Rotating downhole core digging device, and rotating the core digging system with such a rotary core digging device |
申请号 |
JP2002539656
|
申请日 |
2001-09-25 |
公开(公告)号 |
JP2004517233A |
公开(公告)日 |
2004-06-10 |
申请人 |
フグロ・エンジニアーズ・ベスローテン フェンノートシャップ;
|
发明人 |
ズイトバーク,ハーマン・マリア;
ローイジェン,ピーター・ニコラス;
|
摘要 |
ドリルストリング内に配置できる回転式ダウンホールコア堀り装置を提供する。 回転式ダウンホールコア堀り装置は、ヘッド区分、モータ、及びコアバレルを含み、このコアバレルは、モータに連結された外バレル及びこの外バレルの内側に配置された内バレルを含む。 モータは、外バレルに連結されたロータ、及びヘッド区分に連結されたステータを含み、これによって、ロータ及びステータが、ドリルストリングの長さ方向に互いに関して移動可能となっている。 |
权利要求 |
ドリルストリング(2)内に配置できる回転式ダウンホールコア堀り装置であって、ヘッド区分(19)、モータ(17)、及びコアバレル(20)を含み、このコアバレルは、前記モータ(17)に連結された外バレル(21)及びこの外バレル(21)の内側に配置された内バレル(22)を含む、装置において、 前記モータは、前記外バレル(21)に連結されたロータと、前記ヘッド区分(19)に連結されたステータとを備え、これによって、前記ロータ及び前記ステータは、前記ドリルストリングの長さ方向に互いに対して移動可能となっている、ことを特徴とする装置。 請求項1に記載の装置において、 前記モータは、ハウジング(100)とこのハウジング内に位置決めされた螺旋状に形成された軸(101)とを備えた螺旋ねじ型のモータであり、前記軸(101)は、前記ハウジング(100)に対して長手方向に移動可能となっている、ことを特徴とする装置。 請求項1又は2に記載の装置において、 前記ハウジング(100)は前記外バレル(21)に固定されており、前記軸(101)は可撓性シャフト(104)を介して前記ヘッド区分(19)に連結されている、ことを特徴とする装置。 請求項3に記載の装置において、 中間部分(120、121)が、前記ヘッド区分(19)と前記ハウジング(100)との間に設けられ、また、前記ヘッド区分(19)と前記螺旋形形状軸線(101)との間に設けられ、前記ヘッド区分(19)に面する側で前記ハウジング(100)に連結された円筒形パイプ(120)と、前記ヘッド区分(19)を前記可撓性シャフト(104)に連結するために前記円筒形パイプ(120)に装着された手段(121)とを含むアッセンブリとして形成され、 これによって、前記円筒形パイプ(120)及び前記手段(121)は、前記ヘッド区分(19)に面する前記ハウジング(100)の前記側にシール(122)を有するチャンバ(124)を形成する、ことを特徴とする装置。 請求項1又は2に記載の装置において、 前記軸(111)は、可撓性シャフト(104)を介して前記外バレル(21)に連結されており、 前記ハウジング(110)は、前記ヘッド区分(19)に固定されている、ことを特徴とする装置。 請求項5に記載の装置において、 中間部分(131、133)が、前記可撓性シャフト(104)と前記外バレル(102)との間に設けられ、前記ハウジング(110)に取り付けられた延長シリンダ(133)と、前記可撓性シャフト(104)を前記外バレル(21)に連結する、前記延長シリンダ(133)に装着された手段(131)とを含むアッセンブリとして形成され、 これによって、前記延長シリンダ(133)及び前記手段(131)はチャンバ(135)を形成し、このチャンバ(135)には、前記延長シリンダ(133)の外壁に開口部(136)が設けられている、ことを特徴とする装置。 請求項1又は2に記載の装置において、 シリンダパイプ(140)が、前記ハウジング(110)を前記ヘッド区分(19)に連結し、 前記ヘッド区分(19)に面する側部では、可撓性シャフト(104)と末端にピストンヘッド(142)が設けられたロッド(141)とからなるアッセンブリが、螺旋状軸(111)に設けられており、 これによって、前記ピストンヘッド(142)は前記シリンダパイプ(140)に対して密封関係にあり、これによってチャンバ(143)を形成する、ことを特徴とする装置。 請求項1乃至8のうちのいずれか一項に記載の装置において、 回転ベアリング(24)が前記内バレル(22)を前記外バレル(21)に連結し、 前記内バレル(22)は、前記ヘッド区分(19)に固定されたロッド(30)に摺動可能に連結されており、 前記ロッド(30)は前記内バレル(21)の通路(32)と協働し、 これによって、前記ロッド(30)及び前記通路(32)は、前記内バレル(21)が回転しないような形状を備えている、ことを特徴とする装置。 請求項1乃至8のうちのいずれか一項に記載の装置において、 前記コアバレルの頂部には、前記内バレル(22)を受け入れるためのチャンバ(34)が設けられており、このチャンバ(34)は、バルブ(35)によって閉鎖できる、ことを特徴とする装置。 請求項9に記載の装置において、 一杯に開放した位置では、前記バルブ(35)は、初期位置にある保護スリーブ(36)の背後に位置決めされる、ことを特徴とする装置。 請求項9又は10に記載の装置において、 前記バルブ(35)は湾曲プレート(44)である、ことを特徴とする装置。 請求項11に記載の装置において、 前記湾曲プレート(44)は、周囲シール(45)を有し、その閉鎖位置で円錐形シートと協働する、ことを特徴とする装置。 請求項10乃至12のうちのいずれか一項に記載の装置において、 前記スリーブ(36)には持ち上げボール(41)が設けられ、 前記内バレル(22)は、外方に延びるリム(42)を有し、このリムは、前記内バレル(22)を前記チャンバ(34)内に移動するときに前記スリーブ(36)を持ち上げるために前記ボール(41)と協働するのに適している、ことを特徴とする装置。 請求項9乃至13のうちのいずれか一項に記載の装置において、 前記チャンバ(34)には、前記スリーブ(36)が持ち上げ位置に配置されると、前記内バレル(22)がその持ち上げ動作を続けることができると同時に、前記スリーブ(36)を解放してその初期位置に戻すことができるように、持ち上げボール(41)を受け入れるための溝(40)が設けられている、ことを特徴とする装置。 請求項8乃至14のうちのいずれか一項に記載の装置において、 前記ロッド(30)には、前記内バレル(28)内に位置決めされたピストン(33)が設けられ、 前記ロッド(30)には、前記内バレル(22)を前記外バレル(21)に連結する回転ベアリングの部分を形成する回転ベアリングボール(39)を受け入れるための溝部分(38)が前記ピストン(33)と隣接して設けられている、ことを特徴とする装置。 ドリルストリング(2)及び請求項1乃至15のうちのいずれか一項に記載の回転式ダウンホールコア堀り装置を含み、前記ドリルストリング(2)が海上に浮かんだ船(1)から吊り下げられている、回転式コア堀りシステムにおいて、 フレーム(7)が、海底に位置決めされており且つ固定され、フレームには前記ドリルストリング(2)用のパイプクランプ(8)が設けられている、ことを特徴とする回転式コア堀りシステム。 請求項16に記載の回転式コア堀りシステムにおいて、 前記フレーム(7)は重力によって固定されている、ことを特徴とする回転式コア堀りシステム。 請求項16又は17に記載の回転式コア堀りシステムにおいて、 前記パイプクランプ(8)は、前記フレーム(7)に取り付けられた液圧ジャッキ(11)によって作動できる、ことを特徴とする回転式コア堀りシステム。 請求項16乃至18のうちのいずれか一項に記載の回転式コア堀りシステムにおいて、 前記パイプクランプ(8)は、前記ドリルストリング(2)の前後に移動できる回転可能なクランプブロック(10)を有する、ことを特徴とする回転式コア堀りシステム。 請求項16乃至19のうちのいずれか一項に記載の回転式コア堀りシステムにおいて、 前記フレーム(7)は、前記パイプクランプ(8)を垂直方向に移動するための垂直方向ジャッキングシステム(12)を有する、ことを特徴とする回転式コア堀りシステム。 |
说明书全文 |
【0001】 【発明の属する技術分野】 本発明は、主に、ドリルストリングに配置できる回転式ダウンホールコア堀り装置に関し、ヘッド区分、モータ、及びコアバレルを含む。 コアバレルは、モータに連結された外バレル及びこの外バレルの内側に配置された内バレルを含む。 【0002】 【従来の技術】 このような回転式コア堀り装置は、地層の試料を得るために使用される。 周知の設計は、地層に穴を穿つため、ドリルストリングと呼ばれる一連のチューブを使用する。 ドリルストリングの下端には、ドリルビットと呼ばれる切断機構が設けられている。 ドリルビットは、垂直な中央穴を有する。 地層の試料を必要とする場合、掘削を停止し、モータを組み込んだコア堀り装置をドリルストリングの内側で下降し、底端で固定する。 流体をドリルストリングで下方に圧送することによってモータを作動させ、コア堀りプロセスを行う。 【0003】 回転式コア堀り装置は、回転時に地層に環状の穴を切り込むコア堀りビットが下端に設けられた外バレルを含む。 結果的に岩柱が内チューブに進入する。 コア堀りプロセスの終了時に外−内バレルアッセンブリを持ち上げ、岩柱を地層から折り取りこれを表面まで運ぶ。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】 本発明の第1の特徴では、コア堀り装置のモータは、外バレルに連結されたロータ及びヘッド区分に連結されたステータを含み、これらのロータ及びステータは、ドリルストリングの長さ方向で互いに関して移動自在である。 このように、ドリルストリングに対する回転移動及び長さ方向移動の両方を行うことができ、優れた方法で必要なスラストを提供すると同時に、別々のスラスト発生器に必要とされる空間を節約する。 【0005】 このようなモータを実現するための特に有用な方法は、ハウジング及びこのハウジング内に位置決めされた螺旋形形状の軸を含む螺旋状ねじ型であるようにモータを選択することである。 これによって、前記軸は、ハウジングに関して長さ方向に移動自在である。 【0006】 螺旋状ねじ型のモータを備えた回転式コア堀り装置の構造について、幾つかの実施例が可能である。 これらの実施例の各々は、それ自体の機能及び利点を有する。 これらの実施例を図6を参照して以下に論じる。 【0007】 【課題を解決するための手段】 好ましくは、本発明による回転式ダウンホールコア堀り装置は、回転ベアリングが内バレルを外バレルに連結し、内バレルは、ヘッド区分に固定されたロッドに摺動自在に連結されており、このロッドは内バレルの通路と協働し、これによってロッド及び通路は、内バレルが回転しないような形状を備えている、ことを特徴とする。 これにより、徐々に切り出されるコアを効果的に保護する。 【0008】 本発明の別の特徴では、内バレルを受け入れるためのチャンバがコアバレルの頂部に設けられており、このチャンバは、バルブによって閉鎖できる。 これにより、内バレルに受け入れられた試料を固定でき、前記チャンバ内で周囲から安全に分離できるという利点が得られる。 【0009】 また、空間を節約するため、一杯に開放した位置で、バルブが、初期位置にある保護スリーブの背後に位置決めされるのが好ましい。 バルブは、特にバルブが周囲シールを持つ湾曲プレートである実施例では、多くの場所を占有する必要がない。 この場合、プレートの湾曲は、全開位置でプレートが間に位置決めされるバレル及び保護スリーブの湾曲と対応する。 【0010】 バルブは、スリーブに持ち上げボールが設けられている場合に、信頼性を以て作動でき、内バレルは、外方に延びるリムを有し、このリムは、内バレルをチャンバ内で移動させるときにスリーブを持ち上げるためにボールと協働するのに適している。 スリーブが十分大きく持ち上げられると、バルブは、もはや閉鎖を妨げられず、バレルの壁と隣接した、即ち垂直なその開放位置から、水平な閉鎖位置まで移動する。 垂直位置から水平位置へのこの移動は、ばねの作用によって効果的に補助できる。 【0011】 更に、チャンバには、スリーブが持ち上げ位置に配置されると、持ち上げボールを受け入れるための溝が設けられているのが望ましい。 これによって、内バレルは、その持ち上げ動作を続けることができると同時に、スリーブを解放して当該スリーブをその元の位置(初期位置)に戻すことができる。 【0012】 本発明の更に別の特徴では、内バレルの持ち上げは、内バレル内に位置決めされたピストンをロッドに設けることによって補助され、ロッドには、内バレルを外バレルに連結する回転ベアリングの部分を形成する回転ベアリングボールを受け入れるための溝部分が、ピストンと隣接して設けられている。 この構造により、ひとたび完全な試料が内バレルに受け入れられると、ピストンは内バレル内の最上位置に配置され、内バレルを外バレルに連結する回転ベアリングの回転ベアリングボールがそれらの連結位置から自由に離れる。 これにより、内バレルを外バレルに関して長さ方向に移動でき、その結果、内バレルは、最終的には、試料を安全に固定できる冒頭に言及したチャンバに至ることができる。 【0013】 本発明は、更に、ドリルストリング及び本明細書中上文中で言及した回転式ダウンホールコア堀り装置を含み、海上に浮かんだ船からドリルストリングが吊り下げられた回転式コア堀りシステムに関する。 このようなシステムは、試料を海底の下から取り出すようになっている。 【0014】 このようなシステムにおける問題点は、潮流及び波浪に従って上下に移動する海上に浮かんだ船を使用することを必要とするということである。 これにより、取り出される試料に悪影響が及ぼされる。 こうした悪影響をなくすため、本発明による回転式コア堀り装置は、フレームが海底に位置決めされており且つ固定され、フレームにはドリルストリング用のパイプクランプが設けられている、ことを特徴とする。 このようにして、ドリルストリングを吊り下げた船の移動による上下移動なしに、ドリルストリングを常に垂直な位置に効果的に維持できる。 この方法では、ドリルストリングは、フレームを重力によって固定することによって効果的に固定できる。 【0015】 パイプクランプは、フレームに取り付けられた液圧ジャッキによって作動でき、更に好ましい実施例は、パイプクランプが、ドリルストリングの前後に移動できる回転自在のクランプブロックを有することを特徴とする。 これによって、ドリルストリングを回転でき、同じレベルでその垂直位置が維持される。 【0016】 場合によっては、ドリルストリングを故意に上下に移動させることができるのが望ましい。 この目的のため、フレームは、パイプクランプを垂直方向に移動するための垂直方向ジャッキングシステムを有するのが好ましい。 【0017】 次に、本発明及びその特徴を、本発明のシステム及び回転式ダウンホールコア堀り装置の非限定的例を示す添付図面を参照して詳細に説明する。 【0018】 【発明の実施の形態】 図1は、海洋でボアホール(すなわち、穿孔、ドリルホール、ボーリング穴)の掘削(すなわち、ボーリング)を行うためのシステムを示す。 掘削は、波の作用で上下に移動する船1から行われる。 ドリルストリング2が、掘削された穴4の底部3の上に立っており、上下浮動補整装置(ヒーブコンペンセーター)と呼ばれる定張力装置5を含む、船に設けられた巻上機によってその頂部に張力が加えられる。 【0019】 実際には、上下浮動補整装置にって及ぼされる張力は一定ではなく、そのため、穴の底部の下にある沈降物にドリルビット6によって及ぼされる力は変化する。 軟質の又は脆砕性の地層を掘削する場合、ドリルビットによって及ぼされる力は地層の許容支持荷重を越えることが多い。 その結果、ドリルビットの位置が安定しない。 ドリルストリングを下降させた工具をダウンホール(すなわち、掘削(又は作孔)した孔)で作動させて穴の底部から試料を取り出す場合、ドリルビットが潜在的に安定性を欠いているため、試料採取プロセス(すなわち、試料採取工程)は危険になり、試料の品質に悪影響が及ぼされる。 【0020】 本発明は、ドリルビットを垂直方向で安定化させることを必要とするこれらのダウンホール作業中にドリルストリングを海底レベルでクランプ固定することによってドリルストリングを安定化させるシステムを提供する。 この目的のため、周知の手段では、フレーム7を海底に配置する。 パイプクランプ8をフレームにしっかりと連結する。 図2に示すダウンホール作業前にクランプを液圧ジャッキ11によって作動させ、その後停止し、更に掘削を行うことができるようにする。 【0021】 所期のダウンホール作業中にドリルストリングを回転させなければならない場合には、図2に示すフレーム7の実施例を使用する。 海底のドリルストリングクランプ8に回転クランプブロック10を装着する。 更に、ドリルビットの位置を穴の底部に関して調節するためにドリルストリングを上下に移動させなければならない場合には、垂直方向ジャッキングシステム12をクランプ8とフレーム7との間に配置する。 【0022】 同じ効果を得るため、変形例では、クランピングシステム及びジャッキングシステムを使用できる。 図3は、ドリルストリング2の下端を下げた後の、本発明による回転式コア堀り装置の全体的な輪郭を示す。 従来技術と同様に、コア堀り装置は、ヘッド区分19、モータ17、摺動機構18、及びコアバレル20を含む。 本発明では、コアバレル20は、モータの作動後に回転する外バレル21と、回転ベアリング24で外バレルに連結された内バレル22とを備える。 コア堀りプロセス中、コア堀りビット25がコア23を切削し、このコアが内バレルに徐々に進入する。 【0023】 コア堀り装置の上ヘッド区分19は拡大区分13を有し、この区分は着地後、ドリルストリング2の内部に設けられた着地肩部14に着座する。 着地後、ドグ15を膨出させ、ドリルストリングに設けられた垂直溝16に入れ、下端をモータ17で回転させているときにコア堀り装置のヘッドが回転しないようにする。 【0024】 コア堀りプロセス中、モータ17は、外コアバレルを回転するために使用され、摺動機構18は、コアバレルを下方に移動するために使用される。 これらの区分を以下に論じる。 【0025】 回転式コア堀りを行う場合、内バレルに進入するコアを保護するため、コア堀りプロセス中に内バレルが回転しないことが必要とされる。 この目的のため、回転ベアリング24を使用することによって内バレル22を外バレル21に連結する。 外バレル21を回転させたとき、回転ベアリング24により内ベアリング22が回転しないようにできる。 更に、回転ベアリング24により、内バレル22を外バレル21とともに下方に一体で移動させる。 【0026】 コア堀りプロセス前、及びコア堀りプロセス中、内バレル22の内側が水で充填される。 コアを内バレル22に入れることができるようにするため、水を排出しなければならない。 回転コア堀り中、掘削流体を表面からドリルストリング2を通して圧送する。 この流体の部分を、外バレル21と内バレル22との間の環形に差し向け、コア堀りビット25を冷却し、繰粉を除去する。 この流路は、必ずしも、妨げられていない流れを許容するものではなく、内バレル22の上方の流体は周囲圧力以上の圧力に達する場合がある。 比較的高いこの圧力のため、コアの上方から排水するのが困難になり、極端な場合には、水がコアを通って地層に強制的に流され、適正なコア堀りを行うことができない。 【0027】 更に、穴の底部に存在する屑によってコア堀りプロセスが失敗する場合がある。 更に、図3に示す回転式コア堀り装置をドリルストリング2を通して下降させるとき、内バレル22の内側は周囲に対して開放しており、ドリルストリング2内の流体内に浮いている異物によって汚染されてしまう場合がある。 【0028】 本発明の装置は、内バレル22が回転しないようにし、過剰の流体圧力がコア頂部に作用しないようにし、穴の底部までの下降中に内バレルの内側が汚染されないようにする。 この目的のため、コア堀り装置には、その中心に又はその中央に、ロッド又はチューブ30が装着されており、ロッド又はチューブ30は、装置19のヘッド区分に連結されている。 ロッド30の下端31には多角形断面が設けられており、これは、内バレル22の頂部に設けられた同様の形状の開口部32に嵌合される。 内バレル22の回転を積極的に阻止するため、内バレルを中央ロッド30に摺動自在に連結する他の構造が可能である。 【0029】 次に、図4を参照する。 ロッド30にはピストン30が装着されており、このピストンは内バレル22の内側をシールすなわち密封している。 これにより、ピストン33の上方の領域に存在する流体又は圧力がコアに加わらないようになっている。 コア堀りプロセス前にピストン33は内バレル22の下端31のところにあり、工具の着地中、穴の底部にある屑を側方に押し退ける。 【0030】 本発明の別の特徴は、コアを水面まで上昇させるとき、コアの周囲にダウンホール流体圧力を保持することに関する。 通常の回転式コア堀り作業中、コアの周囲の圧力をダウンホール圧力から水面での大気圧まで減少させるようにコアを水面に運ぶ。 このため、コアの様々な性質が変化し、特定の調査を行うことができない。 ダウンホール圧力を保持するため、いわゆる圧力コアバレルを使用するのが一般的である。 【0031】 現存の圧力コアバレルでは、内コアバレルのシールは、ボールバルブを使用することによって行われる。 このバルブは、外コアバレルの下端に配置される。 この構造により、コアバレルの全壁厚が大きくなり、底端にバルブが設けられていないコアバレルよりも遙かに多くの沈降物材料を切除することが必要とされる。 これは、切断されるべきコアの品質に悪影響をもたらす。 【0032】 本発明の一つの特徴によれば、コアの品質を確保するため、チャンバ34をコアバレルの上方に設ける。 下端にはバルブ35が位置決めされる。 保護を行うため、バルブ35は保護スリーブ36の背後に配置され、持ち上げボール41が下端に配置される。 スリーブはばね37によって取り囲まれている。 中央ロッドの上端は、フィッシングヘッド26に連結されている。 このフィッシングヘッドには、コア堀りプロセス中にその位置を確保するため、ヘッド区分19への従来技術による一時的係止システムが設けられている。 周知の設計のフィッシング装置を持つフィッシングヘッドに上向きの力を及ぼすと、係止が外れ、中央ロッド30を持ち上げることができる。 【0033】 中央ロッド30には溝38が設けられており、この溝の位置は、コア堀りストロークが一杯に達した後、外バレル21と内バレル22とを連結する回転ベアリングボール39のレベルと一致する。 内バレルの下端にはリム42が装着されている。 チャンバ34には、持ち上げボール41用の空間を提供する溝40が設けられている。 【0034】 バルブ35は、例えば、ボールバルブとすることができ、あるいは、回転可能なの平らな円形プレートとすることができる。 図5に示す好ましい実施例では、プレートは、コアバレルの湾曲に従った湾曲プレート44であり、周囲シール45を備えている。 このシールは、閉鎖後、円錐形の座と協働する。 【0035】 作動は以下の通りである。 コアの切断後、ベアリングボール39が中央ロッド30に設けられた溝38内に引っ込んで内バレル22と外バレル21との間の連結を行わないように内バレル22の頂部を位置決めする。 次いで、フィッシングヘッド26に上向きの引っ張り力を加えることによって中央ロッド30を持ち上げると、内バレル22は、リム42が持ち上げバレル41と協働するまで上方に移動する。 更に上方に移動すると、保護スリーブ36が持ち上げられてバルブプレート35を自由にする。 そのとき、このバルブプレート35は、閉鎖できる。 閉鎖移動を補助するため、バルブの後側にはばね47が設けられている(図5参照)。 スリーブ36を更に持ち上げた後、スリーブ36を移動中の内バレル22に連結するボール41が溝40に引っ込められ、スリーブ36はその位置を維持する。 内バレル22の下縁部が、持ち上げボール41の位置の上方に持ち上げられると、スリーブ36は、ばね37の作用により下方に移動し、バルブプレート35の後側に載り、これを閉鎖位置に保持するのを補助する。 【0036】 液圧アクチュエータを使用するといった、内ロッドを持ち上げるための別の方法を使用できる。 この構造の利点は、バルブ35が実際のコアバレルに配置されているのでなく、このバレルの上方に配置されており、コア堀りがなされる地層に埋め込むことを必要としないということである。 更に、バルブ35は湾曲プレートでできており、開放位置でバルブ35が占める空間が最小になり、コアの直径と工具の外径との間の比が現存の工具よりも大きい。 【0037】 次に図3を参照し、回転式コア堀り装置では、コアバレルの頂部に配置されたモータ17によって回転が行われ、このモータは、表面からドリルストリング2を通して圧送された流体によって駆動されるということに着目されたい。 モータの定置部分(すなわち、ステーター部分)をドリルストリング2に係止することによって、モータ17が発生するトルクに対する反作用が提供される。 【0038】 現存のコア堀り装置はダウンホールモータ17を使用する。 このモータ17では、ロータ及びステータが、軸線方向ベアリング(アキシアル軸受け)及び半径方向ベアリング(ラジアル軸受)を通して軸線方向に連結されている。 コア堀りプロセス中にコアバレル20を下方に移動させることができるようにするため、別の摺動機構ユニット18が、モータ17とコアバレル20との間、又は、モータ17とコア堀り装置のヘッド19との間に配置されている。 別の必要な特徴は、コア堀りビットにスラストを下方に及ぼすための機構である。 摺動/スラスト機構を通って流れる流体の圧力により、切削作用を行うのに必要な下方へのスラストをコア堀りビット25に加える。 【0039】 従来技術では、モータのアッセンブリ、摺動−スラスト機構により組み立てが複雑になる。 本発明は事態を簡単にする。 本発明では、モータ及びステータを互いに関して長さ方向に移動できる。 更に、本発明では、モータ17及び摺動/スラスト機構は、図6を参照して説明するように組み合わせられる。 【0040】 図6.1は第1実施例を示す。 モータは、螺旋ねじ型のモータであり、外モータハウジングと内モータ部分との間の開口部を通して流体を圧送したときに回転する。 この実施例では、外モータ部分100及び内モータ部分101は、互いに関して軸線方向に移動できる。 外モータハウジング100は、外コアバレル21に連結されており、ドリルパイプの内側に対してシール103されている。 内モータ部分は、係止ドッグ15によって回転しないように、装置のヘッドに連結されている。 内モータ部分101とヘッド19との間の連結部は、螺旋ねじモータで必要とされるように内モータ部分を外ハウジングの内側で回転させることができる周知の構造の可撓性シャフト104を含む。 【0041】 ドリルストリングで流体を圧送するとき、流体はモータを通して強制的に流され、これにより回転作用を生ぜしめる。 流れは、穴105を通ってモータを出て行き、ドリルパイプの非加圧空間に入る。 モータ構造により、モータの出口での圧力は、モータ頂部での圧力よりもかなり低い。 外ハウジングの上方の流体圧力は、外ハウジングの頂部に下方へのスラストを及ぼし、外ハウジング及びこれに連結された外コアバレルを下方に押圧し、コア堀りビットにスラストを発生する。 【0042】 外ハウジングから外側へのストロークを制限するため、図3に示すピストンシステムを使用でき、又は、内モータ部分又は中央ロッドに設けられた他の延長部を使用できる。 下降中及び着地中、当該技術分野で公知の圧力作動式解放機構を使用して外モータハウジングをヘッド19に連結できる。 【0043】 図6.2は第2実施例を示し、この実施例では、外ハウジング110がヘッド19に連結されており、内モータ部分111が、外コアバレル21に可撓性シャフト104を介して連結されている。 外ハウジングは、ドリルパイプの内側にシール113されている。 【0044】 特定の岩石地層について、下方へのスラストを、地層の種類の関数として、及び、コア堀りビットを回転させるのに必要なトルクの関数として調節する必要がある。 特定の地層について、流体圧力によって発生され、軸線方向に移動する部分に加えられる下方へのスラストを弱くする必要がある。 他の地層では、下方へのスラストがトルクと反比例するのが有利である。 これについて、図6.3又は図6.4又は図6.5に示す別の実施例を使用できる。 【0045】 図6.3は、図6.1に示すモータの別の発展を示す。 モータハウジング110は、円筒形パイプ120で上方に延長されている。 ヘッド19と内モータ部分101との間の連結部は、円筒形部分121で延長してある。 この部分121の頂部にはシール用の部材(すなわち、シーリングエレメント)122が設けられており、これによって、閉鎖チャンバ124が形成されている。 ドリルパイプはヘッド19の位置のところでシールされており、流体は、ヘッドのチャンネル123を通ってこのチャンバ124に流される。 流体を供給するとき、この流体の圧力がモータ部分に対して下方に作用し、下方へのスラストを発生し、シール用の部材(すなわち、シーリングエレメント)122に対して上方に作用し、下方へのスラストの部分又は全体を相殺する。 【0046】 図6.4に示す実施例では、モータ110の外ハウジングは、その頂部が装置のヘッド19に連結されている。 内モータ部分111は、その下端が、可撓性シャフト104を介してコアバレル101に連結されている。 外ハウジングの上端には穴114が設けられている。 外ハウジングには、ドリルストリングの内部に対してシールするシール113が設けられている。 可撓性シャフト104と外バレル102との間には、延長シャフト131に装着されたピストン130と、下端にシリンダヘッド134を持つ外ハウジングの延長シリンダ133とによって、チャンバ135が形成されている。 流体は、チャンバ125から内モータ部分の内部を通って上述のチャンバ135に出される。 チャンバ135には、外側に向かう穴136が設けられている。 この穴は、シリンダ133に関するピストン130の下方への移動速度との関連で、流れに対して抵抗を提供するチョークとして作用し、チャンバ135内に高圧を発生する。 この圧力により、ピストン130に上方へのスラストが生じる。 このようにして、アッセンブリ130乃至136は逆スラスト発生器として作用する。 【0047】 幾つかの場合では、チャンバ125内の圧力が閾値に達した場合にだけ逆スラスト発生器がその作用を開始するのが有利である。 このため、圧力降下バルブ137が、チャンバ125からチャンバ135までのチャンネル(すなわち、流路)に配置する。 【0048】 圧力降下バルブ137及び開口部136について適切な仕様を選択することによって、緩衝チャンバ135内の圧力を、モータの上方の圧力及びコアバレルの前進速度の関数として、モータに亘る圧力差により生じるスラストが緩衝チャンバ内で発生した力によって 打ち消されるようにあるいは相殺されるように、変化させることができる。 【0049】 図6.5は、逆スラストを発生する更に別の方法を、図6.2に示す実施例の別の発展として示す。 この実施例では、外ハウジングが、シリンダパイプ140で延長されている。 内モータ部分は、ピストンヘッド12が頂部に設けられたロッド141で上方に延長されている。 このピストンは、延長部140に対してシールされ、閉鎖チャンバ143を形成している。 モータを駆動する流体圧力は、内部分に下方へのスラストを及ぼし、これは、ピストン142に作用する上方へのスラストによって、部分的に又は全体に相殺される。 【0050】 図6.3、図6.4、及び図6.5に示す実施例は、別々に又は組み合わせて用いることができる。 緩衝チャンバ、圧力降下バルブ及びチョークの正しい寸法を選択することによって、スラスト、モータのトルク、及び前進速度間に任意の関係を形成できる。 【0051】 流体を中央ロッド115を通して導き、コア堀りビットをフラッシング(洗浄)するため、他の流体チャンネルを設けることができる。 更に、流体は、上文中に説明した目的のため、内モータ部分と中央ロッドとの間の環状の部分を通って流れることができる。 【図面の簡単な説明】 【図1】 回転式海洋コア堀りシステムの概略図である。 【図2】 海底に取り付けられた安定システムの図である。 【図3】 回転式ダウンホールコア堀り装置の図である。 【図4】 加圧コアを取り出すためのコア堀り装置の詳細図である。 【図5】 コアを加圧状態に保持するためのシステムの詳細図である。 【図6】 回転式コア堀り装置のモータ−及びスラスト発生器の形態の幾つかの実施例を示す図である。 【符号の説明】 1 船 2 ドリルストリング3 底部 4 穴5 上下浮動補整装置 6 ドリルビット7 フレーム 8 パイプクランプ10 回転クランプブロック 11 液圧ジャッキ12 垂直方向ジャッキングシステム 13 拡大区分14 着地肩部 15 ドッグ16 垂直溝 17 モータ18 摺動機構 19 ヘッド区分20 コアバレル 21 外バレル22 内バレル 23 コア24 回転ベアリング 25 コア堀りビット30 ロッド又はチューブ 31 下端32 開口部 |