NO834330L

NO834330L - Boreinnretning for bruk i borehull

Info

Publication number: NO834330L
Application number: NO834330A
Authority: NO
Inventors: Robert J Horstmeyer; Larry J Weick
Original assignee: Advanced Drilling Corp
Priority date: 1982-11-26
Filing date: 1983-11-25
Publication date: 1984-05-28
Also published as: JPS59106689A; CA1197835A; EP0110182A2; EP0110182A3; US4463814A

Description

Oppfinnelsen angår jordbor og især et boresystem hvor et selvdrevet bunnboreverktøy er forbundet med overflaten via en fleksibel styrekabel.

Typisk benytter boreanordninger en borestreng av rør-seksjoner som overfører det nødvendige dreiemoment for drift av en borekrone. Når hullets dybde øker, øker også krafttapet betydelig, hovedsakelig på grunn av friksjonen mellom borestrengen og borehullets vegg. Et annet karakteristika for konvensjonelle boreanordninger er den tid det tar å fjerne borekronen fra hullet og sette den tilbake. Dette er kjent som "trip-tiden". Når det benyttes borestrenger, represen-terer trip-tiden en betydelig ikke produktiv-tid.

I tillegg til å overføre det nødvendige dreiemoment for å dreie borekronen, gir vekten av borestrengen den aksiale kraft mot borekronen som er nødvendig for å tvinge borekronen inn i den formasjon som bores.

Et tidlig eksempel på en anordning som eliminerer borestrengen er kjent fra US 1 118 001 som omhandler et pneumatisk drevet bor og et forankringssystem. Et annet forankringssystem som benytter en blære både for å tette hullet og å danne forankring, er omtalt i US 3 376 942.

For at et boresystem skal kunne være uavhengig av en borestreng, må det være i stand til å drive seg selv i borehullet. De fleste systemer som benytter denne metode, bruker en kombinasjon av en trykkanordning til å bringe kraft mot borekronen og to forankringssystemer for å tillate boreverk-tøyet å bevege seg i borehullet ettersom hullet blir dypere ved påvirkning av borekronen. Eksempler på slike systemer er omtalt i US 3 354 969, US 3 797 589 og US 4 060 141. Andre kombiansjoner av forankringsanordninger og trykkanordninger er omtalt i US 28 449 Re. og US 3 978 930.

Det er således et mål for den foreliggende oppfinnelse å frembringe et hydraulisk drevet bunnboreverktøy bygd i en enhet.

Det er et ytterligere mål å frembringe et boreverk-tøy som reduserer trip-tiden.

Et ytterligere mål er å frembringe et bunnboreverktøy som kan overføre korrekte parametre for boring og formasjon uten å avbryte boreoperasjonen.

Det er et ytterligere mål å frembringe et selvdrevet bor som kan forankre og bevege seg selv uten å avbryte den akseiale kraft mot borekronen.

Det er et ytterligere mål å frembringe et selvdrevet boreverktøy som kan endre boreretningen i enhver retning.

Det er et ytterligere mål å frembringe et hydraulisk drevet bunnboreverktøy hvor borevæsken ikke trenger inn i verktøyets indre deler og således eliminerer korrosjon eller erosjon fra borevæsken og muliggjør optimering av borevæskens parametre uten krav til boreverktøyets kraftbehov.

Det er et videre mål å frembringe et hydraulisk drevet bunnboreverktøy med en fleksibel styrekabel som tilføre elektrisk eller hydraulisk kraft til verktøyet.

Det er et ytterligere mål å frembringe et bunnbore-verktøy hvor det indre hydrauliske trykk er større enn det ytre borevæsketrykk for å hindre inntrengning av borevæske til verktøyets indre.

Det er et ytterligere mål å frembringe et bunnbore-verktøy med et forankringssystem som ved feil i en stilling tillater opptrekking av verktøyet.

Det er videre et mål å frembringe et bunnboreverktøy som selv kan arbeide seg ut av borehullet i tilfelle tilbaketrekningssystemet på overflate settes ut av funksjon.

Den foreliggende oppfinnelse omfatter et system for borehull i jorden med en størrelse som er typisk for olje-

og gassbrønnboring. Oppfinnelsen tillater boring både i ver-tikale og horisontale retninger og er ikke avhengig av tyngde-krefter for å gir fremdriftstrykk mot borekronen.

Oppfinnelsen omfatter en kontinuerlig fleksibel styrekabel som overfører kraft, borefluid, styre- og instrumerings-signaler mellom overflaten og et bunnboreverktøy. Bunnbore-verktøyet omfatter funksjoner for avføling av verktøyets plassering og orientering, verktøyets driftsparametre, borekronens, turtall og formasjonens forhold, eksempelvis temperatur og trykk. Verktøyet omfatter hydrauliske motorer for å rotere borekronen, forankringsanordninger for å overføre reaksjons-kreftene fra borekronens trykk og dreiemoment til brønnveg-gene, anleggsanordninger for å presse borekronen fremover eller å trekke verktøyet tilbake og sidetrykkanordninger for å presse verktøyet til å bore i en ønsket retning. Oppfinnelsen omfatter også en bearbeidningsanordning på overflaten for overvåkning av verktøyets retning og driftsbetingelser og for justering av verktøyets driftsfunksjoner for å oppnå ønsket verktøyretning og optimering av borekronens drift.

En fordel ved bunnboreverktøysystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse er at det danner en egen hydraulisk drevet enhet.

En annen fordel er at bunnboreverktøysystemet reduserer trip-tiden.

Det er en ytterligere fordel at bunnboreverktøyet overfører de virkelige parametre for boretid og formasjon uten å avbryte boreoperasjonen.

En ytterligere fordel er at den foreliggende oppfinnelse kan forankre og bevege seg selv fremover uten å redusere den aksiale kraft mot borekronen.

En ytterligere fordel ved den foreliggende oppfinnelse er at den kan endre boreretning etter ønske.

Det er en ytterligere fordel ved den foreliggende oppfinnelse at den eliminerer korrosjon og erosjon på grunn av det indre borefluid og tillater optimering av parametrene for borefluidet uten å belaste kravene til boreverktøyet.

En ytterligere fordel ved den foreliggende oppfinnelse er at den har en fleksibel styrekabel som kan tilføre elektrisk eller hydraulisk kraft til boreverktøyet. • En ytterligere fordel ved den foreliggende oppfinnelse er at den kan utvikle all hydraulisk kraft i hullet, noe som reduserer krafttapene i forbindelse med styrekabelens lengde ved overføring av hydraulisk trykk til verktøyet.

En ytterligere fordel ved den foreliggende oppfinnelse er at den hindrer forurensning av verktøyets indre med borefluid ved å opprettholde det indre hydraliske trykk større enn trykket i det ytre borefluid.

En ytterligere fordel ved forankringssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse ved feil tillater opptrekking av verktøyet.

En ytterligere fordel er at bunnboreverktøyet ifølge den foreliggende oppfinnelse selv kan arbeide seg ut av borehullet dersom tilbaketrekningssystemet på overflaten blir

satt ut av drift.

Disse og andre mål og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil tydelig fremgå for fagfolk etter lesing av den følgende beskrivelse av foretrukne utførelser vist på tegningene, hvor figur 1 viser et vertikalriss av en bunn-boreinnretning ifølge den foreliggende oppfinnelse, figur 2 viser et tverrsnitt av styrekabelen, langs 2-2 på figur 1, figur 3 viser et lengdesnitt av boreverktøyet, figur 4 viser et tverrsnitt av trykkanordningen langs 4-4 på figur 3, figur 5 viser et tverrsnitt av forankringsanordningen langs 5-5

på figur 3, figur 6 viser et lengderiss, delvis i snitt av forankrings- og trykkenheten, figur 7 viser en fortsettelse av figur 6, figur 8 viser et hydraulisk koblingsskjema, figur 9 viser et lengderiss av boreverktøyanordningen hvor skjærhodet beveger seg ved hjelp av forankrings- og trykkenhetene, figur 10 viser et riss av boreverktøyanordningen ved endring av retning, figur 11 viser et riss av en alternativ utførelse av den foreliggende oppfinnelse med en alternativ anordning for endring av retningen, figur 12 viser et tverrsnitt av en alternativ styrekabel, figur 13 viser et tverrsnitt av en ytterligere alternativ styrekabel og figur 14 viser et lengdesnitt av en alternativ forankringsanordning.

Figur 1 viser en bunnboreverktøyanordning 10 ifølge den foreliggende oppfinnelse. Boreanordningen omfatter et hjul 12 med en styrekabel 14 som er viklet rundt hjulet. En elektronisk behandlingsanordning 15 er elektrisk forbundet med styrekabelen 14. Styrekabelen 14 er ført via et boretårn 16 ned i et borehull 18. Styrekabelens 14 ende 20 er forbundet med en boreverktøyanordning 21. Styrekabelen 14 og bore-verktøyanordningen 21 føres ned og trekkes tilbake ved bruk av ethvert av flere bestående systemer for å håndtere hjul med kontinuerlige slangelengder, eksempelvis tårn for oppkveilede rør.

Som vist på figur 2 omfatter styrekabelen 14 løfte-kabler 22, styreledninger 24, instrumenteringsledninger 26

og en energitilførselskabel 28 som er viklet i spiral eller rett omkring en slange 30 for tilførsel av borefluid. Tom-rom er utfylt med plast 32 og slangen, ledningene og kablene er plassert i et varmekrympnings- og slitefast rør 33.

Alternativt kan slangen, ledningene og kablene være viklet i en hvilken som helst slitefast omhylling. Styrekabelen 14

kan også omfatte en slange 34 for hydraulisk reservoar som også er vist på figur 2. Resultatet er en styrekabel 14 som er fleksibel, men delvis stiv og har et i det vesentlige sirkelformet tverrsnitt som er forenlig med standard sikkerhets-utstyr. En alternativ styrekabel av mer robust oppbyning er tilgjengelig som handelsvare fra Coflexit Corporation.

Figur 3 viser boreverktøyanordningen 21 som omfatter et skjærhode 36, en skjærhodesvivel 38, en første lageranordning 39, hydrauliske motorer 40, en første hydraulisk trykkanordning 42, en første forankringsanordning 44, en bunnføler-anordning 46, en andre hydraulisk trykkanordning 48, en andre forankringsanordning 50, en andre lageranordning 52, en U-forbindelseskobling 54, en styreanordning 56 for Cet hydrauliske system, en hydraulisk pumpe 58, en elektrisk motor 60

og et hydraulikkreservoar 61, slik det ses på figur 3. Den første hydrauliske trykkanordning 42 og den første forankringsanordning 44 omfatter sammen en første forankrings- og trykkenhet 62. Tilsvarende omfatter trykkanordningen 48 og forankringsanordningen 50 en andre forankrings- og trykkenhet 63.

Skjærhodet 36 kan være en av flere konvensjonelle skjæranordninger, med en borekrone, skraperborekrone, kjerne-bor, stambor, utboringskrone og utvidende boreinnretning. • Et hydraulisk fordelingssystem omfatter standard hydraluiske rør og ventiler som strekker seg over husanord-ningens 21 lengde for tilførsel til de ulike hydrauliske komponenter. Det hydrauliske reservoar 61 inneholder hydraulikkfluid og er forbundet med den hydrauliske pumpe 58 ved hjelp av en sugeledning 66 og med en returledning 68 for det hydrauliske system. Hydraulikkpumpen 58 er en konvensjonell hydrau-likkpumpe som er tilkoblet den elektriske motor 60 via en standard mekanisk kobling 70 slik at rotasjon av den elektriske motors aksel 72 bringer pumpen 58 til å rotere ved hjelp av dens aksel 74. Pumpens 58 uttak er forbundet med tilførselsledningen 75 for det hydrauliske fordelingssystem. Det hydrauliske fordelingssystem er i det etterfølgende beskrevet mer detaljert. Lageranordningene 39 og 52 har ens oppbygning og kun anordningen 52 beskrives. Som vist på figur 4 omfatter lageranordningen 52 flere dobbeltvirkende hydrauliske stempler 76 som kan påvirkes individuelt og som er anordnet i hus 77. Festet til endene av stemplene 76 er trykksko 78. Hver hus 77 omfatter også en fjær 79 som er anordnet omkrings stemplets

76 stempelstang.

Som vist på figur 5 omfatter forankringsanordningen

50 (forankringsanordningen 44 har tilsvarende oppbygning) flere dobbeltvirkende hydrauliske stempler 82 anordnet i et hus 84. Forankringssko 86 er via kuler og sokler 83 forbundet med stemplene 82 og er vist i anlegg mot borehullets vegg 80. Forankringsskoen 68 virker som fordeler av lagerkraften mot borehullets vegg 80 og for å hindre avskraping mot formasjonen. Stemplenes 82 tverrsnittsareal kan ha ulike former, sirkelformet, ovalt eller langstrakt. Stemplene 82 som er dobbeltvirkende frembringer positiv kraft og styring ved bevegelse av skoen 86 mot og bort fra borehullets vegg 80. Hvert stempel 82 har en fjær 87 som omslutter det (vist sammentryk-ket med forankringsskoen 86 i anlegg mot borehullets vegg 80 på figur 5). Som vist på figur 6 er forankringsføringene 88 fast anordnet til husets vegg 90. Langsgående forankrings-bord 92 er anordnet i husets vegg 90 for å tillate huset 21

å bevege seg i forhold til forankringsanordningen 50 under boreanordningens 10 bruk.Forankringsanordningen 50 er forbundet -med den hydrauliske trykkanordning 48 som beskrevet i det etterfølgende og danner forankrings- og trykkenheten 63. Husets 84 nedre flate 94 er fast anordnet til en styreføring 96 innrettet til å motta en første ende 98 av stempelstangen 100. En andre ende 102 av stempelstangen 100 er festet til et stempel 104 i en sylinder 106. Sylinderen 106 er fast anordnet til tverrlegemet 108 som igjen er festet til husets vegg 90. Således er forankrings- og trykkenheten 63 forbundet med boreverktøyanordningens 21 legeme på en slik måte at skjærhodets 36 reaksjonstrykk og -dreiemoment overføres til borehullets vegg 80 mens en mindre vinkelforskyvning av bore-verktøyet 21 og avvik fra vinkelflukting mellom de enkelte forankrings- og trykkenheter 62 og 63, tillates i frihets-grader .

Som vist på figur 7 omfatter forankringsanordningen 44 og trykkanordningen 42 som er oppbygd og tilkoblet på samme måte som beskrevet ovenfor i forbindelse med forankringsanordningen 50 og trykkanordningen 48, et stempelhus 110, forankringssko 112 (kun én er vist), forankringsføringer 114, langsgående forankringsspor 116, en nedre flate av huset 110, en føring 120, en første ende 122 av en stempelstang 124, en andre ende 126, et stempel 128, en sylinder 130 og et tverrlegeme 132.

Under trykkanordningen 42 er de hydrauliske motorer 40 montert som er koblet mekanisk på kjent måte til borekronen 36, idet denne kobling passerer gjennom lageranordninge 39, skjærhodets svivel 38 og øvre og nedre lageranordninge 134 og 136.

Figur 8 viser et skjematisk koblingsskjerna for hydrau-likkfordelingssystemet. Systemet omfatter tilførselslednin-gen 75 som er forbundet med hydraulikkpumpen 5 8 og returledningen 6 8 som er forbundet med hydraulikkreservoaret 61.

Hver hydraulisk komponent er forbundet både med tilførsels-og returledningene 75 og 68. En trykkavlastningsventil 204 avføler trykket i tilførselsledningen 75 via en ledning 205 og slipper ut hydraulisk fluid fra tilførselsledningen 75

til returledningen 68 via en ledning 206 for å redusere trykket i tilførselsledningen 75 når et fastlagt trykk er nådd.

Der foreligger tre like trykkreguleringsmagnetventiler 206, 2 08 og 210 for forankringene, trykkanordningene og de hydrauliske motorer. Det ønskede trykk for en spesiell komponent kan opprettholdes ved et styresignal til vedkommende magnet, overført via styreledninger 24 fra overflate. Trykk-reguleringsventilene 206, 208 og 210 er forbundet med tilfør-selsledningen 75 ved hjelp av ledningen 212, 214 og 216 og til returledningen 68 via ledningene 218, 220 og 222.

'Reguleringsventilene 224, 226, 228 og 230 for plassering av forankringene og trykkanordningene har tilsvarende oppbygning og virkemåte slik at kun ventilen 22 4 beskrives. Ventilen 224 er forbundet med trykkreguleringsventilen 206 via ledningene 230 og 234. Reguleringsventilen 224 for plasseringen aktiveres ved hjelp av magnetspoler som forskyver ventilen slik at tre separate hydraulikkfluidbaner kan oppnås.

I nøytral stilling er strømning til og fra trykkanordningen

50 blokkert. I den andre stilling tilføres hydraulisk fluid fra tilførselsledningen 75 til side A i stemplet 82 via en ledning 236 og hydraulisk fluid fra side B i stemplet 82 overføres til returledningen 68 via en ledning 238. I den tredje er tilførselsledningen 75 hydraulisk forbundet med side B via ledningen 238 og returledningen 6 8 er forbundet med side A via ledningen 236. Reguleringsventilen 224 for forankringsplasseringen styres i sin stillinger ved styresignaler fra overflaten som sendes via styreledninger 24 som igjen tilfører energi til magnetspoler i forbindelse med ventilen for å oppnå den ønskede ventilstilling.

Hvert enkelt stempel 76 i lageranordningene 39 og 52 har sin egen reguleringsventil for plasseringen slik at det valgte stempel kan aktiveres individuelt. Da alle slike ventiler har tilsvarende oppbygning og funksjon, er kun en slik ventil vist på figur 8, nemlig den magnetiske reguleringsventil 240 for lagerstillingen. Ventilen 240 er forbundet med tilførsels- og returledningene 75 og 68 via ledningene 242

og 244. Ventilen 240 er en tostillingsventil. I en stilling er tilførselsledningen 75 forbundet med side A på stemplet 76 via en ledning 246 og retuledningen 6 8 er forbundet med side B i stemplet 76 via en ledning 248. I den andre stilling er tilførselsledningen 75 forbundet med side B på stempl-let 76 via ledningen 24 8 og returledningen 68 er forbundet med side A i stemplet 76 via ledningen 246. På samme måte som de andre ventiler som er beskrevet ovenfor, styres også reguleringsventilen 24 0 av styresignaler som sendes fra overflaten via styreledningene 24.

Hydraulikkfluid tilføres de hydrauliske motorer 40 via trykkreguleringsventilen 210 som beskrevet ovenfor. Til-førselsledningen 75 er via ventilen 210 forbundet med en reguleringsventil 250 via ledningen 252. Ventilen 250 er forbundet med returledningen 68 via \en ledning 254.Hydrau-likkmotoren 40 er forbundet med tilførsels- og returledningene 75 og 68 via henholdsvis ledningene 256 og 258. Strømmen med hydraulikkfluid til hydraulikkmotoren 40 styres av signaler som overføres fra overflaten via styreledninger 24 til reguleringsventilen 250 for posisjonering, for å gi ønsket strømningsmengde. Som vist på figur 8 er de fleste ovenfor-beskrevne ventiler anordnet i styringsanordningen 56 for det hydrauliske system.

Hver komponent som aktiveres av det hydrauliske fordelingssystem har følere som avleser ulike parametre i forbindelse med en spesiell komponent. For anordningene 42, 48, 44, 50, 39 og 52 for forankring, trykk og lager, avføres den mekaniske stilling og det hydrauliske trykk i disses stempler og sylindre. For motoren 4 0 måles skjærhodets 36 turtall. Hver av disse følere er elektrisk forbundet ved hjelp av instrumenteringsledninger 26 som forløper fra boreverktøanordningen 21 gjennom styringskabelen 14 til den elektroniske bearbeidingsanordning 15.

Før bruk av boreanordningen 10 må et hull forberedes slik at verktøyanordningen 21 kan settes ned i hullet med skjasrhodet 36 hvilende mot hullets bunn og hvor i det minste den første forankringsanordning 44 befinner seg nedenfor overflaten. Med verktøyanordningen 21 i en slik stilling kan normal drift påbegynnes.

Energi tilføres den elektriske motor 6 0 og styringsanordningen 56 for det hydrauliske system via energitilfør-selskabelen 28 i styringskabelen 14. Motoren 60 driver den hyrdråuliske pumpes aksel 74 via motorakelen 75 og koblingen 70 bringer den hydrauliske pumpe 58 til å tilføres hydrauliske fluid under trykk til de ulike komponenter slik det styres.av styringsanordningen 56 for det hydrauliske system. Med forankringsskoene 44 og 50 i deres tilbaketrukne stilling som vist stiplet på figur 5 og med trykkanordningene 42 og 4 8 tilhaketrukket som vist på figur 6 og 7, leder styringsanordningen 56 for det hydrauliske system hydraulisk fluid til forankringsanordningen 50 (drift kan påbegynnes ved bruk av en av forankringsanordningene).

Som det er vist på figur 5 virker hydraulisk trykk

på stemplet 82 som overvinner kraften fra fjæren 87 og bringer forankringsskoen 86 til å presses i anlegg mot borehullets vegg 80. På figur 9a er verktøyanordningen 21 vist med forankringsanordningen 50 i anlegg med borehullets vegg 80.

Figur 9b, c og d viser fremdriften av verktøyanordningen 21, slik det beskrives i det etterfølgende. Ifølge figur 6 og 7 tilføres hydraulisk trykk til trykkanordningen 48 idet hydraulisk fluid virker mot bunnen av stemplet 104 og sylinderrom-met 138 under stemplet 104. Da stemplet 104 er forbundet med forankringsanordningen 50 via stempelstangen 100 og føringen 96, påføres aksial kraft mot verktøyanordningen 21 via tverrlegemet 108 i retning mot skjærhodet 36. Således presses skjærhodet 36 dypere ned i den formasjon som bores. Borevæske pumpes via styrekabelen 14 og passerer verktøyanordnin-gen 21 og skjærhodet 26 fjerner kjoks på samme måte som kjoks fjernes ved konvensjonell rotasjonsboring. Når stemplet 104 beveges i forhold til sylindrene 106, beveges verktøyanordnin-gen 21 i forhold til sylinderhuset 84 slik at stemplet 84 holdes stasjonær i forhold til borehullets vegg 80, mens for-ankringsføringene glir mot huset 84. De langsgående forank-ringsbord 92 tillater bevegelse av verktøyanordningen uten påvirkning av de hydrauliske stempler 82 og forankringsskoen 86. Denne relative bevegelse fortsetter inntil stemplet 104 når begrensningen av sitt arbeidsslag.

Når denne grense er nådd tilføres hydraulisk trykk til forankringsanordningen 44 som forårsaker forankringsskoen til å ligge an mot borehullets vegg 80 som beskrevet ovenfor i forbindelse med forankringsanordningen 50. Når forankings-anordningen 44 befinner seg i anlegg med borehullets vegg 80, frigjøres forankringsanordningen 50 fra borehullets vegg ved å tilføre hydraulisk trykk til den side av stemplet 82 som har fjæren slik at forankringsskoen 86 trekker seg tilbake. På samme tid som forankringsanordningen 50 frikobles, til-føres hydraulisk trykk til trykkanordningen 42 slik at aksial kraft overføres til skjærhodet 36 på samme måte som beskrevet ovenfor i forbindelse med trykkanordningen 48. Mens trykkanordningen 42 er i bruk tilføres hydraulisk trykk til den mot-satte side av stemplet 104 i trykkanordningen 48, noe som forårsaker at stempelhuset 84 glir i forankringsføringene 88 og bringer forankringshuset 84 tilbake til dens opprinnelige tilbaketrukne stilling. Denne laternerende aktivering og tilbakeføring av forankrings- og trykkenhetene 6 2 og 6 3 fortsetter inntill verktøyanordningen 21 når den ønskede posisjon eller dybde i formasjonen.

Det kan ses fra fjærenes 87 plassering i forhold til de hydrauliske stempler 82, at fjæren 87 ved tap av hydraulisk trykk på grunn av feil i det hydrauliske fordelingssystem, vil ekspandere til å bringe forankringsskoen 86 til å fri-gjøres fra borehullets vegg 80. Denne sikkerhetskonstruksjon tillater at verktøyanordningen 21 kan fjernes fra borehullet 18 for reparasjon ved eventuell feil i det hydrauliske system. Eventuelt kan fjærene monteres på utsiden av husets vegg 9 0 slik at fjærene vil søke å hindre bevegelse av forankringsskoen 86 fra den tilbaketrukne stilling og igjen utvirke til-baketrekning av forankringsskoen 86 ved en eventuell feil i det hydrauliske system.

Hver forankrings- og trykkenhet 62 og 6 3 aktiveres uavhengig av hverandre og kan styres enten manuelt eller automatisk for å frembringe en kontinuerlig bevegelse fremover eller bakover. Trykkene til trykkanordningene kan varieres slik at enhvert kombinasjon av forankringer simultant kan komme til anlegg. Trykkanordningens totale kraft mot skjærhodet 36 er på denne måte styrt i ønsket grad. Forankrings-og trykkenhetene 62 og 63 har ens oppbygning slik at flere enn to slike slike enheter kan omfattes av verktøyanordningen 21. Ytterligere slike enheter kan benyttes for å øke den totale holdekraft og dermed belastning mot skjærhodet 36.<y>tterligere enheter gir også sikkerhet i tilfelle feil i forankrings- og trykkenheten. Det nøyaktige antall enheter kan bestemmes for hver boreoperasjon ut fra forventet driftstid for skjærhodet 36 og den gjennomsnittlige tid for driftsfeil for hver forankrings- og trykkenhet.

Boreretningen kan endres ved påvirkning av trykkanordningene 39 og 52. Ved retningsendringer ved bruk av trykkanordningene 39 og 52, frigjøres forankringsanordningene 44 og 50 slik at disse ikke påvirker borekronen. Det antas for denne beskrivelse at verktøyanordningens 21 lengdeakse opp-rinnelig er perpendikulær til overflaten. Hydraulisk trykk tilføres en av de hydrauliske stempler 76 i trykkanordningen 52 som vist på figur 4 slik at fjærens 79 kraft overvinnes og lagerskoen 78 som er forbundet med det valgte hydrauliske stempel 76, tvinges radialt ut til anlegg mot borehullets vegg 80. På tilsvarende måte bringes også en av lagerskoene som står i forbindelse med lageranordningen 29 til anlegg mot borehullets vegg 80. Valg av hvilken lagersko i lageranordningene 39 og 52 som skal benyttes, er avhengig av hvilken retning boringen er ønsket. Lageranordningene 29 og 52 frembringer en sideveis kraft som bringer skjærhodet 36 til å bore i sideretning når dette roteres.

Verktøyanordningens 21 stilling i borehullet 18 under opplagringen er vist på figur 10. Med verktøyanordningen 21 skråstilt noe i boringen 18 gjennopptas normal boring når verktøyanordningen 21 igjen befinner seg i flukt. Aktiver-ingen av lageranordningene 39 og 52 gjentas deretter inntil verktøyanordningen 21 er orientert i den ønskede retning. Det skal bemerkes at ved bruk av en konvensjonell borekrone for skjærhodet 36, kan verktøyanordningen 21 benyttes til å maskinere gjennom brønnforingen når lageranordningene 39

og 50 påvirkes som beskrevet ovenfor. Som omtalt ovenfor vil forankringsfjærene 87 og lagerfjærene 79 samtidig bringe lagerskoen 7 8 tilbake ved feil i det hydrauliske system. Også lagerfjæren 78 kan monteres eksternt slik det er beskrevet for forankringsfjærene 87.

Verktøyanordningens 21 drift kan være manuell eller automatisk. Verktøyanordningens 21 plassering og orientering oppnås ved føleranordningen 46 som kan være av en type som fremstilles av Develco Inc. Denne informasjon overføres ved instrumenteringsledningene 26 til overflaten via styrings-kabler-14. Ved manuell styring kan en operatør bringe verk-tøyanordningen 21 til å bore og orientere seg selv ved manuell aktivering av bryterne som sender elektriske signaler via styreledningene 24 til styreanordningen 56 for det hydrauliske system som aktiverer de ønskede hydrauliske komponenter i verktøyanordningen 21, dvs. motoren 40, lageranordningene 39 eller 52, forankringsanordningene 44 eller 50 og trykkanordningene 42 eller 48.

Ved automatisk drift mottar den elektroniske bearbeidningsanordning 15 informasjon om verktøyanordningens 21 plassering og orientering fra føleranordningen 46 samt informasjon om plassering og trykk fra følerne for hver hydraulisk komponent eller verktøyanordningen 21, dvs. motorens turtall, og utstrekning og trykk for forankring, trykkanordning og lageranordning. Bearbeidingsanordningen 15 sammenligner verktøyanordningenes 21 orientering og drift med på forhånd innførte instruksjoner, beregner hvilke hydrauliske komponenter som skal aktiveres eller endres og sender et styresignal via styreledningene 24 over styrekabelen 14 til styreanordningen 56 for det hydrauliske system for å aktivere eller endre stillingen av de enkelte hydrauliske komponenter i boreanordningen 21. Bearbeidingsanordningen 15 er således program-mert for en bestemt rekkefølge av ventilene i styringsanordningen 56 for automatisk å bevege verktøyanordningen 21 fremover eller bakover og å aktivere opplagringsanordningene 39

og 52 etter behov for å oppnå ønsket plassering av verktøy-anordningen 21.

En alternativ anordning for å endre retningen av verk-tøyanordningen 21 er vist på figur 11. En opplagringsanord-ning 82 er montert på et kileglidespor (ikke vist) midtveis mellom borekronen 36 og forankrings- og trykkenheten 62. Opplagringsanordningen 280 har tilsvarende oppbygning og virkemåte som opplagringsanordningene 39 og 52 som er beskrevet ovenfor. Ved aktivering av ett eller flere av de dobbeltvirkende hydrauliske stempler i anordningen 280 bringes en sidekraft mot verktøyanordningen 21, som i mindre defor-merer den slik at det oppstår en endring i anleggsvinkelen for skjærhodets 36 påvirkning. Denne endring av skjærhodets vinkel forårsaker at det bores i en bue. Når opplagringsanordningen 280 benyttes for å endre boreretning roteres borekronen 36 og en eller flere forankrings- og trykkenheter 62 eller 63 er aktivert og utvirker en aksial kraft mot skjærhodet 36. En langsgående sliss (ikke vist) tilsvarende slis-sene 92 og 116 er anordnet i verktøyanordningen 41 og tillater opplagringsanordningen 280 å bli holdt stasjonær i forhold til borehullets vegg 80 når den er i anlegg med denne og tillater at verktøyanordningen 21 kan beveges i forhold til opplagringsanordningen 280 under boringens fremdrift. Beve-gelsen av opplagringsanordningen 280 tilsvarer arbeidsslaget for trykkanordningene 42 og 48. Ved avslutningen av opplag-ringsanordningens 280 arbeidsslag, tilbakefører et mindre stempel (ikke vist) opplagringsanordningen 280 til dens opprinnelige stilling.

En alternativ utførelse av den foreliggende oppfinnelse omfatter en anordning som har hydraulikk under trykk tilført fra overflaten. I en slik utførelse inneholder styrekabelen 14', som vist på figur 12, en tilførselsslange 300 for hydraulikk, en returslange 302, en løftekabel 22', styreledninger 24', instrumenteringsledninger 26' og en tilfør-selsslange 30' for borefluid. I en annen utførelse kan en returslange 304 for kjoks være inkludert i styrekabelen 14'.

En annen alternativ utførelse av den foreliggende oppfinnelse omfatter en styrekabel som kan forenes med eksiste-rende oppviklet rørutstyr. Som vist på figur 13 omfatter en dobbeltstrengs oppviklet rørstyrekabel 306 et rør 308 for borefluid og et beskyttelsesrør 310 for ledninger som er tilkoblet med et rørledd 312. Beskyttelsesrøret 310 for ledninger inneholder styreledninger 24", instrumenteringsledninger 26", energitilførselskabler 28' og i noen tilfeller utjev-ningsledninger 34" for det hydrauliske reservoar. Rørene 308 og 310 danner en anordning for å trekke verktøyanordnin-gen .21 ut av borehullet 18.

En alternativ forankringsanordning kan benyttes for

å forankre verktøyanordningen 21 i borehullet 18. Som vist på figur 14 omfatter en alternativ forankrings- og trykkenhet 320 en fleksbiel forankringsanordning 322 og en hydraulisk trykkanordning 324. • Forankringsanordningen 322 omfatter en elastisk blære 326 av tilsvarende oppbygningen og funksjon som en.oppblåsbar pakning (lynes inflatable packer) som er festet til trykkanordningens 324 hule sylinderaksel.328. Blæren 326 er forbundet med det hydrauliske fordelingssystem slik at inføring av hydraulisk fluid under trykk tvinger blæren 326 til å ekspandere og kommer til anlegg mot borehullets vegg 80. (vist stiplet). Nedbygging av det hydrauliske trykk og utlufting av blæren 326 gjennom en tilstrekkelig stor returledning (ikke vist) tillater at blæren 326 faller sammen eller trekker seg tilbake fra borehullets vegg 20 på grunn av sammentrekningskreftene i den utstrukkede elastiske blære 326. Den hydrauliske trykkanordning 324 omfatter den hule sylinderaksel 328 til hvilken er festet stemplet 330 i sylinderen 332. Når den fleksible forankringsanordning 322 kommer til anlegg virker anordningen 324 på tilsvarende måte som

trykkanordningen 42 eller 48 som beskrevet ovnefor for å kunne påføre aksial kraft mot skjærhodet 36. På samme måte benyttes trykkanordningen 324 til å returnere forankringsanordningen 322 til dens tilbaketrukne stilling. Den alterna-tive forankrings- og trykkenhet 320 kan benyttes i sammenheng med eller istedenfor forankrings- og trykkenhetene 62 og 63. En bane for retur av borefluid er anordnet i verktøyanordnin-gen 21 da forankringen 322 blokkerer ringrommet.

En kombinert forankringsanordning består av dobbeltvirkende hydrauliske stempler tilsvarende de som er beskrevet i forbindelse med forankringsanordningen 50 ovenfor og som dekkes av en elastisk blære, gir mange fordeler overfor de andre enkelte typer ved at det dobbeltvirkende stempel posi-tivt kan tvinge blæren bort fra veggen, på denne måte øke tilbakeføringshastigheten og blæren gir beskyttelse for stemplets arbeidsflate ved å holde stemplet avstengt i ren hydraulisk fluid og borte fra enhver eroderende påvirkning fra borefluidet.

Claims

1. Bunnboreanordning, KARAKTERISERT VED kombinasjonen av en hjulanordning for nedføring, hhv. opptrekking, en styrekabel som er viklet rundt hjulet, en boreverktøyanordning forbundet med én ende av styrekabelen, et hydraulisk reservoar i boreverktøyanordningen, et hydraulikkfordelingssystem som mates av reservoaret, en elektrisk motor i verktøyanord-ningen, en hydraulisk pumpe i verktøyanordningen, som drives av den elektriske motor slik at pumpens uttak tilfører hydraulikkfluid under høyt trykk til det hydrauliske fordelingssystem, flere hydrauliske forankringsanordninger som mates av det hydrauliske fordelingssystem, flere hydrauliske opplagringsanordninger som mates av det hydrauliske fordelingssystem, flere hydrauliske trykkanordninger som mates av det hydrauliske fordelingssystem, en styreanordning for det hydrauliske system, en avføleranordning for boreparametre i verktøyanord-ningen, en borrotasjonsanordning, et skjærhode som er koblet til borrotasjonsanordningen og anordnet i enden av verktøy-anordningen motsatt styrekabeltilkoblingen, en anordning for tilførsel av borefluid til skjærhodet gjennom verktøyanord-ningen og en bane for retur av borefluid til overflaten, flere posisjonsavfølingsanordninger for hver bevegelig komponent i forankringsanordningen, opplagringsanordningene og trykkanordningene,. en bearbeidningsanordning for mottak og analyse av data og for utvikling av styresignaler basert på dataanalysen og sammenligning av data med innlagte instruksjoner, idet parametre i forbindelse med plassering og orientering av bore-verktøyanordningen, sammen med posisjoner og trykk i forbindelse med forankringsanordningene, trykkanordningene og opplagringsanordningene, overføres via instrumenteringsledninger i styrekabelen til bearbeidningsanordningen på overflaten som utvikler styresignaler som overføres til styreanordningen for det hydrauliske system i verktøyanordningen via styreledningene i styrekabelen slik at forankringsanordningene, trykkanordningene og opplagringsanordningene aktiveres i overens-stemmelse med de på forhånd innførte instruksjoner for å bringe boreverktøyanordningen til å bevege seg fremover, bakover og endre boreretning etter ønske.

2. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at styrekabelen omfatter flere ledninger, elektriske ledninger og støtteanordninger i et slitesterkt deksel med i det vesentlige sirkelformet tverrsnitt, slik at elektrisk energi, signaler for instrumentering og styring og borefluid tilføres verktøyet og signaler for instrumentering og styring sendes og mottas mellom overflaten og verktøyet.

3. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at forankringsanordningen omfatter dobbeltvirkende hyrauliske stempler montert i boreverktøyanordningens sideretning og som er forbundet med sko som tvinges inn i og ut av anlegg med borehullets vegg når forankringsanordningen aktiveres, idet forankringsanordningen videre omfatter en fjæranordning som er festet til de hydrauliske stempler slik at fjæranordningene ved feil i hydraulikksystemet beveger skoen ut av anlegg med borehullets vegg.

4. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at opplagringsanordningene er anordnet nær borekronen og nær en U-forbindelseskobling som tillater huset å bøyes i U-forbin-delsen.

5. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at de hydrauliske forankringsanordninger omfatter en utvidbar blære som er oppbygd av et elastisk materiale og som ekspanderes til tettende anlegg mot periferien i borehullets vegg ved indre tilførsel av hydraulisk trykk slik at borehullet over blæren er-isolert fra borehullet under blæren og ved fjerning av det indre hydrauliske trykk vil det elastiske materiale trekke seg sammen og bringe blæren til å bevege seg bort fra anlegg mot borehullets vegg.

6. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at trykkanordningen omfatter et stempel og en sylinder montert nær forankringsanordningen, idet sylinderen er fast forbundet med boreverktøyanordningens legeme slik at en aksel som er forbundet med stemplet går i inngrep med en føring som er fast forbundet med et hydraulisk stempel i forankringsanordningen og at ved tilførsel av hydraulisk trykk til den side av stemplet som er anordnet motsatt akselen, vil aksial kraft over-føres fra sylinderen til skjærhodet gjennom boreverktøyanord-ningens legeme.

7. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at styrekabelen omfatter ledninger for tilførsel og retur av hydraulikk slik at hydraulisk fluid under trykk kan tilføres fra overflaten til boreverktøyanordningen.

8. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at styrekabelen omfatter to oppkveilede rør som er slik forbundet at rørene forløper parallelt med hverandre, idet et slikt rør danner en leder for tilførsel av borefluid til boreverktøy-anordningen og det andre rør inneholder styreledninger, instrumenteringsledninger og kablér for tilførsel av energi.

9. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at de hydrauliske opplagringsanordninger kan aktiveres slik at de frembringersidekrefter mot boreverktøyanordningen for å avbøye skjærhodet slik at det oppnås en retningsstyring av boreverk-tøyanordningen og en vinkelorientering av boreverktøyanord-ningen kan oppnås uten at det tilføres aksial kraft mot skjærhodet.