NL1016545C2 - Een roteerbare kernboorinrichting en een roteerbaar kernboorsysteem uitgevoerd met een dergelijke roteerbare kernboorinrichting. - Google Patents

Description

J

NL 44.603-VB/yt

Een roteerbare kernboorinrichting en een roteerbaar kernboor-systeem uitgevoerd met een dergelijke roteerbare kernboorinrichting

De uitvinding heeft primair betrekking op een in een boorgat roteerbare kernboorinrichting, welke opgenomen kan worden in een boorstangsamenstel en omvattende een kopsectie, een motor, en een kerncilinder met een buitencilinder verbon-5 den met de motor en een binnencilinder welke binnen de buitencilinder is geplaatst.

Een dergelijke roteerbare kernboorinrichting wordt gebruikt teneinde een bodemmonster te nemen.

Bekende ontwerpen omvatten een serie buizen, ook wel 10 boorstrengen genoemd, voor het boren van een gat in de desbetreffende formatie. Het benedenuiteinde van de boorstreng is uitgevoerd met een boormechanisme of boor, welke is uitgevoerd met een verticaal verlopend centraal geplaatst gat. Wanneer een bodemmonster gewenst wordt, wordt het boren on-15 derbroken en wordt een boorinrichting waarin een motor is op-genomen, in de boorstreng neergelaten en nabij de bodem vast-gemaakt. Door het pompen van vloeistof in de boorstreng wordt de motor geactiveerd en wordt het boorproces geëffectueerd.

Roteerbare kernboorinrichtingen omvatten een buiten-20 cilinder met een kernboor aan het onderuiteinde, welke tijdens rotatie een circulair gat in de bodem aanbrengen. De daaruit resulterende pilaar treedt de binnencilinder binnen. Aan het einde van het boorproces wordt het samenstel van de buiten- en binnencilinder geheven, teneinde de pilaar van de 25 formatie waarvan zij deel uitmaakt, te breken teneinde deze naar de oppervlakte te hijsen.

In een eerste aspect van de uitvinding omvat de motor een rotor verbonden met de buitencilinder en een stator verbonden met het kopdeel, waarbij de rotor en de stator ten 30 opzichte van elkaar in de lengterichting van de boorstreng beweegbaar zijn. Op deze wijze kan zowel een rotatiebeweging als een longitudinale beweging ten opzichte van de boorstreng worden uitgevoerd, waarmee een elegante manier wordt ver- 1016545- 2 schaft voor het voorzien in de gewenste voortstuwingskracht, terwijl bespaard wordt op ruimte die anders nodig zou zijn voor een aparte aandrijving.

Een bijzonder bruikbare manier voor het uitvoeren 5 van een dergelijke motor is door deze uit te voeren als van het spiraalvormige schroeftype welke een behuizing omvat en een spiraalvormige as geplaatst in het huis, waarbij de as longitudinaal beweegbaar is ten opzichte van de behuizing.

Er zijn verschillende uitvoeringsvormen mogelijk 10 voor de constructie van de draaibare kernboorinrichting welke voorzien is van een motor van het spiraalvormige schroeftype, welke ieder hun eigen functie, voordeel en profijt bieden. Dergelijke uitvoeringsvormen zullen hierna besproken worden onder verwijzing naar fig. 6.

15 Bij voorkeur wordt de roteerbare kernboorinrichting volgens de uitvinding erdoor gekenmerkt, dat een roteerbare lagering de binnencilinder met de buitencilinder verbindt, en dat de binnencilinder verschuifbaar gekoppeld is met een stang welke gekoppeld is met het kopdeel, welke stang samen-20 werkt met een doorgang in de binnencilinder, waarbij de stang en doorgang gevormd zijn teneinde te voorkomen dat de binnencilinder roteert. Dit beschermt effectief het monster dat met het boorproces wordt verkregen.

In een verder aspect van de uitvinding is aan de bo-25 venzijde van de kerncilinder een kamer voorzien voor opname van de binnencilinder, welke kamer afsluitbaar is met een klep. Dit biedt het voordeel dat het monster dat is opgenomen in de binnencilinder veilig gesteld kan worden en in de kamer afgesloten van de omgeving.

30 Wederom om ruimte te besparen, heeft het de voorkeur dat in de volledig open positie de klep gepositioneerd is achter een beschermende schuif, welke in een initiële positie staat. De klep behoeft niet veel ruimte in te nemen, in het bijzonder in de uitvoering in welke de klep een gekromde 35 plaat is met een omtreksafsluiting. De kromming van de plaat komt dan overeen met de kromming van de cilinder en de beschermende schuif tussen welke de plaat in de volledig open positie is gepositioneerd.

101 6545"! 3

De klep kan betrouwbaar worden bediend wanneer de schuif is voorzien van hefballen, waarbij de binnencilinder een buitenwaarts uitstekende rand heeft welke geschikt is om samen te werken met de ballen voor het heffen van de schuif 5 wanneer de binnencilinder in de kamer is gebracht. Wanneer de schuif ver genoeg is geheven, wordt de klep niet langer verhinderd om dicht te gaan en beweegt zij vanaf de open positie naast de cilinderwand, dat wil zeggen verticaal, naar een gesloten horizontale positie. Deze beweging van de verticale 10 naar de horizontale positie kan effectief worden ondersteund door veerkracht.

Het is verder wenselijk dat de kamer is voorzien van een groef voor opname van de hefballen zodra de schuif in de geheven positie is geplaatst teneinde mogelijk te maken dat 15 de binnencilinder zijn hefbeweging continueert onder het vrijgeven van de schuif teneinde deze terug te laten keren naar de initiële positie.

In weer een verder aspect van de uitvinding wordt het heffen van de binnencilinder ondersteund doordat de stang 20 is voorzien van een zuiger die gepositioneerd is binnen de binnencilinder, en dat naast de zuiger de stang een groefdeel heeft voor opname van de roteerbare lagerballen welke deel vormen van de roteerbare zitting welke de binnencilinder met de buitencilinder verbindt. Deze constructie maakt mogelijk 25 dat zodra een geheel monster is opgenomen in de binnencilinder, de zuiger is gepositioneerd op de meest bovengelegen positie binnen de binnencilinder, zodat de roteerbare lagerballen van de draaibare lagering die de koppeling verzorgen tussen de binnencilinder met de buitencilinder, hun verbindende 30 positie kunnen verlaten. Dit maakt mogelijk dat de binnencilinder een longitudinale beweging uitvoert ten opzichte van de buitencilinder, zodat de binnencilinder uiteindelijk de eerdergenoemde kamer kan bereiken in welke het monster veilig kan worden opgenomen.

35 De uitvinding heeft verder betrekking op een roteer baar kernboorsysteem omvattende een boorstreng en een roteerbare kernboorinrichting zoals hiervoor toegelicht, waarbij de boorstreng hangt aan een schip op zeeniveau. Een dergelijk 101 65 4 5·^ 4 systeem dient voor het nemen van monsters van posities onder zeeniveau.

Het probleem in een dergelijk systeem is de noodzaak om gebruik te maken van schepen die op zee drijven, en welke 5 dientengevolge onder invloed van het getij en de golven op en neer bewegen. Dit heeft een nadelige invloed op de kwaliteit van het genomen monster, en teneinde deze nadelen tegen te gaan, is het systeem volgens de uitvinding erdoor gekenmerkt, dat een frame vast gepositioneerd is op de zeebodem, en is 10 voorzien van een pijpklem voor de boorstreng. Op deze manier kan de boorstreng effectief gehandhaafd blijven op een vaste verticale positie zonder op- en neerwaartse beweging tengevolge van beweging van het schip aan welke de boorstreng hangt. De boorstreng kan effectief op deze wijze beveiligd 15 worden door het frame gefixeerd te houden door middel van zwaartekracht.

Het heeft de voorkeur dat de pijpklem bedienbaar is door hydraulische cilinders welke op het frame zijn gemonteerd, en een verdere voorkeursuitvoeringsvorm heeft het ken-20 merk, dat de pijpklem voorzien is van roteerbare klemblokken welke beweegbaar zijn naar en van de boorstreng. Dit maakt mogelijk dat de boorstreng geroteerd wordt, terwijl zijn verticale positie op hetzelfde niveau wordt gehouden.

Onder sommige omstandigheden is het wenselijk om de 25 boorstreng met opzet op en weer te kunnen bewegen. Te dien einde heeft het de voorkeur, dat het frame een verticaal hef-systeem heeft voor het bewegen van de pijpklem in verticale richting.

De uitvinding zal in haar diverse aspecten nu verder 30 worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening, welke niet-beperkende uitvoeringsvormen van het systeem en de roteerbare boorinrichting volgens de uitvinding tonen.

In de figuren toont: fig. 1 een schematisch diagram van het offshore ro-35 teerbare kernboorsysteem; fig. 2 toont een op de zeebodem aangebracht stabili-satiesysteem; fig. 3 toont het roteerbare kernboorapparaat; 101 63 4 5«« 5 fig. 4 toont details van de kernboorinrichting voor het nemen van onder druk geplaatste monsters; fig. 5 toont details van het systeem om het monster onder druk te houden; 5 fig. 6 toont enkele uitvoeringsvormen van de motor en aandrijvingsconfiguratie van de roteerbare kernboorinrich-ting.

Fig. 1 toont een systeem voor het uitvoeren van een boorbewerking op zee. Het boren wordt uitgevoerd vanaf een 10 schip 1 welke op en neer beweegt tengevolge van de golfbeweging. Een boorstreng 2 is geplaatst op de bodem 3 van het geboorde gat 4 en is aan de bovenzijde onder druk geplaatst door middel van een hijsinrichting op het schip waarvan een constante spanninginrichting 5, ook bekend als golfcompensa-15 tor, deel uitmaakt.

In de praktijk is de spanning die wordt uitgeoefend door de golfcompensator, niet constant en als gevolg daarvan is de kracht die uitgeoefend wordt door de boor 6 op de bodem van het boorgat variabel. Wanneer geboord wordt in zachte of 20 brokkelige formaties overschrijdt de boorkracht geregeld de breekkracht van de desbetreffende formatie. Dientengevolge is de positie van de boor niet stabiel. In het geval gereedschappen die in de boorstreng zijn neergelaten, onder aan het boorgat bediend worden voor het nemen van een bodemmonster, 25 wordt het monsternameproces in gevaar gebracht door het potentiële gebrek aan stabiliteit van de boor, zodat de kwaliteit van het genomen monster negatief wordt beïnvloed.

De uitvinding verschaft een systeem voor het stabiliseren van de boorstreng door deze gedurende deze bewerkin-30 gen die een verticaal gestabiliseerde boor vereisen, te klemmen op zeebodemniveau. Voor dit doel wordt met bekende middelen een frame 7 op de zeebodem geplaatst. Een pijpklem 8 is vast verbonden met het frame. De klem is voorafgaand aan de hiervoor bedoelde bewerkingen geactiveerd, hetgeen in fig. 2 35 wordt getoond door middel van de hydraulische cilinders 11 en deze worden daarna gedeactiveerd teneinde verder boren mogelijk te maken.

In het geval de boorstreng geroteerd dient te worden 1016545- 6 gedurende de bewerkingen in het boorgat, wordt de uitvoering van het frame 7 gebruikt die in fig. 2 is getoond. De boor-strengklem 8 op de zeebodem is uitgevoerd met roterende klem-blokken 10. Wanneer tevens de boorstreng op en neer bewogen 5 dient te worden voor het aanpassen van de positie van de boor in verhouding tot de bodem van het boorgat, is een verticaal hefsysteem 12 geplaatst tussen de klem 8 en het frame 7.

Alternatieve klem- en hefsystemen kunnen gebruikt worden met hetzelfde doel.

10 Fig. 3 toont een algemene uitvoering van een rote rende kernboorinrichting volgens de uitvinding nadat deze is neergelaten naar het bodemeinde van een boorstreng 2. In overeenstemming met de stand van de techniek omvat de boorin-richting een kopdeel 19, een motor 17, een glijmechanisme 18 15 en een kerncilinder 20. Volgens de uitvinding omvat de kern-cilinder 20 een buitencilinder 21 welke geroteerd wordt na activering van de motor, en een binnencilinder 22 welke verbonden is met de buitencilinder door middel van een roterende lagering 24. Gedurende het boorproces snijdt de boor 25 een 20 kern 23 welke successievelijk de binnencilinder binnentreedt.

Het bovendeel van de kopsectie 19 van de boorinrich-ting heeft een vergroot deel 13 welke na neerlaten neerkomt op de schouder 14 welke voorzien is aan de binnenzijde van de boorstreng 2. Na neerlaten, worden uitsteeksels 15 in verti-25 cale groeven 16 gebracht welke voorzien zijn in de boorstreng, teneinde rotatie van de kop van de boorinrichting te voorkomen wanneer het benedenuiteinde door een motor 17 geroteerd wordt.

De motor 17 wordt gebruikt voor het roteren van de 30 buitenkerncilinder en het glijmechanisme 18 wordt gebruikt voor het gedurende het boorproces in neerwaartse richting bewegen van de kerncilinder. Deze delen worden hierna besproken.

In de praktijk van het roterende boren is het een 35 vereiste dat de binnencilinder niet roteert gedurende het boorproces, teneinde de kern die de binnencilinder binnentreedt, te beschermen. Voor dit doel is de binnencilinder 22 verbonden met de buitencilinder 21 door gebruikmaking van een 101 65 4 5"» < 7 roterende lagering 24. Wanneer de buitencilinder 21 geroteerd wordt, maakt de roterende lagering 24 mogelijk dat de binnen-cilinder 22 niet roteert. De roterende lagering 24 verzekert tevens dat de binnencilinder 22 tegelijkertijd met de buiten-5 cilinder 21 benedenwaarts beweegt.

Voorafgaand en tijdens de boorbewerking wordt de binnencilinder 22 gevuld met water. Teneinde mogelijk te maken dat de monsterkern de binnencilinder 22 binnentreedt, dient dit water te worden verplaatst. Gedurende het roterende 10 boren wordt boorvloeistof vanaf de oppervlakte en door de boorstreng 2 gepompt. Een deel van deze vloeistof is gericht naar de ring tussen de buitencilinder 21 en de binnencilinder 22 voor het koelen van de boor 25 en het verwijderen van de boorproducten. Dit stroompad laat niet altijd een ongehinder-15 de stroming toe, waardoor de vloeistof boven de binnencilinder 22 een druk kan bereiken boven de omgevingsdruk. Deze hogere druk maakt afvoer van het water vanaf de bovenzijde van het bodemmonster moeilijk, en in extreme gevallen wordt het water geforceerd door het bodemmonster in de desbetreffende 20 formatie, hetgeen nadelig is.

Het boorproces kan ook nadeel ondervinden van boor-restanten die op de bodem van het boorgat aanwezig kunnen zijn. Ook tijdens de afdaling van de roterende boorinrichting getoond in fig. 3 door de boorstreng 2, is de binnenzijde van 25 de binnencilinder 22 open naar de omgeving, zodat deze vervuild kan worden met materiaal dat kan drijven in de vloeistof in de boorstreng 2.

De inrichting volgens de uitvinding voorkomt rotatie van de binnencilinder 22, houdt overmaat vloeistofdruk weg 30 van de bovenzijde van het monster, en verzekert dat de binnenzijde van de binnencilinder niet vervuild wordt gedurende het neerlaten naar de bodem van het boorgat. Voor dit doel is de boorinrichting uitgevoerd met een centrale stang of buis 30 verbonden met het kopdeel van de inrichting 19. Het lagere 35 uiteinde 31 van de stang is voorzien van een polygonale dwarsdoorsnede welke past door een overeenkomstig vormgegeven doorvoeropening 32 in de bovenzijde van de binnencilinder 22. Andere constructies zijn mogelijk teneinde de binnencilinder 101 65 4 5* 8 op een glijdende manier te koppelen met de centrale stang, teneinde rotatie van de binnencilinder 22 te voorkomen.

Thans wordt verwezen naar fig. 4. De stang 30 is uitgevoerd met een zuiger 33, welke afdicht tegen de binnen-5 zijde van de binnencilinder 22. Dit verzekert dat het monster niet blootstaat aan enige vloeistof of druk die aanwezig is in het gebied boven de zuiger 33. Voor het boorproces bevindt de zuiger 33 zich aan het benedenuiteinde 31 van de binnencilinder 22, en drukt deze gedurende het neerlaten van het ge-10 reedschap schraapsel naar de bodem van het gat.

Een verder aspect van de uitvinding heeft betrekking op de bewaring van de vloeistofdruk rond het monster gedurende het terugbrengen naar het oppervlak. In gebruikelijke roterende monstemamebewerkingen wordt het monster naar het op-15 pervlak gebracht, zodanig dat de druk rond het monster af-neemt van de drukwaarde beneden het boorgat naar de atmosferische druk aan de oppervlakte. Hierdoor veranderen verschillende eigenschappen van het monster, hetgeen nadelig is voor bepaalde onderzoekingen. Voor het vasthouden van de druk in 20 het boorgat is het gebruik om een zogeheten drukmonstercilin-der toe te passen. In bestaande drukmonstercilinders wordt de afsluiting van de binnenmonstercilinder geëffectueerd door het gebruikmaken van een balklep. Deze klep is geplaatst aan het benedenuiteinde van de buitencilinder. Een gevolg van de-25 ze constructie is dat de totale wanddikte van de monsterci-linder groot is, en noodzaakt om veel meer sedimentmateriaal weg te snijden dan met een monstercilinder die niet voorzien is van een klep aan het bodemuiteinde. Dit heeft een negatieve invloed op de kwaliteit van het monster.

30 Volgens één aspect van de uitvinding welke dient voor het handhaven van de kwaliteit van het monster, is een kamer 34 voorzien boven de monstercilinder. Aan het benedenuiteinde is een klep 35 geplaatst. Voor de bescherming daarvan is de klep 35 geplaatst achter een beschermende schuif 36 met 35 hefballen 41 aan het benedenuiteinde. Deze schuif is omgeven door een veer 37. De centrale stang is aan het bovenuiteinde verbonden met de viskop 26. De viskop heeft een tijdelijk sluitsysteem aan het kopdeel 19 overeenkomstig de stand van 101654a 9 de techniek voor het gedurende de boorbewerking zekerstellen van haar positie. Wanneer een opwaartse kracht uitgeoefend wordt op de viskop met een visapparaat van bekend ontwerp, wordt de sluiting ontsloten en kan de centrale stang geheven 5 worden.

De centrale stang 30 heeft een groef 38, waarvan de positie, nadat een gehele boorslag is uitgevoerd, samenvalt met het niveau van de draaibare lagerballen 39 die dienen voor de koppeling tussen de buiten- 21 en de binnencilinder 10 22. De binnencilinder is uitgevoerd met een rand 42 aan haar benedenuiteinde. Kamer 34 is voorzien met een groef 40, welke ruimte verschaft voor de hefballen 41.

De klep 35 kan bijvoorbeeld als balklep zijn uitgevoerd of als roteerbare vlakke cirkelvormige plaat. In een 15 voorkeursuitvoeringsvorm zoals getoond in fig. 5, is de plaat een gekromde plaat 44 welke de kromming van de monstercilin-der volgt, en is voorzien van een omtreksafsluiting 45 welke na sluiting samenwerkt met een conische zitting.

De werking is als volgt. Nadat het monster geboord 20 is, wordt de bovenzijde van de binnencilinder 22 gepositioneerd, zodanig dat de lagerballen 39 kunnen treden in de groef 3 8 van de centrale stang 30 waarmee de verbinding tussen de binnen- 22 en buitencilinder 21 wordt vrijgegeven. Wanneer nu de centrale stang 30 geheven wordt door een op-25 waarts gerichte kracht op de viskop 26, beweegt de binnencilinder 22 naar boven totdat de rand 42 samenwerkt met de hefballen 41. Verdere beweging omhoog heft de beschermingsschuif 36, waardoor de klepplaat 35 vrijkomt welke dan kan sluiten. Teneinde deze sluitbeweging te helpen, is de klep aan de ach-30 terzijde voorzien van een veer 47 (zie fig. 5). Nadat de schuif 36 verder geheven is, kunnen de ballen 41 die de schuif 36 met de bewegende binnencilinder 22 verbinden, in een groef 40 treden en handhaaft de schuif 36 haar positie. Nadat de benedenrand van de binnencilinder 22 geheven is bo-35 ven de positie van de hefballen 41, beweegt de schuif 36 benedenwaarts, ondersteund door de veeractie 37, zodat deze komt te rusten op de achterzijde van de klepplaat 35 zodat deze in de gesloten positie wordt gehouden.

1016545* 10

Alternatieve methoden voor het heffen van de binnenstang kunnen worden gebruikt, zoals hydraulische actuatoren.

Het voordeel van deze constructie is dat de klep 35 niet geplaatst is in de eigenlijke monstercilinder, maar bo-5 ven deze cilinder, zodat deze niet wordt ingebed in de formatie waarin wordt geboord. Verder is de klep 35 met een gekromde plaat uitgevoerd, zodat de ruimte die door de klep 35 in haar open positie wordt ingenomen, geminimaliseerd wordt, zodat de ratio tussen de diameter van het monster en de bui-10 tendiameter van het gereedschap groter is dan in bestaande gereedschappen.

Verwijzend nu naar fig. 3 wordt opgemerkt dat in roterende kernboorinrichtingen de rotatie uitgevoerd wordt met een motor 17, welke bovenaan de bodemcilinder is geplaatst en 15 wordt aangedreven door een vloeistof die vanaf de oppervlakte door de boorstreng 2 wordt gepompt. De reactie op het koppel opgewekt door de motor 17 wordt verschaft door het opsluiten van het stationaire deel van de motor ten opzichte van de boorstreng 2.

20 Bestaande kernboorinrichtingen gebruiken een in het boorgat geplaatste motor 17 in welke de rotor en stator axiaal gekoppeld zijn door middel van axiale en radiale lagerin-gen. Teneinde neerwaartse beweging van de monstercilinder 20 gedurende het boorproces mogelijk te maken, wordt een apart 25 glijmechanisme-eenheid 18 geplaatst tussen de motor 17 en de monstercilinder 20, of tussen motor 17 en de kop 19 van de boorinrichting. Een ander vereist aspect betreft een mechanisme voor het uitoefenen van een neerwaartse aandrijfkracht op de boor. Druk van de vloeistof welke door het glij/aan-30 drijfmechanisme vloeit, oefent een neerwaarts gerichte kracht uit op de boor 25, welke vereist is voor het effectueren van de booractie.

In de stand van de techniek is het samenstel van de motor, het glij- en aandrijfmechanisme tamelijk gecompli-35 ceerd. In de uitvinding is een en ander veel eenvoudiger.

In de uitvinding kunnen de rotor en stator ten opzichte van elkaar in longitudinale richting bewegen. Verder is in de uitvinding de motor 17 en het glij/aandrijf- 1016545 1 11 mechanisme gecombineerd, zoals toegelicht onder verwijzing naar fig. 6.

Fig. 6.1 toont een eerste uitvoeringsvorm. De motor is een motor van het spiraalvormige schroeftype, welke ro-5 teert wanneer een vloeistof geforceerd wordt door een opening tussen de buitenmotorbehuizing en het binnenmotordeel. In deze uitvoeringsvorm kunnen het buiten- 100 en binnenmotordeel 101 axiaal ten opzichte van elkaar bewegen. De buitenmotorbehuizing 100 is verbonden met de buitenmonstercilinder 21 en 10 afsluitingen 103 ten opzichte van de binnenzijde van de boor-pijp. Het binnenmotordeel is verbonden met de kop van de inrichting, zodanig dat deze tengevolge van de uitsteeksels 15 verhinderd wordt om te roteren. De verbinding tussen het binnenmotordeel 101 en de kop 19 omvat een flexibele schacht 104 15 van bekende constructie, welke mogelijk maakt dat het binnenmotordeel binnen de buitenbehuizing roteert, zoals is vereist bij een spiraalvormige schroefmotor.

Wanneer een vloeistof neerwaarts in de boorstreng wordt gepompt, zal deze geforceerd worden om door de motor te 20 stromen, waardoor een roterende actie wordt veroorzaakt. De stroom zal de motor via gat 105 verlaten in het niet op druk staande ruimtedeel van de boorpijp. Tengevolge van de motor-constructie is de druk aan de uitlaatzijde van de motor aanzienlijk lager dan aan de bovenzijde van de motor. De vloei-25 stofdruk boven de buitenbehuizing zal een neerwaartse kracht uitoefenen op de bovenzijde van de buitenbehuizing, welke de buitenbehuizing en de buitencilinder welke daarmee verbonden zijn, neerwaarts bewegen, waarmee een aandrijfkracht op de boor wordt uitgeoefend.

3 0 Teneinde het uitwijken van de buitenbehuizing te be grenzen, kan het zuigersysteem zoals getoond in fig. 3, worden getoond of een andere verlenging van het binnenmotordeel of de centrale stang. Gedurende neerlaten en neerkomen, kan de buitenmotorbehuizing gekoppeld zijn met de kop 19 onder 35 gebruikmaking van drukgeactiveerde losmaakmechanismen volgens bekende uitvoering.

fig. 6.2 toont een tweede uitvoeringsvorm waarin de buitenbehuizing 110 verbonden is met de kop 19 en het binnen- 101 654 5«^ 12 motordeel 111 verbonden is met de buitenmonstercilinder 21 via een flexibele schacht 104. De buitenbehuizing is afgedicht 113 ten opzichte van de binnenzijde van de boorpijp.

Voor bepaalde rotsformaties dient de neerwaartse 5 kracht gereguleerd te worden in afhankelijkheid van het type van de formatie, en van het koppel dat vereist is voor het roteren van de boor. Voor bepaalde formaties dient de neerwaartse kracht die opgewekt wordt door de vloeistofdruk op het axiaal beweegbare deel, begrensd te worden. In andere 10 formaties is het voordelig indien de neerwaartse kracht een inverse relatie heeft met de koppel. Hiervoor kan een andere uitvoeringsvorm zoals getoond in fig. 6.3, 6.4 of 6.5 worden gebruikt.

Fig. 6.3 toont een verdere ontwikkeling van de motor 15 getoond in fig. 6.1. De motorbehuizing 110 is bovenwaarts verlengd met een cilindrische pijp 120. De verbinding tussen de kop 19 en het binnenmotordeel 101 is verlengd met een cilindrisch deel 121. Het deel 121 is voorzien van een afsluitend element 122 aan haar bovenuiteinde, zodanig dat een af-20 gesloten kamer 124 wordt gevormd. De boorpijp is afgesloten op de positie van de kop 19, en vloeistof wordt geleid door kanalen 123 in de kop naar deze kamer 124. Wanneer vloeistof wordt toegevoerd, zal druk neerwaarts worden uitgeoefend tegen het motordeel, waarmee een neerwaartse kracht wordt uit-25 geoefend en deze zal bovenwaarts gericht zijn tegen het af-sluitelement 122, welke een deel van de neerwaartse kracht compenseert.

In de uitvoeringsvorm getoond in fig. 6.4 is de buitenbehuizing van de motor 110 verbonden aan het boveneinde 30 met de kop 19 van de inrichting. Het binnenmotordeel 111 is aan zijn benedenuiteinde via flexibele schacht 104 verbonden met de monstereHinder 101. De buitenbehuizing heeft een gat 114 aan het bovenuiteinde en omvat een afsluiting 113 welke afdicht tegen de binnenkant van de boorstreng. Tussen de 35 flexibele schacht 104 en de buitencilinder 102 is een kamer 135 voorzien door middel van een zuiger 130 welke is aangebracht in de verlengde schacht 131 en de verlengingscilinder 133 van de buitenbehuizing met een cilinderkop 134 aan het 101 6545«* 13 benedenuiteinde. Vloeistof wordt vanuit kamer 125 door het binnenwerk van het binnenmotordeel geleid en mondt uit in de hiervoor genoemde kamer 135. Kamer 135 is voorzien van een gat 136 welke buitenwaarts gericht is. Dit gat werkt als een 5 choke welke een weerstand aan de stroming biedt in verhouding tot de snelheid van de neerwaartse beweging van de zuiger 130 in verhouding tot de cilinder 133 waarmee een verhoogde druk in kamer 135 wordt gerealiseerd. Deze druk verschaft een opwaartse kracht op de zuiger 130. Op deze manier werkt het sa-10 menstel van 130 tot 136 als een omgekeerde aandrijving.

In enkele gevallen is het voordelig dat de omkeer-aandrijving slechts haar actie begint nadat een drempeldruk-waarde in kamer 125 bereikt is. Voor dit doel is een drukval-klep 137 geplaatst in het kanaal van kamer 125 naar kamer 15 135.

Door selectie van de geschikte specificaties voor de drukvalklep 137 en de opening 136 kan de druk in de bufferka-mer 135 gevarieerd worden in afhankelijkheid van druk boven de motor en de snelheid waarmee de bodemcilinder wordt voort-20 bewogen, zodanig dat de aandrijving gerealiseerd door het drukverschil over de motor wordt tegengegaan door de druk opgewekt in de bufferkamer.

Fig. 6.5 toont weer een andere werkwijze voor het creëren van een omgekeerde aandrijving als een verdere ont-25 wikkeling van de uitvoering getoond in fig. 6.2. Hiervoor is de buitenbehuizing verlengd met een cilinderpijp 140. Het binnenmotordeel is bovenwaarts verlengd met een stang 141 met een zuigerkop 12 aan haar bovenuiteinde. Deze zuiger dicht af tegen de verlenging 140 waarmee een afgesloten kamer 143 30 wordt gevormd. Vloeistofdruk die de motor aandrijft, zal een neerwaartse kracht uitoefenen op het binnendeel, welke dan gedeeltelijk of geheel wordt gecompenseerd door de bovenwaarts gerichte kracht tegen zuiger 142.

De uitvoeringsvormen getoond in de fig. 6.3 tot 6.5 35 kunnen zowel afzonderlijk als in combinatie worden gebruikt. Door selectie van de juiste afmetingen van de bufferkamers, drukvalkleppen en chokes, kan iedere relatie tussen aandrijving, motorkoppel en snelheid worden gecreëerd.

101654 5^ 14

Andere vloeistofkanalen zijn voorzien voor het leiden van de vloeistof door de centrale stang 115 voor het verschaffen van spoeling voor de boor. Ook kan de vloeistof door de ring stromen tussen het binnenmotordeel en de centrale 5 stang voor doeleinden zoals hiervoor toegelicht.

101 654 5~*

Claims (20)

1. Een roteerbare kernboorinrichting opneembaar in een boorstreng (2) en omvattende een kopsectie (19), een motor (17), en een kerncilinder (20) met een buitencilinder 5 (21) verbonden met de motor en een binnencilinder (22) welke binnen de buitencilinder (21) is geplaatst, met het kenmerk, dat de motor een rotor omvat verbonden met de buitencilinder (21) en een stator verbonden met het kopdeel (19), waarbij de rotor en de stator ten opzichte van elkaar in de lengterich-10 ting van de boorstreng beweegbaar zijn (fig. 6).

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de motor van het spiraalvormige schroeftype is welke een behuizing (100) omvat en een spiraalvormige as (101) geplaatst in het huis, waarbij de as (101) longitudinaal be- 15 weegbaar is ten opzichte van de behuizing (100) (fig. 6).

3. Inrichting volgens conclusies 1 en 2, met het kenmerk, dat de behuizing (100) vastgekoppeld is met de buitencilinder (21) en de as (101) gekoppeld is met het kopdeel (19) via een flexibele schacht (104) (fig. 6.1, 6.3).

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat een tussendeel (120, 121) voorzien is tussen de kopsectie (19) en de behuizing (100) respectievelijk de spiraalvormige as (101) , dat gevormd is als een samenstel van een cilindrische pijp (120) verbonden met het huis (100) aan de naar het 25 kopdeel (19) gekeerde zijde, en middelen (121) voorzien zijn in de cilindrische pijp (120) voor het verbinden van het kopdeel (19) met de flexibele schacht (104) (fig. 6.3), waarbij de cilindrische pijp (120) en de middelen (121) een kamer (124) bepalen met een afsluiting (122) aan de zijde van de 30 behuizing (100) die naar het kopdeel (19) is gekeerd.

5. Inrichting volgens conclusies 1 en 2, met het kenmerk, dat de as (111) verbonden is met de buitencilinder (21) via een flexibele schacht (104), en de behuizing (110) gekoppeld is met het kopdeel (19) (fig. 6.2).

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat een tussendeel (131, 133) is voorzien tussen de flexibele schacht (104) en de buitencilinder (102) , dat gevormd is als 101 6545 ’ een samenstel van een verlengingscilinder (133) gemonteerd op de behuizing (110) en middelen (131) die zijn aangebracht in de verlengingscilinder (133) welke de flexibele schacht (104) verbindt met de buitencilinder (21) (fig. 6.4), waarbij de 5 verlengingscilinder (133) en de middelen (131) een kamer (135) definiëren, welke kamer (135) voorzien is van een opening (136) in een buitenwand van de verlengingscilinder (133) .

7. Inrichting volgens conclusies 1 en 2, met het 10 kenmerk, dat een cilinderpijp (140) de behuizing (110) verbindt met het kopdeel (19), en dat aan de zijde die gericht is naar het kopdeel (19), de spiraalvormige as (111) voorzien is van een samenstel van een flexibele schacht (104) en een stang (141) met een zuigerkop (142) aan een uiteinde van de 15 stang (141), waarbij de zuigerkop (142) in een afgesloten relatie staat tot de cilinderpijp (140) waarbij deze een kamer (143) definieert (fig. 6.5).

8. Inrichting volgens een der conclusies 1-8, met het kenmerk, dat een roteerbare lagering (24) de binnencilin- 20 der (22) met de buitencilinder (21) verbindt, en dat de bin-nencilinder (22) verschuifbaar gekoppeld is met een stang (30) welke gekoppeld is met het kopdeel (19), welke stang (30) samenwerkt met een doorgang (32) in de binnencilinder (21), waarbij de stang (30) en doorgang (32) gevormd zijn 25 teneinde te voorkomen dat de binnencilinder (21) roteert (fig. 3).

9. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat aan de bovenzijde van de kerncilinder een kamer (34) (fig. 4) is voorzien voor opname van de bin- 30 nencilinder (22), welke kamer (34) afsluitbaar is met een klep (35) .

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat in de volledig open positie de klep (35) gepositioneerd is achter een beschermende schuif (36), welke in een initiële 35 positie staat.

11. Inrichting volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat de klep (35) een gekromde plaat (44) is.

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het ken- 101 654 5^ merk, dat de gekromde plaat (44) een omtreksafsluiting (45) (fig. 5) heeft en in zijn gesloten positie samenwerkt met een conische zitting.

13. Inrichting volgens een der conclusies 10-12, met 5 het kenmerk, dat de schuif (36) is voorzien van hefballen (41), en dat de binnencilinder (22) een buitenwaarts uitstekende rand (42) heeft welke geschikt is om samen te werken met de ballen (41) voor het heffen van de schuif (36) wanneer de binnencilinder (22) in de kamer (34) is gebracht.

14. Inrichting volgens conclusie 9, 10, 11 of 12, en 13, met het kenmerk, dat de kamer (34) is voorzien van een groef (40) voor opname van de hefballen (41) zodra de schuif (36) in de geheven positie is geplaatst teneinde mogelijk te maken dat de binnencilinder (22) zijn hefbeweging continueert 15 onder het vrijgeven van de schuif (36) teneinde deze terug te laten keren naar de initiële positie.

15. Inrichting volgens een der conclusies 8-14, met het kenmerk, dat de stang (30) is voorzien van een zuiger (33) die gepositioneerd is binnen de binnencilinder (28), en 20 dat naast de zuiger (33) de stang (30) een groefdeel (38) heeft voor opname van de roteerbare lagerballen (39) welke deel vormen van de roteerbare zitting welke de binnencilinder (22) met de buitencilinder (21) verbindt (fig. 4) .

16. Roteerbaar kernboorsysteem omvattende een boor- 25 streng (2) en een roteerbare kernboorinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de boorstreng (2) hangt aan een schip (1) op zeeniveau, met het kenmerk, dat een frame (7) vast gepositioneerd is op de zeebodem, en welke is voorzien van een pijpklem (8) voor de boorstreng (2) .

17. Roteerbaar kernboorsysteem volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat het frame (7) gefixeerd is door de zwaartekracht.

18. Roteerbaar kernboorsysteem volgens conclusie 16 of 17, met het kenmerk, dat de pijpklem (8) bedienbaar is 35 door hydraulische cilinders (ll) welke op het frame (7) zijn gemonteerd.

19. Roteerbaar kernboorsysteem volgens een der conclusies 16-18, met het kenmerk, dat de pijpklem (8) voorzien 101 6545-« 4 is van roteerbare klemblokken (10) welke beweegbaar zijn naar en van de boorstreng (2).

20. Roteerbaar kernboorsysteem volgens een der conclusies 16-19, met het kenmerk, dat het frame (7) een verti-5 caal hefsysteem (12) heeft voor het bewegen van de pijpklem (8) in verticale richting (fig. 2). 101 6545 -