NO156501B - Fremgangsmaate og anordning for styring av en utriggerarm paa et borehullverktoey - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår borehullogging, og mer bestemt angår den loggemetoder og -verktøy med en eller flere utskyvbare og inntrekkbare utriggerarmer som er festet til verktøyet. Slike armer kan benyttes for å bestemme diameteren til det borehull verktøyet beveger seg gjennom, for sentrering eller ekssentrering av verktøyet i borehullet, og/eller for å føre verktøykomponenter ut av selve verktøyets hoveddel.

For å skaffe adgang gjennom borehull, boringsrør, produksjons-rør og så videre, av forskjellig diameter, blir slike utriggerarmer vanligvis fremstilt som utkragerarmer eller som utadbøyde, stive, fleksible fjærer. I de mer vanlige bøylefjær-utriggerarm-anordninger er begge ender på hver arm forankret til verktøyets hoveddel. Minst en ende av, hver arm tillates så å forskyves eller gli aksielt langs verktøyet hver gang armens effektive diameter endres i samsvar med endringer i borehullets diameter. Dette inne-bærer selvsagt at armens nøyaktige aksielle stilling i forhold til verktøyet vil endres i samsvar med den effektive armdiameter. I enkelte verktøy og anvendelser kan dette være en merkbar ulempe.

For eksempel bærer mange anbringerverktøy for foringsrør-man-sjetter parvis anordnete permanentmagneter på utriggerarmene for å frembringe et magnetisk kraftfelt nær stålforingen i et borehull. Midt under disse magneter er der anordnet en spole som detekterer endringer i det magnetiske kraftfelt idet verktøyet under sin bevegelse gjennom foringsrøret passerer rørmansjettene. Derved kan verktøyets dybde i borehullet bestemmes nøyaktig. Men ettersom armenes nøyaktige aksielle stillinger i forhold til verktøyet er en funksjon av armenes radielle utstrekning, vil der vanligvis bare være en enkelt effektiv diameter ved hvilken magnetene er beliggende nøyaktig over spolens senterlinje. Ved andre diametre er forholdet mindre gunstig.

Enkelte borehullverktøy som har radielt utskyvbare og inntrekkbare utriggerarmer har derfor behov for en styreanordning for regulering og styring av den aksielle forskyvning av hver utriggerarm i forhold til verktøyet slik at man får et bestemt forhold for den effektive utskyvning av hver arm fra verktøyet.

Det er derfor et formål med foreliggende oppfinnelse å til-veiebringe en ny og forbedret fremgangsmåte og anordning for styring av bevegelsen til radielt utskyvbare og innskyvbare utriggerarmer.

Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen med en fremgangsmåte for bruk i forbindelse med et borehullverktøy som har minst en radielt utskyvbar og inntrekkbar utriggerarm, for styring av utriggerarmens aksielle forskyvning i forhold til verktøyet når armens effektive utskyvning fra verktøyet endres, omfattende befestigelse av armens respektive ender til verktøyet ved aksielt adskilte steder, aksiell føring av hver ende av armen i forhold til verktøyet som reaksjon på øking og minsking av armens radielle utstrekning, karakterisert ved frembringelse av tilsvarende forutbestemt omdreining av denne om verktøyets ytre i samsvar med og som reaksjon på nevnte aksialbevegelse og synkronisering av de to armenders omdreining om verktøyet slik at de beveges stort sett som en enhet.

Oppfinnelsen angår også en anordning for bruk i et borehull-verktøy med minst en radielt utskyvbar og inntrekkbar utriggerarm, for regulering og styring av utriggerarmens aksielle forskyvning i forhold til verktøyet når armens effektive utstrekning fra verktøyet endres, omfattende festeorganer for befestigelse av armens respektive ender til verktøyet ved aksielt adskilte steder, hvilke festeorganer omfatter organer som besørger relativ aksiell bevegelse av armendene som reaksjon på øking og minsking av deres radielle utskyvning, karakterisert ved at festeorganene omfatter organer for å bevirke tilsvarende, forutbestemt omdreining av armenden som verktøyets ytre i samsvar med og som reaksjon på nevnte aksialbevegelse, samt synkroniseringsorganer for å bringe de to armender til å dreie om verktøyet stort sett som en enhet for å synkronisere armens enderotasjonsbevegelser.

Nærmere bestemt blir armendenes bevegelser i den foretrukne utføringsform bestemt ved hjelp av kam- og spormekanismer, idet en strekning hver arm dreier om verktøyet for en gitt aksialforskyvning bestemmes av det tilsvarende kam/spors skråvinkel eller/retning. Armene er også utformet og forsterket i tverretningen slik at de er tilstrekkelig stive til at de ikke blir vridd rundt verktøyet. Armene forblir således aksielt utstrakt og innrettet på linje slik at begge ender dreier om verktøyet stort sett som en enhet, hvorved armendenes dreiebevegelser synkroniseres. Den nøyaktige aksielle stilling for hver arm langs verktøyet for hvilken som helst radiell utskyvning, vil derfor være det samlede resultat av de respektive armendeforskyvninger som forårsakes av hvert kamspor for tilsvarende omdreining av denne i forhold til verktøyets hoveddel.

For eksempel i den viste, foretrukne utføringsform av oppfinnelsen, der en foringsrørmansjett-anbringeranordning har magneter sentrert på utriggerarmen, er kamspor-skråvinklene like og motsatt rettet for å bevirke like og motsatte aksialbevegelser av armendene og en netto null forskyvning av sentrum av hver arm. Dette holder magnetene sentrert over detekteringsspolen. På samme måte kan i andre verktøy forskjellen mellom de to kamspor-skråvinkler brukes til å frembringe andre styrte aksielle armbevegel-ser i henhold til de aktuelle behov. Oppfinnelsen gjør det således mulig å oppnå nøyaktig tilpasning av aksialforskyvningene etter ønske.

Andre formål og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av føl-gende beskrivelse, de medfølgende tegninger og de vedlagte krav. Fig. 1 og 2 viser et borehullverktøy med utriggerarmer hen-holdvis utskøvet og inntrukket, og under styring av anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse,

Fig. 3 viser en del av et lengdesnitt gjennom verktøyet

vist i fig. 1 og 2, hvorav detaljer ved kamspormekanismen fremgår,

Fig. 4 er et grunnriss av to av verktøyets kamspor, og

Fig. 5 viser et tverrsnitt langs linjen 5-5 i fig. 3, som viser detaljer ved kamsporet, kammen, og festekragen.

Et borehullverktøy 10 er vist i fig. 1 og 2. Som vist er verktøyet 10 et anbringerverktøy for foringsrørmansjetter og omfatter en dor 12 som inneholder en detektorspole 15. Et antall utriggerarmer 20A, B og C (konf. fig. 5) bærer magnetpar 22 som danner et magnetisk kraftfelt for detektering av rørmansjetter 23 for sammenkopling av seksjoner av foringsrør 24 i borehullet

26. Magnetene 22 er vist symmetrisk om armenes 20 senterlinje 29, idet denne senterlinje også passerer gjennom sentrum av spolen 15

som nærmere beskrevet nedenfor.

De respektive lengdemessig forskøvne armender 30U og 30L

nær ved 32 dreibart forbundet med respektive lengdemessig eller aksielt forskyvbare krager 35U og 35L. Kragene 35 er aksielt be-vegelige langs doren 12 som reaksjon på radiell utskyvning og inntrekking av utriggerarmene 20 (konf. fig. 1 og 2) i denne utførings form har armene en felles krage 30U ved de øvre ender og en felles krage 30L ved de nedre neder.

For å regulere bevegelsene av armenes 20A-20C ender har hver krage en innad ragende kam henholdsvis 40U og 40L. Disse kammer er opptatt i respektive kamspor 45U og 45L i translasjons-kamele-menter 47U og 47L som er stivt festet til doren 12. Sporene i kamelementene 47U og L, har i den foretrukne utføringsform identiske skråvinkler i motsatt retning i forhold til hverandre (konf. fig. 4). Skråvinklene er dessuten konstante i denne ut-før ingsform, slik at man får samme arm/dor-omdreininger for samme aksialforskyvning av armendene når de respektive kammer 40U og40L beveger seg gjennom sine tilsvarende spor 45U og 45L.

Armene 20A-20C er dessuten tilstrekkelig stive i tverretningen til at de ikke vrir eller snor seg rundt verktøyet 10 under radiell utskyvning og inntrekking av armene. Armene forblir i steden aksielt utskøvet og innrettet på linje slik at deres ender med tilfestede krager dreier om verktøyet stort sett som en enhet. Dette synkroniserer armenes enderotasjoner og frembringer, for hver radiell utskyvning av disse, en forutbestemt dreiet armende-posisjon for hver armende. Selvsagt er armenes spesielle aksialbevegelser en funksjon av armendenes aksielle forskyvninger. Ettersom disse styres av kamsporene, er armenes aksialforskyvnin-ger et bestemt resultat av deres tilsvarende radielle utskyvning.

(I praksis er selvsagt verktøyet mer tilbøyelig til å rotere enn armene, som vist i fig. 1 og 2, som følge av armenes friksjon mot veggene i borehullet eller foringsrøret.)

Selv om kamsporene i den foretrukne utføringsform har konstante, like, og motsatt rettede skråvinkler, trenger de ikke nød-vendigvis være like konstante, eller motsatt rettede. Dersom for eksempel magnetene 22 var plassert en tredjedel av avstanden fra kragen 35U og to tredjedeler av avstanden fra kragen 35L, så

burde kamsporets 40U skråvinkel (i forhold til verktøyaksen) være det dobbelte av sporets 40L skråvinkel for å hindre aksiell for-

skyvning av magnetenes senterlinje når armenes respektive diameter endres. I dette tilfelle ville endringer i armenes radielle avstand fra verktøyet bringe armendene til å bevege kammene 40U og L gjennom sporene 45U og L, hvilket fører til relativ omdreining av armene i forhold til verktøyet 10. Som følge av kamsporets steilere skråning nær enden av armene 20 i forhold til magnetene, vil denne ende beveges aksielt med en hastighet som er det halve av den borte endens hastighet, hvorved de hypotetisk eksentriske magneter holdes aksielt stasjonære. Følgelig kan den aksielle stilling til ethvert parti av hver arm ved hvilken som helst radiell stilling nøyaktig styres ved hensiktsmessige kamspor-utfor-minger. I rørmansjett-anbringerverktøy som her vist, kan dette være en vesentlig fordel ettersom man får den beste verktøy-ytelse når magnetene og kraftfeltet de frembringer er konstant rettet direkte over spolens senterlinje.

Selv om fremgangsmåtene og anordningsformene som her er beskrevet utgjør foretrukne utføringsformer av denne oppfinnelse skal det forstås at oppfinnelsen er ikke begrenset til akkurat disse fremgangsmåter og anordningsformer, og at endringer kan ut-føres i disse uten å avvike fra oppfinnelsens ramme.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for bruk i forbindelse med et borehullverktøy som har minst en radielt utskyvbar og inntrekkbar utriggerarm, for styring av utriggerarmens aksielle forskyvning i forhold til verktøyet når armens effektive utskyvning fra verktøyet endres, omfattende: a) befestigelse av armens respektive ender til verktøyet ved aksielt adskilte steder, b) aksiell føring av hver ende av armen i forhold til verk-tøyet som reaksjon på øking og minsking av armens radielle utstrekning, c) karakterisert ved frembringelse av tilsvarende forutbestemt omdreining av denne om verktøyets ytre i samsvar med og som reaksjon på nevnte aksialbevegelse og d) synkronisering av de to armenders omdreining om verktøyet slik at de beveges stort sett som en enhet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at befestigelsestrinnet omfatter befestigelse av armenes respektive ender med første og andre respektive krager montert rundt verktøyet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at synkroniseringstrinnet omfatter utforming og tildanning av armene slik at de blir tilstrekkelig stive i tverretningen til at de ikke vrir eller snor seg rundt verktøyet og forblir aksielt utstrakt og innrettet på linje.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at styretrinnet videre omfatter frembringelse av den forutbestemte omdreining av armen som reaksjon på den aksielle armendebevegelse ved hjelp av en kam- og sporinnretning, hvorav den ene er montert på verktøyet og den andre beveger seg med enden av den tilfestede arm, og kammen opptatt i sporet.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at kamsporene er utformet stort sett identiske med hverandre og i motsatte retninger for å frembringe like endefor-skyvelser av armen og opprettholde armens midtpunkt ved samme, ene aksielle stilling langs verktøyet uavhengig av armens radielle utskyvning.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4 og 5, karakterisert ved at styretrinnet omfatter justering av kamsporets skråvinkel eller hellning for å opprettholde armens midtpunkt i samme aksielle stilling langs verktøyet uavhengig av armens radielle utskyvning og inntrekning.

7. Anordning for bruk i et borehullverktøy med minst en radielt utskyvbar og inntrekkbar utriggerarm, for regulering og styring av utriggerarmens aksielle forskyvning i forhold til verktøyet når armens effektive utstrekning fra verktøyet endres, omfattende festeorganer for befestigelse av armens respektive ender til verktøyet ved aksielt adskilte steder, hvilke festeorganer omfatter organer som besørger relativ aksiell bevegelse av armendene som reaksjon på øking og minsking av deres radielle utskyvning, karakterisert ved at festeorganene omfatter organer for å bevirke tilsvarende, forutbestemt omdreining av armenden om verktøyets ytre i samsvar med og som reaksjon på nevnte aksialbevegelse, samt synkroniseringsorganer for å bringe de to armender til å dreie om verktøyet stort sett som en enhet for å synkronisere armens enderotasjonsbevegelser.

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at festeorganene omfatter første og andre respektive krager montert rundt verktøyet idet armene ved sine ender er forbundet med henholdsvis den første og andre krage.

9. Anordning ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at synkroniseringsorganene videre omfatter organer for utforming og tildanning av armen slik at den blir tilstrekkelig stiv til at den ikke vrir eller snor seg rundt verktøyet og forblir aksielt utskjøvet og innrettet.

10. Anordning ifølge krav 7, 8 eller 9, karakterisert ved at føringsorganene videre omfatter kam- og spororganer, hvorav ett er montert på verktøyet og det andre beveger seg med den tilfestede armende, idet kammen er opptatt i sporet for å bevirke nevnte forutbestemte omdreining av armen som reaksjon på armendens aksialbevegelse.

11. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at kamsporene er laget stort sett identiske med hverandre og motsatt rettet for å frembringe like endeforskyvninger av armen og holde armens midtpunkt ved samme, ene aksielle stilling langs verktøyet uavhengig av armens radielle utskyvning.

12. Anordning ifølge krav 11, karakterisert ved at kamsporene er anordnet i skråretninger som er justert slik at armens midtpunkt holdes sentrert over en enkelt aksiell stilling langs verktøyet under radiell utskyvning og inntrekking av armen.

13. Anordning ifølge krav 10, 11 eller 12, karakterisert ved at kamsporets skråretninger er konstant for frembringelse av like omdreininger for like aksielle forskyvninger av armendene.