NL8500761A - Draaiend werkende schuifklep voor stelsels voor het op afstand meten via de spoeling. - Google Patents

Description

* · N033050 1 '

Draaiend werkende schuifklep voor stelsels voor het op afstand meten via de spoeling.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het op afstand meten via de spoeling en meer in het bijzonder, op een inrichting voor het op afstand meten die een draaiende klep bevat voor het regelen van de druk van de spoeling die rondloopt in een boorkolom in een put-3 boorgat.

Inrichtingen voor het op afstand meten via de spoeling, in het algemeen aangeduid met spoelingstootstelsels, zijn in het bijzonder geschikt voor het op afstand meten van informatie van de bodem van een boorgat naar het aardoppervlak tijdens boorwerkzaamheden voor olieput-10 ten. De op afstand gemeten informatie bevat vaak, maar niet alleen, parameters zoals druk, temperatuur, zoutgehalte, richting van de afwijking van het boorgat en boorbeiteltoestand. Andere parameters zijn log-gegevens zoals de soortelijke weerstand van de verschillende lagen, akoestisch dichtheid, poreusheid, inductie, eigen potentiaal en druk-15 gradiënten. Deze informatie is kritiek met betrekking tot de doelmatigheid van de boorwerkzaamheden.

Een voorbeeld van een bekend spoelingstootstelsel van het hiervoor genoemde type is gegeven in het Amerikaanse octrooi 3.964.556. De daarin uiteengezette beginselen vereisen dat het rondlopen van de spoeling 20 gestopt wordt om het stelsel te bedienen. Andere stelsels maken gebruik van een bestuurde vernauwing die geplaatst is in de rondlopende spoe-lingstroom en worden in het algemeen aangeduid als positieve stootsys-temen. Bij een spoelingvolume dat soms 600 gallon per minuut overschrijdt en pompdrukken die uitkomen boven 210 bar, zijn vanwege de 25 smoring van deze grote stroming onder hoge druk zeer krachtige apparaten en energiebronnen noodzakelijk onderin het gat. Verder eisen deze inrichtingen de beweging van klepdelen bij zeer hoge druktoestanden.

Deze voorwaarde leidt tot een zeer groot aantal problemen met betrekking tot de duurzaamheid van de kleponderdelen die onderworpen zijn aan 30 de vloeistofstroom toestanden zoals hoge druk en afschuring.

Een ander voorbeeld van een bekend spoelingstootstelsel is gegeven in het Amerikaanse octrooischrift 4.351.037. Deze technologie bevat een klep onderin het gat voor het afvoeren van een gedeelte van de rondlopende spoeling van het inwendige van de boorkolom naar de ringvormige 35 ruimte tussen de pijpkolom en de wand van het boorgat. De spoeling loopt rond naar beneden binnen in de boorkolom, naar buiten door de boorbeitel en naar boven door de ringvormige ruimte naar de oppervlak-

8 5 0 0 7 6 T

» v 2 te. Dit rondlooppatroon leidt tot een drukverschil van ongeveer 70 tot 210 bar over de boorbeitel. Eveneens bestaat er een aanzienlijk drukverschil over de wand van de boorkolom aangebracht boven de boorbeitel. Door tijdelijk een gedeelte van de vloeistofstroom af te voeren via een 5 zijdelingse uitlaatopening boven de beitel in de boorkolom, wordt er een ogenblikkelijke drukval veroorzaakt, die waarneembaar is aan de oppervlakte, zodat een aanwijzing verschaft wordt van het afvoeren onderin het gat. Een instrument of verklikker onderin het gat is zo ingericht dat hij een signaal of een mechanische werking opwekt bij het op-10 treden van een onderin het gat waargenomen gebeurtenis teneinde de hierboven beschreven afvoer te bewerkstelligen. De beschreven klep onderin het gat is gedeeltelijk bepaald door een klepzitting met een inlaat en een uitlaat, en een klepstang die kan bewegen naar en vanaf het inlaatgedeelte van de klepzitting en op een rechte weg met betrekking 15 tot de boorkolom.

Een belangrijk probleem dat verbonden is aan stelsels met negatieve drukstoten is de slijtage en het vervangen van kleponderdelen, in het bijzonder wanneer de gegevenshoeveelheid vergroot wordt. Het is zeer wenselijk een dergelijk stelsel zo lang mogelijk in bedrijf te 20 houden aangezien de vervanging van onderdelen van het stelsel over het algemeen het tijdrovende en kostbare verwijderen meebrengt van het klepstelsel van zijn plek onderin het gat en van de boorkolom bij de putkop voor de vervanging van versleten onderdelen.

Inrichtingen volgens de stand van de techniek die schotelkleppen 25 bezitten, vertonen schadelijke slijtage vanwege de omwegen in de stro-mingsbaan van de vloeistof door de klep. De zitting van de schotelklep is snel versleten vanwege de sterk afschurende vloeistofstroom wanneer de klep geopend is. Verder is de schotelklep zo ontworpen dat alleen een stoot opgewekt wordt wanneer de klep open is en daarom stroomt de 30 vloeistof ook om de klepstang en schuurt die af. Daarbij komt dat het wenselijk is om een snelwerkende openings- en sluitbeweging van de kleponderdelen te verkrijgen teneinde een scherpe drukstoot op te wekken die goed waarneembaar is aan de oppervlakte. Het snel sluiten van de schotelklep leidt tot een grote stootkracht van de klepkop op de 35 klepzitting. Deze kracht doet de kleponderdelen snel slijten, in het bijzonder wanneer scheurende deeltjes aanwezig zijn in de vloeistofstroom door de klep. Dergelijke deeltjes worden in de kleponderdelen gestoten en schaden de afsluitoppervlakken van de klep. De herhaalde stootkrachten kunnen ook delen van de kleponderdelen afbreken aangezien 40 erosiebestendige materialen over het algemeen bros zijn en niet stoot- 8500761 3 « * bestendig.

Vanwege de nadelen van schotelklepontwerpen zijn andere klepstel-sels verbeterd. Een andere inrichting werkend met negatieve stoten volgens de stand van de techniek maakt gebruik van een draaiend werkende 5 klep die een grote hoeveelheid draaiende kleponderdelen benut. Een aan-drijfmotor en tandwielstelsel is aangebracht teneinde de draaiende klepkop te bedienen voor het samen doel vallen van stroomopeningen.

Terwijl deze effectief is voor het verminderen van de slijtage door schuren is de klepaandrijving door een motor en tandwielstelsel verhou-10 dingsgewijs traag hetgeen de duidelijke bepaling van de drukstoot vermindert.

De hiervoor genoemde voorbeelden tonen enkele van de kritische overwegingen bij het toepassen van een snelwerkende klep voor een vloeistofstroom onder hoge druk voor het opwekken van een scherpe druk-15 stoot. Andere overwegingen bij het gebruik van deze inrichtingen voor boorgatwerkzaamheden betreffen de uitzonderlijk stootkrachten en tril-lingsenergieën die voorkomen in een bewegende boorkolom. Het resultaat daarvan is buitensporige slijtage, vermoeiing en storingen in de werkzame onderdelen van de inrichting. De bijzondere moeilijkheden die zich 20 voordoen in een boorkolomailieu, tezamen met de behoefte aan een duurzame inrichting, teneinde voortijdige defecten en vervanging van onderdelen te voorkomen, vereisen een eenvoudig en robuust klepstelsel.

Een verbetering van op afstand metende spoelingstootstelsels is gegeven in de tegelijkertijd ingediende aanvrage nr. 460.461, die in-25 gediend is op 24 januari 1983 en die op naam staat van de houder van de onderhavige uitvinding. Daarin wordt een lineaire schuifklep beschreven waarmee veel van de nadelen van de stand van de techniek overwonnen worden en die een uitstekend algemeen systeem vormt voor de meeste toepassingen betreffende het op afstand meten met spoelingstoten. Echter, 30 voor bepaalde toepassingen die grotere stootuitslagen vereisen en dus grotere klepstroomsnelheden vertoont de lineair werkende schuifklep bepaalde beperkingen. Bijvoorbeeld is de maximale vloeistofstroomsnelheid en de uitslag die mogelijk is met een lineair werkende schuifklep beperkt door de afmeting van de klepopening die geopend en gesloten kan 35 worden binnen bepaalde vermogensvariabelen. De kracht beschikbaar voor het bedienen van de klepschijf wordt beperkt door de afmetingen van de lineaire draadspoel die ondergebracht kan worden in een pijpstuk in een boorgat. Aangezien de aandrijving van de schuifklep een belangrijke verbetering betekent met betrekking tot ontwerpen volgens de stand van 40 de techniek, zou het een voordeel zijn om diens voordelen uit te brei- 85 0 0 7 6 t » '* 4 den met een grotere capaciteit met betrekking tot klepstroomsnelheid en stootuitslag*

Met de werkwijze en het apparaat van de onderhavige uitvinding worden de voorgaande nadelen van de stand van de techniek overwonnen 5 door een nieuwe verbeterde via spoelingsstoten op afstand metende inrichting te verschaffen die gebruik maakt van een verbeterde, draaiend werkende schuifklep. De voordelen van de aandrijving van de schuifklep worden dus verkregen met een roterende solenofde systeem dat een draaiende kleppoort en zitting bestuurt met een in dwarsdoorsnede grotere 10 stromingsvorm. De roterende solenoïdeklep laat ook het afstemmen van de krachtkromme van de solenoïde toe voor een maximale kracht over de vereiste bewegingsafstand voor het bedienen van een grotere stroomklep.

De onderhavige uitvinding betreft een systeem voor het op afstand meten in een spoeling die gebruik maakt van een draaiend werkend 15 schuifklep voor het regelen van de druk van de spoeling die rondloopt in een boorkolom in een boorgat. Meer in het bijzonder betreft één aspect van de uitvinding een draaiend werkende schuifklep die een huis bevat ondergebracht in de boorkolom, waarbij door het huis een stroom-doorlaat aangebracht is, en een schuifkleppoort die aangebracht is over 20 de doorlaat voor het daar doorheen naar keuze beheersen van de spoe-lingstroom. Eén eind van de stroomdoorlaat vormt een afvoer naar de buitenkant van de boorkolom en middelen zijn verschaft voor het naar keuze verdraaien van de kleppoort om drukstoten af te geven in de boorkolom als gevolg van het openen en sluiten van de stroomdoorlaat.

25 Een ander aspect van de uitvinding betreft het bedienen van de kleppoort door middel van een draadspoel die een bedieningsas bezit, die in draairichting bevestigd is aan de kleppoort voor het positief aandrijven van de kleppoort in open- en gesloten standen met een minimale tijdsduur. Er is ook een klepzitting verschaft passend bij de klep 30 en die daarmee voortdurend in aanraking gedrongen wordt door een veerkracht.

Een ander aspect van de uitvinding betreft een verbeterde vloei-stofstroomklep voor een op afstand metend stelsel voor een boorgat met spoeling van het soort geschikt voor het leveren van drukverschillen in 35 de spoeling gedurende de boorwerkzaamheden. Spoeling loopt rond naar beneden door de boorkolom en naar boven door de ringvormige ruimte gevormd tussen de boorkolom en het boorgat. De verbeteringen hebben betrekking op een huis dat aangebracht is in de boorkolom geschikt voor de stroming van spoeling daarom heen en uitgerust met een doorlaat daar 40 doorheen voor een te kiezen stroomverbinding tussen de boorkolom en de 85 0 0 7 6 1 5 ringvormige ruimte van het boorgat. Een schuifklep is gemonteerd in het huis over de doorlaat en bevat een klepzitting en een draaibaar poort-onderdeel met op één lijn liggende openingen daar doorheen aangebracht. De poortopening is beweegbaar in een boog zodanig dat hij wel en niet 5 op één lijn ligt met de opening van de klepzitting. Klepaandrijvings-middelen zijn gekoppeld aan de poort voor het in draairichting bewegen van de poortopening over een boog met betrekking tot de klepzitting teneinde de doorlaat te openen en een drukstoot af te geven. Ook zijn er middelen verschaft die voortdurend de kleppoort tegen de klepzitting 10 drukken. De kleppoort bestaat in hoofdzaak uit een plat plaatonderdeel met ten minste één poortopening erin van voldoend grote afmeting met betrekking tot de klepzittingsopening zodat de randen van de poortopening niet blootgesteld worden aan de schurende spoelingsstroom wanneer de klep in geopende stand staat en de openingen op één lijn liggen.

15 Weer een ander aspect van de uitvinding betreft de geometrieën van de openingen van de poort en de zitting en de klepaandrijvlngsmiddelen die ontworpen zijn om de openings- en sluitingstijden daarvan zo klein mogelijk te maken. Op die wijze wordt de tijd die de zitting is blootgesteld aan slijtage door afschuren vanwege de spoeling zo klein moge-20 lijk gemaakt.

De uitvinding zal thans verder worden toegelicht aan de hand van de bijgevoegde tekeningen: figuur 1 toont schematisch een boorgat met daarin aangebracht een boorkolom met de drukstootklep volgens de onderhavige uitvinding en op-25 pervlakte-apparatuur voor het ontvangen van de door de klep op afstand gemeten gegevens; figuur 2 toont een vergroot vooraanzicht in dwarsdoorsnede van één uitvoeringsvorm van de regelklep van de onderhavige uitvinding; figuren 3a en 3b en 3c zijn bovenaanzichten in dwarsdoorsnede vol-30 gens de lijnen 3A-3A, 3B-3B en een 3C-3C respectievelijk van figuur 2, die de stroominlaatopeningen van de klep, de kleppoort en de ultstroom-openingen van de klep van de drukstootklep tonen; figuur 4 toont een zijaanzicht in dwarsdoorsnede van de regelklep van figuur 2 die een ander aspect van deze constructie afbeeldt; 35 figuur 5 toont een vergroot vooraanzicht in dwarsdoorsnede van een andere uitvoeringsvorm van de regelklep van de onderhavige uitvinding; figuur 6 toont een schematische afbeelding van een uitvoeringsvorm van een roterend solenorde aandrijvingsysteem uitgevoerd in overeenstemming met de principes van de uitvinding.

40 Allereerst is in figuur 1 een boorgat 10 afgebeeld met daarin aan- 85 0 0 76t • v 6 gebracht een boorkolom 11. De onderdelen van de boorkolom 11 zijn schematisch afgeheeld en bevatten stukken boorpijp 12 die hangen aan een boorplatform 13 dat bevestigd is aan de putkop 15. Een samenstelling onderin het gat aangebracht aan ëén eind van de boorkolom 11 bevat een 5 boorbeitel 17 waarboven het pijpstuk 18 aangebracht is. Pijpstuk 18 is zo geconstrueerd dat hij instrumenten kan bevatten voor het bepalen van parameters in het boorgat. Dergelijke informatie wordt naar de putkop 15 gestuurd door middel van een op afstand metend schuifklepstelsel ondergebracht in een pijpstuk 16 welke het onderwerp van de onderhavige 10 uitvinding bevat.

In figuur 1 bevat de boorkolom 11 verder een energievoorzienings-pijpstuk 14 dat aanligt tegen het schuifkleppijpstuk 16. Een instrumen-tenpijpstuk 19 is bevestigd boven het kleppijpstuk 16 en bevat bijbehorende elektronica voor het coderen van de informatie, die indicaties 15 bevat betreffende de opgespoorde gegevens, in een formaat welke op zijn beurt het kleppijpstuk 16 aandrijft teneinde gegevens af te geven aan de spoeling voor meting op afstand aan de oppervlakte. De boorvloeistof of spoeling loopt rond van opslagtank 20 of dergelijke bij de putkop 15 door middel van een pomp 21 die de spoeling naar beneden door de cen-20 trale axiale opening in de boorkolom 11 beweegt teneinde onder hoge druk uit te treden door de boorbeitel 17. Wanneer de spoeling door de beitel 17 loopt, ondergaat deze een aanzienlijke drukval, aangezien zij terechtkomt in de grotere ruimte van de ringvormige ruimte 22 van het boorgat die de boorkolom omgeeft. Vervolgens vervoert de spoeling het 25 weggesneden materiaal van de bodem van het boorgat 10 naar de putkop 15 waar dit verwijderd wordt en de spoeling wordt teruggeleid naar de tank 20 via een kanaal 23.

In figuur 1 is te zien dat de klep 16 een omloopkanaal 24 bevat, dat dient ter verbinding van het inwendige van de weg van de vloeistof-30 stroom van de boorpijp met de ringvormige ruimte 22 van het boorgat.

Een voldoend spoelingvolume kan afgevoerd worden door de klep 16 en het kanaal 24 teneinde een drukstootregeling te veroorzaken van de spoe-lingdruk die waarneembaar is aan de oppervlakte. Een drukopnemer 25 is dienovereenkomstig geplaatst in verbinding met een standpijp 26 aan de 35 putkop 15 voor het waarnemen van zulke regelingen van de pompdruk teneinde de gegevens te ontvangen verzonden onderin het gat. De afgifte van opnemer 25 wordt gedecodeerd door een elektronicapakket 25a aan de oppervlakte en de verwerkte signalen worden dan doorgegeven aan de uit-leesuitrusting 25b. Een schematisch formaat van een analoge uitlezing 40 is afgebeeld in figuur 1 naast het elektronicapakket 25a. De bovenlijn

85 0 0 7 6 T

7 «9* · a toont de drukverschillen die de normale wisselende drukval kenmerken over de boorbeitel 17. Lijn b toont de waarneembare invloed op de druk aan de oppervlakte veroorzaakt door het op effectieve wijze afvoeren van de vloeistof door de klepsamenstelling 16 onderin het gat. Voor een 5 effectieve werking van de klep is vereist een snelle werking, grote stroomsnelheden en een minimale verslechtering vanwege het gebruik in het vijandige milieu in het gebied onderin het boorgat. Het op afstand metende spoelingstootstelsel dat volgens de onderhavige uitvinding op zo'n manier van de draaiende schuifklep gebruikt maakt gedurende boor-10 werkzaamheden zal in het volgende gedetailleerd beschreven worden.

Volgens figuur 2 vormt een draaibaarklepsamenstel 30 het onderwerp van de onderhavige uitvinding en is daarin afgebeeld in een vergroot zijaanzicht in dwarsdoorsnede. Het klepsamenstel 30 is ondergebracht in een hoofdzakelijk cilindrisch klephuis 27 dat zodanige afmetingen bezit 15 dat dit onder te brengen is in de boring van een boorkraag of pijpstuk met klep 16 met de afmetingen van een boorkraag. Het pijpstuk met klep 16 wordt dan bevestigd in de boorkolom 11 zodat hij onderdeel uitmaakt van de stroomweg van de spoeling onderin het gat. Binnenin het bovenste gedeelte van het huls 27 is een paar axiaal op êên lijn liggende, en in 20 draairichting gekoppelde solenotden 28 en 29 bevestigd. De bovenste so-lenolde 28 bevat een uitgaande as 31 die gekoppeld is aan een uitgaande as 33 van de onderste solenotde 29. Een flexibele koppeling 32 wordt gebruikt om de assen 31 en 33 in draairichting stijf onderling te verbinden terwijl de axiale asbeweging die kenmerkend is voor sole-25 noidaandrijving behouden blijft. Het onderste eind 34 van de as 33 van de onderste solenoid 29 wordt dan gekoppeld via een flexibele koppeling 35 aan een as 36· De solenoïden 28 en 29 zijn elk inwendig geconstrueerd met niet afgebeelde nok-volgmechanismen die de lineaire aandrijving van hun respectievelijke assen 31 en 33 omzetten in draaibeweging.

30 Het voordeel van zo'n samenstel is belangrijk aangezien de volgvlakken en nokken ontworpen kunnen worden voor hoge torsie in de gebieden van de asverdraaiing nodig om de maximale klepweerstand tegen de vloeistof-stroom te overwinnen. De hellingshoek ver in de slag kan dus relatief steil zijn teneinde een hoge torsie te verkrijgen bij een lage axiale 35 kracht. Zulke voordelen zijn kritisch bij het behandelen van grote stromingen van grote massa en hoge vloeistofdrukken door de klep en deze zijn in het algemeen niet beschikbaar bij lineaire klepaandrij-vingssystemen.

Volgens figuur 2, wordt de aandrijfas 36 geleid door een klepbe-40 vestigingsgestel 37 welke een bovenste lager 38 en een onderste lager 8500761 t 8 « * 39 ondersteunt. Door de lagers wordt de aandrijfas 36 draaiend ondersteund. Onder het bevestigingsonderdeel 37 zijn de zijwanden van het huis 27 uitgerust met een paar tegenover elkaar liggende halve maanvormige uithollingen 41 en 42. De uithollingen 41 en 42 staan in direkt 5 stroomcontact met de vloeistof die langs het centrale gedeelte van de boorkolom 11 komt, in het pijpstuk 16 en rond het huis 27. De uithollingen 41 en 42 liggen over een bodemsteunelement 43 dat een paar axiaal tegenover elkaar zich uitstrekkende openingen 44 en 45 bezit die in het midden geplaatst zijn van elk van de uithollingen 41 en 42. De 10 stroomdoorlaten 44 en 45 zijn respectievelijk coaxiaal met een paar cilindrische klepzittingen 46 en 47. De klepzittingen zijn geplaatst in de uithollingen 48 en 49 die schouders bevatten die aangebracht zijn in de onderste gedeelten van het onderste bevestigingsonderdeel 43.

In figuur 2 is te zien dat de cilindrische klepzittingen 46 en 47 15 elk zich in radiale richting uitstrekkende flenzen 51 bezitten die opgenomen worden in de schouderdelen van de openingen 48 en 49. Het cilindrische lichaam van de klepzittingen 46 en 47 wordt opgenomen in een gedeelte met een kleinere diameter van de uitholling met de schouder en wordt afgedicht tegen vloeistoflekkage door middel van 0-ringen. Het 20 buitenste cilindrische oppervlak van de klepzittingen 46 en 47 is geplaatst binnen de buitenwanden van de cilindrische van een schouder voorziene onderdelen 48 en 49 teneinde ringvormige holten 53 te vormen boven en naast de zich in radiale richting uitstrekkende flenzen 51. In elk van de ringvormige uithollingen 53 is een schroefvormige veer 52 25 geplaatst die het cilindrische lichaamsgedeelte van de klepzitting omgeeft en die het naar beneden wijzende gedeelte van de klepzittingen 46 en 47 veerkrachtig aandrukt tegen de in draairichting aangedreven klep-poort 60. Poort 60 is langwerpig met platte boven- en benedenvlakken en een centrale opening waarmee hij bevestigd is aan de aandrijfas 36 door 30 middel van een bevestigingsmoer 61. Poortonderdeel 60 bevat een paar poortopeningen 62 en 63 die, in een stand van de poort, in axiale richting op één lijn liggen met de open boringen van de klepzittingen 46 en 47. Ook op één lijn liggend met de open boringen van de klepzittingen 46 en 47 is onder het poortonderdeel 60 een paar in axiale richting op 35 één lijn liggende uitlaatopeningen 64 en 65 aangebracht. De bodemge-deelten van de openingen 64 en 65 staan via de vloeistof in verbinding met een paar uitlaatdoorlaten 66 en 67 die samengaan in een enkele uit-laatopening 69. De opening 6*9 staat is in stroming doorlatend verbinding met de afvoeropening 24 die het uitlopen van de vloeistof toelaat 40 in de ringvormige ruimte 22.

8 5 0 0 7 6 1 4. · 9

In figuur 3 is een aantal bovenaanzichten in dwarsdoorsnede afge-beeld van gedeelten van de klepsamenstelling 30. Figuur 3a toont de plaats van de uithollingen 41 en 42 en openingen 44 en 45 daarin aangebracht. Figuur 3b toont één stand in hoekrichting van de kleppoort 60 5 met zijn poortopeningen 62 en 63 die in axiale richting op een lijn liggen met de klepzittingen 46 en 47 en uitlaatopeningen 64 respectievelijk 65. In deze opstelling stroomt vloeistof van het gebied 70 rondom het huis 27 in de uithollingen 41 en 42 en door de openingen 44 en 45. Vervolgens stroomt de vloeistof door de klepzittingen 46 en 47, 10 poortopeningen 62 en 63, en uitlaatopeningen 64 en 65. Zoals afgebeeld in figuur 3c loopt de vloeistof vervolgens door de uitlaatdoorlaten 66 en 67 naar de uitlaatopening 69 in de ringvormige ruimte 22 in het boorgat.

Wederom in figuur 3b is te zien dat, wanneer het poortonderdeel 60 15 gedraaid wordt naar de tegenover liggende verdraaide stand afgebeeld met stippellijnen, het platte bovenvlak van het poortonderdeel 60 steunt tegen de flenzen 51 van de klepzittingen 46 en 47. De klepzittingen 46 en 47 worden strak aangehouden tegen de poort 60 door middel van de veerkracht van de veren 48 en de druk van de vloeistof in de 20 ringvormige ruimte 70. De klepzittingen 46 en 47 zijn geplaatst beneden het boveneind van de van schouders voorziene uithollingen 48 en 49, waardoor de vloeistofdruk daarin in axiale richting uitgeoefend wordt op elke klepzitting teneinde deze tegen de poort 60 te drukken* In deze opstelling zijn de doorlaten 44 en 45 afgedicht om het doorlopen te 25 verhinderen van de boorvloeistoffen van de ringvormige ruimte 70 met hoge druk tussen de wanden van de centrale boring van de boorkolom en het klepsamenstelhuis 27 naar de ringvormige ruimte 22 met lage druk tussen de buitenwanden van de boorkolom en de binnenwanden van het boorgat 12.

30 In figuur 4 is te zien hoe het paar uitlaatdoorlaten 66 en 67 overgaat in een enkele uitlaatopening 69. De zijwand van het huis 16 bevat een dwarsopening 71 aansluitend op een dwarsopening 73 in het huis 27. In de opening 73 is een insteekhuls 75 met een schouder gestoken die door schroefdraad in de opening bevestigd is en geschikt is om 35 verwijderd te worden van de wand van het huis 16. Een O-ringpakking 76 is geplaatst tussen de huls 75 en de openingen 71 en 73 om de inwendige boring 70 van de boorkolom af te sluiten ten opzichte van de ringvormige ruimte 22 tussen de boorkolom en de wand van het boorgat.

Eveneens in figuur 4 is er een bovengedeelte afgebeeld van het 40 huis 27 uitgevoerd met een toegangsopening 81 voor de vloeistof in het 8500761 * . % 10 boorgat. De toegangsopening 81 staat vloeistof in de ringvormige 70 toe te communiceren met een paar tegenover elkaar liggende axiale cilindrische boringen 82 en 83 waarin een paar drukvereffeningszuigers 84 respectievelijk 85 aangebracht zijn. De zuigers 84 en 85 worden elk sa-5 mengesteld met O-ringpakkingen 86 die hen afdichten tegen de wanden van de cilinders 82 en 83. De onderste uithollingen 87 van de cilinders zijn gevuld met een olie en staan via de vloeistof in verbinding staat met drukkanalen 88 en 89 aangebracht in het bevestigingsonderdeel 43.

De kanalen 88 en 89 voeren onder het bevestigingsmiddel 43 af in de 10 drukholte 90 die aangebracht is naast het onderste eind van de aandrijfas 36 (afgebeeld in figuur 2) waaraan de bevestigingsmoer 61 vastgemaakt is. Op zo’n manier wordt de druk van de boorputvloeistoffen van de ringvormige ruimte 22 van de boring overgebracht via de zuigers 84 en 85 en de met olie gevulde holten 87, 88 en 90 om de druk te veref-15 fenen over de aandrijfas 36. Dit drukevenwicht verhindert het vastlopen van de lagers 38 en 39 door axiale lasten en maakt de krachten benodigd om de stang 36 te draaien en om het poortonderdeel 60 aan te drijven zo klein mogelijk.

Zo dient, in bedrijf, het in werking stellen van de solenoide 28 20 om de as van de solenolde 29 te doen draaien evenals de aandrijfas 36. Deze beweging draait de poort 60 in de gesloten stand en blokkeert de vloeistofstroom door de klep 30. Vloeistof kan dan rondlopen op de normale manier. De aandrijving van de solenolde 29 draait de aandrijfas 34 in de tegengestelde richting. Deze beweging draait de aandrijfas 36 in 25 de tegengestelde richting en brengt de poort 60, openingen 62 en 63 in axiale richting op één lijn met de openingen van de klepzittingen 46 en 47. In deze stand kan vloeistof onder hoge druk van de ringvormige ruimte 70 in de boorkraag door de uitlaatopeningen 66 en 67 en uitlaat-opening 69 in de ringvormige ruimte 27 van het boorgat lopen. Deze om-30 loopstroom veroorzaakt een aanzienlijke en scherpe drukval in de boor-vloeistof. Deze drukval wordt aangeduid als een negatieve drukstoot bij de ontvangst op de putkop 15.

In figuur 5 is een andere uitvoeringsvorm afgebeeld van een draaiend werkende schuifklep 100 met een enkele stroomopening. De klep 100 35 levert een negatieve drukstoot op dezelfde manier als hierboven beschreven waarin een paar solenoiden (niet afgebeeld) geplaatst zijn in het huis 127 en bevestigd zijn aan een aandrijfas 36 die gelagerd is in 'een paar lagers 38 en 39. Het onderste eind van de as 36 is bevestigd aan een poortonderdeel 102 met een enkele opening 162. Het huis 127 be-40 vat een bovenste uitholling 103, die via de stroming in verbinding 8500761 11

Staat met het centrale gedeelte van de boorpijp en de ringvormige ruimte 70. De uitholling 103 bevat een bovenste axiale opening 104 waarin een enkele cilindrische klepzitting 105 geplaatst is die aan de zijkanten van de boring afgedicht is door middel van een 0-ring 106 en die 5 een onderste flensgedeelte 107 bezit dat vlak aanligt tegen het bovenste oppervlak van de kleppoort 102. Het onderste gedeelte van het huis 127 bevat een uitlaatstroomdoorlaat 110 die via de stroming in verbinding staat met een uitlaatopening 112 die door het huls 127 loopt en naar buiten door de wanden van het huis 16 in de ringvormige ruimte 92 10 tussen het huis en de wand van het boorgat.

Eveneens onder verwijzing naar figuur 5 wordt een roteerbare solenoïde bekrachtigd om de as 36 te draaien en het poortonderdeel 102 te bewegen teneinde de opening 162 of wel op één lijn te stellen dan wel niet op één lijn te stellen met de axiale opening in de klepzitting 15 105. Deze bekrachtiging in draairichting verschaft een spoelingsstroom- doorlaat van het centrale gedeelte van de boorkraag en de ringvormige ruimte 70 naar de ringvormige ruimte 72 en een negatieve drukval zoals boven uiteengezet is. Het poortonderdeel 102 met één gat zal per definitie een groter gat 162 nodig hebben om stroomsnelheden te verschaffen 20 overeenkomstig met die van de uitvoering met dubbele opening van figuur 2. Eveneens moet de as 36 op zo'n manier bevestigd worden dat de onevenwichtige belasting veroorzaakt door het enkele gat gecompenseerd wordt.

In figuur 6 is een gedeeltelijk schematisch aanzicht in perspec-25 tief van een uitvoeringsvorm van een aandrijfstelsel van een roteerbare solenoïde afgebeeld, geconstrueerd in overeenstemming met de beginselen van de uitvinding. Een rotteerbare solenoïde 199 is in stippellijn afgebeeld en bevat een krachtspoel 200 en een uitgaande as 201. De uitgaande as 201 is gekoppeld aan een helling of nok 202 teneinde de axia-30 le beweging van de as om te zetten in een draaiende beweging. De as 201 is geconstrueerd met een nokvolger 204, geplaatst op het hellingopper-vlak 206 voor een te kiezen rechte beweging. De axiale beweging van de as 201 veroorzaakt door de solenoïde 199 in de richting van de pijl 270 doet de nokvolger 204 naar beneden glijden over de helling 206 waardoor 35 hij een draaiende beweging afgeeft in de richting van de pijl 208. Draaiing van de as 201 wordt via de flexibele koppeling 35 en de onderste as 36 overgebracht op de kleppoort 60. De klepopeningen 62 en 63 worden dus naar keuze geplaatst in overeenstemming met de bekrachtiging van de solenoïde 199. Een maximum verdraaiingsvermogen van de kleppoort 40 60 wordt verkregen door de kromming van de helling 206 uit te voeren 85 00 7 61 Ψ ν 12 als een funktie van de arbeidskracht van de solenoïde met betrekking tot de lineaire stand van de as 201. Bijvoorbeeld is het onderste hel-linggedeelte 210 uitgevoerd met de vereiste helling teneinde de draai-krachtopbrengst zo groot mogelijk te maken bij een bepaalde slagstand 5 van de as 201. Verder kan het hellingoppervlak 206 ontworpen worden met een steilere vorm in het onderste gedeelte van de slag teneinde een hogere torsie-opbrengst te verkrijgen bij een lage axiale kracht van de solenoïde 199. Wanneer een grotere kracht verkregen kan worden van de solenoïde 199, kan de hoek van de helling minder steil zijn. Het veran-10 deren van de hellingshoek maakt dus het aanpassen van de krachtkromme van de solenoïde mogelijk. De maximale torsie is zodoende beschikbaar over de gehele verdraaiing van de poort 60 in de richting van de pijl 214, waardoor grotere openingen 62 en 63 gebruikt kunnen worden. Grotere openingen leveren grotere stroomsnelheden en grotere uitslagen in 15 de negatieve stoten hetgeen een duidelijk voordeel vormt met betrekking tot de methode en apparaten volgens de stand van de techniek.

Bij een typische werking van het hierboven beschreven stelsel is de gereedschapkolom afgebeeld in figuur 1 voorzien van één of meer instrumenten voor het opsporen van parameters onderin het gat of van het 20 voorkomen van gebeurtenissen onderin het gat. Bij elk van een aantal waargenomen gebeurtenissen verschaffen de circuitonderdelen van het stelsel een signaal dat vanwege zijn gecodeerde plaats in een signaal-reeks aanwijzingen bevat voor het voorkomen of voor de waarde van een bepaalde gebeurtenis. Het signaal wordt verzonden in de vorm van elek-25 trische stoot van voldoende tijdsduur om de solenoïde 28 te bekrachtigen. Deze op zijn beurt zal de poort 60 draaien teneinde de openingen 62 en 63 in de poort 60 op één lijn te brengen met de stroomopeningen in de klepzittingen 46 en 47. De beweging van de poort is snel zodat een snel vrijkomen van spoeling geschiedt door de op één lijn gebrachte 30 inlaat- en uitlaatopeningen 44 en 64, en 45 en 65 respectievelijk. Deze plotselinge vloeistofstroom door de klepopening laat toe dat spoeling onder hoge pompdrukken in de boorkolom 11 voor een ogenblik gelost worden in de ringvormige ruimte 22 van het boorgat. Het lossen van de onder hoge druk staande spoeling van de boorpijp 11 in de ringvormige 35 ruimte 22 met een in verhouding lage druk veroorzaakt een snelle drukval in de spoelingkolom in de boorpijp 12 welke waarneembaar is voor de opnemer 25 in de spoelingstandpijp 26 als een negatieve stoot. Wanneer de klep voldoende lang geopend is om een stoot te verschaffen, wordt de solenoïde 29 bekrachtigd teneinde de uniforme solenoïde-armaturen te 40 bewegen naar de gesloten kiepstand zoals afgebeeld in figuur 3b. Regis- 85 0 0 7 61 * * 13 tratie van de drukveranderingen waargenomen door de opnemer 25, kunnen na het decoderen van de reeks door het elektron!capakket 25a, een uit“ lezing 25b verschaffen die dlrekte aanwijzingen bevat van de klep of de gebeurtenis die onderin waargenomen is.

8500761

Claims (13)

1. Vloeistofstroomklep voor een in een boorgat met boorvloeistof op afstand metend systeem van het soort dat geschikt is om drukveran- 5 dering te veroorzaken in de spoeling tijdens boorwerkzaamheden waarbij gebruik gemaakt wordt van een boorkolom met spoeling die daar doorheen rondloopt naar beneden en naar boven door de ringvormige ruimte die ge** vormd wordt tussen de boorkolom en het boorgat, met het kenmerk, dat: een huis is aangebracht in genoemde boorkolom geschikt om om-10 stroomd te worden door de spoelingstroom en uitgerust met een doorlaat er doorheen voor een te kiezen stroomverbinding tussen de genoemde boorkolom en de genoemde ringvormige ruimte in het boorgat, een schuifklep is gemonteerd in het genoemde huis over de genoemde doorlaat die een klepzitting bevat en een draaibaar poortlichaam dat op 15 ién lijn liggende openingen bezit, waarbij genoemde poortopening beweegbaar is in een boog, zodanig dat hij wel of niet in axiale richting op één lijn ligt met de genoemde klepzitting en klepbekrachtigingsmiddelen zijn gekoppeld aan de genoemde klep voor het draaibaar bewegen van de genoemde poortopening over een boog 20 met betrekking tot genoemde klepzitting om genoemde doorlaat te openen en een drukstoot op te wekken.

2. Klep volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat deze verder middelen bevat om de genoemde klepzitting voortdurend aan te drukken tegen de genoemde kleppoort.

3. Klep volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat genoemde klep poort een hoofdzakelijk plat plaatonderdeel is met ten minste één opening erin van voldoende grootte met betrekking tot genoemde klepzit-tingsopening waarin de randen van de genoemde plaatopening in aanzienlijke mate beschermd worden tegen de vloeistofstroom daar doorheen wan-30 neer genoemde klep in geopende stand staat en genoemde openingen op één lijn liggen.

4. Klep volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de dwarsdoorsne- . de van genoemde openingen in genoemde klep en klepzittingen cirkelvormig zijn.

5. Klep volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat genoemd klepbe- krachtigingsmiddel een eerste solenofde bevat, die een aandrijfas bezit die zich daarvandaan uitstrekt en gekoppeld is met genoemde kleppoort teneinde deze te verdraaien, en nokmiddelen die gekoppeld zijn aan genoemde as teneinde de lineaire bekrachtiging van de genoemde solenolde 40 om te zetten in draaibeweging van de genoemde as. §500761 ' w< j»

6. Klep volgens conclusie 5, waarin genoemd nokmlddel een daarin aangebrachte helling bevat met een variabele helling voor het omzetten van niet lineaire axiale krachten van genoemde solenolde ln een hoofd-zakelijk lineaire, draaiende kracht voor het draaien van genoemde klep- 5 poort.

7. Klep volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat deze verder een tweede solenolde bevat gekoppeld aan genoemde eerste solenolde en nok-middelen voor het verdraaien van genoemde kleppoort in een richting tegenovergesteld aan die van genoemde eerste solenolde.

8. Klep volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat genoemde eerste en tweede solenolde aan elkaar gekoppeld zijn en genoemde eerste solenolde bevestigd is aan genoemd huis.

9· Klep volgens conclusie 5, waarin genoemd nokmlddel een helling bevat, die een variabele hoek bezit gedefinieerd door een funktie die 15 complementair is aan de funktie die de solenolde kracht definieert ale funktie van de lineaire plaats van genoemde as, waarin niet-lineaire axiale krachten van genoemde solenoïde-as omgezet worden in een lineaire draaibeweging.

10. Klepapparaat geschikt voor een op afstand metend systeem in 20 een met spoeling gevuld boorgat voor het overbrengen van gegevensstoten van het ene einde van een pijpkolom naar het andere door het afgeven van drukstoten aan een spoeling die rondloopt naar beneden door de pijpkolom, door een boorlichaam en naar boven door de ringvormige ruimte tussen de pijpkolom en de wand van het boorgat, waarbij de klep 25 werkt in de stromingsweg van de spoeling teneinde de stroom van de spoeling te regelen en daarbij waarneembare drukstoten af te geven aan de spoeling, gekenmerkt door: een huis geplaatst in genoemde boorkolom geschikt om omstroomd te worden door de spoeling en uitgerust met een doorlaat er doorheen voor 30 te kiezen stroomcommunicatie tussen genoemde boorkolom en genoemde ringvormige ruimte van het boorgat, een schuifklep in genoemd huis over genoemde doorlaat die een klepzltting bevat en een draaibaar poortlichaam die op één lijn liggende openingen daar doorheen aangebracht bezit, waarbij genoemde poort-35 opening beweegbaar is in een boog zodat hij wel of niet in axiale richting op één lijn ligt met genoemde klepzitting, klepbekrachtigingsmiddelen, te koppelen aan genoemde poort voor het draaibaar bewegen van genoemde poortopening over een boog met betrekking tot genoemde klepzitting teneinde genoemde doorlaat te openen 40 en een drukstoot op te wekken, en 8500761 genoemd klepbekrachtigingsmiddel dat een eerste solenolde bevat en nokmiddelen daaraan gekoppeld voor het omzetten van niet lineaire axiale krachten van genoemde solenolde in een hoofdzakelijk lineaire draaiende kracht voor het draaien van de genoemde kleppoort.

11. Apparaat volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het verder middelen bevat voor het voortdurend aandrukken van genoemde kleppoort tegen genoemde klepzitting.

12. Apparaat volgens conclusie 10, waarbij genoemd klepbekrachtigingsmiddel verder een tweede solenolde bevat gekoppeld aan genoemde 10 eerste solenolde en waarbij genoemde eerste solenolde bevestigd is aan genoemd huis voor het afgeven van draaiing met betrekking daartoe.

13. Apparaat volgens conclusie 10 waarbij genoemd nokmiddel een helling bevat met een variabele hoek gedefinieerd door een funktie die complementair is aan de funktie die de solenolde kracht definieert als 15 een funktie van de lineaire plaats van genoemde stang, waarbij niet-li-neaire axiale krachten van genoemde solenoïde-as omgezet worden in een lineaire draaibeweging. asaaaaaaaaa 8500761