NO333171B1 - Boreinnretning for retningsboring i et borehull - Google Patents

Abstract

Boreinnretning for retningsboring i et borehull omfattende et borerør (10) og et borehode,. omfattende slurbar clutchanordning (12) som forbinder borerøret (10 ) og nevnte borehode (16,18, 20) slik at dreiemoment på grunn av rotasjon av nevnte borerør kan kontrollerbart påføres nevnte borehode via i det minste delvis tilkopling av nevnte clutch, og kontrollmidler (16) opererbar for å registrere en virkelig orienteringsvinkel til nevnte borehode og å sammenligne nevnte virkelige orienteringsvinkel med en påkrevd orienteringsvinkel justerbart satt i nevnte kontrollinnreting og å kontrollere nevnte slurbare clutch slik at når den virkelige orienteringsvinkelen og den påkrevde orienteringsvinkelen er lik, er sluredreiemomentet til slureclutchen lik til motorreaksjonsdreiemomentet, for således å opprettholde orienteringsvinkelen til boreverktøyet ved nevnte påkrevde orienteringsvinkel.

Description

Oppfinnelsen vedrører en boreinnretning for retningsboring i et borehull omfattende et borerør og et borhode, hvori rotasjonsretningen til borhodet bestemmer awiksvinkelen til borehullet, der borhodet omfatter en slurbar clutch som forbinder borhodet til borerøret slik at dreiemoment på grunn av rotasjon til borerøret er innrettet til å bli kontrollerbart påført nevnte borhode via i det minste delvis innkobling av nevnte clutch, og kontrollmidler omfattende en sensor for montering på borhodet og som er opererbar for å registrere en virkelig orienteringsvinkel til borhodet, og å sammenligne nevnte virkelige orienteringsvinkel med en påkrevd orienteringsvinkel justerbart satt i nevnte kontrollmiddel og til å kontrollere den slurbare clutchen slik at, når den virkelige orienteringsvinkelen og den påkrevde orienteringsvinkelen er lik, er sluredreiemoment til slureclutchen lik til et motorreaksjonsdreiemoment, for således å opprettholde orienteringsvinkelen til borhodet ved den påkrevde orienteringsvinkelen.

US patent nr. 3713500 vedrører påvirkning av orienteringen til en boresammenstilling ved å frembringe for borehodet å være roterbar relativ til enden til en borerør. US patentbeskrivelse nr. 3841420 beskriver midler for å holde boresammenstillingen mot borerotasjonsdreiemomentet ved bruk av en clutchmekanisme eller en dreie-momentbalanserende kraft, og å unngå å ha en føringswireline i borerøret, hvor wirelinen må spoles inn for å tilføye en ny rørlengde, som er tidkrevende, og også muliggjøre borerøret å være roterende under boring for å minimere langsgående friksjon og for å bedre kontrollere vekt på borekronen. Begge disse beskrivelsene vedrører styring av en borekrone vinklet relativt til rørets senterlinje for å opprettholde vinkelen slik at kronen styres i den ønskede retningen mot tendensen til kronen å avvike, på grunn av reaksjonen på motorlegemet til motoren som driver kronen. US 3841420 omtaler en muddrevet trykkhydraulisk clutch og tilhørende elektrisk drift ved en forsinkelseskontroll av en måleenhet.

Videre vises til US 6129160 A og US 6059050 A, og som begge er relatert til boreutstyr for retningsorientert boring i et borehull.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en boreinnretning for retningsboring i et borehull omfattende et borerør og et borhode, hvori rotasjonsretningen til borhodet bestemmer awiksvinkelen til borehullet, der borhodet omfatter en slurbar clutch som forbinder borhodet til borerøret slik at dreiemoment på grunn av rotasjon til borerøret er innrettet til å bli kontrollerbart påført nevnte borhode via i det minste delvis innkobling av nevnte clutch, og kontrollmidler omfattende en sensor for montering på borhodet og som er opererbar for å registrere en virkelig orienteringsvinkel til borhodet, og å sammenligne nevnte virkelige orienteringsvinkel med en påkrevd orienteringsvinkel justerbart satt i nevnte kontrollmiddel og til å kontrollere den slurbare clutchen slik at, når den virkelige orienteringsvinkelen og den påkrevde orienteringsvinkelen er lik, er sluredreiemoment til slureclutchen lik til et motorreaksjonsdreiemoment, for således å opprettholde orienteringsvinkelen til borhodet ved den påkrevde orienteringsvinkelen. Oppfinnelsen er kjennetegnet ved en hydraulisk pumpe som er innrettet til å drive et laststempel til clutchen, og en elektrisk kontrollert hydraulisk kontrollventil for å kontrollere den hydrauliske lasten som blir påført laststempelet av pumpen, avhengig av orienteringen til borhodet, for å opprettholde borhodet i den ønskede retningen.

Slureclutchen er foretrukket en hydraulisk belastet multiplateclutch.

Elektrisk kraft kan bli generert av en generator anordnet i borhodet og som drives av relativ rotasjon av borerøret relativ til borhodet.

Den hydrauliske pumpen kan bli drevet av relativ bevegelse mellom borerøret og borhodet.

Elektrisk energi for kontrollmidlene kan bli frembrakt av batterier i borhodet.

Kontrollinnretningen kan omfatte induktive målesonder og akselerometre.

Foretrukket er den hydrauliske pumpen en skråskive-hydraulisk pumpe.

Foretrukket er kontrollventilen en elektrisk kontrollert spoleventil.

Oppfinnelsen skal nå beskrives som kun et eksempel og med henvisning til de vedlagte tegninger, hvori: Fig. 1 viser skjematisk et generelt arrangement av en boreinnretning i samsvar med oppfinnelsen, og Fig. 2 viser skjematisk en del av kontrollmidlene for boreinnretningen ifølge oppfinnelsen.

I Fig. 1 er det frembrakt et borerør vist delvis som 10 og montert for rotasjon derpå er en slurbar clutchanordning 12 som danner del av en boresammenstilling som også omfatter kontrollmidler 16 og et bøyd hus som omfatter en hydraulisk (mud) motor som driver borekronen 20. Det skal bemerkes at den langsgående aksen b til det bøyde huset og rotasjonsaksen til boreverktøy 20 er vinklet relativ til den langsgående aksen a til borehodet og borerøret. Dette følger kjente konstruksjoner hvori vinkelen benyttes til å bestemme retningen på avviket til borehullet.

Rotasjon av borekronen 20 forårsaker en reaksjon på huset 18 som har en tendens til å rotere borehodet rundt aksen a som søker å påvirke vinkelorienteringen hvorved borekronen 20 arbeider. Slureclutchanordningen 12 isolerer rotasjonen til borerøret 10 (vanligvis 60 rpm) fra borehodet under normale omstendigheter. Tendensen til borkronen til å vandre forårsakes av reaksjonsdreiemomentet til borekronen på motoren i det bøyde huset 18. Dette må motvirkes av et kompenseringsdreiemoment som blir utledet fra rotasjonen til borerøret 10 ved å tillate delvis sluring av clutchen 12. Kontrollmidlene 16 omfatter induktive målesonder og akselerometere for å registrere den virkelige orienteringen til borekronen 20 og sammenligner dette med en påkrevd orienteringsvinkel satt i kontrollmidlene i 16. Dersom de to er ulike utløser dette således triggermidler for å kontrollere den slurbare clutchen 12 for å frembringe overføring av ekstra dreiemoment fra borerøret 10 til boresammenstillingen for å kompensere. I posisjonen hvor boresammenstillingen er ved den påkrevde orienteringsvinkelen er således forskjellen mellom den påkrevde orienteringsvinkelen og den virkelige orienteringsvinkel null og i denne posisjonen er sluredreiemomentet overført av slureclutchen lik til motorreaksjonsdreiemomentet. Dette er den "normale" posisjonen. Hvilket som helst avvik fra denne posisjonen vil resultere i et forskjellssignal som blir generert av kontrollmidlene 16 som vil virke på slureclutchen for å muliggjøre for en endring i kompenseringsdreiemoment slik at sluredreiemomentet vil skille seg fra motorreaksjonsdreiemomentet. Det vil deretter søke å etablere på nytt den korrekte orienteringsvinkelen til borehodet og når dette oppstår vil forskjellssignalet forsvinne og den normale posisjonen vil gjenopptas.

Fig. 2 viser en del av kontrollmidlene. En skråskive hydraulisk pumpe 30 som drives av relativ bevegelse til borerøret relativt til boresammenstillingen produserer et trykksatt hydraulisk fluid som benyttes inter alia til å drive et clutch belastet stempel 32 til en multiplateclutch vist hovedsakelig som 34. Returbanen til den hydrauliske fluid fra clutchen utfører gjennom en elektrisk kontrollert spoleventil vist hovedsakelig som 36 med et krafttilbakeslagsstempel 37 slik at en kraft på ventilspolen balanseres av tilbakeslagsstempelet. Ventilspolen 39 drives av en elektromagnetisk kraftmotor hovedsakelig vist som 38 og nettoeffekten til arrangementet er at clutchlasten er proporsjonal med kraftmotorstrømmen. Kraftmotorstrømmen er tilføyd fra kontrollmidlene og når dette er i et normalt nivå, dvs. det er ikke noe forskjellssignal mellom den registrerte orienteringsvinkelen og den påkrevde orienteringsvinkelen, det clutchbelastede stempelet er i en slik posisjon at sluredreiemomentet overført av clutchen er lik til motorreaksjonsdreiemomentet. Dersom et forskjellssignal genereres endres således kraftmotorstrømmen og lasten på det clutchbelastede stempelet endres for å modifisere sluredreiemomentet til multiplateclutchen og returnere forskjellssignalet til null.

Claims (8)

1. Boreinnretning for retningsboring i et borehull omfattende et borerør (10) og et borhode (16,18,20), hvori rotasjonsretningen til borhodet bestemmer avviksvinkelen til borehullet, der borhodet (16,18,20) omfatter en slurbar clutch (12) som forbinder borhodet til borerøret slik at dreiemoment på grunn av rotasjon til borerøret (10) er innrettet til å bli kontrollerbart påført nevnte borehode via i det minste delvis innkobling av nevnte clutch (12), og kontrollmidler (16) omfattende en sensor for montering på borhodet og som er opererbar for å registrere en virkelig orienteringsvinkel til borhodet, og å sammenligne nevnte virkelige orienteringsvinkel med en påkrevd orienteringsvinkel justerbart satt i nevnte kontrollmiddel (16) og til å kontrollere den slurbare clutchen (12) slik at, når den virkelige orienteringsvinkelen og den påkrevde orienteringsvinkelen er lik, er sluredreiemoment til slureclutchen (12) lik til et motorreaksjonsdreiemoment, for således å opprettholde orienteringsvinkelen til borhodet ved den påkrevde orienteringsvinkelen, karakterisert ved- en hydraulisk pumpe (30) som er innrettet til å drive et laststempel (32) til clutchen (12), og en elektrisk kontrollert hydraulisk kontrollventil (36) for å kontrollere den hydrauliske lasten som blir påført laststempelet (32) av pumpen (30), avhengig av orienteringen til borhodet, for å opprettholde borhodet i den ønskede retningen.

2. Boreinnretning i samsvar med krav 1,karakterisert vedat slureclutchen er en hydraulisk belastet multiplateclutch (12).

3. Boreinnretning i samsvar med krav 1 eller 2,karakterisert vedat elektrisk kraft blir generert av en generator anordnet i borhodet og som drives av relativ rotasjon av borerøret relativ til borhodet.

4. Boreinnretning i samsvar med krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat den hydrauliske pumpen (30) blir drevet av relativ bevegelse mellom borerøret og borhodet.

5. Boreinnretning i samsvar med et av de foregående krav,karakterisertved at elektrisk energi for kontrollmidlene (16) er frembrakt av batterier i borhodet.

6. Boreinnretning i samsvar med et av de foregående krav,karakterisertved at kontrollmidlene (16) omfatter induktive målesonder og akselerometre.

7. Boreinnretning i samsvar med et av de foregående krav,karakterisertved at den hydrauliske pumpen er en skråskive-hydraulisk pumpe (30).

8. Boreinnretning i samsvar med et av de foregående krav,karakterisertved at kontrollventilen er en elektrisk kontrollert spoleventil (36).