres i mange konstruksjoner som faller innenfor omfanget av oppfinnelsen. To slike design er vist på figurene 7 til 13.

I den tredje utførelse, består avbøyningsmekanismen 384 av minst en følgerdel 410, og avbøyningsleddmekanismen 388 består av minst en longitudinalt bevegelig kammingsoverflate 412. Avbøyningsaktivatoren 386 består av en longitudinalt bevegelig avbøyningsaktivatordel 414.

Følgerdelen 410 er i stand til lateral bevegelse mellom huset 46 og boreakselen 24, men er ikke egnet for longitudinal bevegelse. Følgerdelen 410 engasjerer direkte eller indirekte boreakselen 24 slik at lateral bevegelse av følgerdelen 410 resulterer i lateral bevegelse av boreakselen 24.

Aktiveringen av avbøyningsenheten 92 blir drevet av kraftkilden 406. En eksempel kraftkilde er vist på figur 7(c) og skjematisk på figur 8. Fortrinnsvis er kraftkilden 406 dobbeltvirkende for å gi kraft til å bevege kammingsoverflaten eller overflatene 412 i motsatte retninger.

Kammingsoverflaten 412 kan være integrert med avbøyningsaktivatordelen 414 eller det kan være en separat komponent som er forbundet med avbøyningsaktivatordelen 414.

Følgerdelen 410 og kammingoverflaten 412 gir komplementære rampeoverflater som engasjerer hverandre for å bevege følgerdelen 410 lateralt som respons på longitudinal bevegelse av kammingsoverflaten. Den laterale bevegelse av følgerdelen resulterer i avbøyning av boreakselen 24.

Følgerdelen 410 kan omfatte et antall følgerdeloverflater 416 for å engasjere et antall kammingoverflater 412. Denne konfigurasjonen av følgerdeler er nyttig enten for å frembringe understøttelse for mottatte sider av boreakselen 24 i tilfelle en uniaksial avbøyning, eller for å fremme multiaksial avbøyning av boreakselen 24 med en enkelt følgerdel 410. Alternativt, kan det samme resultat bli oppnådd ved et antall følgerdeler 410. Figur 7(c) og figurene 8 til 10 viser en avbøyningsenhet 92 som frembringer en uniaksial avbøyning av boreakselen 24. Figurene 7(c), 9 og 10 viser en uniaksial avbøyningsmekanisme 384 som omfatter en enkelt kammingsoverflate 412, en enkelt følgerdel 410 og en enkelt følgerdeloverflate 416. Ulempen med denne konfigurasjonen er at boreakselen 24 ikke er understøttet i to posisjoner ved stedet for bøyen, med det resultat at boreakselen 24 kan være utsatt for pisking eller bulking ved bøystedet. Figur 8 viser skjematisk en uniaksial avbøyningsmekanisme 384 som omfatter to kammingsoverflater 412, en enkelt følgerdel 410, og to følgerdeloverflater 416. Det er bemerket at de komplementære rampeoverflater for de to settene av kammingoverflate 412 / følgerdeloverflate 416 er rettet i motsatte retninger for å gi rom for både bøying og understøttelse av boreakselen 24. Denne konfigurasjonen for uniaksial bøying av boreakselen støtter understøttelse av boreakselen 24 både ovenfor og nedenfor bøyen.

Figurene 11 til 13 viser en avbøyningsenhet 92 som gir biaksial avbøyning av

boreakselen 24.

Denne biaksiale avbøyning kan bli oppnådd ved å anordne to uvhengige avbøyningsenheter 92 som gir avbøyning rundt forskjellige akser. Alternativ, og som beskrevet på figurene 11 til 13, kan biaksial avbøyning oppnås ved å duplisere noen komponenter av avbøyningsenheten 92 mens man deler andre komponenter av avbøyningsenheten 92.

Spesielt, figur 13 viser en enkelt følgerdel 410 som omfatter fire følgerdeloverflater 416. To følgerdeloverflater 416 blir benyttet for å bøye boreakselen 94 rundt en akse, for å frembringe to posisjoner av understøttelse for boreakselen 24 (dvs. ovenfor og nedenfor bøyen).

Avbøyning i en enkelt akse krever derfor bevegelse av to separate kammingsoverflater 412 i forhold til to følgerdeloverflater 416. Med henvisning til figur 12, kan dette oppnås ved å anordne en avbøyningsleddel 418 som omfatter to motsatte kammingoverflater 412. Avbøyningsleddelen 418 er forbundet med eller er del av avbøyningsaktivatordelen 414. Longitudinal bevegelse av avbøyningsaktivatordelen 414 resulterer i longitudinal bevegelse av avbøyningslinkdelen 418 og således longitudinal bevegelse av de to kammingsoverflater 412.

Avbøyning i to akser er oppnådd ved å anordne to separate avbøyningsaktivatorer 386 og to separate avbøyningslinkmekanismer 388, mens man opprettholder en enkelt avbøyningsmekanisme 384. Hver avbøyningsaktivator 386 omfatter en avbøyningsaktivatordel 414 og hver avbøyningsleddmekanisme 388 omfatter en avbøyningsleddel 418. Avbøyningsaktivatorer kan bli drevet med en felles kraftkilde 406 eller separate kraftkilder 406.

I den utførelsen av avbøyningsenheten 92 som letter biaksial avbøyning av boreakselen 24 med en enkelt følgerdel 410 som en avbøyningsmekanisme 384, må tvungen lateral bevegelse av følgerdelen 410 bli adressert. Med andre ord, lateral bevegelse av følgerdelen 410 langs en akse vil resultere i relativ transversal bevegelse mellom kammingoverflatene 412 og følgerdeloverflatene 416 som er parallelle med planet for lateral bevegelse. I den foretrukne utførelse som vist på figur 13, blir tvunget lateral bevegelse adressert ved å anordne relativt store plane følgerdeloverflater 416 og ved å sikre at kammingsoverflaten 412 og følgerdeloverflatene 416 gir rom for den tvungne laterale bevegelse, enten ved valg av materialer eller valg av lagre som kan anordnes mellom kammingsoverflaten 412 og følgerdeloverflatene 416.

Indekseringsenhet 93 kan bestå av hvilken som helst struktur eller apparat som er i stand til å orientere avbøyningsmekanismen 384 for å oppnå en ønsket verktøyoverflateorientering.

Oppfinnelsen omfatter enhver indekseirngsenhet 93 som omfatter de følgende grunnkomponenter (a) en indekseringsmekanisme 420 for å overføre rotasjonsbevegelse til avbøyningsmekanismen 384, (b) en indekseringsaktivator 422 for å aktivere indékseringsmekanismen 420 som respons på longitudinal bevegelse av indekseringsaktivatoren 422, og (c) en indekseringsleddmekanisme 424 mellom indékseringsmekanismen 420 og indekseringsaktivatoren 422 for å omforme longitudinal bevegelse av indekseringsaktivatoren 422 til rotasjonsbevegelse av avbøyningsmekanismen 384. Figur 7 viser i detalj en boreretningskontrollanordning 20 innenfor omfanget av oppfinnelsen, som omfatter en første foretrukket utførelse av indekseringsenheten 93. Uansett det valgte design av indekseirngsenhet 93, kan komponentene som utgjør indekseringsenheten 93 plasseres generelt på stedene for indekseringsenheten 93 som vist på figur 7c, med mindre modifikasjoner på innretningen 20 som vist på figur 7. Figurene 7, 8 og 10 viser en første foretrukket utførelse av indekseringsenheten 93. Den første foretrukne utførelse av indekseringsenheten 93 er i prinsippet ganske lik Sperry-Sun Drilling Service Coiled Tubing BHA Orienter, som er tilpasset for bruk til å orientere avbøyningsmekanimsen 384.

Med henvisning til figur 8, i den første foretrukne utførelse av indekseringsenheten 93, består indékseringsmekanismen 420 av en roterbar sperremekanisme 426, indekseringsaktivatoren 422 består av et longitudinalt bevegelig stempel 428, og indekseringsleddmekanismen 424 består av en longitudinal bevegelig rørkam 430.

I den første foretrukne utførelse av indekseringsenheten 93, består indekseringsleddmekanismen 424 videre av et spiralspor 432 i den ytre overflate av rørkammen 430 som engasjerer en pinne 434 på den indre overflate av huset 46 slik at longitudinal bevegelse av stempelet 428 og rørkammen 430 vil forårsake at rørkammen 430 roterer i forhold til huset 46 når pinnen 434 beveger seg lengden av spiralsporet 432.

Indekseringsenheten 93 består videre av kraftkilden 406. En enkelt kraftkilde 406 kan deles mellom avbøyningsenheten 92 og indekseringsenheten 93. Alternativt, kan separate kraftkilder 406 bli anordnet for avbøyningsenheten 92 og indekseringsenheten 93. De forskjellige krafkilder 406 kan være identiske, eller kan være forskjellige fra hverandre. F.eks., kraftkilden for indekseringsenheten 93 kan bestå av en lignende kraftkilde 406 som den som blir brukt i Sperry-Sun Drilling Service Coiled Tubing BHA Orienter, i hvilken stempelet 428 blir drevet ved boreslam som passerer gjennom innretningen 20, istedenfor av et separat hydraulisk system.

Den første utførelse av indekseringsenheten 93 kan brukes med hvilken som helst av utførelser av avbøyningsenheten 92 beskrevet ovenfor, men vil være unødvendig hvor avbøyningsenheten 92 også gir en indekseringsfunksjon, som beskrevet nedenfor.

Den andre foretrukne utførelse av indekseringsenheten 93 er designet spesielt for bruk ved den første og andre foretrukne utførelser av avbøyningsenheten 93, men kunne også bli tilpasset for bruk ved andre designs av avbøyningsenheter 92.

I den andre foretrukne utførelse av indekseringsenheten 93, består indékseringsmekanismen 420 av avbøyningsmekanismen 384 i den første foretrukne utførelse av avbøyningsenheten 92, indekseringsaktivatoren 422 består av avbøyningsaktivatoren 386 i den første foretrukne utførelse av avbøyningsenheten 92, og indekseringsleddmekanismen 424 består av avbøyningsleddmekanismen 388 av den første foretrukne utførelse av avbøyningsenheten.

Operasjonen av den andre foretrukne utførelse av indekseringsenheten 93 er beskrevet ovenfor i forbindelse med beskrivelsen av den første foretrukne utførelse av avbøyningsenheten 92, hvor indekseringsfunksjonen er frembrakt ved indekseringssegmenter 409 i sporene i hylsekammen 390.

Den tredje foretrukne utførelse av indekseringsenheten 93 gjør bruk av multiaksial avbøyning av boreakselen 24 for å orientere bøyen i boreakselen 24, og kan brukes overalt hvor avbøyningsmekanismen 324 letter multiaksial avbøyning av boreakselen 24.

En detaljert beskrivelse av operasjonen av den tredje utførelse av indekseringsenheten 93 kan finnes i US 6 244 361 Bl i forbindelse med en avbøyningsmekanisme 384 i likhet med den som er inkludert i den første foretrukne utførelse av avbøyningsenheten 92.

Husorienteringssensorapparatet 362 vist på figur 14 er relativt enkelt sammenlignet med konvensjonelle sensorapparater så som tredimensjonelle magnetometere og akselerometere. Apparatet 362 vist på figur 14 er ment for bruk hvor det er nødvendig å bestemme orienteringen av huset 46 i forhold til gravitasjon.

Med henvisning til figur 14, består husorienteringssensorapparatet 362 av (a) en husreferanseindikator 436 som er fast forbundet med huset 46 ved en husreferanseposisjon 438, (b) et sirkulært spor 440 rundt boreakselen 24, hvilket sirkulært spor 440 huser en metallisk gravitasjonsreferanseindikator 422 som beveger seg fritt rundt det sirkulære spor 440 som respons på gravitasjon, for å frembringe en gravitasjonsreferanseposisjon 444, og (c) en nærhetsenhet 446 forbundet med og roterbar med boreakselen 24, hvilken nærhetsenhet 444 omfatter en husreferansesensor 448 og en gravitasjonsreferansesensor 450, hvor husreferansesensoren 448 og gravitasjonsreferansesensoren 450 har en fast nærhet til hverandre.

I den foretrukne utførelse, består husreferanseindikatoren 436 av en eller flere magneter, husreferansesensoren 448 består av en eller flere Hall effekt sensorer, gravitasjonsreferanseindikatoren 444 består av en bevegelig metallvekt, og gravitasjonsreferansesensoren 450 består av en magnetisk nærhetssensor. Mest å foretrekke er metallvekten en kule som er fri til å rulle rundt det sirkulære spor 440.

Det sirkulære spor 440 består fortrinnsvis av ikke-metallisk materiale slik at det ikke forstyrrer sensingen av gravitasjonsreferanseindikatoren 442. Fortrinnsvis er det sirkulære spor 440 fast i relasjon til huset 46.

Nærhetsenheten 446 er festet til boreakselen 24 slik at den vil rotere med boreakselen 24. Nærhetsenheten 446 kan være integrert med boreakselen 24 og kan være fast forbundet med boreakselen 24.

Posisjonen for husreferanseindikatoren 436 er fast i forhold til huset 46 i en kjent orientering i forhold til referanseposisjon (så som en teoretisk "høy side"). Den relative posisjon av husreferansesensoren 448 og gravitasjonsreferansesensoren 450 er faste i forhold til hverandre. Som et resultat, ved sensing av den relative posisjon av husreferanseindikatoren 436 og gravitasjonsreferanseindikatoren 442, er det mulig å bestemme orienteringen av huset 46 i forhold til gravitasjonen (dvs. den aktuelle lave side).

En konfigurasjon som er beskrevet ovenfor kan endres slik at husreferanseindikatoren 436 er på nærhetssensoren 446 og at husreferansesensoren er på huset 46. Likeledes, kan det være mulig å lokalisere gravitasjonsreferanseindikatoren 442 på nærhetsenheten 446 og således lokalisere gravitasjonsreferansesensoren 450 i det sirkulære spor 440, skjønt denne konfigurasjon kan være upraktisk.

Huslåseenheten 382 kan bestå av hvilken som helst struktur eller apparat som er i stand til å engasjere boreakselen 24 med huset 46 slik at de roterer sammen.

Huslåseenheten 382 består av et huslåsemekanisme 452 for å engasjere boreakselen 24 med huset 46, og består videre av en huslåseaktivator 454 for å aktivere huslåsemekanismen 452.

I den foretrukne utførelse av huslåseenheten 382, består huslåsemekanismen 452 av en låsehylse 456 som er longitudinalt bevegelig mellom posisjoner hvor boreakselen 24 og huset 46 er sammenkoplet og frakoplet, og huslåseaktivatoren 454 består av en longitudinalt bevegelig låseaktivatordel 458 som er forbundet med låsehylsen 456. Låseaktivatordelen 458 kan være integrert med låsehylsen 456 som en del av låsehylsen 456, eller kan ellers være forbundet med låsehylsen 456.

I den foretrukne utførelse, består huslåsemekanismen 452 videre av komplementære kontaktoverflater 460 på hver av boreakslene 24, huset 46 og låsehylsen 456, slik at når låsehylsen 456 aktiveres til å engasjere boreakselen 24 og huset 46, blir kontaktoverflatene 460 på hver av boreakslene 24, huset 46 og låsehylsen 456 brakt i kontakt.

De komplementære kontaktoverflater 460 av huset 46 kan være integrert med huset 46 eller kan være anordnet ved en struktur som er forbundet med huset 46, så som en låsering 462.

I den foretrukne utførelse, består de komplementære kontaktoverflater 460 av

rifler.

Huslåseaktivatoren 454 omfatter kraftkilden 406. Kraftkilden 406 kan bestå av strømmen av boreslam gjennom innretningen 20. Fortrinnsvis består imidlertid kraftkilden av et hydraulisk system som blir drevet ved rotasjon av boreakselen 24.1 den foretrukne utførelse, er kraftkilden 406 for huslåseenheten 382 dobbeltvirkende slik at kraftkilden 406 er effektiv både til sammenkopling og fråkopling av boreakselen 24 og huset 46.

I den foretrukne utførelse er kraftkilden 406 for huslåseenheten 382 separat fra kraftkildene 406 for avbøyningsenheten 92 og indekseringsenheten 93. En enkelt kraftkilde 406 kan imidlertid brukes til å drive hver av avbøyningsenheten 92, indekseringsenheten 93 og huslåseenheten 382.

Claims (21)

1. Avbøyningssammenstilling for en boreaksel for bruk i en styreinnretning (20) for boreretning, omfattende en roterbar boreaksel (24) og et hus (46) for dreibar støtte av en lengde av boreakselen for dreining deri, hvor avbøyningssammenstillingen (92) for boreakselen befinner seg i huset (46) og er anordnet aksialt mellom et første støttested og et andre støttested for bøyning av boreakselen (24) mellom et første støttestedet og det andre støttestedet, idet avbøyningssammenstillingen (92), karakterisert ved at den omfatter (a) en avbøyningsmekanisme (384) for å utøve sideveis bevegelse mot boreakselen (249) for å bøye boreakselen (249, (b) en avbøyningsaktuator (386) for å aktivere avbøyningsmekanismen (384) som svar på langsgående bevegelse av avbøyningsaktuatoren (386) i forhold til huset (46) og boreakselen (24), og (c) en avbøyningsleddmekanisme (388) mellom avbøyningsmekanismen (384) og avbøyningsaktuatoren (386) for å omdanne den langsgående bevegelse av avbøyningsaktuatoren (386) til en sideveis bevegelse av boreakselen (24).

2. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 1, karakterisert ved at avbøyningsleddmekanismen (388) omfatter et mekanisk ledd mellom avbøyningsmekanismen (384) og avbøyningsaktuatoren (386).

3. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 1, karakterisert ved at avbøyningsaktuatoren (386) omfatter et hydraulisk system for å frembringe en kraftkilde (406) for avbøyningsaktuatoren (386).

4. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 1, karakterisert ved at avbøyningsleddmekanismen (388) omfatter et mekanisk ledd mellom avbøyningsmekanismen (384) og avbøyningsaktuatoren (386), og at avbøyningsaktuatoren (386) omfatter et hydraulisk system for å frembringe en kraftkilde (406) for avbøyningsaktuatoren (386).

5. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 4, karakterisert ved at den omfatter en indekseringssammenstilling (93) for orientering av en bøyning av boreakselen (24).

6. Avbøyningssammenstilling ifølge foregående krav, karakterisert ved at avbøyningsmekanismen omfatter (a) en ytre ring (156) som er dreibart understøttet på en sirkulær indre perifer overflate (78) i huset (46) og som har en sirkulær indre overflate (162) som er eksentrisk i forhold til huset (46), og (b) en indre ring (158) som er dreibart opplagret på den ytre rings (156) sirkulære, indre perifere overflate og som har en sirkulær, indre, perifer overflate (168) som griper boreakselen (24) og som er eksentrisk i forhold til den ytre rings (156) sirkulære, indre perifere overflate.

7. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 6, karakterisert ved at avbøyningsleddmekanismen (388) omfatter (a) en hylsekam (390) tilknyttet avbøyningsaktuatoren, (386) slik at den langsgående bevegelse av avbøyningsaktuatoren (386) fører til en langsgående bevegelse av hylsekammen (390), og (b) et første leddelement (396) som er fast forbundet med enten den indre ring (158) eller den ytre ring (156) og som er dreibart grepet av hylsekammen (390), slik at langsgående bevegelse av hylsekammen (390) fører til dreining av det første leddelementet (396).

8. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 7, karakterisert ved at hylsekammen (390) og det første leddelementet (396) omfatter komplementære gripeflater for å konvertere hylsekammens (390) langsgående bevegelse til dreining av det første leddelementet (396).

9. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 8, karakterisert ved at avbøyningsleddmekanismen (388) omfatter et andre leddelement (398) som er fast forbundet med enten den indre ringen (158) eller den ytre ringen (156) og som er dreibart grepet av hylsekammen (390), slik at langsgående bevegelse av hylsekammen (390) fører til dreining av det andre leddelementet (398).

10. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 9, karakterisert ved at hylsekammen (390) og det andre leddelementet (398) omfatter komplementære gripeflater for å omdanne hylsekammens (390) langsgående bevegelse til dreining av det andre leddelementet (398).

11. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 1-5, karakterisert ved at avbøyningsmekanismen (384) omfatter minst ett følgeelement (410) mellom huset (46) og boreakselen (24).

12. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 11, karakterisert ved at avbøyningsleddmekanismen (388) omfatter minst en kamoverflate i forbindelse med avbøyningsaktuatoren (386), som griper følgeelementet (410) for å omdanne en langsgående bevegelse av avbøyningsaktuatoren (386) til sideveis bevegelse av følgeelementet (410) mellom huset (46) og boreakselen (24).

13. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 12, karakterisert ved at følgeelementet (410) omfatter flere følgeelementoverflater (416) anordnet med mellomrom rundt omkretsen av boreakselen (24).

14. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 13, karakterisert ved at avbøyningsleddmekanismen (388) omfatter flere kamoverflater tilknyttet avbøyningsaktuatoren (386), som griper følgeelementoverflatene (416) for å omdanne den langsgående bevegelse av avbøyningsaktuatoren (386) til sideveis bevegelse av følgeelementet (410) mellom huset (46) og boreakselen (24).

15. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 1-4, karakterisert ved at den omfatter en indekseringssammenstilling (93) for å orientere en bøyning i boreakselen (24), idet indekseringssammenstillingen (93) omfatter (a) en indekseringsmekanisme (420) for å utvirke en roterende bevegelse av avbøyningsmekanismen (384), (b) en indekseringsaktuator (422) for å aktivere indékseringsmekanismen (420) som svar på en langsgående bevegelse av indekseringsaktuatoren (422), og (c) en indekseringsleddmekanisme (424) mellom indékseringsmekanismen (420) og indekseringsaktuatoren (422) for å omdanne en langsgående bevegelse av indekseringsaktuatoren (422) til en dreiebevegelse av avbøyningsmekanismen (384).

16. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 1-5, karakterisert ved at den omfatter et føleapparat (362) for en husinnretning tilknyttet huset (46) for å registrere husets orientering.

17. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 1-5, karakterisert ved at den omfatter et føleapparat (366) for å registrere avbøyningssammenstillingens (92) orientering.

18. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 16, karakterisert ved at følerapparatet for husinnretningen omfatter (a) en husreferanseindikator (436) som er fast forbundet med huset (46) ved en referanseposisjon (438) for huset (46), (b) et sirkulært spor (440) som omslutter boreakselen (24), idet det sirkulære sporet (440) omfatter en tyngdepunktsreferanseindikator (442) av metall, som kan beveges omkring det sirkulære sporet (440) avhengig av tyngdepunktet, for å frembringe en referanseposisjon (444) for tyngdepunktet, og (c) en proksimitetssammenstilling (446) tilknyttet og dreibar med boreakselen (24), hvor proksimitetssammenstillingen (446) omfatter en husreferanseføler (448) for å registrere husreferanseindikatoren (436) og en tyngdepunktreferanseføler (450) for å avføle tyngdepunktreferanseindikatoren (442) og hvor husreferanseføleren (448) og tyngdepunktreferanseføleren (450) har en fast avstand til hverandre.

19. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 16, karakterisert ved at den omfatter et følerapparat (366) for avbøyningssammenstillingsinnretningen forbundet med avbøyningssammenstillingen (92) for å avføle avbøyningssammenstillingens (92) orientering.

20. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 1-5, karakterisert ved at den omfatter en huslåsesammenstilling (382) som selektivt griper huset (46) med boreakselen (24), slik at huset (46) og boreakselen (24) dreies sammen.

21. Avbøyningssammenstilling ifølge krav 20, karakterisert ved at huslåsesammenstillingen (382) omfatter en huslåsemekanisme (452) som griper boreakselen (24) med huset (46) og en huslåseaktuator (454) for å aktivere huslåsemekanismen (452).