NO864421L - Koplingshylse. - Google Patents

Abstract

Koplingshus (11) for kopling av et motorhus (13). til et lagerhus (15), slik at vinkelen mellom lengdeaksen til motorhuset (13) og lengdeaksen til lagerhuset (15) kan endres. Koplingshuset (11) har et øvre hus (23), et senterhus (25) og et bunn-hus (27). Det øvre huset (23) og bunnhuset (27) har vinklinger i deres respektive lengdeakser innstilt i samme retning. Sentethuset (25) har et par vinklinger i lengdeaksen, hvis sum er lik summen av vinklingene i det øvre huset (23) og bunnhuset (27). Det øvre huset (23) og bunnhuset (27) holdes på plass mot rotasjon i forhold til hverandre, men kan roteres 180° i forhold til senterhuset (26). En stabilisator (47) holder senterhuset (25) på plass mens det øvre huset (23) og bunnhuset (27) roteres. Gripeorgan (123, 125) begrenser den relative rotasjonen mellom senterhuset (25) og de andre husene (23, 27) til ikke mer enn 180°. Et stempel (89) holder senterhuset (25) på plass mot rotasjon i forhold til de andre husene (23, 27) når borevæske pumpes gjennom koplingshuset (11). Når væsken ikke pumpes gjennom koplingshuset (11), fører ei f joer (93) stempelet (89) til en stilling der senterhuset (25) kan rotere i forhold til de andre husene (2, 27).

Description

Den foceliggende oppfinnelsen vedrører generelt brønnverktøy for bruk ved boring av brønn-borehull med bestemt retning. Mer spesifikt vedrører oppfinnelsen koplingshus for kopling av motorhus som befinner seg nede i hullet til lagerhus, der koplingshusene kan håndteres fra overflata for å bevirke at borehullet bores i en valgt retning.

Mange verktøy er utformet for å bevirke at et brønn-borehull bores i en valgt retning. Det best kjente av disse verktøy er en bøyd stuss, som er anbragt mellom bunnen av en borestreng og en borekronemotor eller borekrone. Den bøyde stussen kan enten være selektivt justerbar fra overflata eller ikke. US-patent nr. 4 076 084 (Tighe) viser et justerbart boreverktøy for å bore borehull i en bestemt retning.

Borekronemotorer er utformet slik at de bruker energien fra borevæske som strømmer gjennom borestrengen til å rotere borekronen. Slike motorer kan være turbinmotorer eller kontinuerlige hulromsmotorer. Den sistnevnte typen motor har vanligvis en rotor forbundet til en lageraksel via en koplingsstang. Motoren, koplingsstanga og lagerakselen er lagret inne i hhv. et motorhus, et koplingshus og et lagerhus. Koplingshuset forbinder motorhuset til lagerhuset.

Koplingshuset i følge oppfinnelsen kan håndteres fra overflata for å endre vinkelen mellom lengdeaksen for motorhuset og lengdeaksen for lagerhuset. Koplingshuset har et øvre hus, et senter-hus og et bunn-hus. Det øvre huset og bunn-huset har vinklinger i lengdeaksene som er innstilt i samme retning. Senterhuset har et par vinklinger i lengdeaksen, som er innstilt i den samme retningen .

Summen av vinklingene i senterhuset er lik summen av vinklene i det øvre huset og bunnhuset. Derfor har, når vinklingene i det øvre huset og bunnhuset er innstilt med vinklingene i senterhuset, koplingshuset en total

O ... o vinkling på 1/2 , noe som er tilstrekkelig til å forårsake at borekrona borer et skrått hull. Når vinklingene i senter-huset er innstilt motsatt vinklingene i det øvre huset og bunn-huset, oppveier vinklingene hverandre og koplingshuset er rett og forårsaker at borekrona borer et rett hull.

Det øvre huset og bunn-huset holdes på plass mot rotasjon i forhold til hverandre. Senter-huset holdes på plass mot rotasjon i forhold til det øvre huset og bunn-huset av et stempel, når borevæske pumpes gjennom koplingshuset. Når væsken ikke blir pumpet gjennom koplingshuset, tvinger ei fjær stempelet til en lavere, eller ulåst, stilling. Med stempelet i den lavere eller ulåste stillingen, kan det øvre huset og bunn-huset rotere i forhold til senter-huset.

Borestrengen roteres så for å bringe det øvre huset og bunn-huset til å rotere. En stabilisator på senter-huset bremser på sidene av borehullet og gjør at senter-huset ikke roterer så raskt som det øvre huset og bunn-huset. Det øvre huset og bunn-huset roteres således i forhold til senter-huset, inntil et par gripeanordninger danner inngrep. Gripeanordningene begrenser rotasjonen av det øvre huset og bunn-huset i forhold til senter-huset

til ikke mer enn 180°.

Oppfinnelsen blir nå beskrevet ved hjelp av et eksempel og med henvisning til de vedlagte tegningene, der

fig. 1 viser et delvis oppsnittet sideriss av den øvre delen

av koplingshuset i samsvar med oppfinnelsen,

fig. 2 viser et delvis oppsnittet sideriss av den midtre delen av koplingshuset i samsvar med oppf innelsen,

fig. 3 viser et delvis oppsnittet sideriss av den nedre delen av koplingshuset i samsvar med oppfinnelsen,

fig. 4 viser et delvis oppsnittet sideriss av hele koplingshuset i samsvar med oppfinnelsen,

fig. 5 viser et perspektivriss der noen av delene er utskilt, av den midtre delen av koplingshuset i samsvar med oppfinnelsen, og

fig. 6 viser et snittriss langs linje 6-6 i fig. 3.

Det henvises først til fig. 4. Koplingshuset 11 i samsvar med oppfinnelsen er vist, forbundet mellom et motorhus 13 og et lagerhus 15. Inne i koplingshuset 11 forbinder en koplingsstang 17 en rotor 19 i motorhuset 13 til en lageraksel 21 i lagerhuset 15. Koplingshuset 11 består av flere bestanddeler: et øvre hus 23, et senter-hus 25, et bunn-hus 27 og en bunnhus-forlengelse eller -stuss 29. Koplingshuset 11 er vist mer i detalj i fig. 1-3.

Fig. 1 viser at koplingsstanga 17 er forbundet til rotoren 19 via en standard gjenget kopling 31. Det øvre huset 23 er likeledes koplet til motorhuset 13 via en standard gjenget kopling 33.

Det øvre huset 23 har en del 35 med redusert utvendig diameter, som passer inn i senter-huset 25. En O-ring-tetning 37 tetter mellom denne delen 35 av det øvre huset 23 og den indre overflata av senterhuset 25. Den ytre overflata av denne delen 35 av det øvre huset 32 har flere spor 39 langs omkretsen og flere spor 41 i lengderetning.

På et punkt langs lengden av det øvre huset 23 er det en bend eller vinkling 43 i lengdeaksen 45 til det øvre huset 23. Denne vinklingen 43 er fortrinnsvis bare omtrent 1/8°, slik at den ikke er merkbar i tegningene.

Fig. 2 er en fortsettelse av fig. 1 og viser den midtre delen av koplingshuset 11. Senterhuset 25 har en stabilisator 47, som er en del med økt ytre diameter. Stabilisatoren 47 er nesten så stor som borehullet, og sidene av stabilisatoren 47 kommer ofte i kontakt med sidene av borehullet. Stabilisatoren 47 holder således senter-huset 25 sentrert på borehullets lengdeakse. Stabilisatoren 47 har riller 48 som tillater passaje av borevæske opp og ned ringrommet mellom koplingshuset 11 og sidene av borehullet.

På samme måte som det øvre huset 23, har bunn-huset 27 en del 49 med redusert diameter, som rager inn i senterhuset 25. Den øvre enden av bunnhuset 27 er koplet til den nedre enden av det øvre huset 23 via en kopling 51. Denne forbindelsen er vist både i fig. 2 og fig. 5.

Den øvre enden av bunnhuset 27 har flere tenner 53. Disse tennene 53 griper inn med flere tenner 55 på den nedre enden av det øvre huset 23. Siden tennene 53, 55 griper inn, holdes det øvre huset 23 og bunnhuset 27 på plass mot rotasjon i forhold til hverandre. Tennene 53, 55 er således midler for å hindre rotasjon av det øvre huset og bunn-huset i forhold til hverandre.

Rett under tennene 53 har bunn-huset utvendige standard gjenger 57, som griper inn med innvendige gjenger 59 på koplingen 51. Likeledes er det rett over tennene 55 på den nedre enden av det øvre huset 23 utvendige gjenger 61, som også griper inn med de innvendige gjengene 59 på koplingen 51. Gjengene 57 på bunn-huset 27 og gjengene 55 på det øvre huset 23 er identiske. Således vil, dersom koplingen 51 roteres i forhold til det øvre huset og bunnhuset 23, 27, koplingen 51 bevege seg opp eller ned langs gjengene 53, 55 i husene 23, 27.

En tettering 63 av metall er anbragt i et tetningsspor på den innvendige flata av det øvre huset 23 og bunnhuset 27, der tennene 53, 55 griper inn. Denne tetteringen 63 er utelatt fra fig. 5 for å gjøre figuren klarere. Et par O-ring-tetninger 65 tetter mellom tet ter ingen 63 og det øvre huset og bunnhuset 23, 27 .

Koplingen 51 har utvendige rifler 67 på dens utvendige flate. Disse riflene 67 griper inn med innvendige rifler 69 på den innvendige flata av senter-huset 25. På grunn av disse riflene 67, 69 kan ikke koplingen 51 rotere i forhold til senterhuset 25. Imidlertid vil koplingen 51 bevege seg opp og ned på gjengene 57, 59 i det øvre huset og bunnhuset 23 og 27 dersom koplingen 51 og senterhuset 25 roteres i forhold til det øvre huset 23 og bunnhuset 27.

På to punkter langs lengden av senterhuset 25 er det bends eller vinklinger 71 i lengdeaksen 73 til senter-huset 25. Som vinklingen 43 i det øvre huset 23 er disse vinklingene 71 fortrinnsvis bare omtrent 1/8°, slik at vinklingene 43 ikke er synlige i tegningene. Vinklingene 71 i senterhuset 25 er innstilt i samme plan, slik at den totale vinklingen i lengdeaksen 73 for senterhuset 25 er 1/4°. Fig. 2 viser at bunnhuset 27 har spor 74 langs omkretsen og spor 77 i lengderetningen. Disse sporene 75, 77 forenkler rotasjonen av bunnhuset 27 i forhold til senterhuset 25. Fig. 3 er en fortsettelse av fig. 2 og viser den nedre delen av koplingshuset 11. Koplingsstanga 17 er forbundet til en lageraksel 21 via en standard gjenget kopling 79. Bunnhuset 27 er indirekte koplet til lagerhuset 15 via bunnhusforlengelsen 29, som har standard gjenger 81 ved hver ende.

Ei bunnhus-hylse 83 er anbragt rundt den nedre enden av bunnhuset 27. Bunnhus-hylsa 83 har rifler 85, som griper inn med rifler 87 på bunnhuset 27. Bunn-hus-hylsa 83 blir således holdt på plass mot rotasjon i forhold til bunnhuset 27.

Et stempel 89 er montert på den indre flata av bunn-huset 27. Stempelet 89 kan bevege seg fram og tilbake mellom en nedre, eller ulåst, stilling vist i fig.

3 og en øvre, eller låst, stilling. Et par

O-r ing-tetninger 91 (en er vist i fig. 2) tetter mellom stempelet 89 og bunnhuset 27.

Ei spiralf joer 93, montert i et ringformet kammer 95 er et middel for å føre stempelet 89 mot den nedre, eller ulåste, stillingen. Imidlertid har stempelet 89 en ringformet skulder 97, som er på den nedre enden av stempelet 89 og utsettes for væsketrykk i boringen 99 i koplingshuset 11. Derfor vil, når borevæske pumpes gjennom boringen 99 i koplingshuset 11, væsketrykket utøve en kraft på skulderen 97 og tvinge stempelet 89 mot fjæra 93 og opp til den øvre, eller låste, stillingen. Fjæra 93 er overvunnet, og stempelet 89 blir beveget til den låste stillingen av borevæske når borevæsken pumpes gjennom koplingshuset 11.

Ei sylindrisk stempelhylse 101 er anbragt mellom bunnhuset 27 og senterhuset 25. Stempelhylsa 101 er forbundet til stempelet 89 av tre bolter 103 med innbyrdes lik avstand og som passerer gjennom avlange slisser 105 i bunnhuset 27. Slissene 105 tillater at boltene 103 beveger seg opp og ned med stempelet 89.

Stempelhylsa 101 har rifler 107, som griper inn med rifler 109 på bunnhus-hylsa 83. Disse riflene 107, 109 er vist tydeligere i fig. 6. Når stempelet 89 er i den øvre, eller låste, stillingen, griper riflene 107 på stempelhylsa 101 også inn med rifler 111 på senterhuset 25, og låser dermed senterhuset 25 mot rotasjon i forhold til bunnhus-hylsa 83 og bunnhuset 27.

Når stempelet 89 blir beveget til den øvre, eller låste, stillingen, avtar størrelsen på kammeret 95. Det fortrengte boreslammet strømmer gjennom flere flater 113 på stempelet 89 inn i slissene 105. Det er tre slisser 105 med lik innbyrdes avstand, som boltene 103 kan bevege seg gjennom, og det er tre slisser 105 i tillegg, som er anbragt med lik innbyrdes avstand mellom de første tre slissene 105. Disse tre slissene 105 i tillegg er innstilt med hullene i stempelhylsa 101, for å la slam strømme gjennom stempelhylsa 101.

En O- r ing-tetning 115 tettet mellom bunnhuset 27 og senterhuset 25. Imidlertid kan slammet som passerer gjennom stempelhylsa 101 komme ut gjnenom

slam-utløpsåpninger 117 i bunnhus-hylsa 83.

På et punkt langs lengden av bunnhuset 27 er det en bend eller vinkling 119 i lengdeaksen 121 i bunnhuset 27. Denne vinklingen 119 er fortrinnsvis bare omtrent 1/8 °, slik at den ikke er synlig i tegningene. Denne vinklingen 119 er i samme plan som vinklingen 43 i lengdeaksen 45 i det øvre huset 23. Derfor er summen av vinklingene 43, 119 i lengdeaksene 45, 121 i det øvre huset 23 og bunnhuset 27 1/4°.

Fig. 6 viser at bunnhus-hylsa 83 har en gripeanordning 123-, som strekker seg 90° rundt omkretsen av bunnhus-hylsa 83. Denne gripeanordningen 123 griper inn med en gripeanordning 125 på senter-huset 25. Gripe-o anordningen 125 på senter-huset 25 strekker seg 90

rundt den indre omkretsen i senter-huset 25. Disse gripeanordningene 123, 125 er midler for å begrense rotasjonen av bunnhus-hylsa 83 i forhold til senter-huset 25 til ikke mer enn 180°. Det øvre huset 23 og bunnhuset 27 roterer med bunnhus-hylsa 83, slik at rotasjon av disse husene 23, 27 i forhold til senter-huset 25 likeledes er begrenset.

Under montasjen av koplingshuset 11, blir koplingen 52 først gjenget fullstendig på bunnhuset 27. Det øvre huset 23 og senterhuset 25 blir så anbragt i stilling. Senterhuset 25 blir så rotert i forhold til det øvre huset 23 og bunnhuset 27.

Riflene 69 på senterhuset 25 griper inn med rifler 67 på koplingen 51 og gjør at koplingen 51 roteres i forhold til det øvre huset 23 og bunnhuset 27 idet senterhuset 25 roteres. Senterhuset 25 roteres inntil koplingen 51 beveger seg opp for å gripe inn med gjenger 57, 61 på både det øvre huset 23 og bunnhuset 27. Det øvre huset 23 og bunnhuset 72 blir så holdt sammen i lengderetning av koplingen 51.

I drift vil, når borevæske pumpes gjennom stempelet 89 opp til dets øvre, eller låste stilling. I denne stillingen er det øvre huset 23 og bunnhuset 27 låst mot rotasjon i forhold til senterhuset 25.

Dersom det er ønskelig å bore et rett hull, vil vinklingene 71 i lengdeaksen 73 i senterhuset 25 innstilles motsatt vinklingene 43, 119 i lengdeaksene 45, 121 i det øvre huset 23 og bunnhuset 27. Summen av vinklingene 43, 71, 119 er da 0°, og koplingshuset 11

vil være rett.

Dersom det er ønskelig å bore et skrått hull, kan det øvre huset 23 og bunnhuset 27 roteres 180° i forhold til senterhuset 25. Dette innstiller vinklingene 43, 119 i lengdeaksene 45, 121 i det øvre huset 23 og bunnhuset 27 i samme retning som vinklingen 71 i lengdeaksen 73 i senter-huset 25.

Det første trinnet ved endring av vinklingen i koplingshuset 11 er å stenge av for strømmen av borevæske. Dette gjør at fjæra 93 kan tvinge stempelet 89 ned til dets nedre, eller ulåste, stilling. Med stempelet 89 i den nedre, eller ulåste, stillingen, griper riflene

107 på stempelhylsa 101 ikke lenger inn med riflene 111 på senterhuset 25. Det øvre huset 23 og bunnhuset 27 blir så istand til å rotere i forhold til senterhuset 25.

Borestrengen roteres av rotasjonsbordet (ikke vist), for å få det øvre huset 23 og bunn-huset 27 til å rotere. Stabilisatoren 47 vil komme i kontakt med sidene av borehullet og forårsake at senterhuset 25 ikke vil rotere med det øvre huset 23 og bunnhuset 27. Stabilisatoren 47 er således et middel for å rotere det øvre huset 23 og bunnhuset 27 i forhold til senterhuset 25. Det øvre huset 23 og bunnhuset 27 vil rotere i forhld til senterhuset 25 inntil gripeanordningene 123, 125 på bunnhus-hylsa 83 og på senterhuset 25 begrenser ytterligere relativ rotasjon.

På det punktet vil vinklingene 71 i lengdeaksen 73 i senterhuset 25 innstilles i samme retning som vinklingene 43, 119 i lengdeaksene 45, 121 i det øvre huset 23 og bunnhuset 27. Summen av vinklingene 43, 71, 119 vil væte

1/2 °, tilstrekkelig til at borekrona borer et borehull

i vinkel.

Koplingshuset 11 i samsvar med oppfinnelsen har flere fordeler sammenliknet med det som er tidligere kjent. Ingen bøyd stuss er nødvendig, slik at bevegelse av borestrengen inn i og ut av borehullet er enklere uten den sidebelastningen som forårsaker motstand mot bevegelse. Koplingshuset 11 i samsvar med oppfinnelsen er relativt enkel å tilvirke og å bruke og frambringer en relativt enkel framgangsmåte for å justere borevinkelen, uten at borestrengen må flyttes fra hullet.

Oppfinnelsen er vist i bare en form. For fagfolk skulle det være klart at den ikke er så begrenset, men kan være gjenstand for forskjellige endringer og modifikasjoner uten at en går utover rammen for oppfinnelsen. Eksempelvis kan lengdeaksen til de forskjellige husene ha framspring istedenfor vinklinger, som vist i den foretrukne utførelsesformen. Det er også mulig å benytte andre midler for å rotere det øvre huset og bunnhuset i forhold til senterhuset.

Claims (8)

1. Koplings-hus for kopling av et motorhus til et lagerhus, slik at vinkelen mellom lengdeaksen til motorhuset og lengdeaksen til lagerhuset kan endres, karakterisert ved at koplingshuset (11) omfatter et øvre hus (23), koplet til motorhuset (13) og med en vinkling i det øvre husets (23) lengdeakse, et bunnhus (27) koplet til lagerhuset (15) og med en vinkling i bunnhusets (27) lengdeakse, innstilt i samme retning som vinklingen i det øvre husets (23) lengdeakse, organ (53,55) for å hindre rotasjon av det øvre huset (23) og bunnhuset (27) i forhold til hverandre, et senterhus (25) med en vinkling i lengdeaksen, og organ (47) for å rotere det øvre huset (23) og bunnhuset (27) i forhold til senterhuset (25).

2. Koplings-hus i samsvar med krav 1, karakterisert ved at organene (47) som skal frambringe rotasjon er tilpasset til å rotere det øvre huset (23) og bunnhuset (27) opp til 180° i forhold til senterhuset (25).

3. Koplingshus i samsvar med krav 1, karakterisert ved at senterhuset (25) har en vinkling i lengdeaksen som er lik summen av vinklingene i lengdeaksene til det øvre huset (23) og bunnhuset (27).

4. Koplingshus i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det videre omfatter organ for å holde det øvre huset (23) og bunnhuset (27) på plass mot rotasjon i forhold til senterhuset (25) mens borevæske pumpes gjennom koplingshuset (11) og for å tillate rotasjon av det øvre huset (23) og bunnhuset (27) i forhold til senterhuset (25) mens det ikke pumpes borevæske gjennom koplingshuset (11).

5. Koplingshus i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det videre omfatter en stabilisator (47) på senterhuset (25) for å holde senterhuset (25) på plass mot rotasjon idet det øvre huset (23) og bunnhuset (27) roteres og der organene som skal bevirke rotasjon omfatter et stempel (89), anbragt for å beveges fram og tilbake mellom en låst stilling og en ulåst stilling, der stempelet i den låste stillingen holder det øvre huset (23) og bunnhuset (27) på plass mot rotasjon i forhold til senterhuset (25) og der stempelet i ulåst stilling tillater rotasjon av det øvre huset (23) og bunnhuset (27) i forhold til senterhuset (25) og organ (93) for å anbringe stempelet (89) i ulåst stilling og at organene (93) overvinnes og stempelet beveges til låst stilling ved hjelp av borevæske når borevæsken pumpes gjennom koplingshuset (11).

6. Koplingshus i samsvar med krav 5, karakterisert ved at senterhuset (25) har et par vinklinger i sin lengderetning, der summen av vinklingene i senterhusets (25) lengdeakse er lik summen av vinklingene i lengdeaksene til det øvre huset (23) og bunnhuset (27).

7. Koplingshus i samsvar med et av kravene 1-6, karakterisert ved at det omfatter organ (123, 125) for å begrense rotasjonen av det øvre huset (23) og bunnhuset (27) i forhold til senterhuset (25) til ikke o mer enn 180 .

8. Koplingshus i samsvar med krav 7, karakterisert ved at organene som skal begrense rotasjon omfatter gripeanordninger (123, 125) på senterhuset (25) og bunnhuset (27) for å begrense den relative rotasjonen av senterhuset (25) og bunnhuset (27) o til ikke mer enn 180 .