NO20130131A1 - Bremsemekanisme for et nedihullsverktøy - Google Patents

Abstract

Denne oppfinnelse vedrører bremsemekanisme (10) for et nedihullsverktøy, så som et styreverktøy. Bremsemekanismen omfatter: en kropp (12) tilpasset til montering på verktøyet; 5 minst ett bremseorgan (22) som er bevegelig montert på kroppen; et fjærende forspenningsmiddel (16) som forspenner bremseorganet bort fra kroppen; og en dempemekanisme (42) forbundet til bremseorganet, hvor dempemekanismen tilveiebringer en dempekraft som motvirker bevegelser av bremseorganet i forhold til 10 kroppen, og hvor dempekraften er avhengig av bevegelseshastigheten til bremseorganet

Description

BREMSEMEKANISME FOR ET NEDIHULLSVERKTØY

OPPFINNELSENS OMRÅDE

Denne oppfinnelse vedrører en bremsemekanisme for et nedihullsverktøy.

Bremsemekanismen har blitt designet til bruk primært med et styreverktøy for en borkrone, og mesteparten av den følgende beskrivelse vedrører et styreverktøy. Det vil av den følgende beskrivelse forstås at bremsemekanismen virker slik at den begrenser rotasjonen av en del av styreverktøyet om dets lengdeakse, og siden dette kravet til anti-rotasjon deles med andre nedihullsverktøy, vil det forstås at bremsemekanismen også kan brukes sammen med disse andre nedihullsverktøy.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Et nedihulls styreverktøy (eller "styrbar stabilisator") er beskrevet i EP 1 024 245. Som angitt i dette dokumentet brukes styreverktøyet til å styre boreretningen ved å tvinge en del av borestrengen bort fra den langsgående senterlinje i borehullet, hvilket tvinger borkronen til avvike fra en lineær bane. Styreverktøyet i EP 1 024 245 bærer en drivaksel som er forbundet til borestrengen og som roterer sammen med borestrengen, idet drivakselen er omgitt av det ringformede styreverktøy. Styreverktøyet har aktuatorer som kan bevege en del av verktøyet radialt, og dermed bevege drivakselen og borestrengen bort fra den langsgående senterlinje i borehullet.

For å styre borkronen i en valgt retning er det ønskelig at styreverktøyet ikke roterer sammen med borestrengen, men isteden kun beveger seg i lengderetningen langs borehullet når borkronen går fremover, under opprettholdelse av en valgt orientering eller asimut inne i borehullet. Det er imidlertid en tendens til at boreverktøyet roterer sammen med drivakselen. Det er derfor kjent å tilveiebringe en bremsemekanisme som kan gå i inngrep med borehullets vegg for å redusere rotasjonen av styreverk-tøyet. Det er erkjent at bremsemekanismen ikke alltid vil hindre rotasjon av styre-verktøyet inne i borehullet, og verktøyet inneholder sensorer for å detektere dets fak-tiske asimut (så vel som dets inklinasjon og toolface) for å sørge for nøyaktig kontroll av styreretningen. Likevel er det meningen at bremsemekanismen signifikant reduserer rotasjonshastigheten for styreverktøyet.

Ideelt sett bør bremsemekanismen tilveiebringe en minimum motstand mot den ved-varende fremføring av styreverktøyet og derfor borkronen under boreoperasjonen, og bør tilveiebringe en minimum motstand mot den langsgående bevegelse av styre-verktøyet under innkjøring eller uttrekking av nedihullssammenstillingen.

En kjent bremsemekanisme som brukes på praktiske utførelsesformer av styre-verktøyet i EP 1 024 245 innbefatter en torsjonsbjelke, og blir ofte referert til som en "anti-rotasjon hevearm". Bremsemekanismen håret bremseorgan i form av et metall-blad som er designet til inngrep med borehullets vegg, idet bladet ligger i et plan som i hovedsak er radialt i forhold til styreverktøyet og i hovedsak parallelt med lengdeaksen i styreverktøyet. Når bladet går i inngrep med borehullets vegg (og kanskje graver inn i borehullets vegg), tilveiebringer det minimum motstand mot langsgående bevegelse av styreverktøyet, men tilveiebringer maksimum motstand mot rotasjon av styreverktøyet (rundt lengdeaksen i styreverktøyet).

Bladet er montert ved én ende av torsjonsbjelken, idet den andre enden av dette er fast innfestet til styreverktøyet. Torsjonsbjelken tilveiebringer en fleksibel, men fjærende, forbindelse mellom styreverktøyet og bladet, og bevirker i sin hviletilstand at bladet rager utenfor omkretsen av styreverktøyet. I praktiske anvendelser er det typisk tre eller seks bremsemekanismer med innbyrdes avstand på cirka 120° eller henholdsvis cirka 60° rundt omkretsen av styreverktøyet, idet hvert av bladene er forspent til å rage en forhåndsbestemt avstand (vanligvis noen få millimeter) utenfor verktøyets periferi. Det er innrettet slik at borkronen produserer et borehull som no-minelt kun er litt større enn styreverktøyet, dvs. at det radiale gap mellom borehullets vegg og styreverktøyet er betydelig mindre enn den radiale utstrekking av bladene i deres hviletilstand, slik at bladene i bruk antar en nominell posisjon hvor de i hovedsak kontinuerlig presses mot borehullets vegg når borkronen går fremover.

Det er et kjent problem med nedihullsverktøy at den radiale avstand som komponenter kan lokaliseres innenfor er forholdsvis liten. Alle nedihullsverktøy må således innpasse en boring som boreslam kan overføres gjennom til borkronen, og minst en peri-ferikanal som boreslam og medrevet borkaks kan returneres gjennom til overflaten. Et styreverktøy så som særlig EP 1 024 245 oppviser vesentlige plassbegrensninger ved at verktøyet må ha en stor nok boring til å innpasse drivakselen (med sin egen boring for boreslammet), så vel som alle de komponenter som er nødvendige for å styre og bevege aktuatorene. I praksis er den radiale størrelse av styreverktøyet som bremsemekanismen og andre komponenter kan monteres innenfor kun noen få centimeter. En annen bremsemekanisme for et nedihulls styreverktøy (referert til som en "anti-rotasjon innretning") er beskrevet i US-patent 7306058. Den første utførelsesform av dette dokument offentliggjør et antall ruller montert på en vogn, idet rullenes rota-sjonsakse er tangensial i forhold til styreverktøyet, slik at rullene kan rulle langs borehullets vegg når borkronen går fremover, og motvirke rotasjonsbevegelse av styre-verktøyet. Vognen forspennes utover av styreverktøyet med et sett av skruefjærer.

Den andre utførelsesformen bruker et antall av stempler som drives utover av styre-verktøyet (og inn i inngrep med borehullets vegg) med skruefjærer som virker i sam-virkning med pneumatisk eller hydraulisk trykk som virker under stemplene.

Det nedihulls miljø hvor et styreverktøy må operere er ekstremt strengt, inn-befattende betydelige trykk og svært høye temperaturer. Det er derfor en fordel å tilveiebringe en bremsemekanisme som er mekanisk enkel og som det derfor er mindre trolig vil svikte i bruk. Mekanisk enkle bremsemekanismer, så som den torsjonsbjelke som er beskrevet ovenfor, er derfor i utstrakt bruk.

Den kraft som kan tilveiebringes av de kjente bremsemekanismer er betydelig. Tor-sjonsbjelkene som brukes i styreverktøyet i for eksempel EP 1 024 245 er designet til å utøve en kraft på 600 - 700 N på borehullets vegg. Slike krefter bidrar mot det strenge miljø, og kan forårsake skade på styreverktøyet i tilfelle borehullets vegg inneholder diskontinuiteter, så som hulrom, som kan forårsake en hurtig forandring i diameteren av borehullet (og derfor en hurtig utstrekking og etterfølgende inntrekking av bladene). Siden borehullets vegg sjelden vil være jevn og med enhetlig diameter gjennom hele sin lengde, må styreverktøyet være i stand til å ta opp de mekaniske støt som forårsakes av hurtig bevegelser av bladene når de beveger seg langs borehullets vegg.

I tillegg til sin mekaniske enkelhet krever torsjonsbjelke-bremsemekanismer forholdsvis liten radial plass hvor de skal operere, og er derfor nyttige i et styreverktøy hvor den radiale plass er begrenset. De har imidlertid den ulempe at de krever betydelig langsgående plass, dvs. at torsjonsbjelken er forholdsvis lang. Dette setter begrens-ninger på lokaliseringen av bremsemekanismen på styreverktøyet. I tillegg, siden bremsemekanismen må posisjoneres på en lineær seksjon av styreverktøyet, bidrar lengden av torsjonsbjelken mot den minimum mulige lengde av styreverktøyet. Det vil forstås at et langt styreverktøy ikke kan passere langs en skarpt krummet seksjon av borehull, og at designere av styrehull søker å tilveiebringe kortere styreverktøy som setteren høyere grense på den mulige krumning av borehullet.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Oppfinneren har søkt å redusere eller unngå ulempene med de kjente bremsemekanismer, særlig til bruk sammen med nedihulls styreverktøy.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes det en bremsemekanisme for et nedihulls-verktøy. Bremsemekanismen har: en kropp tilpasset til montering på verktøyet;

minst ett bremseorgan som er bevegelig montert på kroppen;

et fjærende forspenningsmiddel som forspenner bremsemekanismen til utenfor kroppen; og

en dempemekanisme forbundet til bremseorganet, idet dempemekanismen tilveiebringer en dempende kraft som motvirker bevegelser av bremseorganet i forhold til kroppen, hvor den dempende kraft er avhengig av bevegelseshastigheten til bremseorganet.

Dempemekanismen er følgelig "hastighetssensitiv", idet den dempende kraft øker med bevegelseshastigheten for bremseorganet. Jo større bevegelseshastigheten for bremseorganet er, jo større er den dempende kraft, og derfor jo større er motstanden mot bevegelse av bremseorganet. Alternativt angitt, langsomme bevegelser av bremseorganet vil resultere i en liten dempende kraft. Hvis den langsomme bevegelse av bremseorganet er i retningen mot kroppen, vil bevegelsen motvirkes nesten fullstendig av det fjærende forspenningsmiddel. Hurtige bevegelser av bremseorganet vil derimot resultere i en stor dempende kraft. Den dempende kraft kan vesentlig overstige kraf-ten fra det fjærende forspenningsmiddel, slik at hurtige bevegelser kan motvirkes nesten fullstendig av dempemekanismen.

Bremsemekanismen ifølge den foreliggende oppfinnelse har derfor betydelige fordeler

i forhold til en bremsemekanisme som er avhengig av et fjærende forspenningsmiddel alene. I arrangementer som er avhengig av et fjærende forspenningsmiddel alene, er det et kompromiss mellom å tilveiebringe en stor forspennende kraft som kan motstå hurtige eller høyfrekvente bevegelser (som vanligvis er de mest skadelige for verk-tøyet), og å tilveiebringe en liten forspennende kraft som tilveiebringer mindre motstand mot fremføringen og innkjøringen eller uttrekkingen av borkronen.

Ved den foreliggende oppfinnelsen unngås dette kompromiss, og den kan benytte en forholdsvis liten fjærende, forspennende kraft, hvilket minimerer motstanden mot fremføringen og innkjøringen eller uttrekkingen av borkronen, og likevel, ved tilstedeværelsen av hurtige eller høyfrekvente bevegelser, tillates styreverktøyet å oppføre seg som om bremsemekanismen i hovedsak er stiv, hvilket reduserer sannsynligheten for at det er påkrevet at verktøyet motstår potensielt destruktive mekaniske støt.

Dempemekanismen er fortrinnsvis hydraulisk, idet kroppen haren fluidkanal som innbefatter en sylinder, bremseorganet er forbundet til et stempel som er bevegelig lokalisert inne i sylinderen, fluidkanalen innbefatter minst ett dempeorgan. Bevegelse av bremseorganet overføres til stempelet som tvinger fluid til å strømme langs kanalen og forbi dempeorganet. Dempeorganet begrenser strømmen av fluid langs kanalen. Langsomme bevegelser av bremseorganet kan med letthet besørges av bevegelsen av hydraulikkfluid langs fluidkanalen og forbi dempeorganet, mens hurtige bevegelser av bremseorganet ikke kan tas opp og dempeorganet virksomt holder stempelet mot bevegelse inne i sylinderen, og følgelig hindrer bevegelse av bremseorganet.

Det fjærende forspenningsmiddel er i det minste fortrinnsvis én trykkfjær. Det er fortrinnsvis to trykkfjærer som tilveiebringer en balansert forspenningskraft på bremseorganet. Bruken av trykkfjærer istedenfor en torsjonsbjelke gir adgang til en reduksjon i lengden av bremsemekanismen, hvilket gjør det mulig for designeren å enklere pakke bremsemekanismen inne i verktøyet, og å unngå at bremsemekanismen bidrar til

lengden av verktøyet.

Det vil forstås at dempemekanismen absorberer energi fra bremseorganet i bevegelse. Pakkingsfordelen ved å bruke trykkfjærer kan sette en verktøydesigner i stand til å bruke flere bremsemekanismer rundt og langs verktøyet, for å øke systemets kapasi-tet for energispredning.

Det er ønskelig at fluidkanalen er forbundet til en andre sylinder som rommer et balanseringsstempel. Det er også ønskelig at drivstempelet og balanseringsstempelet er lokalisert i motsatte ender av fluidkanalen, med dempeorganet lokalisert derimellom. Det vil forstås at fluidet mellom drivstempelet og balanseringsstempelet er inkompres-sibelt, slik at bevegelser av drivstempelet inne i sin sylinder (korresponderende til bevegelser av bremseorganet) overføres til balanseringsstempelet ved hjelp av dempeorganet.

Drivstempelet og balanseringsstempelet er fortrinnsvis tettet til fluidkanalen, slik at de innelukker et volum av hydraulikkfluid derimellom. Hydraulikkfluidet blir dermed iso-lert fra fluidet inne i borehullet. Balanseringsstempelet kompenserer for termisk utvi-delse av hydraulikkfluidet under bruk.

Det er ønskelig at den side av balanseringsstempelet som ikke vender mot drivstempelet utsettes for trykket inne i borehullet. Det er også ønskelig at balanserings-stempelets sylinder er lokalisert i umiddelbar nærhet av kanten av kroppen av bremsemekanismen, og at kroppen har minst en åpning som borehullsfluid kan komme inn i sylinderen gjennom. Dette sørger for at trykket i hydraulikkfluidet inne i fluidkanalen samsvarer nært med trykket i fluidet inne i borehullet, hvilket minimerer sannsynligheten for lekkasjer fra eller inn i fluidkanalen, og dermed minimerer sjansene for å forurense hydraulikkfluidet med borehullsfluid.

Dempemekanismen er fortrinnsvis variabel, hvorved den dempende kraft som er et resultat av en bestemt bevegelseshastighet for bremseorganet kan varieres for å pas-se til verktøykravene. Variabiliteten av dempemekanismen kan tilveiebringes av ombyttbare dempeorganer, dvs. at dempeorganet kan omfatte en ventil med en blende, og en valgt i et antall av forskjellige ventiler (med forskjellige blendestørrelser) kan passes inn i fluidkanalen som påkrevet. I en alternativ og mer kompleks utførelses-form kan dempeorganet omfatte en nåleventil, idet nålen er bevegelig mot og bort fra en blende, for derved å øke henholdsvis redusere motstanden mot fluidstrøm. Dempe-karakteristikaene i den alternative utførelsesform kan varieres i bruk ved hjelp av eg-nede nedihulls styringsmidler, hvis dette er ønskelig, selv om slik kompleksitet forven-tes sjelden å være påkrevet i praksis.

I alternative utførelsesformer innbefatter dempemekanismen et magnetoreologisk fluid inne i fluidkanalen, og en elektrisk spole for å frembringe et magnetfelt inne i en del av fluidkanalen. Et magnetoreologisk fluid omfatter typisk ferromagnetiske eller paramagnetiske partikler suspendert i et bærefluid, så som olje. Ved fraværet av et magnetfelt strømmer partiklene med letthet med bærefluidet og fluidet har en forholdsvis lav viskositet. Ved tilstedeværelsen av et magnetfelt henger partiklene sammen (vanligvis i form av kjeder) inne i fluidet, hvilket vesentlig øker viskositeten til fluidet. Viskositeten til fluidet kan derfor endres av magnetfeltet, og den dempende kraft som tilveiebringes kan varieres. Den kan for eksempel anordnes slik at bevegelsen av bremseorganet virker slik at det genererer den elektriske strøm, slik at jo stør-re bevegelseshastigheten til bremseorganet er, jo større er den elektriske strøm, og jo større er magnetfeltet, hvilket øker den magnetiske dempekraft tilveiebrakt av det magnetoreologiske fluid.

Det vil forstås at andre former for demping kan brukes hvis ønskelig, så som for eksempel viskoelastisk demping, enten alene eller i kombinasjon med de beskrevne hyd-rauliske dempemekanismer.

KORT BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i nærmere detalj, ved hjelp av eksempel, med hen-visning til de ledsagende tegninger: Fig. 1 viser et enderiss av bremsemekanismen ifølge den foreliggende oppfin nelse; Fig. 2 viser et planriss av bremsemekanismen; Fig. 3 viser et perspektivriss av bremsemekanismen; Fig. 4 viser et sideriss av bremsemekanismen; Fig. 5 viser et perspektivriss av bremsemekanismen fra undersiden; Fig. 6 viser et snittriss av kroppen av bremsemekanisme fra oversiden; Fig. 7-10 viser forskjellige perspektivriss av kroppen av bremsemekanismen.

DETALJERT BESKRIVELSE

Det vil forstås at kroppen av bremsemekanismen vist på fig. 7-10 på tegningene har blitt gjort delvis transparent, slik at de indre komponenter er synlige, for enkelhet ved forståelsen. Bremsemekanismen 10 vist på fig. 1-5 omfatteren kropp 12 og en bro 14 som bæres av, og spenner over, kroppen 12. I bruk er broen 14 forspent (oppover som tegnet på fig. 1 og 4) av to trykkfjærer 16.

Broen 14 er metallisk og bærer en metallisk innsats 20. Innsatsen 20 er laget av et særlig hardt materiale, så som wolfram karbid, for dermed å motstå erosjon når den er i kontakt med borehullets vegg (ikke vist) i bruk.

Innsatsen 20 har et trinn som dannet et bremseorgan eller et blad 22. Det vil forstås at bremsemekanismen 10 er montert på nedihullsverktøyet i en posisjon hvor bladet 22 ligger i et plan som er hovedsakelig radialt i forhold til lengdeaksen A-A i verktøyet og hovedsakelig parallelt med lengdeaksen A-A. I bruk på et styreverktøy, så som det som er i EP 1 024 025, vil det også forstås at når drivakselen roterer inne i styre-verktøyet, er det en tendens til at styreverktøyet roterer sammen med drivakselen rundt lengdeaksen A-A i retning R vist på fig. 1. Bladet 22 går inn i inngrep med borehullets vegg på kjent måte (og kan grave inn i borehullets vegg) og motstår den fremkalte rotasjon av styreverktøyet.

Én trykkfjær 16 er lokalisert ved hver ende av broen 14. Trykkfjærene 16 tilveiebringer hovedsakelig lik kraft, hvorved de tilveiebringer en hovedsakelig balansert kraft på broen 14, dvs. at forspenningskreftene som måles ved hver ende av den bæ-rende overflate 24 hovedsakelig er identiske.

Broen 14 er forbundet til kroppen 12 med et drivstempel 30 (en del av dette er synlig

i siderisset på fig. 4). Som vist særlig på fig. 7, drivstempelet 30 har et forstørret stempelhode 32 som er lokalisert inne i en lukket kanal (ikke vist) i broen 14. På denne måte overføres toveis bevegelser (opp og ned som betraktet på fig. 1 og 4) av broen 14 til drivstempelet 30, og omvendt.

Figur 4 viser den fullt utstrukne posisjon av stempelet 30, dvs. at bladet 22 er i sin

lengst mulige avstand fra kroppen 12. Det vil sees at trykkfjærene 16 likevel rager en liten avstand P nedenfor bunnen av kroppen 12, slik at trykkfjærene 16 må trykkes litt sammen når bremsemekanismen 10 monteres inn i sitt hull eller utsparing (ikke vist) i nedihullsverktøyet (heller ikke vist). Den utadragende avstand P resulterer i en forbelastende kraft for bremsemekanismen 10 når broen 14 er i sin maksimum utstrekning, som vist på fig. 4, idet den forbelastende kraft er variabel etter ønske ved variering av den utadragende avstand P.

Felles med bremsemekanismer ifølge kjent teknikk, er bremsemekanismen 10 designet slik at bremseorganet 22 kan strekke seg lenger enn den tilgjengelige plass innenfor et korrekt dimensjonert borehull, slik at trykkfjærene 16 i praksis vil bli ytterligere trykket sammen når bremseorganet er i sin nominelle posisjon. Forbelastningen av trykkfjærene gir adgang til å bruke fjærer med lavere nominell ytelse, som likevel er i stand til å tilveiebringe den forspenningskraft som er påkrevet ved bremseorganenes nominelle posisjon, og tilveiebringe et bedre verdiområde over forspennende krefter gjennom hele verdiområdet for bevegelse av bremseorganet.

Det vil forstås at broen 14 kan beveges nedover som tegnet fra posisjonen vist på fig. 4, og at undersiden av broen i noen utførelsesformer kan gå i inngrep med toppen av kroppen. Den nominelle posisjon til broen 14, dvs. den posisjon den antar når den er i et korrekt dimensjonert borehull, vil ligge mellom dens to ytterposisjoner, slik at bremseorganet 22 er i stand til å bevege seg utover og innover i forhold til verktøyet som respons på avvik i borehullets diameter.

Drivstempelet 30 er lokalisert inne i en sylinder 34 dannet i kroppen 12 av bremsemekanismen 10.

Som vist særlig i snittrisset på fig. 6 er sylinderen 34 forbundet til en første del 36 av en fluidkanal. Den første del 36 av fluidkanalen er forbundet til en andre del 40 av fluidkanalen.

Den andre del 40 av fluidkanalen inneholder et dempeorgan eller en strømnings-reguleringsventil 42. Dempeorganet 42 omfatter en innsats inne i den andre del 40 av fluidkanalen, idet dempeorganet 42 tilveiebringer den største restriksjon mot strøm-men av hydraulikkfluid langs fluidkanalen. Spesifikt er dempeorganet hult, hvorved hydraulikkfluid kan strømme derigjennom, men tverrsnittsarealet av den hule åpning inne i dempeorganet er mindre enn alle andre deler av fluidkanalen. I alternative utfø-relsesformer kan dempeorganet inneholde ledeplater eller andre strømnings-begrensende midler, hvorved hydraulikkfluidet tvinges til å foreta en snirklete bane gjennom dempeorganet.

I denne foretrukne utførelsesform begrenser dempeorganet 42 strømmen i begge ret-ninger langs fluidkanalen 40 i den samme grad, dvs. at den dempende kraft på stempelet 30 er den samme enten stempelet 30 beveger seg innover eller utover i sin sylinder 34. I andre utførelsesformer er dempeorganet anordnet til å tilveiebringe en større dempende kraft når stempelet beveger seg utover i sin sylinder enn når det beveger seg innover, for å kompensere for den forspennende kraft fra trykkfjærene 16. I begge tilfeller tilveiebringer dempeorganet 42 kun en liten dempende kraft, dvs. kun en liten begrensning i fluidstrømningsmengden, når stempelet 30 beveger seg langsomt, og en stor dempende kraft når stempelet 30 beveger seg raskt.

Den andre del 40 av fluidkanalen er forbundet til en tredje del 44 av fluidkanalen, som i sin tur er forbundet til en fjerde del 46 av fluidkanalen. Den fjerde del 46 av fluidkanalen er forbundet til en sylinder 48 for et balanseringsstempel 50.

Som det sees på fig. 7, har toppdekselet 52 av kroppen 12 en primær åpning 54 som innpasser drivstempelet 30. Toppdekselet har et antall sekundære åpninger 56 som står i forbindelse med sylinderen 48 for balanseringsstempelet 50. Følgelig er en side av balanseringsstempelet 50 blottlagt for hydraulikkfluidet inne i fluidkanalen, mens den andre siden av balanseringsstempelet 50 er blottlagt for fluidet inne i borehullet. Dette gjør at trykket inne i fluidkanalen samsvarer nært med trykket inne i borehullet, og reduserer sannsynligheten for lekkasjer.

Det vil forstås at når drivstempelet 30 beveger seg i forhold til sin sylinder 34, forår-saker fluidet inne i fluidkanalen 36, 40, 44, 46 at disse bevegelsene samsvarer med korresponderende bevegelser av balanseringsstempelet 50, og den følgende innføring eller utdriving av borehullsfluid gjennom åpningene 56.

Toppdekselet 52 er fastgjort til resten av kroppen 12 med fire bolter 60.

For å redusere sannsynligheten for lekkasjer inne i kroppen 12 er en trykkavlastnings-kanal 62 (fig. 7) tildannet inne i kroppen 12, idet den forbinder den første del 36 av fluidkanalen direkte med den fjerde del 46 av fluidkanalen. En trykkavlastningsventil 64 er lokalisert i kanalen 62. Trykkavlastningsventilen 64 vil kun tillate fluidstrøm langs trykkavlastningskanalen 62 i tilfelle trykket inne i fluidkanalen når en forhåndsbestemt terskel (som er anordnet til å være litt under det trykk som designerne har beregnet (eller testet) skal forårsake lekkasjer fra fluidkanalen). Under ekstreme trykk over den forhåndsbestemte terskel tillater trykkavlastningsventilen 64 at hydraulikkfluid strømmer mellom drivstempelet 30 og balanseringsstempelet 50, slik at dempeorganet 42 omgås. Under perioder med ekstremt trykk er bevegelsene av bladet 22 derfor i hovedsak udempet.

Trykkavlastningsventilen 64 er designet til å stenge trykkavlastningskanalen 62 når trykket faller under terskelen, slik at demping av bevegelsene av bladet 22 gjenopp-tas.

Den første del 36, andre del 40, tredje del 44 og fjerde del 46 av fluidkanalen er frembrakt av respektive boringer inn i kroppen 12, idet boringene deretter blir tettet med respektive blindplugger 66, 68. Trykkavlastningskanalen 62 er dannet av en se-parat boring som deretter er tettet av en blindplugg 70. Blindpluggen 68 er større enn blindpluggene 66, siden diameteren av den andre delen 40 av fluidkanalen er større enn diameteren av den første del 36, tredje del 44 og fjerde del 46, for å innpasse dempeorganet 42.

En fyllingskanal 72 er boret inn i kroppen 12, idet fyllingskanalen 72 står i forbindelse med den tredje kanal 44 og er anordnet til å fylle fluidkanalen med hydraulikkfluid. Fyllingskanalen er tettet av en plugg 74 etter at fluidkanalen har blitt fylt med hydraulikkfluid.

Det vil forstås at bremsemekanismen er forholdsvis liten. Dybden D av bremsemekanismen 10 er cirka 38 mm, og er tilstrekkelig liten til at den kan innpasses i kommersielle utførelsesformer av styreverktøyet, for eksempel i EP 1 024 245.

I tillegg er lengden L cirka 81 mm, og er derfor betydelig kortere enn en ekvivalent torsjonsbjelke-bremsemekanisme. Dette gir en designer av styreverktøy mye større frihet til å lokalisere bremsemekanismen 10 ved en ønsket lokalisering på styre-verktøyet. For eksempel kan et sett av tre bremsemekanismer 10 være lokalisert (med innbyrdes avstand cirka 120° rundt omkretsen av styreverktøyet) i umiddelbar nærhet av hver ende av styreverktøyet. I kontrast til dette krever plassrestriksjoner at de eksisterende torsjonsbjelke-bremsemekanismer må innsettes i umiddelbar nærhet av senteret i styreverktøyet. Designeren av styreverktøyet kan derfor sette inn dob-belt så mange av de foreliggende bremsemekanismer i styreverktøyet, hvis dette er ønskelig. Innsetting av bremsemekanismene 10 i umiddelbar nærhet av endene av styreverktøyet har også pakkingsfordeler ved at det vanligvis er mer radial plass til-gjengelig i disse lokaliseringer enn ved senteret i styreverktøyet.

Til tross for den forholdsvis lille størrelse av bremsemekanismen 10 kan de to trykkfjærer 16 sammen tilveiebringe den forbelastende kraft på rundt 600-700 N og bremsemekanismen 10 kan ha et slag på rundt 6 mm, idet den derfor måler seg med ytel-sen til kjente torsjonsbjelke-bremsemekanismer. Hvis verktøydesigneren ønsker å dra fordel av pakkingsfordelene og lokalisere bremsemekanismene i lokaliseringer med økt radial plass, kan designeren imidlertid benytte lengre fjærer 16 og et lengre stempel 30, hvorved det tilgjengelige slag av bladet 22 økes.

Til tross for det generelle ønske om å lage nedihullsverktøy mekanisk enkle, og derfor mindre tilbøyelige til å svikte i det strenge miljø i et borehull, har oppfinneren innsett at det likevel er mulig å inkorporere demping i bremsemekanismen, hvorved ulempene ved de eksisterende bremsemekanismer unngås eller reduseres, og likevel uten å innføre vesentlig mekanisk kompleksitet i verktøyet. Særlig kan bremsemekanismen 10 ifølge den foreliggende oppfinnelse lages tilstrekkelig robust og pålitelig til å motstå opptil 10<6>sykluser av utstrekking og inntrekking, som antas å være tilstrekkelig til å overstige levetiden til innsatsen 20, dvs. at det er tiltenkt at innsatsen 20 vil slites ned og kreve utbytting før dempemekanismen svikter.

Claims (17)

1. Bremsemekanisme for et nedihullsverktøy, hvor bremsemekanismen har: en kropp tilpasset til montering på verktøyet; minst ett bremseorgan som er bevegelig montert på kroppen; et fjærende forspenningsmiddel som forspenner bremseorganet bort fra kroppen; og en dempemekanisme forbundet til bremseorganet, dempemekanismen tilveiebringer en dempende kraft som motvirker bevegelser av bremseorganet i forhold til kroppen, hvor den dempende kraft er avhengig av bevegelseshastigheten til bremseorganet.

2. Bremsemekanisme som angitt i krav 1, hvor dempemekanismen er hydraulisk, kroppen har en fluidkanal som innbefatter en sylinder, og hvor bremseorganet er forbundet til et drivstempel som er bevegelig lokalisert inne i sylinderen.

3. Bremsemekanisme som angitt i krav 2, hvor fluidkanalen innbefatter minst ett dempeorgan som begrenser strømmen av fluid langs kanalen.

4. Bremsemekanisme som angitt i krav 2 eller krav 3, hvor fluidkanalen er forbundet til en andre sylinder som rommer et balanseringsstempel.

5. Bremsemekanisme som angitt i krav 4, hvor drivstempelet og balanseringsstempelet er lokalisert i motsatte ender av fluidkanalen, med dempeorganet lokalisert derimellom.

6. Bremsemekanisme som angitt i krav 4 eller krav 5, hvor drivstempelet og balanseringsstempelet er tettet til fluidkanalen, slik at de innelukker et volum av hydraulikkfluid derimellom.

7. Bremsemekanisme som angitt i krav 6, hvor den side av balanseringsstempelet som ikke vender mot drivstempelet er blottlagt for trykk inne i borehullet.

8. Bremsemekanisme som angitt i krav 7, hvor den andre sylinderen er lokalisert i umiddelbar nærhet av kanten av kroppen, og hvor kroppen har minst én åpning som borehullsfluid i bruk, kan gå inn i den andre sylinderen gjennom.

9. Bremsemekanisme som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-8, hvor det fjærende forspenningsmiddel tilveiebringer en forbelastende forspenningskraft på bremseorganet.

10. Bremsemekanisme som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-9, hvor det fjærende forspenningsmiddel er i det minste én trykkfjær.

11. Bremsemekanisme som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-10, hvor bremseorganet er montert på et bæreorgan som er bevegelig i forhold til kroppen.

12. Bremsemekanisme som angitt i krav 11, hvor bæreorganet er en bro som spenner over kroppen.

13. Bremsemekanisme som angitt i krav 12, hvor det er to trykkfjærer som tilveiebringer det fjærende forspenningsmiddel, hvor en trykkfjær er lokalisert ved hver ende av broen, og hvor de to trykkfjærer tilveiebringer lignende forspen-ningskrefter på broen.

14. Bremsemekanisme som angitt i krav 13, hvor trykkfjærene i sin avlastede til-stand rager utenfor kroppen, hvorved trykkfjærene må trykkes sammen under påsetting av bremsemekanismen på nedihullsverktøyet.

15. Bremsemekanisme som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-14, hvor dempemekanismen er variabel.

16. Bremsemekanisme som angitt i krav 15, hvor variabiliteten av dempemekanismen er tilveiebrakt av ombyttbare dempeorganer.

17. Bremsemekanisme som angitt i krav 2, hvor dempemekanismen innbefatter et magnetoreologisk fluid inne i fluidkanalen, og en elektrisk spole for å frembringe et magnetfelt inne i en del av fluidkanalen.