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Technisches
Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich allgemein auf eine Vorrichtung zum Bohren richtungsbestimmter
Bohrlöcher.
Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf Stabilisatoreinheiten
bezogen, die von einem Bohrstrang zum Ändern der Bohrrichtung aus
der Vertikalen gehaltert werden.
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Stand der Technik
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In frühesten Anstrengungen zum richtungsbestimmten
Bohren nach Ölkohlenwasserstoffen wurden
mechanische Ablenkkeile (Whipstocks) benutzt, die dazu eingesetzt
wurden, einen sich drehenden Bohrstrang aus der Vertikalen in eine
ehedem vertikale Brunnenbohrung abzulenken. Der Hauptnachteil bei
der Verwendung von Ablenkkeilen ist, dass die Richtungssteuerung
der Bohrkrone und des Bohrstrangs verloren geht, wenn der Bohrstrang durch
den Ablenkkeil abgeschlagen oder abgelenkt wurde. Dazu sind Arbeitsgänge mit
Ablenkkeilen zeitaufwändig
und von daher teuer.
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Ein anderes Verfahren zum richtungsbestimmten
Bohren bedient sich des Einsatzes einer abgewinkelten oder abwinkelbaren
Unterkonstruktion zusammen mit einem Abwärtsmotor oder einer Abwärtsturbine.
Die abgewinkelte Unterkonstruktion weist ein darin ausgebildetes
Winkelstück
auf, um die Bohrkrone einige Grad aus der vertikalen Achse des übrigen Bohrstrangs
zu positionieren. Ein Abwärtsmotor
ist zwischen der abgewinkelten Unterkonstruktion und der Bohrkrone
angeschlossen, oder ist in der abgewinkelten Unterkonstruktion selbst
eingebaut. Der Bohrstrang und der Abwärtsmotor können gedreht werden, um die
Krone dazu zu veranlassen, Erdaushub zu zerkleinern und mit demselben
Winkel und Azimut des bestehenden Bohrlochs voranzubohren. Wenn
die Bohrrichtung geändert
werden soll, wird die Drehung des Bohrstrangs angehalten, und die
Krone durch den Bohrmotor gedreht. Diese Vorgangsweise ist als „Schubmodus"
bekannt, da der Bohrstrang sich bezüglich der Seitenwand des Bohrlochs
eher vorschiebt als sich dreht. Im abgelenkten Abschnitt des Bohrlochs
erfährt
der Bohrstrang ausreichenden Reibungskontakt mit der Seitenwand
des Bohrlochs, so dass es schwierig wird, ein großes Gewicht
an die Krone anzulegen, wodurch sich im Vergleich zum Rotary-Bohrverfahren
reduzierte Bohrfortschrittraten ergeben. Beispiele von richtungsbestimmenden
Bohrsystemen und -verfahren mit abgewinkelter Unterkonstruktion
oder abgewinkeltem Motor sind in den Patentveröffentlichungen US-A-5,311,953,
am 17. Mai 1994 an Walker erteilt; US-A-5,139,094, am 18. August
1992 an Prevedel et al. erteilt; und US-A-5,050,692, am 24. September 1991
an Beimgraben erteilt, offenbart.
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In einem anderen richtungsbestimmenden Bohrsystem
und -verfahren sind im Bohrstrang zwei Stabilisatoren vorgesehen
und sind oberhalb der Bohrkrone voneinander beabstandet angeordnet. Der
Unterschied im Durchmesser zwischen dem oberen Stabilisator und
dem kronennahen Stabilisator, ob diese nun verstellbar oder feststehend
sind, und die Beabstandung zwischen den Stabilisatoren stellen Seitenkräfte bereit,
die zur Ablenkung der Krone aus der vertikalen Achse des Bohrlochs
beitragen. Solche Stabilisatoranordnungen werden sowohl in Rotary-Bohrverfahren
als auch in Abwärtsmotoranordnungen
verwendet. Wenn die Stabilisatoren, die verstellbar sind, beim Oberflächenrotationsbohren verwendet
werden, muss sich jedes Stabilisatorblatt vom Stabilisatorkörper gleich
weit weg erstrecken, um die Symmetrie aufrechtzuerhalten, und Exzentrizität und damit
verbundenen ungleichmäßigen Lauf zu
vermeiden. Wenn das Bohren mit einem Bohrmotor durchgeführt wird,
bestehen für
den oberen Stabilisator oberhalb des Bohrmotors keine solchen Einschränkungen,
da er nicht in Drehung versetzt wird. Beispiele von Stabilisatoranordnungen
sind in den Patentveröffentlichungen
US-A-5,332,048, am 26. Juli 1994 an Underwood et al. erteilt; US-A-5,293,945,
am 15. März
1994 an Rosenhauch et al. erteilt; US-A-5,181,576, am 26. Januar
1993 an Askew et al. erteilt; und US-A-4,754,821, am 1. Juli 1988
an Swietlik erteilt, offenbart.
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Eine Variation zum Thema verstellbarer
Stabilisator besteht darin, Stabilisatorkörper mit feststehenden Stabilisatorblättern vorzusehen,
die aber Kolben aufweisen, die zwischen dem Bohrstrang oder Stabilisatorunterteil
und den feststehenden Stabilisatorkörpern wirken, um Exzentrizitäten zwischen
dem oberen und unteren Stabilisator und sich daraus ergebende Ablenkkräfte einzuleiten.
Diese Anordnungen machen mehrfache Kolbenhübe pro Umdrehung des Bohrstrangs
erforderlich, und weisen somit Nachteile bei der Mechanik und Zuverlässigkeit
auf. Beispiele solcher Anordnungen sind in den Patentveröffentlichungen
US-A-5,038,872,
am 13. August 1991 an Shirley erteilt, und US-A-3,593,810, am 20. Juli
1971 an Fields erteilt, zu finden.
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In der am 14. August 1990 an Coltman
et al. erteilten US-A-4,947,944
ist eine Baugruppe zum Lenken eines sich drehenden Bohrstrangs in
einem Bohrloch offenbart, wie er im Oberbegriff des unab hängigen Anspruchs
1 definiert ist. Ein verstellbarer Lenkschuh oder Stabilisator ist
durch einen Keil, der in einer Längsrichtung
durch eine Einstellvorrichtung bewegbar ist, radial nach auswärts bewegbar.
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Es besteht ein Bedarf nach einer
richtungsbestimmenden Bohrbaugruppe oder einem richtungsbestimmenden
Bohrsystem zum Einsatz mit einem wirkungsvollen, sich drehenden
Bohrstrang, die es dem Bediener des Bohrers ermöglicht, den Bohrweg der Krone
während
des Bohrvorgangs präzise zu
steuern und gleichzeitig den Bohrstrang vor einem Steckenbleiben
im Bohrloch zu bewahren.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine verbesserte Baugruppe zum Lenken eines sich drehenden
Bohrstrangs in einem Bohrloch bereitzustellen und gleichzeitig den
Bohrstrang vor einem Steckenbleiben im Bohrloch zu bewahren.
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Um diese Aufgabe zu lösen, sieht
die Erfindung in ihrem weitesten Aspekt eine Baugruppe zum Lenken
eines sich drehenden Bohrstrangs in einem Bohrloch vor, wobei die
Baugruppe ein Stabilisatorunterteil zur Befestigung in einem Bohrstrang
aufweist, einen Stabilisatorkörper,
der vom Stabilisatorunterteil drehbar gehaltert ist, bei der der
Stabilisatorkörper
bezüglich
des Bohrlochs im wesentlichen stationär bleibt, wenn sich der Bohrstrang
dreht, und mindestens ein Stabilisatorblatt, das vom Stabilisatorkörper gehaltert
ist, wobei das Stabilisatorblatt sich vom Stabilisatorkörper radial
und in Angriff an die Seitenwand des Bohrlochs erstrecken kann,
dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisatorblatt mittels einer
Führungsschraube
in einem Schlitz längsbeweglich
ist, wobei der Schlitz einen geneigten Boden aufweist und im Stabilisatorkörper gebildet
ist, wobei die Führungsschraube
dazu ausgelegt ist, bei Beaufschlagung des Bohrstrangs mit einer
ausreichenden axialen Kraft, vorzugsweise 44500 N (10.000 Pfund)
pro Stabilisatorblatt nachzugeben, falls das Stabilisatorunterteil
im Bohrloch stecken bleiben sollte.
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Nach vorteilhaften Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind zwei, drei oder vier Stabilisatorblätter am
Umfang des Stabilisatorkörpers voneinander
beabstandet. Jedes Stabilisatorblatt ist unabhängig von den anderen ausfahrbar
oder einziehbar.
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Ein Motor ist zwischen jedes Stabilisatorblatt und
den Stabilisatorkörper
geschaltet, um zwischen diesen eine relative Längsbewegung hervorzurufen, um
dadurch das Stabilisatorblatt auszufahren oder einzuziehen.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung umfasst das Stabilisatorunterteil an einem,
der Bohrkrone entgegengesetzten Ende einen feststehenden Stabilisator.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Längsschnittansicht
eines Bohrlochs, das die Lenkbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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2 ist
eine Draufsicht auf den Stabilisatorabschnitt der verbesserten Lenkbaugruppe
von 1.
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3 ist
eine Längsschnittansicht
des Stabilisatorabschnitts von 2.
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Die 4A–4D sind Querschnittsansichten des
Bohrlochs und der Lenkbaugruppe entlang der Schnittlinien 4-4 von 1.
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5 ist
ein Ablaufdiagramm, das den Arbeitsablauf und die Steuerung des
verstellbaren Stabilisators der Lenkbaugruppe von 1 zeigt.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Mit Bezug auf die Figuren und insbesondere auf 1, ist eine Längsschnittansicht
eines Bohrlochs 1 mit einer darin angeordneten Lenkbaugruppe dargestellt.
Die Lenkbaugruppe umfasst ein Stabilisatorunterteil 3,
das herkömmlich
durch eine mit Gewinde versehene Werkzeugverbindung in einem (nicht
gezeigten) herkömmlichen
Drehbohrstrang befestigt ist. Eine Bohrkrone 5, entweder
mit feststehenden oder sich drehenden Schneideinsätzen ausgeführt, ist
am untersten Ende des Stabilisatorunterteils 3 befestigt.
Ein stationärer
Stabilisator 7 ist vom Stabilisatorunterteil 3 gehaltert
und von der Bohrkrone 5 beabstandet angeordnet. Ein verstellbarer
Stabilisator 9, der mehrere Stabilisatorblätter 11 aufweist,
ist vom Stabilisatorunterteil 3 an seinem unteren Ende nahe
der Bohrkrone 5 gehaltert. Alternativ kann der obere Stabilisator 7 auch
ein verstellbarer Stabilisator sein, was die Flexibilität der Lenkbaugruppe
nach der vorliegenden Erfindung noch mehr erhöht.
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Die 2 und 3 sind eine Drauf- bzw. Längsschnittansicht
des verstellbaren Stabilisators 9 der Lenkbaugruppe nach
der vorliegenden Erfindung. Ein im wesentlichen zylindrischer Stabilisatorkörper 13 ist
außen
am im allgemeinen zylindrischen Stabilisatorunterteil 3 durch
Lager und Dichtungen 15 angeschlossen, welche es dem Stabilisatorkörper 13 ermöglichen,
sich bezüglich
des Stabilisatorunterteils 3 zu drehen und Schmiermittel
in dem ringförmigen Spalt
dazwischen zu enthalten.
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Nach der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind mindestens vier Stabilisatorblätter 11A, 11B, 11C und 11D in
Längsschlitzen 17 im
Stabilisatorkörper 13 aufgenommen
und darin durch eine Nut- und Federverbindung gehalten. Jeder Längsschlitz 17 weist
einen geneigten Boden 17A auf, der eine Rampe bildet, in
der eine relative Längsbewegung
zwischen den Stabilisatorblättern 11A–11D und
der Rampe 17A ein radiales Ausfahren oder Einziehen der
Stabilisatorblätter 11A–11D vom/in
den Stabilisatorkörper 13 bewirkt.
Jedem Schlitz 17 ist ein Elektromotor 19 mit einer
halben Pferdestärke
zugeordnet. Der Motor 19 versetzt eine Führungsschraube 21 in
Drehung, die mit einer (nicht gezeigten) Kugelmutter in Eingriff
ist, die in jedem Stabilisatorblatt 11A–11D gehaltert ist, um
die relative Längsbewegung
zu bewirken.
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Nach der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist jede Führungsschraube 21 so
ausgelegt, dass sie, wenn der Stabilisator 9 axialen Festfahrkräften von
44500 N (10.000 Pfund) pro Stabilisatorblatt ausgesetzt ist, nachgibt,
um durch den verstellbaren Stabilisator 9 zu verhindern, dass
der Bohrstrang im Bohrloch stecken bleibt. Da jedes Stabilisatorblatt 11A–11D mit
seinem eigenen Stellglied in Form des Motors 19 und der
Führungsschraube 21 ausgestattet
ist, sind die Stabilisatorblätter
hinsichtlich des Stabilisatorkörpers 13 unabhängig ausfahrbar
und einziehbar. Die Motoren 19 sind vorzugsweise Schritt- oder Servomotoren,
die dazu ausgelegt sind, die Drehung der Führungsschrauben 21 und
das Ausfahren jedes Stabilisatorblatts 11A– 11D vom
Stabilisatorkörper 13 präzise zu steuern.
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Ein Mikroprozessor oder eine Steuereinheit 23 ist
an jeden Motor 19 angeschlossen, um die Drehung des Motors 19 und
der Führungsschraube 21 und
somit das Ausfahren der Stabilisatorblätter 11A–11D vom
Stabilisatorkörper 13 zu
steuern. Der Mikroprozessor 23, der im Stabilisatorkörper 13 untergebracht
ist, enthält
herkömmliche
Einrichtungen zum Auslesen von Positionsdaten aus Codiereinrichtungen,
die jedem Motor 19 zugeordnet sind, um das Ausfahren jedes
Stabilisatorblatts 11A–11D zu
bestimmen. Der Mikroprozessor oder die Steuer einheit 23 und
die Motoren 19 werden von einer im Stabilisatorkörper 13 gehalterten
Batterie 25 mit Strom versorgt. Die Batterie 25 wird
vorzugsweise durch induktive Kopplung mit mehreren Ladespulen 27 geladen, die
am Umfang des Stabilisatorunterteils 3 beabstandet angeordnet
sind. Die Ladespulen 27 werden vorzugsweise von einem herkömmlichen,
mit Bohrflüssigkeit
angetriebenen Generator mit Energie versorgt, der vom Stabilisatorunterteil 3 oder
einer gesonderten Vorrichtung, die während des Bohrens misst (MWD-Vorrichtung)
gehaltert ist, die an einer anderen Stelle am Bohrstrang angeordnet
ist.
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Die 4A–4D sind Querschnittsansichten des
Bohrlochs 1 und Stabilisatorkörpers 13 und der Blätter 11A–11D entlang
der Schnittlinie 4-4 von 1,
die verschiedene Konfigurationen der Stabilisatorblätter 11A–11D zeigen,
die verschiedene Auswirkungen auf, die Bohrbahn der Bohrkrone 5 haben. Der
Einfachheit halber ist das obere Stabilisatorblatt mit 11A bezeichnet,
das rechte Stabilisatorblatt mit 11B, das untere Stabilisatorblatt
mit 11C, und das linke Stabilisatorblatt mit 11D.
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In 4A ist
die Stabilisatorgruppe 9 so konfiguriert, dass sie im Winkel
abfällt
bzw. den Abweich- oder Ablenkbetrag aus der Vertikalen reduziert.
In dieser Konfiguration ist das Stabilisatorblatt 11A über den
Stabilisatorkörper 13 hinaus
ausgefahren und in Kontakt mit bzw. Angriff an der Seitenwand des
Bohrlochs 1, während
sich das untere Stabilisatorblatt 11C voll eingezogen nahe
daran befindet. Nach der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung sind die entgegengesetzten Stabilisatorblätter 11A, 11C zu
einem Durchmesser ausfahrbar, der größer ist als das Stichmaß der Bohrkrone 5 oder
des Bohrlochs 1. Natürlich
sind die entgegengesetzten Stabilisatorblätter 11A, 11C niemals
gleichzeitig voll ausgefahren, um ein Steckenbleiben im Bohrloch 1 zu
vermeiden. Dasselbe trifft auch auf die entgegengesetzten Stabilisatorblätter 11B, 11D zu,
die in der Winkelabfallkonfiguration zu einem mittleren Grad ausgefahren
sind, der kleiner ist als das Stichmaß der Bohrkrone 5 und
des Bohrlochs 1.
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In 4B ist
der Stabilisator 9 in einer Konfiguration dargestellt,
in der er einen Winkel aufbaut bzw. den Abweich- oder Ablenkbetrag
aus der Vertikalen im Bohrloch 1 vergrößert. In dieser Konfiguration
ist das untere Stabilisatorblatt 11C beinahe voll ausgefahren,
und das obere Stabilisatorblatt 11A ist beinahe voll eingezogen.
Das rechte und linke Stabilisatorblatt 11B, 11D hingegen
sind zu einem mittleren Grad ausgefahren, der kleiner ist als das
Stichmaß der
Bohrkrone 5 und des Bohrlochs 1.
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4C stellt
einen Stabilisator 9 in einer Konfiguration zum Drehen
der Bohrkrone 5 nach links dar, bei der das rechte Stabilisatorblatt 11B nahezu
vollständig
ausgefahren und das linke Stabilisatorblatt 11D eingezogen
ist, wodurch Änderungen beim
Azimut der Bohrkrone 5 möglich werden. Das obere und
untere Stabilisatorblatt 11A und 11C ist zu einem
mittleren Grad ausgefahren, der kleiner ist als das Stichmaß der Bohrkrone 5 und
des Bohrlochs 1, um den Winkel zu halten.
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Auf ähnliche Weise stellt 4D den Stabilisator 9 in
einer Konfiguration zum Drehen der Bohrkrone 5 nach links
dar, bei der das linke Stabilisatorblatt 11D nahezu vollständig ausgefahren
und das rechte Stabilisatorblatt 11B nahezu vollständig eingezogen
ist, wohingegen das untere und obere Stabilisatorblatt 11A und 11C zu
einem mittleren Grad ausgezogen sind, um den Winkel zu halten.
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Während
die 4A–4D nur vier der Konfigurationen
des Stabilisators 9 der Lenkbaugruppe nach der vorliegenden
Erfindung zeigen, ist jedoch, da jedes Stabilisatorblatt 11A–11D unabhängig von den
anderen ausziehbar ist, eine praktisch unendliche Vielfalt an Stabiiisatorkonfigurationen
und Bohrkronenbahnen möglich.
Natürlich wird
die praktisch unendliche Verstellbarkeit des Stabilisators 9 dadurch
ermöglicht,
dass der Stabilisatorkörper 13 drehbeweglich
am Stabilisatorunterteil 3 angeschlossen ist, wobei er
bezüglich
des Bohrlochs 1 im wesentlichen feststehend ist, wenn sich
der Bohrstrang dreht. Dies ermöglicht
das differentiale bzw. asymmetrische Ausfahren der Stabilisatorblätter 11A–11D, was
wiederum den breiten Bereich an Bohrbahnen ermöglicht, die mit den verschiedenen
Konfigurationen des Stabilisators 9 bewerkstelligt werden
können.
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Selbstverständlich kann nicht davon ausgegangen
werden, dass der Stabilisatorkörper 13 bezüglich der
Seitenwand des Bohrlochs vollkommen feststehend bleibt. Die Reibung,
die zwischen dem Innendurchmesser des Stabilisatorkörpers 13 und dem
Außendurchmesser
des Stabilisatorunterteils 3 auftritt, ist geringer als
diejenige zwischen den Stabilisatorblättern 11A–11D und
der Seitenwand des Bohrlochs, so dass der Stabilisatorkörper 13 ungefähr eine
Umdrehung auf jeweils 30 bis 150 Bohrmeter (100 bis 500 Fuß) macht.
Wenn diese langsame Drehung auftritt, weist der obere Stabilisator 11A die Tendenz
auf, sich zur Ausrichtung des rechten Stabilisators 11B hin
zu bewegen, und selbiges trifft auch auf die Stabilisatorblätter 11C und 11D zu.
Da sich die Ausrichtung der Stabilisatorblätter 11A–11D im Hinblick
auf die Seitenwand des Bohrlochs 1 verändert, müssen Korrekturen vorgenommen
werden, um die Bohrbahn der Bohrkrone 5 weiterhin den gewünschten
Verlauf nehmen zu lassen.
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Ein in drei Achsen wirkender Beschleunigungsmesser,
wobei jeder Beschleunigungsmesser auf orthogonalen Achsen ausgerichtet
ist, ist vom Stabilisatorkörper 13 gehaltert
und an einen Mikroprozessor 23 angeschlossen, um eine Messung
des Neigungswinkels des Stabilisatorkörpers 13 und der Drehausrichtung
des Stabilisatorkörpers 13 und
der Blätter 11A–11D zu
ermöglichen.
Der Mikroprozessor 23 ist so programmiert, dass er Änderungen
in der Ausrichtung des Stabilisatorunterteils 13 automatisch korrigiert,
oder er kann durch die MWD-Vorrichtung diese Information für eine angemessene
Reaktion nach oben mitteilen. Wenn eine MWD-Vorrichtung benutzt
wird, wird ein (nicht gezeigter) AM-Funktransceiver vom Stabilisatorkörper 13 gehaltert,
um eine Zweiwege-Funkverbindung
zwischen dem Mikroprozessor 23 und dem Telemetrieabschnitt
der MWD-Vorrichtung bereitzustellen, die wiederum mit der Oberfläche über eine
oder mehrere herkömmliche
Telemetrie- oder
drahtgebundene Techniken in Verbindung stehen kann.
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Häufig
ist es auch vorteilhaft, die Konfiguration des Stabilisators 9 zweckmäßiger Weise
zu ändern,
um unvorhergesehene Änderungen
in der Bohrkronenbahn zu korrigieren, die von unerwarteten Änderungen
im Bodenmaterial, den Bohrmerkmalen der Bohrkrone 5 und
dergleichen herrühren. Somit
wird die angemessene Konfiguration für den Stabilisator 9 an
der Oberfläche
bestimmt oder im Mikroprozessor 23 oder einer MWD-Vorrichtung
im Bohrstrang vorabgespeichert, die mit dem Mikroprozessor 23 in
Verbindung steht. Der Motor 19, die Führungsschrauben 21,
und die Stabilisatorblätter 11A–11D werden
dann für
die gewünschte
Bohrbahn oder Bohrbahnkorrektur zweckmäßig eingestellt.
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5 ist
ein Ablaufdiagramm, dass die Steuerabfolge und den Steuervorgang
der Lenkbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung darstellt. Mit
Bezug auf die 1–5 wird nun der Funktionsablauf
der Lenkbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zuerst
wird eine Bohrkrone in einem Bohrstrang angebracht, um ein Stück eines
vertikalen Bohrlochs bis zu dem Start- oder Ablenkpunkt zu bohren,
an dem das richtungsbestimmte Bohren begonnen werden soll. Falls
dieser Startpunkt flach genug ist, um die Lebensdauer der Bohrkrone
nicht vor oder kurz nach dem Starten auszuschöpfen, kann der vertikale Bohrstrang
ein Stabilisatorunterteil 3 zusammen mit feststehenden
und verstellbaren Stabilisatoren 7, 9 umfassen.
Im vertikalen Abschnitt des Bohrlochs sind die Stabilisatorblätter 11A–11D voll eingezogen
oder in eine Position ausgefahren, die kleiner ist als das Stichmaß der Bohrkrone 5 und
des Bohrlochs 1, wobei die Stabilisatoren 7, 9 einfach
nur als Zentriereinrichtungen wirken.
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Am Startpunkt werden der Stabilisator 9 und die
Stabilisatorblätter 11A–11D in
die Konfiguration gebracht, die für die Startbahn ausgelegt ist,
wie bei Schritt 101 von 5 wiedergegeben
ist. Die gesteuerte Fehlausrichtung, die von voneinander beabstandeten
Stabilisatoren 7, 9 bewirkt wird, verursacht eine Ablenkung
des Stabilisatorunterteils 3 und der Bohrkrone 5 aus
der vertikalen Achse des Bohrlochs 1, und das richtungsbestimmte
Bohren beginnt.
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Wie bei Schritt 103 von 5 wiedergegeben ist, wird
der Stabilisatorkörper 13 für eine Drehung
bezüglich
des Bohrlochs 1 vom Mikroprozessor 23 allein oder
zusammen mit der MWD-Vorrichtung überwacht, die mit der Oberfläche in Verbindung
stehen kann. Wenn die Drehung des Stabilisatorkörpers 13 erfasst wird,
wird diese Information an oder durch den Mikroprozessor 23 mitgeteilt,
der eine Korrekturmaßnahme
ergreift, um die Konfiguration der Stabilisatorblätter 11A–11D wieder
einzustellen, um die Drehung des Stabilisatorkörpers 13 im Bohrloch 1 auszugleichen.
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Wird bei Schritt 105 in 5 keine Drehung des Stabilisatorkörpers 13 erfasst,
wird bestimmt, ob eine Änderung
der Bohrbahn vorgenommen werden soll. Eine solche Änderung
der Bahn ist im Mikroprozessor 23 gespeichert und wird
durch Messergebnisse aus den Beschleunigungsmessern, die vom Stabilisatorkörper 13 gehaltert
werden, oder durch Überwachungsdaten
aus einer MWD-Vorrichtung ausgelöst,
die anzeigen, dass eine Änderung
bei der Bahn angemessen ist, oder kann dem Mikroprozessor 23 über Telemetrie
von der Oberfläche
aus mitgeteilt werden, wenn dort eine von der Oberfläche aus
erfasste oder überwachte
Anzeige vorliegt, dass eine Änderung
in der Bahn gewährleistet
ist.
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Wie durch das Ablaufdiagramm von 5 wiedergegeben ist, fährt der
Mikroprozessor 23, wenn weder eine Drehung des Stabilisatorkörpers 13 erfasst
wird, noch eine Bahnänderung
bzw. -korrektur gewährleistet
ist, damit fort, beide Zustände
zu überwachen,
um im Falle des Auftretens dieser Zustände angemessen zu reagieren.
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Die vorliegende Erfindung stellt
gegenüber Lenkbaugruppen
und -systemen aus dem Stand der Technik eine Anzahl an Vorteilen
bereit. Ein Hauptvorteil ist, dass das Lenksystem zur Verwendung
bei effizienten Oberflächendrehbohrtechniken
und den damit verbundenen hohen Bohrraten ausgelegt ist. Die Lenkbaugruppe
nach der vorliegenden Erfindung benötigt keine komplexen hydraulischen
und mechanischen Systeme, um eine Ablenkung der Bohrkrone oder Änderungen
in deren Bahn während
des Bohrvorgangs zu bewerkstelligen.
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Die Erfindung wurde mit Bezug auf
eine bevorzugte Ausführungsform
beschrieben. Sie ist somit nicht eingeschränkt, kann aber eine Änderung
und Modifikation erfahren, ohne dass dabei der Rahmen der Erfindung
verlassen würde,
der in den beigefügten
Ansprüchen
definiert ist.