NO810583L - Hydraulisk motor for borehullskjerneverktoey. - Google Patents

Description

I

HYDRAULISK MOTOR FOR BOREHULLSKJERNEVERKTØY

KORT OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Et apparat er blitt utviklet for å ta sanne prøver av underjordiske formasjoner og berge partier av de fluider som inneholdes i prøvene. Disse prøver er nyttige ved evaluering av de geoligiske, mineralogiske og fysiske egenskaper til en formasjon av interesse. Dette apparat inneholdes i et egnet hus som kan senkes på en standard loggekabel gjennom et borehull til en formasjon av interesse. Apparatet opphenges i formasjonen av interesse, og en hydraulisk innretning aktiviseres for å kile apparatet fast i borehullet. En hydraulisk motor forsynt med et kjerneskjærehode aktiviseres for rotasjon av skjærehodet, og en hydraulisk innretning aktiviseres for å bevege skjærehodet til skjærende kontakt med sideveggen av borehullet. Ved fullført kjerneskjæring blir kjerneholderløp-et og skjærehodet bøyet for å brekke kjernen løs fra formasjonen. Kjerneholderløpet inneholdende kjernen trekkes så tilbake inn i huset, og apparatet fjernes fra borehullet. I forbedringen ifølge foreliggende oppfinnelse har den hydrauliske motor førings- eller styresporinnretninger for å gi positiv kontakt mellom rotorens vinger og periferien av den hydrauliske motors rotorhulrom, og rotoren har kanalinnret-ninger for fluidforbindelse mellom det bakre parti av vingene

i kontakt med periferien av rotorhulrommet under rotorens rotasjon og det bakre parti av vingene som befinner seg inne

i rotoren.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er et skjematisk riss som viser nedsenkning av en før-ste utførelse av apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse i et borehull. Fig. 2 er et skjematisk riss som viser den første utførelse forankret i borehullet og under skjæring av en kjerne fra sideveggen i borehullet. Fig. 3 er et skjematisk riss som viser fjerning av den første utførelse fra et borehull. Fig. 4 er et skjematisk riss av støtteskoen for den første utførelse. Fig. 5 er et skjematisk riss som viser støtteskoen på fig. 4 under forankring av den første utførelse i et borehull. Fig. 6 er et skjematisk riss som viser den hydrauliske kjerneskjæreinnretning for den første utførelse. Fig. 7 er et skjematisk riss som viser kjerneskjæreinnretningen på fig. 6 under skjæring av en kjerne. Fig. 8 er et skjematisk riss som viser kjerneskjæreinnretningen på fig. 6 under løsbrekking av en kjerne fra formasjonen. Fig. 9 er et skjematisk riss som viser kjerneskjæreinnretningen på fig. 6 med en oppfanget kjerne. Fig. 10 er et isometrisk riss som viser kjerneskjæreinnretningen for den første utførelse. Fig. 11 er et snitt av den hydrauliske motor for den hydrauliske kjerneskjæreinnretning tatt gjennom den hydrauliske motors rotor. Fig. 12 er et snitt av den hydrauliske motor av den hydrauliske kjerneskjæreinnretning tatt gjennom kjerneholderløpet ved fluidinnløps- og utløpsportene. Fig. 13 er en skjematisk fremstilling av det hydrauliske system av den første utførelse som betjener de hydrauliske motorer i kjerneskjæreinnretningen. Fig. 14 er en skjematisk fremstilling av det hydrauliske system for den første utførelse som betjener de hydrauliske sylindre for støtteskoen og kjerneskjæreinnretningen. Fig. 15 er et skjematisk riss av skottet og de hydrauliske koblinger i den første utførelse. Fig. 16 er en skjematisk fremstilling av de elektriske be-tjenings- og kontrollsystemer for den første utførelse. Fig. 17 er en skjematisk fremstilling av de elektriske be-tjenings- og kontrollsystemer for en andre utførelse av apparatet vist på fig. 1 - 15. Fig. 18 er et skjematisk riss som viser den mekaniske seksjon av en tredje utførelse av apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 19 er et skjematisk riss som viser den hydrauliske kjerneskjæreinnretning for den tredje utførelse. Fig. 20 er et skjematisk riss som viser kjerneskjæreinnretningen på fig. 19 under skjæring av en kjerne. Fig. 21 er et skjematisk riss som viser kjerneskjæreinnretningen på fig. 19 under løsbrekking av en kjerne fra en formasjon. Fig. 22 er et skjematisk riss som viser kjerneskjæreinnretningen på fig. 19 med en fanget kjerne. Fig. 23 er et isometrisk riss som viser kjerneskjæreinnretningen for en tredje utførelse. Fig. 24 er en skjematisk fremstilling av det hydrauliske system for den tredje utførelse som betjener den hydrauliske motor for kjerneskjæreinnretningen. Fig. 25 er en skjematisk fremstilling av det hydrauliske system for den tredje utførelse som betjener de hydrauliske sylindre for støtteskoen og kjerneskjæreinnretningen. Fig. 26 er et skjematisk riss som viser strømningsstrupeven-tilen i det hydrauliske system på fig. 25 med delvis strupet dyse. Fig. 27 er et skjematisk riss som viser strømningsstrupeven-tilen på fig. 26 med hovedsakelig strupet dyse. Fig. 28 er en skjematisk fremstilling av de elektriske betjen-ings- og kontrollsystemer for den tredje utførelse.

DETALJERT BESKRIVELSE

Fremgangsmåten og apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter en understøttelsesdel, en skoinnretning montert på understøttelsesdelen for bevegelse mot og bort fra sideveggen i et borehull, en hydraulisk motorinnretning montert på under-støttelsesdelen for bevegelse mot og bort fra sideveggen av borehullet, og en borinnretning forbundet med rotoren av den hydrauliske motorinnretning.for boring av et hull. Apparatet plasseres på et valgt sted i borehullet for boring inn i sideveggen av borehullet. På det valgte sted aktiviseres skoinnretningen for å fastkile apparatet i borehullet. Dette følges av aktivisering av den hydrauliske motorinnretning for å rotere boret og for boring inn i sideveggen av borehullet. Boret trekkes så tilbake, og apparatet fjernes fra borehullet.

Apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse kan hensiktsmessig inneholdes i en husinnretning for å beskytte apparatets ele menter. Denne husinnretning har en åpning som skoinnretningen kan bevege seg gjennom for å fastkile huset på et sted i borehullet, og en åpning gjennom hvilken boreinnretningen kan bevege seg for å bore inn i borehullets sidevegg.

Borinnretningen kan være utrustet for forskjellige oppgaver, såsom boring inn i sideveggen av et borehull for å gi en åp-.ning eller for å gi en prøve. Passende borinnretninger kan velges for boring direkte inn i den underjordiske formasjon som utgjør sideveggen i borehullet, og for boring gjennom metall når borehullet er foret med stålforing. Et diamantforsynt bor er egnet for boring inn i underjordiske formasjoner, mens et wolfram-karbidbor er egnet for boring gjennom en for-ing og inn i formasjonen bak foringen.

Boret kan være forsynt med et kjerneboringsskjær og et kjerne-holderløp for å ta prøver av sideveggen i borehullet. Kjerneboringsskjæret, såsom et diamantforsynt skjær, forbindes via kjerneholderløpet med rotoren av den hydrauliske motor for å ta en prøve av sideveggen av borehullet og for å fange prøv-en.

Apparatet kan også forsynes med et middel for å bøye kjerneborskjæret ved fullført kjerneboring i formasjonen som danner borehullets sidevegg. Bøying av kjerneboret brekker kjernen løs fra sideveggen. Midlene for bøying av kjerneborskjæret kan være en styresporinnretning som en styresporsamvirkende innretning forbundet med den hydrauliske motor beveger seg langs under skjæring av kjernen og som har en innretning som ved fullført kjerneskjæring.beveger motoren omtrent 9 0° på bevegelsesretningen for motoren under skjæring av kjernen. Med et spor som styresporinnretning og en tapp som samvirkende eller inngripende innretning kan sporet være utvidet ved enden av kjerneboringen for å muliggjøre denne bøyning. Kjer-neløpet og kjerneborskjæret er dimensjonert slik at det vil være mindre klaring for kjernen i løpet enn for kjerneløpet i det hull som er boret av kjerneboringsskjæret. Kjernen brekkes løs fra formasjonen ved å bøye eller bevege den bakre ende av kjerneløpet i rett vinkel med bevegelsesretningen for kjerneborskjæret under skjæring av kjernen. Denne bøyning utøver trykk mot toppen av kjernen og brekker kjernen løs fra formasjonen ved skjæret.

Borskjæret kan føres ut til inngrep med sideveggen av borehullet og trekkes tilbake ved hjelp av ethvert egnet middel såsom ved bruk av en hydraulisk innretning for å føre ut eller trekke skjæret tilbake eller ved hjelp av en hydraulisk innretning for å føre boret ut og en fjærinnretning for å trekke boret tilbake. I en utførelse av dette apparat som beskrevet i foreliggende ansøkning, benyttes fjærer med konstant strekk for å trekke boret tilbake, og hydrauliske sylindre benyttes for å føre boret ut. I tilfelle av tap av hydraulisk kraft vil fjærene trekke boret tilbake, og apparatet vil kunne fjernes fra borehullet. I en annen utførelse av dette apparat beskrevet i denne ansøkning benyttes en dobbeltvirkende hydraulsylinder for å føre boret ut og trekke det tilbake.

Apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse betjenes med fordel av to hydrauliske systemer. Et høyvolumsystem benyttes for rotasjon av den hydrauliske motorinnretning, og et lavvolum-system benyttes for betjening av den hydrauliske innretning som benyttes for å bevege skoinnretningen og borinnretningen. Fluidstrømmen for å bevege borinnretningen til borende kontakt med sideveggen av borehullet kontrolleres fortrinnsvis ved hjelp av en fluidstrømningsstrupeventil som har en dyse som fluidet strømmer igjennom for å bevege boret til bore-kontakt. Ventilen har en dysestrupeinnretning såsom en slank, tilspisset stang hvor den tilspissede ende er plassert for bevegelse mot og bort fra dysen. Bevegelse av den slanke, tilspissede stang kontrolleres av den motsatte virkning av

en fjær og en kontrollfluidinnretning som innvirker på stangen. I utførelsen beskrevet i denne ansøkning motvirker fluid-trykk fra høyvolumsystemet en fjær gjennom et stempel forbundet med den slanke stangen. Fjæren og den motvirkende kontrollfluidinnretning er anordnet i en sylinder for å bevege den spisse ende av stangen til samvirkning med dysen når trykket øker i høyvolumsystemet. Trykkøkninger i høyvolum-

systemet kan forårsakes ved fastkiling av boret under utskjæring av kjernen forårsaket av at for mye kraft utøves under pressing av boret mot sideveggen. Samvirkning mellom den slanke stang og dysen reduserer volumet av fluid for bevegelse av boret til kontakt med borehullets sidevegg, for således å redusere borfriksjonen.

Solenoidbetjente ventiler forbundet ved hjelp av roterende brytere til et kontrollpanel benyttes for å kontrollere bevegelsen av det hydrauliske fluid gjennom apparatet. Disse ventiler kontrollerer utføring og tilbaketrekking av skoinnretningen, valget av en hydraulisk motorinnretning i utførel-ser som har flere hydrauliske motorinnretninger, og utskyv-ing og tilbaketrekking av borinnretningen. I en første ut-førelse av denne oppfinnelse som beskrevet i denne ansøkning benyttes to roterende brytere for å velge og kontrollere de operasjoner som skal utføres. I den første utførelse er so-lenoidbet jente ventiler for kontrollering av utskyvningen og tilbaketrekkingen av skoinnretningen og for aktivisering av én av flere borinnretninger for rotasjon, forbundet med en første roterende bryter. Solenoidbetjente ventiler for kontrollering av utskyvningen og tilbaketrekkingen av den valgte borinnretning er forbundet med en andre roterende bryter. I en andre utførelse benyttes tre roterende brytere for velging og kontrollering av de operasjoner som skal utføres. I denne andre utførelse er solenoidbetjente ventiler for aktivering av én av en flerhet borinnretninger forbundet med en første roterende bryter. Til denne første roterende bryter er det også forbundet en innretning for velging av operasjonen av den andre og tredje roterende bryter. Solenoidbetjente ventiler for kontrollering av utskyvningen og tilbaketrekkingen av skoinnretningen er forbundet med den andre roterende bryter, og solenoidbetjente ventiler for kontrollering av utskyvningen av en valgt borinnretning er forbundet med den tredje roterende bryter. I en tredje utførelse benyttes to roterende brytere for velging og kontrollering av de operasjoner som skal utføres. I denne utførelse er solenoidbetjente ventiler for utskyvning og tilbaketrekking av skoinnretningen forbundet med den første roterende bryter, og sole noidbetjente ventiler for utskyvning og tilbaketrekking av en enkelt borinnretning er forbundet med den andre roterende bryter .

Apparatets funksjoner overvåkes på hensiktsmessig måte ved bruk av posisjonstransduktorer, trykktransduktorer og motstander, og overføring av deres utsignal til kontrollpanelet skjer gjennom en dedisert leder i en flerleders loggkabel. Posisjonstransduktorene er forbundet med skoinnretningen og med den hydrauliske motorinnretning for overvåkning av deres bevegelse mot og bort fra borehullets sidevegg, en trykktransduktor er forbundet med det høyvolums hydrauliske system for overvåkning av trykket som utøves gjennom den hydrauliske motor til rotasjon av boret, og motstander er forbundet med de roterende brytere for å overvåke de valgte bryterstilling-er.

Utsignalet fra posisjons- og trykktransduktorene omvandles til frekvens og overføres som frekvens gjennom de dediserte ledere til kontrollinnretningen hvor deres utganger adskilles og overvåkes. Utgangene fra separate transduktorer omvandles til frekvenser i et valgt område slik at frekvensområdet som tilsvarer utsignalet fra de separate transduktorer adskilles i kontrollpanelet og omdannes til separate overvåkingssigna-ler.

Utsignalet fra motstanden overføres direkte gjennom den dediserte leder til kontrollinnretningen og overvåkes på en mot-standsmåler såsom et ohmmeter. Et positivt og negativt regi-strerende ohmmeter kan...benyttes i kombinasjon med dioder i kretsen for overvåkning av separate motstander med positive og negative spenninger overført gjennom den dediserte leder.

Betjeningen av de roterende brytere og overføringen av utsignaler fra posisjons- og trykktransduktorene og motstandene kan alt sammen gjøres på en dedisert leder i en multileders loggkabel som tilfører kraft gjennom separate ledere for betjening av de hydrauliske systemer. De positive og negative likestrømspulser for rotering av de roterende brytere over- føres separat gjennom den dediserte leder. Utgangssignalet fra posisjons- og trykktransduktorene omvandles til frekvens og overføres via den dediserte leder i forbindelse med over-føring av utgangssignalet fra motstanden. Disse utsignaler kan overføres gjennom den dediserte leder til enhver tid, bortsett fra under overføring av pulser for rotasjon av de roterende brytere.

En utførelse av apparatet for sideveggkjerneboring ifølge foreliggende oppfinnelse er illustrert på fig. 1-16. På fig. I er kjerneboringsapparatet 10 vist under nedsenkning i et borehull 15 ved hjelp av en kabel 12 som forbinder den øvre ende av kjerneboreapparatet 10 med et kontrollpanel. Et hus II i form av en stålsylinder benyttes for å omgi alle delene av kjerneboreapparatet 10. Det nedre parti av huset 11 inneholder stort sett mekaniske elementer og betegnes som den mekaniske seksjon 70. Det midlere parti inneholder hovedsakelig hydrauliske elementer og betegnes som den hydrauliske seksjon 80. Det øvre parti inneholder stort sett elektriske elementer og betegnes som den elektriske seksjon 90.

Huset 11 i denne utførelse har en total lengde på omtrent 7,6 m, og apparatet har en vekt på omtrent 27 0 kp, bortsett fra kabelhodet som forbinder kabelen 12 med det øvre parti av huset 11. Den mekaniske seksjon 70 har en diameter på omtrent 12,7 cm, og den elektriske seksjon har en diameter på ca. 9,5 cm. Det nedre parti av den hydrauliske seksjon har en diameter på ca. 12,7 cm, mens det øvre parti har en diameter på ca. 11,5 cm. Et overgangsstykke benyttes for å forbinde den hydrauliske seksjon med den elektriske og har en diameter på ca. 11,5 cm ved sin nedre ende og en diameter på ca. 9,5 cm ved sin øvre ende. Kraven 71, som forbinder den mekaniske seksjon med den hydrauliske seksjon, har en diameter på ca. 14,5 cm.

I denne utførelse er hovedelementene av den mekaniske seksjon fire hydrauliske kjerneboreinnretninger 30 og en hydraulisk betjent støtteskoinnretning 20. Ved hjelp av et signal fra kontrollpanelet beveges støtteskoen 20 til kontakt med veggen I borehullet 15 for å tvinge huset 11 til kontakt med veggen på motsatt side av borehullet 15 i forhold til støtteskoen 20. En kjerneskjæreinnretning 30 aktiviseres så fra kontrollpanelet og skjærer en kjerne ut av borehullets vegg. Fig. 2 viser støtteskoen 20 i kontakt med veggen i borehullet 15 og den nedre kjerneskjæreinnretning 30 under skjæring av en kjerne fra veggen av borehullet 15. På fig. 2 vises at kjerner allerede er blitt skåret ut av de tre øvre kjerneskjære-innretninger, og kjernene er vist fanget i de øvre tre kjerne-sk jæreinnretninger . Fig. 3 viser støtteskoinnretningen 20 i tilbaketrukket stilling og kjerneskjæreapparatene 10 fjernet fra borehullet 15.

Fig. 4 og 5 viser støtteskoinnretningen 20 i detalj. Som vist på fig. 4, betjenes skoen av en dobbeltvirkende hydraulsylinder 21 som er forbundet med støtteskoen 20 ved en styretapp 22 gjennom en forbindelsesarm 23. På signal fra kontrollpanelet skyves stempelstangen 24 i hydraulsylinderen 21 ut, som vist på fig. 5, for å dreie støtteskoen om omdrein-ingstappen 25 til kontakt med sideveggen av borehullet 15. Ved utskyvning av stempelstangen 24 beveger styretappen 22 seg i styresporet 26. Bevegelse av skoen overvåkes av en po-sis jonstransduktor 27 som er koblet til stempelstangen 24 via en arm 28. Inngrep mellom skoen og borehullet tvinger huset II mot motsatt side av borehullet. Ved å slakke spenningen

i kabelen vil vekten av kjerneboreapparatet 10 bringe skoen 20 til å grave seg inn i veggen og ytterligere forankre eller fastkile huset 11 i borehullet 15.

Fig. 6-9 illustrerer.. funksjonen av den hydrauliske kjerneskjæreinnretning 30. Som vist på fig. 6, er et kjerneskjærehode 31 forbundet med den hydrauliske motor 32 for rotasjon om kjerneholderløpets 33 lengdeakse. Den hydrauliske motor 32 er forbundet med enkeltvirkende hydrauliske sylindre 34

og 35 for å bevege kjerneskjærehodet 31 gjennom en åpning i huset 11 og til skjærekontakt med veggen av borehullet 15. Den hydrauliske motor 32 er forbundet med hydraulsylindrene

34 og 35 via kabler 36 som strekker seg over ruller 37. Ved forlengelse av stempelstengene 41 og 42 i hydraulsylindrene hhv. 34 og 35, som vist på fig. 7, overføres kraft gjennom kablene 36 for å tvinge skjærehodet 31 til kontakt med veggen av borehullet. Kjerneskjærehodet holdes i vanligvis tilbaketrukket stilling av virkningen av flatt viklede fjærer 38 med konstant spenning og styres under skjæring av kjernen av styredeler 39 og 40 og styretapper 58. Styretappene 58 beveger seg i styrespor 59 i understøttelsesdeler 46 som vist på fig. 10. Huset 11 av kjerneskjæreapparatet 10 er forsynt med en avstandsholder 13 som har en høyde på ca. 10 mm og som forløper rundt åpningen i huset som skjærehodet beveger seg gjennom. Avstandsholderen gir minimal kontakt mellom kjerneboreapparatet 10 og sideveggen av borehullet for således å redusere muligheten av at kjerneboreapparatet blir sittende fast mot sideveggen av borehullet på grunn av differensial-trykk mellom formasjonen og det indre av borehullet. Kraven 71, som vist på fig. 1, har større diameter enn den øvrige del av kjerneboreapparatet og reduserer ytterligere muligheten av at apparatet blir sittende fast.

Funksjonen av den hydrauliske kjerneskjæreinnretning 30 er vist under skjæring av en kjerne fra en underjordisk formasjon 16 på fig. 7, under løsbrekking av kjernen 44 fra formasjonen 16 på fig. 8 og oppfanging av kjernen 44 i huset 11

på fig. 9. Den hydrauliske motor 32 aktiviseres fra kontrollpanelet for å rotere kjerneskjærehodet 31 om kjerneholderløp-ets 33 lengdeakse. Ved, et separat signal fra kontrollpanelet aktiviseres hydraulsylindrene 34 og 35 for bevegelse av den hydrauliske motor 32 langs styringen 39 for således å presse det roterende hode 31 til kontakt med veggen av borehullet 15. Kjerneskjærehodet benytter vanligvis diamanter som skjæ-reflater.

Det er vist på fig. 7 at stempelstangen 41 av hydraulsylinderen 34 strekkes ut til kontakt med en stopper 43. Ytterligere hydraulisk trykk tilført hydraulsylindrene 34 og 35, som vist på fig. 8, bevirker at stempelstangen 42 i hydraulsylinderen 35 strekker seg ytterligere ut for å bøye kjerne-holderløpet 33 i hullet boret av kjerneskjærehodet 31. Det er vist på fig. 8 at denne bøyning eller defleksjon bevirker bevegelse av den hydrauliske motor 32 mot føringen 40. Formasjonen 16 i kjerneholderløpet 33 adskilles derved som en kjerne 44 fra den øvrige del av formasjonen 16. Kjerneløpet 33 og kjerneskjærehodet 31 er dimensjonert slik at det er mindre klaring for kjernen i kjerneløpet 33 enn for kjerne-løpet i hullet boret av kjerneskjærehodet 31. Kjerneskjærehodet 31 er også forsynt med en kjerneholderring 45 for å holde kjernen fanget i kjerneløpet. Hydraulisk trykk i sy-lindrene 34 og 35 avlastes så, som vist på fig. 9, og fjær-innretningene 38 beveger den hydrauliske motor 32 til en stilling i huset 11 av kjerneboreapparatet.

Detaljer ved den hydrauliske kjerneskjæreinnretning 30 er vist på fig. 10, 11 og 12. Som vist på fig. 10, er enkeltvirkende hydraulsylindre 34 og 35 som aktiviserer stempelstengene 41 og 42, kabler 36 og ruller 37 for å bevege skjærehodet 31 til kontakt med sideveggen av borehullet, forbundet<7>med under-støttelseskonstruksjoner 46. Denne isometriske tegning av den hydrauliske motor 32 viser at kjerneløpet 33 strekker seg gjennom og utgjør en integrert del av motoren 32, idet rotoren 47 er pålitelig festet til kjerneløpet 33 for funksjon i motorlegemet 48. Dette er også vist på fig. 11 og 12. Motoren 32 er tettet av lagerplater 49 og trykkplater 50 og 51. Lagerplatene 49 er forsynt med styrespor 52 som styrearmer 53 på vingene 54 beveger seg i for å gi positiv kontroll av vingenes 54 bevegelse i motorlegemet 48. Dette gir sikker fluidtetning i den hydrauliske motor 3.2.

De enkeltvirkende hydraulsylindre 34 og 35 er forbundet med den hydrauliske motor .32 ved hjelp av kabler 36 ved trykkplaten 51. De fire flatt viklede fjærer 38 med konstant spenning som holder kjernehodet 31 i normalt tilbaketrukket stilling, er forbundet med den hydrauliske motor 3 2 ved armer 55 som rager ut fra trykkplaten 50.

Kjerneskjærehodet 31 er gjenget for skrueforbindelse med kjerneholderløpet 33 og har et egnet spor 56 for å oppta en fjærring 45 for fastholdelse av kjernen. Kjerneholderringen 4 5 er fremstilt av fjærstål og er rulletert ved sin kjerne- kontaktkant slik at den vil gripe en kjerne 44 som innføres i kjerneløpet 33 og derved forhindre tap eller ødeleggelse av kjernen. Kjerneløpet 33 er også forsynt med ventilasjonsåp-ninger 57 som tillater fluid og partikler å bevege seg fritt rundt kjerneskjærehodet 31. Et spiralspor 61, som vist på fig. 12, er også skåret i innerflaten av kjerneløpet for ytterligere å gjøre det mulig for fluid og partikler å bevege seg i kjerneløpet 33.

I tillegg til føringene 39 og 40 er styretappene 58 forbundet med legemet 48 av den hydrauliske motor 32 og beveger seg i føringsspalter 59 i understøttelsen 46. Føringssporet gir en føringsbane som samvirker med styretappene for å regulere banen til kjerneskjæreinnretningen under skjæring av en kjerne. Det øvre parti av føringsspaltene 59 er utvidet for å tillate defleksjon av den hydrauliske motor 32 fra føringselementene 39 mot føringselementene 40 når stopperen 43 forhindrer ytterligere bevegelse av stempelstangen 41 av hydraulsylinderen 34. Som beskrevet i det foregående, vil defleksjonen av den hydrauliske motor 32 og kjerneløpet 33 forårsake at en kjerne brekkes løs fra formasjonen. Samvirkningen mellom førings-elementene 39 og 40 med bevegelsen av styretappene 58 gjennom føringsspaltene 59 gir sikker kontroll av orienteringen av kjerneskjærehodet 31 under skjæring av en kjerne 44.

Et tverrsnitt av den hydrauliske motor 32 gjennom sentrum av rotoren 47 er vist på fig. 11. Den viser at fluid strømmer inn i den hydrauliske motor 32 til høyre og strømmer ut til venstre for å gi rotasjon mot urviserne av rotoren 47 og kjerneløpet 33 forbundet med denne ved hjelp av en kile 64. Føringssporene 52 i lagerplatene 49 er vist med fantomlinjer

på fig. 11 for å illustrere forbindelsen mellom føringsspor-ene 52 som føringsbane og styrearmene 53 som inngrepsmidler i føringsbanene for å gi positiv kontroll av bevegelsen av vingene 54 i motorlegemet 48. Med kjerneløpet forløpende gjennom rotoren kan vingene på motsatte sider av rotoren ikke forbindes for å gi positiv kontakt mellom vingene og periferien av rotorhulrommet under rotorens rotasjon. Det er også vist at en kanal 62 er anordnet i rotoren 47 for transport

av fluid mellom partiet av vingene 54 i kontakt med periferien av rotorhulrommet og partiet av vingene i åpningen 63. Kanalen 62 gir fluidforbindelse mellom partiet av vingene 54 i kontakt med periferien av rotorhulrommet og et sted i åpningen 63 inntil og fortrinnsvis under det laveste nivå som vingene 54 beveger seg i rotoren under dennes rotasjon. Styretapper 58 på motorlegemet 48 er også vist på fig. 11.

Kanalen 62 i rotoren gir mulighet for trykkutligning mellom

åpningen i rotoren og partiet av rotorhulrommet som omgir rotoren. Når vingene beveger seg utover i åpningen, forhindrer trykkutligningen fordampning av fluid i åpningene under vingene. Når vingene beveger seg inn i åpningene, vil fluid i

åpningene sive ut gjennom kanalen og inn i partiet av rotorhulrommet som omgir rotoren.

Tverrsnittet av den hydrauliske motor 32 gjennom sentrum av kjerneholderløpet 33 er vist på fig. 12. Det vil ses at kjerneløpet 33 er forbundet med rotoren 47 ved kilen 64, at kjerneløpet 33 roterer i den hydrauliske motor 32 på lageret 66 og at trykkringer 68 er anordnet for å holde kjerneløpet 33 i motoren 32. Tetninger 67 såsom kombinerte O-ringér og karbontetninger er anordnet for å holde fluidet i motoren 32. Videre er føringssporene 52 i lagerplatene 49 vist på fig. 12 sammen med styrearmer 53 forbundet med vingene 54 for å gi positiv kontroll av vingenes 54 bevegelse.

Dette snitt er tatt gjennom fluidinnløps- og utløpsportene for den hydrauliske motor og viser stillingen av vingene 54

i åpningene 63 på dette sted. På fig. 12 er høyden av rotoren 47 i forhold til posisjonen av vingene 54 på dette sted vist med fantomlinjer. En utsparing 65, som vist på fig. 11 og 12, er maskinert i periferien av rotorhulrommet av motoren 3 2 for å øke eksponeringstiden av kamrene som dannes mellom vingene 54 til fluidet ved fluidinnløps- og utløpsportene. På fig. 12 er det også vist det spiralformede spor 61 i innerflaten av kjerneløpet 33 og åpningene 57 i kjerneløpet som gir mulighet for bevegelse av fluid og partikler i kjerneløpet 33.

I

Støtteskoinnretningen 20 og kjerneskjæreinnretningen 30 betjenes av hydraulisk trykk som tilføres av de to hydrauliske systemer vist skjematisk på fig. 13 og 14. Det høyvolums hydrauliske system 120, vist på fig. 13, gir hydraulisk fluid for betjening av de hydrauliske motorer 32 og forsynes av en hydraulisk'pumpe 121 som har en kapasitet på 26,5 1 pr. min. og drives av en trefase elektrisk motor på én hestekraft, 440 volt. Denne høyvolums hydrauliske pumpe 121 er plassert i den hydrauliske seksjon 80 i kjerneboreapparatet 10 og er forbundet med de hydrauliske motorer 32 gjennom skottforbindelser 122 og solenoidbetjente, to-veis, normalt lukkede ventiler 123. Det hydrauliske system 120 er også forsynt med en trykkavlastningsventil 125 og en trykktransduktor 126.

Ved signal fra kontrollpanelet åpnes en valgt ventil 123, og hydraulisk fluid i systemet 120 strømmer gjennom den valgte ventil, skottforbindelsen 122 og den hydrauliske motor 32 for å bevirke rotasjon av skjærehodet 31 forbundet med motoren. Det utstrømmende hydrauliske fluid fra motoren 32 strømmer inn i et hydraulisk fluidreservoar i den hydrauliske seksjon 80 gjennom skottforbindelsen 124.

Det lavvolums hydrauliske system 130, som vist på fig. 14, tilveiebringer hydraulisk fluid for utføring og tilbaketrekking av støtteskoen 20 og for utføring av skjæreinnretningen 30. Dette hydrauliske system betjenes av en lavvolums hydraulisk pumpe 131 som drives av en én-fase vekselstrøms-motor på 120 volt. Denne hydrauliske pumpe 131 er plassert i den hydrauliske seksjon 80 av kjerneboreapparatet 10 og er forbundet med sylinderne 34 og 35 i skjæreinnretningen 30 via solenoidbetjente, tre-veis, normalt lukkede ventiler 132

og via skottforbindelser 133. Den hydrauliske pumpe 131 er

forbundet med hydraulsylinderen 21 for støtteskoen 20 gjennom solenoidbetjente, tre-veis, vanligvis lukkede ventiler 134 og 135 og gjennom skottforbindelser 133. Det hydrauliske system 130 er også forsynt med en høytrykksavlastningsventil 136,

en lavtrykksavlastningsventil 137, en variabel strømningskon-trollventil 146 og en solenoidbetjent, to-veis, vanligvis åpen ventil 138.

Ved signal fra kontrollpanelet åpnes en valgt ventil 132, og hydraulisk fluid strømmer igjennom den valgte ventil for å bevirke at kjerneskjæreinnretningen 30 beveger seg til kontakt med sideveggen av borehullet. Under skjæring av en kjerne, fungerer det hydrauliske system 130 med sin ventil 138 i dennes normalt åpne stilling ved valgt trykk under det trykk som ville få kjerneskjæreinnretningen 30 til å kjøre seg fast, ca. 0,7 - 1,4 bar avhengig av typen fjell det skjæres i.

Strømningskontrollventilen 146 isolerer delvis lavtrykkspar-tiet av det hydrauliske system 130 ved kjerneskjæreinnretningen fra høytrykkspartiet ved støtteskoinnretningen. For å brekke kjernen løs fra formasjonen det bores i, lukkes ventilen 138 for å tilføre fullt trykk fra hydraulsystemet 130, ca. 31,5 bar, til sylinderne 34 og 35.

Ved separate signaler fra kontrollpanelet åpnes ventilen 134 for å føre ut støtteskoen 20 og ventilen 135 åpnes for å trekke tilbake skoen 20. Ved å forbinde den dobbeltvirkende hydraulsylinder 21 til ventilene 134 og 135, som vist på fig. 12, vil hele det hydrauliske trykk dannet i hydraulsystemet 130 bevirke utstrekning eller tilbaketrekning av stempelstangen 24 i sylinderen 21 og derved utstrekning eller tilbaketrekning av støtteskoen 20. Ventilen 134 er slik koblet at den forblir åpen under kjerneskjæreoperasjonen.

Som vist på fig. 15, er de hydrauliske ledninger ved skottene 81 og 82 mellom den mekaniske seksjon 70 og den hydrauliske seksjon 80 forsynt med skottforbindelser som omfatter fjærbe-lastede kuleventiler 83 og 84 og med kommersielt tilgjengelige elektriske gjennommatningsforbindelser 89. Kuleventilen 83 befinner seg i den mekaniske seksjon 70, mens kuleventilen 84 befinner seg i den hydrauliske seksjon 80. Disse kuleventiler er vanligvis lukket når den hydrauliske og mekaniske seksjon er adskilt.

Fjærkraften i disse kuleventiler forstås best under henvisning til fig. 13 og 14. På fig. 13 vil det ses at det hydrauliske fluid i høyvolums systemet 120 strømmer fra den hydrauliske

I

seksjon 80 gjennom skottforbindelsene 122 inn i den mekaniske seksjon 70. Fjærer i partiet av skottforbindelsene 122 i den hydrauliske seksjon 80 er valgt til å gi mindre kraft mot kulen 86 enn fjæren utøver mot kulen 85 i partiet av skottforbindelsene 122 i den mekaniske seksjon 70. Fjærene er slik valgt at kuleventilen 83 i den mekaniske seksjon 70 vil forbli i det minste delvis lukket og kuleventilen 84 i den hydrauliske seksjon 80 vil forbli åpen ved sammenføring av skottene 81 og 82. Ved sammenføring av skottene vil kulen 85

i forbindelsen 122 tvinge kulen 86 i forbindelsen 122 bort fra setet 88. Den mekaniske seksjon av forbindelsen 122 vil forbli i det minste delvis lukket inntil hydraulisk trykk ut-vikles i det høyvolums hydrauliske system 120 for således å skyve kulen 85 fullstendig bort fra setet 87 og holde ventilene 83 og 84 i åpen stilling under betjening av den hydrauliske kjerneskjæreinnretning 30. Dette tillater bruk av fjærbe-lastede kuleventiler i det høyvolums hydrauliske system. Som en sikkerhetsforanstaltning er hakkforsynte stoppere 109 .anordnet i ventilene 83 og 84 for å forhindre at ventilene lukker fullstendig under fluidstrømmen derigjennom.

For å tømme hydraulisk fluid fra den mekaniske seksjon 70 til den hydrauliske seksjon 80 i det hydrauliske system 120, velges fjærene i forbindelsen 124 slik at kuleventilen 83 i den mekaniske seksjon 70 vil forbli åpen og kuleventilen 84 i den hydrauliske seksjon 80 vil forbli i det minste delvis lukket ved sammenføring av skottene 81 og 82. Ved utvikling av hydraulisk trykk i det hydrauliske system 120 vil ventilene 83 og 84 befinne seg i åpen stilling under betjening av kjerneskjæreinnretningen 30 slik at hydraulisk fluid vil strømme ut i det hydrauliske reservoar.

Ved det lavvolums hydrauliske systems 130 funksjon vil hydraulisk fluid både utøve trykk gjennom hydraulsylindrene 21, 34 og 35 og strømme ut gjennom kuleventilene 83 og 84 i forbind-elsene 133. Derfor er fjærene i kuleventilene 83 og 84 i det hydrauliske system 130 valgt slik at begge ventilene 83 og 84 vil være åpne ved sammenføring av skottene 81 og 82.

Man har funnet at skottene 81 og 82 må sammenføres under slike forhold at det blir kontakt metall mot metall mellom kuleventilene 83 og 84 og slik at fluider fra borehullet ikke kommer i kontakt med kuleventilenes sammenpassende flater. Ved sammenføring av skottene vil individuelle O-ringer rundt hver kuleventil og elektrisk forbindelse forhindre kommuni-kasjon av fluid eksempelvis mellom kuleventilene og mellom kuleventilene og de elektriske forbindelser. Fluider fra borehullet utelukkes ved å anordne en O-ringtetning mellom skottene 81 og 82. Tetningsflaten 103 på skottet 81 har et spor 104 for en O-ring 105. O-ringen 105 passer sammen med skjørtet 106 på skottet 82 for å utelukke borehullsfluider fra de sammenpassende flater i kuleventilene. For å sikre kontakt metall mot metall i ventilene 83 og 84, har skottet 81 en avlastningskanal 107 som fluid mellom skottene 81 og 82 siver ut gjennom under sammenføring av disse skottene. Ved sammenføring av disse skottene er det å foretrekke at skottene trekkes sammen, såsom ved hjelp av kraven 71, vist på fig. 1, på en slik måte at fluid lekker fra ventilene 83 og 84 og siver ut gjennom kanalen 107. Etter at skottene er ført sammen, lukkes ventilen 108 i kanalen 107.

Kjerneskjæreapparatet 10 i denne utførelse betjenes av en standard, syv-leders loggkabel. Kontrollpanelet er forsynt med en 220 volt tre-fase vekselstrømsgenerator som tilfører kraft til en transformatorgruppe hvor spenningen økes til ca. 1000 volt for overføring ned gjennom loggkablene. Tre-fasekraften som er nødvendig for å betjene den 440 volts motor i det høyvolums hydrauliske system 120 føres ned gjennom tre par ledninger i loggkabelen kollektivt betegnet med 91 på fig. 16. En-fasestrømmen som er nødvendig for å betjene den 120 volts elektriske motor for det lavvolums hydrauliske system 130 tilføres av en fantomkrets 92 over ett av ledningsparene 91 som er nødvendig for betjening av tre-fase motoren i det høyvolums hydrauliske system 120.

Den syvende leder 93 i den syv-leders loggekabel benyttes for overvåkning og kontrolloperasjoner. Kontrolloperasjonene ut-føres ved hjelp av to roterende brytere 200 og 250. Den ro terende bryter 200 er en seks-posisjons bryter som er forbundet med kjerneboreapparatet. Det er vist at den solenoidbetjente ventil 134 er forbundet med den roterende bryter 200 for å føre støtteskoen 20 ut i bryterstilling 1, for å holde støtteskoen i utragende stilling i bryterposisjonene 2 til 5, og at ventilen 135 er koblet for å trekke støtteskoen tilbake i posisjon 6. I bryterposisjonene 2-5 åpnes en utvalgt ventil 123 for å bevirke rotasjon av det utvalgte kjernebor, og en utvalgt ventil 132 aktiveres for utføring av den utvalgte skjæreinnretning 30. En positiv spenningspuls som overføres gjennom den syvende leder 93 fra en likestrømsgenerator 94 1 kontrollpanelet, bevirker at den roterende bryter 200 avanserer én posisjon, såsom fra posisjon 1 til posisjon 2. Den roterende bryter 250 er en tre-posisjons bryter som er tilkoblet inne i kjerneboreapparatet 10. Det er vist at en utvalgt ventil 132 er koblet til den roterende bryter 250 for å skyve ut den utvalgte kjerneskjæreinnretning i posisjon 2 og for å holde kjerneskjæreboret i utragende stilling mens ventilen 138 lukkes for å bøye kjerneskjæreløpet i posisjon 3. I bryterposisjon 1 vil den utvalgte ventil 132 returnere til sin normalt lukkede stilling, og ventil 138 vil returnere til sin normalt åpne stilling. En negativ spenningspuls overført gjennom den syvende leder 93 fra likestrømsgenera-toren 94 bevirker at den roterende bryter 250 avanserer én posisjon, såsom fra posisjon 1 til posisjon 2.

Den roterende bryter 200 er koblet til en motstandsrekke 201, som i sin tur er forbundet gjennom den syvende leder 93 og gjennom en ohmmeterkrets 102 til et ohmmeter 95 i kontrollpanelet. Posisjonen av den roterende bryter og den operasjon som aktiviseres i slik posisjon overvåkes derved av motstanden indikert av ohmmeteret 95.

Den roterende bryter 250 er i bryterposisjon 2 koblet for jording av trykktransduktorens 126 overvåkningskrets. Dette gir en indikasjon på bryterposisjonen for bryteren 250.

Stillingen av støtteskoen under utskyvning og tilbaketrekking av skoen 20 og posisjonen av den utvalgte hydrauliske kjerne-sk jæreinnretning 30 under skjæring av en kjerne bestemmes av posisjoxistransduktorer 27 og 60 som er forbundet hhv. med stempelstengene 24 og 41 av hydraulsylindrene 21 og 34. Po-sis jons transduktorene 27 og 60 er koblet i den elektriske seksjon 90 til en første motstand-til-frekvens omformer 202. Den første omformer 202 er koblet gjennom en linedriver 204 til den syvende lederkabel 93 for overføring av et signal til kontrollpanelet. I kontrollpanelet er lederen 9 3 koblet via en frekvens-til-spennings omformer 96 til et voltmeter 97 for overvåking av bevegelsen av stempelstangen i den utvalgte hydraulsylinder.

Utgangssignalet av en trykktransduktor 126 overføres også via den syvende leder 9 3 for overvåkning av trykket i det hydrauliske system 120 under borets rotasjon. Trykktransduktoren 126 er i den elektriske seksjon 90 koblet til en andre motstand-til-f rekvens omformer 203, som i sin tur er koblet gjennom linedriveren 204 til den syvende ledning 93 for overføring av et signal til kontrollpanelet. Ved kontrollpanelet er lederen forbundet via en frekvens-til-spennings omformer 98 til et voltmeter 99 for overvåkning av trykket i hydraulsystemet 120. Den roterende bryter 250 er også forbundet med den andre motstand-til-frekvens omformer, 203 for jording av omformeren 203 når den roterende bryter 250 befinner seg i posisjon 2. I denne bryterposisjon utøves trykk for løsbrek-king av en kjerne fra formasjonen og angis på kontrollpanelet ved en maksimal avlesning på voltmeteret 99.

Den første og andre motstands-til-frekvens omformer 202 og 203 er valgt for å omforme motstandssignaler til forskjellige frekvenser som lett kan adskilles ved kontrollpanelet. Den første motstand-til-frekvens omformer 202 er valgt slik at et lavpassfilter 100 med en grensefrekvens på 500 Hz vil isolere signaler overført gjennom den første omformer 202. Den andre motstand-til-frekvens omformer 203 er valgt slik at et høypassfilter 101 med en grensefrekvens på 10 kH vil isolere signalene overført gjennom den andre omformer 203. Frekvens-ene som isoleres ved kontrollpanelet sendes til separate fre kvens-til-spennings omformere 96 og 98 for overvåkning av hhv. posisjon og trykk.

Et kommersielt tilgjengelig gammastråleloggapparat er plassert i den elektriske seksjon 90 av kjerneboreapparatet 10

og er koblet til posisjon 6 på den roterende bryter 200, slik at når støtteskoen befinner seg i tilbaketrukket stilling, vil gammastråleloggapparatet være tilgjengelig for å oppnå informasjon angående formasjonen inntil kjerneboreapparatet 10. Gammastråleloggapparatet eller eventuelt et annet kommersielt tilgjengelig loggeapparat er ønskelig for riktig posisjonering av kjerneboreapparatet 10 inntil den formasjon som det skal tas prøve av.

Ved hjelp av gammastråleloggeapparatet kan denne utførelse av kjerneboringsapparatet benyttes til å lokalisere å ta opptil åtte prøver for hver gang kjerneboreapparatet senkes ned i et borehull. Kjernen 44 har en lengde på ca. halvparten av kjerneløpets 33 lengde. Derfor kan hver av kjerneboreinnret-ningene 30 aktiviseres to ganger på utvalgte steder i borehullet for skjæring av totalt åtte kjerner.

I en andre utførelse av apparatet ifølge oppfinnelsen som beskrevet i forbindelse med fig. 1 - 15, kontrolleres operasjon-ene ved å benytte tre roterende brytere 200, 250 og 260, som vist skjematisk på fig. 17. Den roterende bryter 200 er en seks-posisjons bryter og er koblet for aktivisering av støt-teskoen 20 for utskyvning eller tilbaketrekning i posisjonene 1 og 6, og for valgfri aktivisering av hver av de fire hydrauliske skjæreinnretninger 30 i posisjonene 2-5. I bryterposisjonene 1 og 6, aktiviseres den roterende bryter 260 for å kontrollere utskyvning og tilbaketrekning av støtte-skoen 20. Den solenoidbetjente ventil 134 i det hydrauliske system 130 for kontrollering av utskyvning av støtteskoen 20 er koblet ved den andre bryterposisjon av bryteren 260, og ventilen 135 for kontrollering av tilbaketrekking av støtte-skoen er koblet til den tredje bryterposisjon. I bryterposisjonene 2 - 5 av bryteren 200 åpnes en utvalgt ventil 123

for rotasjon av en kjerneskjæreinnretning 30, og den roter-

ende bryter 250 aktiviseres for kontrollering av utskyvning og tilbaketrekning av den valgte skjæreinnretning. Den utvalgte solenoidbetjente ventil 132 i det hydrauliske system 130 for kontrollering av utskyvning av den utvalgte skjæreinnretning 30 er koblet til den andre og tredje bryterposisjon på bryteren 250, og til den tredje bryterposisjon er også koblet den utvalgte ventil 138 for løsbrekking av kjernen fra formasjonen. Den utvalgte ventil 132 frigjøres for å kunne returnere til sin normale, lukkede stilling, og ventilen 138 frigjøres for å kunne returnere til sin normalt åpne stilling for tilbaketrekning av skjæreinnretningen i første bryterposisjon. En positiv spenningspuls som overfør-es gjennom den syvende leder 93 fra likestrømsgeneratoren 94, bringer den roterende bryter 200 til å avansere én posisjon, såsom fra posisjon 1 til posisjon 2. En negativ spenningspuls overført gjennom den syvende leder bringer den utvalgte roterende bryter 250 eller 260 til å avansere én posisjon.

De roterende brytere 200, 250 og 260 er koblet til motstands-rekker hhv. 201, 251 og 261. Disse motstander er gjennom den syvende leder og gjennom ohmmeterkretsen 102 koblet til et positivt og negativt indikerende ohmmeter 9 5 ved kontrollpanelet. Bryterposisjonen for den roterende bryter 200 overvåkes med en positiv spenning i lederen 93, og bryterposisjonen for den utvalgte bryter 250 eller 260 overvåkes med en negativ spenning i lederen 93.

Bruken av de tre roterende brytere som vist på fig. 17 tillater valgfri operasjon av støtteskoen 20 og en av de hydrauliske skjæreinnretninger 30. Denne uavhengige operasjon kan være viktig når kjerneboringsapparatet holdes mot veggen av borehullet på grunn av differansialtrykk mellom borehullet og formasjonen inntil borehullet, eller når skjæreinnretningen setter seg fast i det hull den har boret. I slike situasjoner vil den roterende bryter 200 bli avansert til sin første eller sjette bryterposisjon, og den roterende bryter 260 vil bli avansert til sin tredje bryterposisjon for å trekke tilbake støtteskoen. Den roterende bryter 200 vil så bli avansert til en av bryterposisjonene 2 til 5, og den roterende bryter 250 vil bli avansert til bryterposisjon 3 for å utøve maksimalt trykk i det hydrauliske system 13 0 for å bryte kjerneboreapparatet vekk fra sideveggen i borehullet. Under denne bryteoperasjon vil det hydrauliske system 120 ikke bli aktivisert for rotasjon av kjerneboreinnretningen 30.

En tredje utførelse av kjerneboreapparatet ifølge oppfinnelsen er illustrert på fig. 18 - 28. De mekaniske trekk ved dette apparat er illustrert på fig. 18-23, de hydrauliske trekk på fig. 24-27 og de elektriske trekk på fig. 28. De mekaniske hovedtrekk ved dette apparat, som illustrert på fig. 18, omfatter en hydraulisk kjerneboreinnretning 30 og en hydraulisk betjent støtteskoinnretning 20. I denne ut-førelse blir støtteskoen 20 og kjerneboreinnretningen 30 skjøvet ut og trukket tilbake ved hjelp av separate, dobbeltvirkende hydraulsylindre 21. Utskyvning og tilbaketrekning av støtteskoen og kjerneboreinnretningen bevirkes ved hjelp av separate signaler fra et kontrollpanel. På fig. 18 er støtteskoen og kjerneboreinnretningen vist i utskjøvet stilling .

Fig. 19-22 illustrerer funksjonen av den hydrauliske kjerne-sk jæreinnretning 20 ifølge denne utførelse. Som vist på fig. 19, er et kjerneskjærehode 31 forbundet med en hydraulisk motor 32 for rotasjon om lengdeaksen av et kjerneholder-løp 33. Den hydrauliske motor 32 er forbundet via en forbindelsesarm 72 ved en styretapp 73 til en dobbeltvirkende hydraulsylinder 21, som vist på fig. 18, for å bevege kjerneskjærehodet 31 gjennom en åpning i huset 11 og til skjærende kontakt med sideveggen av et borehull 15.

Funksjonen av den hydrauliske kjerneskjæreinnretning 30 er vist under utskjæring av en kjerne fra en underjordisk formasjon på fig. 20, under løsbrekking av kjernen 44 fra formasjonen 16 på fig. 21, og med fastholdt kjerne 44 i huset på fig. 22. Ved å energisere det høyvolums hydrauliske system som vist på fig. 24, roterer den hydrauliske motor 32 kjerneskjærehodet 31 om lengdeaksen av kjerneholderløpet 33. Ved signal fra kontrollpanelet aktiviseres hydraulsylinderen 21 for å bevege den hydrauliske motor 32 langs føringsspalten 74 for derved å tvinge det roterende kjerneskjærehode 31 til kontakt med sideveggen av borehullet 15.

Det er vist på fig. 21 at styretappene 73 har beveget seg

frem til endene av føringsspaltene 74, som er utvidet for å muliggjøre defleksjon av kjerneløpet 33 i hullet boret av kjerneskjæreinnretningen 30. Denne defleksjon av kjernehol-derløpet adskiller en kjerne 44 fra den øvrige del av formasjonen 16. Ved et separat signal trekkes kjerneskjæreinnretningen 30 tilbake til hvilestilling i huset 11. I denne hvilestilling, som vist på fig. 22, støter kontaktbryteren 79 mot kjernen 44 og overfører et signal til kontrollpanelet for å angi at det befinner seg en kjerne 44 i kjerneholderløpet 33.

Detaljer ved den hydrauliske kjerneskjæreinnretning 30 er

vist på fig. 23. En hydraulsylinder 21 er forbundet med en understøttelseskonstruksjon 46, hvilken hydraulsylinder aktiviserer en stempelstang 24 for å bevege kjerneskjærehodet 31 til kontakt med sideveggen av et borehull. Stempelstangen 24 er forbundet med den hydrauliske motor 32 gjennom armer 72. Armene 72 er forbundet med stempelstangen 24 ved hjelp av forbindelsestapper 75 og ved hjelp av en omdreiningstapp 76

på forbindelsesarmene 77 til styretapper 73 på legemet av den hydrauliske motor 32. Denne isometriske tegning av den hydrauliske motor 32 viser at kjerneløpet 33 strekker seg gjennom og er en integrert del av.motoren, hvilken rotor 47

er sikkert festet til kjerneløpet 33 for funksjon i motorlegemet 48. Motoren er tettet av lagerplater 49 og trykkplater 50 og 51. Ytterligere detaljer ved den hydrauliske motor er vist på fig. 11 og 12.

Styretappene 73, i form av inngrepsmidler i føringssporet, er forbundet med legemet 48 av den hydrauliske motor 32 og beveger seg i føringsspalter 74, som et føringsspor, i understøt-telsen 46. De øvre partier av føringsspaltene 74 er utvidet for å tillate defleksjon av den hydrauliske motor 32 i omtrent rett vinkel i forhold til sin bevegelsesbane langs fø-ringsspaltene under skjæring av en kjerne. Som beskrevet tidligere vil defleksjon av den hydrauliske motor 32 og kjer-

I ,

neløpet 33 bevirke løsbrekking av en kjerne fra formasjonen.

i

,En kjernelagringsinnretning 78 såsom en sykkelslange, er for-ibundet med den hydrauliske motor 3 2 ved trykkplaten 51 for å oppta kjerner fra kjerneløpet 33. Kjernen holdes i kjerne-løpet 33 ved en fjærring 45. Ytterligere kjerner som skjæres av kjerneskjærehodet 31 vil tvinge kjernene gjennom holder-ringen 45 og inn i kjernelagringsinnretningen 78.

Støtteskoen 20 og kjerneskjæreinnretningen 30 betjenes ved hydraulisk trykk tilført av to hydrauliske systemer 150 og 160 vist skjematisk på fig. 24 og 25. Det høyvolums hydrauliske system 150 vist på fig. 24 gir hydraulisk fluid for betjening av den hydrauliske motor 32 og forsynes av en hydraulisk pumpe 121 som har en kapasitet på 26,5 1 pr. min. og drives av en 440 volt tre-fase elektrisk motor på 1 hestekraft. Denne høyvolums hydrauliske pumpe 121 er anbragt i den hydrauliske seksjon 80 av kjerneskjæreapparatet ifølge denne tredje utførelse og er forbundet med den hydrauliske motor 32 gjennom skottforbindelsen 122. Det hydrauliske system 150 er også forsynt med en trykkavlastningsventil 125 og en trykktransduktor 126.

Det hydrauliske system 150 aktiveres for å tilføre hydraulisk fluid for å forårsake rotasjon av skjærehodet 31 forbundet med motoren 32. Det utstrømmende fluid fra motoren 32 strøm-mer inn i et hydraulisk fluidreservoar i den hydrauliske seksjon gjennom en skottforbindelse 124.

Det lavvolums hydrauliske system 160, som vist på fig. 25, gir hydraulisk fluid for utføring og tilbaketrekking av støt-teskoen 20 og kjerneskjæreinnretningen 30. Dette hydrauliske system forsynes av en lavvolums hydraulisk pumpe som drives av en 120 volt én-fase vekselstrømsmotor. Denne hydrauliske pumpe 131 er anbragt i den hydrauliske seksjon av kjerneskjæreapparatet og er forbundet med de dobbeltvirkende hydraulsylindre 21 for støtteskoen 20 og kjerneskjæreinnretningen 30 gjennom solenoidbetjente, tre-veis normalt lukkede ventiler 141, 142, 143 og 144 og skottforbindelser 133.

Det hydrauliske system 160 er forsynt med en høytrykksavlast-ningsventil 136 og en strømningsbegrensningsventil 147 for regulering av det trykk som utøves for å tvinge kjerneskjæreinnretningen 30 til kontakt med sideveggen av et borehull. Ventilen 147 er forbundet med det hydrauliske system 150 slik at trykkøkninger i systemet 150 vil redusere fluidtilførselen i systemet 160 for utføring av kjerneskjæreinnretningen. En trykkøkning i systemet 150 indikerer at den hydrauliske motor 32 opererer med høyere dreiemoment. Denneøkning i trykk vil resultere i lukning av ventilen 147 for således å redusere tilførselen av fluid i systemet 160 for utføring av kjerneskjæreinnretningen.

Strømningsbegrensningsventilen 147 er illustrert på fig. 26 og 27. I denne utførelse for bruk av denne ventil 147 strøm-mer fluid fra pumpen 131 i det hydrauliske system 160 inn i høytrykkskammeret 148 gjennom kanalen 155 og passerer gjennom dysen 159 til lavtrykkskammeret 149 og deretter gjennom kanalen 156 til ventilen 143 i det hydrauliske system 160. Fluid-strømmen gjennom dysen reguleres av dysestrupeinnretningen 151.

Fluid fra det hydrauliske system 150 strømmer inn i sylinderen 161 gjennom kanalen 154 og virker mot stempelet 152 for å trykke sammen fjæren 153, for således å justere fluidstrøm-ningen gjennom dysen 159. Dette gir motvirkende kontroll-fluid og fjær for justering av fluidstrømmen gjennom dysen 159. Det er vist på fig. 26 at fluidstrømmen gjennom dysen 159 delvis reduseres av strømningsstruperen 151, og på fig.

27 at fluidstrømmen er hovedsakelig strupet.

Stempelet 152 er gjengeforbundet med en slank, avspisset stang som virker som strømningsstruper 151 for justering av strømningen gjennom dysen 159. Styrken av fjæren 153 kan også velges for justering av strømmen gjennom dysen 159. Kammeret 161 er ved hjelp av tetninger 158 tettet i de åpninger i sylinderen 161 som strømningsstruperen 151 passerer gjennom for å forhindre fluidforbindelse og har en avlast-ningsport 157 for avtapping av eventuelt fluid som måtte trenge forbi stempelet 152. Sylinderen 161 og stempelet 152 har maskinerte sammenpassende flater for å gi lett bevegelse av stempelet 152 i sylinderen 161 og minimalisere at fluid fra det hydrauliske system 150 trenger forbi stempelet 152

og tappes fra sylinderen 161 gjennom avlastningsporten 157. En O-ringtetning 162 bidrar også til å minimalisere forbi-passerende fluid.

For å brekke en kjerne løs fra sideveggen av et borehull, slås den hydrauliske pumpe 121 i det hydrauliske system 150 av. Dette gjør det mulig for fjæren i ventilen 147 å bevege den slanke, avspissede stang 151 bort fra dysen 159, og den fulle kraft av fluidet i det hydrauliske system 160 utøves gjennom ventilen 143 og sylinderen 21 for å brekke løs kjernen.

Kjerneboreapparatet ifølge denne utførelse betjenes av en standard syv-léders logg-kabel, idet kraft for betjening av det hydrauliske system overføres gjennom seks av lederne mens den syvende leder benyttes for overvåkning og kontrolloperasjoner. Kontrolloperasjonene, som vist på fig. 28, utføres av to roterende brytere 270 og 280. Den roterende bryter 270 er en seks-posisjons bryter og benyttes for kontrollering av støtteskoens 20 funksjon. Den roterende bryter 280 er en to-posisjons bryter og benyttes for kontrollering av kjerne-sk jæreinnretningens 30 funksjon.

I bryterposisjonene 2 til 5 for bryteren 270 vil solenoidven-tilen 141 være åpen for utskyvning av stempelstangen 24 av hydraulsylinderen 21 forbundet med støtteskoen 20 for således å kile kjerneskjæreapparatet 10 fast i borehullet. I bryter-posisjoner 1 og 6 vil ventilen 142 være åpen for tilbaketrekking av støtteskoen 20.

Posisjonen av bryteren 270 overvåkes med et positivt og et negativt visende ohmmeter 95 som er forbundet med den syvende leder i kontrollpanelet. Bryterposisjonen overvakes på ohmmeteret 95 med en positiv spenning i lederen 93. En positiv likestrømspuls overført via den syvende leder 93 bevirker at

den roterende bryter 270 avanserer én posisjon.

Ved første bryterposisjon for den roterende bryter 280 åpnes den solenoidbetjente ventil 143 for å skyve stempelstangen 24 ut av hydraulsylinderen 21 forbundet med kjerneskjæreinnretningen 30 for således å føre kjerneskjæreinnretningen til inngrep med sideveggen i et borehull. I andre bryterposisjon åpnes ventilen 144 for å trekke kjerneskjæreinnretningen tilbake.

Posisjonen av den roterende bryter 280 overvåkes på ohmmeteret 95 med en negativ spenning i lederen 93, og bryteren 280 beveges ved hjelp av en negativ likestrømspuls overført gjennom lederen 93.

Utførelsene beskrevet ovenfor illustrerer fremgangsmåter og apparater som er nyttige ved utførelse av foreliggende oppfinnelse, og apparatene vist på tegningene er å betrakte som illustrerende eksempler på oppfinnelsen. Selv om apparatet er beskrevet i forbindelse med bruk i et oljebrønnsborehull for å skaffe tilveie formasjonsprøver, vil det forstås at det kan innrettes til å bore inn i sideveggene av andre borehull. F.eks. tenker man seg at borehodet 31 kan modifiseres av fagmannen for boring inn i sideveggen av ethvert f3ret eller åpent borehull for å gi en åpning eller for å ta en prøve av foringen og sementmaterialet som utforer borehullet. Man tenker seg også at kjerneboringsapparatet kan forsynes med utstyr for å bestemme orienteringen av apparatet i forhold til den virkelige eller magnetiske nordpol. Andre endringer i konstruksjon og oppbygning av apparatet beskrevet ovenfor kan gjøres av fagmannen uten å avvike fra oppfinnelsens ånd og ramme.

Claims (10)

1. ; Apparat for boring inn i sideveggen av et borehull, hvilket apparat omfatter en understøttelsesdel, en skoinnretning montert på understøttelsesdelen for bevegelse mot og bort fra sideveggen av borehullet, en hydraulisk motorinnretning montert på understøttelsesdelen for bevegelse mot og bort fra sideveggen av et borehull, og en borinnretning forbundet med rotoren av nevnte hydrauliske motorinnretning for å bore et hull, hvilken hydrauliske motor i nevnte hydrauliske motorinnretning omfatter en rotor i et rotorhulrom for den hydrauliske motor, vinger som beveger seg i åpninger i rotoren og midler for å opprettholde kontakt mellom vingene og periferien av rotorhulrommet under rotorens rotasjon,karakterisert vedat i en sporanordning i rotorhulrommet for føring av vingene i positiv kontakt med periferien av rotorhulrommet under rotorens rotasjon og med føringssporinnretningen samvirkende midler som er forbundet med vingene for å bringe vingene til å følge føringssporet under rotorens rotasjon.

2. Fremgangsmåte for boring inn i sideveggen av et borehull som penetrerer en underjordisk formasjon, omfattende posisjonering på et valgt sted i borehullet av et apparat for boring inn i sideveggen av et borehull, hvilket apparat omfatter en understøttelsesdel, en skoinnretning montert på understøttelsesdelen for bevegelse mot og bort fra sideveggen av et borehull, en hydraulisk motorinnretning montert på understøttelsesdelen for bevegelse mot og bort fra sideveggen av et borehull, og en borinnretning forbundet med rotoren av den hydrauliske motor for boring av et hull, og aktivisering av skoinnretningen for fastkiling av apparatet på nevnte utvalgte sted, fulgt av aktivering av den hydrauliske motorinnretning for rotering av boret og bevegelse av borinnretningen til borende kontakt med sideveggen av borehullet, fulgt av tilbaketrekking av borinnretningen og deretter skoinnretningen og fjerning av apparatet fra borehullet, hvor den hydrauliske motor i den hydrauliske motorinnretning omfatter'en rotor i rotorhulrommet av den hydrauliske motor, vinger som beveger seg i åpninger i rotoren og midler for å opprettholde kontakt mellom vingene med periferien av rotorhulrommet under rotasjon av rotoren,karakterisert vedI en sporinnretning i rotorhulrommet for føring av vingene i positiv kontakt med periferien av rotorhulrommet under rotorens rotasjon og med føringssporinnretningen samvirkende midler som er forbundet med vingene for å bringe vingene til å følge føringssporinnretningen under rotorens rotasjon.

3. Hydraulisk motor som omfatter en rotor i et rotorhulrom i den hydrauliske motor, vinger som beveger seg i åpninger i rotoren og midler for å opprettholde kontakt mellom vingene og periferien av rotorhulrommet under rotorens rotasjon,karakterisert ved en sporinnretning i rotorhulrommet for å føre vingene i positiv kontakt med periferien av rotorhulrommet under rotorens rotasjon og med føringssporinnretningen samvirkende midler som er forbundet med vingene for å bringe vingene til å følge føringssporinnretningen under rotorens rotasjon.

4. Hydraulisk motor ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat føringssporinnretningen omfatter et spor i sideveggen av rotorhulrommet og at de med førings-sporinnretningen samvirkende midler omfatter føringsarmer forbundet med vingene for å følge nevnte spor.

5. Hydraulisk motor ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat den videre omfatter midler i rotoren for fluidforbindelse mellom det fremre parti av vingene i kontakt med periferien av rotorhulrommet under rotorens rotasjon og nevnte fremre parti av vingene i nevnte åpninger i rotoren.

6. Apparat for boring inn i sideveggen av et borehull, hvilket apparat omfatter en understøttelsesdel, en skoinnretning montert på understøttelsesdelen for bevegelse mot og bort fra sideveggen av et borehull, en hydraulisk motorinnretning montert på understøttelsesdelen for bevegelse mot og bort fra sideveggen av et borehull, og en borinnretning forbundet med rotoren av den hydrauliske motorinnretning for å bore et hull, hvor den hydrauliske motor av den hydrauliske motorinnretning omfatter en rotor i rotorhulrommet av den hydrauliske motor, vinger som beveger seg i åpninger i rotoren og midler for å opprettholde kontakt mellom vingene og periferien av rotorhulrommet under rotorens rotasjon,karakterisert ved midler i rotoren for fluidforbindelse mellom det parti av vingene som befinner seg i kontakt med periferien av rotorhulrommet og det parti av vingene som befinner seg i rotorens åpninger.

:7. Fremgangsmåte for boring inn i sideveggen av et borehull som penetrerer en underjordisk formasjon, omfattende posisjonering på et utvalgt sted i borehullet av et apparat for boring inn i sideveggen av et borehull, hvilket apparat omfatter en understøttelsesdel, en skoinnretning montert på understøttelsesdelen for bevegelse mot og bort fra sideveggen av et borehull, en hydraulisk motorinnretning montert på understøttelsesdelen for bevegelse mot og bort fra sideveggen av et borehull, og en borinnretning forbundet med rotoren av den hydrauliske motor for å bore et hull, og aktivering av skoinnretningen for fastkiling av apparatet på nevnte utvalgte sted, fulgt av aktivisering av den hydrauliske motorinnretning for å rotere boret og bevege borinnretningen til borende kontakt med sideveggen av borehullet, fulgt av tilbaketrekking av borinnretningen og nevnte skoinnretning og fjerning av apparatet fra borehullet, hvor den hydrauliske motor av den hydrauliske motorinnretning omfatter en rotor i den hydrauliske motors rotorhulrom, vinger som beveger seg i åpninger i rotoren og midler for å opprettholde kontakt mellom vingene og periferien av rotorhulrommet under rotorens rotasjon,karakterisert ved midler i rotoren for fluidforbindelse mellom det parti av vingene som befinner seg i kontakt med periferien av rotorhulrommet og det parti av vingene som befinner seg i nevnte åpninger i rotoren.

'8. Hydraulisk motor som omfatter en rotor i den hydrauliske motors rotorhulrom, vinger som beveger seg i åpninger :i rotoren og midler for å opprettholde kontakt mellom vingene og periferien av rotorhulrommet under rotorens rotasjon, kjarakterisert ved i midler i rotoren for fluidforbindelse mellom det parti lav vingene som befinner seg i kontakt med periferien av rotorhulrommet og det parti av vingene som befinner seg i • nevnte åpninger i rotoren'.

9. Fremgangsmåte ifølge kravene 6, 7 eller 8,karakterisert vedat nevnte fluidtrykkfor-bindelsesinnretning omfatter en kanalinnretning som strekker seg fra et sted på periferien av rotoren mellom en første vinge og den umiddelbart påfølgende vinge under rotasjon av rotoren til et sted•i nevnte åpning inntil det laveste nivå som førstnevnte vinge beveger seg i åpningen under rotasjon av rotoren.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisertved at kanalinnretningen strekker seg til et sted i nevnte åpning under og inntil det laveste nivå som førstnevnte vinge beveger seg i nevnte åpning under rotasjon av rotoren.