(57)【要約】  スラストアブソーバは、協働して別の部材を軸方向に移動させるスラスト手段とアンカー手段との間に配置される。スラストアブソーバは、アンカー手段に固定されたエンクロージャ及びスラスト手段に接続されたリテーナを有する。付勢部材はリテーナと動作可能に関連づけられている。オーバースラスト状態中においては、スラスト手段はその部材にスラストを与えるが、その部材は実質的に軸方向に移動されることはない。そのような状態においては、付勢手段は、吸収しなければスラスト手段がその部材に与えるであろうスラストを吸収する。アンカー手段がスラスト手段を固定しなくなったときに、スラスト手段及びアンカー手段の移動を緩衝するために、緩衝装置も含まれている。
2005511933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止部材とシャフトを駆動させる可動部材との間に配置された装置であって、
静止部材へ接続できるようになっている第１の部材と、
可動部材へ接続できるようになっている第２の部材と、
前記第１及び第２の部材に係合するとともに作動位置及び非作動位置を有する付勢部材と、
を有し、前記付勢部材は、可動部材がシャフトを駆動できなくなることによって、前記作動位置に移動され、可動部材を静止部材に対して移動させるようになっている装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の部材は入れ子式に係合している請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記入れ子式の部材は付勢部材用のハウジングを形成する請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記付勢部材は前記作動位置において圧縮されるばねである請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記静止部材、可動部材及び第２の部材はシャフトを受容する共通の孔を形成する請求項１に記載の装置。
【請求項６】
静止部材は移動可能になり、前記付勢部材が前記非作動位置へ移動するときに、前記第１及び第２の部材の移動を緩衝する前記第１及び第２の部材の間の緩衝装置をさらに有する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第２の部材は流体の流れを可能にするオリフィスを有する請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記オリフィスは、前記付勢部材が前記作動位置から前記非作動位置へ移動するときよりも、前記付勢部材が前記非作動位置から前記作動位置へ移動するときに大きい流れを可能にする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
オリフィスは付勢され、他方向よりも一方向において、オリフィスを通るより多くの流体の流れを可能にしている請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２の部材はピストン及びシリンダを形成し、前記ピストンは前記シリンダを少なくとも二つのチャンバに分割し、前記オリフィスは前記ピストンに配置され、前記ピストンが前記シリンダ内を移動するときに、前記チャンバの間の流れを制限する請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
前記付勢部材は一方のチャンバに配置されており、他方のチャンバに配置されたばねをさらに有する請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記付勢部材は一方のチャンバに配置されており、他方のチャンバに配置された圧力補償部材をさらに有する請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
第１及び第２の部材は付勢部材を収容する密閉されたキャビティーを形成し、第２の部材は前記密閉されたキャビティー内への流体の流れに抵抗するオリフィスをさらに有する請求項６に記載の装置。
【請求項１４】
第２の部材の移動と同調した移動のために、ハウジングと密閉係合した補償システムをさらに有し、補償システムと第２の部材との間のキャビティーの部分における流体圧力が基本的に一定のままであるようになっている請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
補償システムは、ハウジングと密閉係合した補償ピストンと、補償ピストン及び静止部材と係合した補償ばねと、静止部材の外側の環境と補償シリンダと静止部材との間の補償キャビティーとの間の流体連通のためのポートとを有する請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
静止部材及び第２の部材を係合させる第２の付勢部材をさらに有し、第２の付勢部材は、可動部材がシャフトを駆動できなくなることによって圧縮され、可動部材が記静止部材に対して移動することを防止する請求項３に記載の装置。
【請求項１７】
ビットで井戸孔を掘削するダウンホール推進システム用の装置であって、
推進システムを固定するためのアンカー部材と、
ビットを井戸孔内へ駆動するためのスラスト部材と、
アンカー部材に取り付けられた一端とスラスト部材に取り付けられた他端とを有するスラスト制御部材と、
を有し、スラスト制御部材はアンカー部材とスラスト部材との間の相対的移動を許容するようになっている装置。
【請求項１８】
スラスト制御部材は端部を係合するとともに圧縮が可能な付勢部材を有する請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
付勢部材は少なくとも一つの皿ばねを有する請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
アンカー部材は拡張して井戸孔の壁と係合し、推進システムを固定する請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
スラスト部材は前記スラスト制御部材に取り付けられたシリンダ部材と、シャフトに取り付けられたピストン部材とを有する請求項１７に記載の装置。
【請求項２２】
アンカーと、スラスターと、チューブとを有するボトムホールアセンブリ（ＢＨＡ）用のスラストコントローラであって、
スラスターは、チューブを軸方向に移動させるように構成されるとともに、スラスターがチューブを移動させることができないときには、オーバースラスト状態の影響を受け易く、スラストコントローラが、
チャンバに至る開口を有するエンクロージャと、
チャンバ内に往復可能に配置されたリテーナと、
リテーナと関連づけられた付勢部材と、
を有し、前記エンクロージャはアンカーに固定され、前記リテーナは第１の端部を有し、第１の端部は前記エンクロージャ開口から突出するとともにスラスターと接続しており、前記付勢部材は、オーバースラスト状態の間に、前記スラスターによって発生されたスラストの少なくとも一部を吸収するようになっているスラストコントローラ。
【請求項２３】
前記付勢部材は、オーバースラスト状態の間に、スラスターによって発生されたスラストのほぼ全てを吸収する請求項２２に記載のスラストコントローラ。
【請求項２４】
前記付勢部材は第１の状態を有し、その第１の状態では、付勢部材が所定レベルの予備圧縮を有し、前記スラスターが前記チューブを移動させる間においては、前記付勢部材は前記第１の状態にある請求項２２に記載のスラストコントローラ。
【請求項２５】
前記付勢部材は、オーバースラスト状態の間には、チューブにスラストを付与する請求項２２に記載のスラストコントローラ。
【請求項２６】
前記付勢部材は少なくとも一つのばねを有し、前記リテーナは前記ばねを受容するように適合された着座面と、前記ばねを前記リテーナ上に保持するカラーとをさらに有する請求項２２に記載のスラストコントローラ。
【請求項２７】
第１及び第２のスラスターと、第１及び第２のアンカーと、チューブと、スラストコントローラとを有するボトムホールアセンブリにおいて、
スラスターはチューブを軸方向に移動させるように構成されるとともに、スラスターがチューブを移動させることができないときには、オーバースラスト状態の影響を受け易く、スラストコントローラが、
第１のスラスターと関連づけられた第１のスラストアブソーバと、
前記第１のエンクロージャチャンバ内に往復可能に配置された第１のリテーナと、
前記第１のリテーナと関連づけられた第１の付勢部材と、
第２のスラスターと関連づけられた第２のスラストアブソーバと、
前記第２のエンクロージャチャンバ内に往復可能に配置された第２のリテーナと、
前記第２のリテーナと関連づけられた第２の付勢部材と、
を有し、前記第１のスラストアブソーバは、第１のアンカーに固定された第１のエンクロージャを有し、前記第１のエンクロージャはチャンバに至る開口を有し、
第１のリテーナは前記第１のエンクロージャ開口から突出して第１のスラスターと接続する第１の端部を有し、
第１の付勢部材は、オーバースラスト状態中に、第１のスラスターによって発生されたスラストの少なくとも一部を吸収し、
前記第２のスラストアブソーバは、前記第２のアンカーに固定された第２のエンクロージャを有し、前記第２のエンクロージャはチャンバに至る開口を有し、
前記第２のリテーナは前記第２のエンクロージャ開口から突出して第２のスラスターと接続する第１の端部を有し、
前記第２の付勢部材は、オーバースラスト状態中に、第２のスラスターによって発生されたスラストの少なくとも一部を吸収するようになっているスラストコントローラ。
【請求項２８】
前記第１及び第２の付勢部材は、オーバースラスト状態中に、それぞれ、第１及び第２のスラスターによって発生されたスラストのほぼ全てを吸収する請求項２７に記載のスラストコントローラ。
【請求項２９】
前記第１及び第２の付勢部材は第１の状態を有し、その第１の状態では、前記第１及び第２の付勢部材が所定レベルの予備圧縮を有し、前記第１の付勢部材は、第１のスラスターがチューブを移動させる間においては、前記第１の状態にあり、前記第２の付勢部材は、第２のスラスターがチューブを移動させる間においては、前記第１の状態にある請求項２７に記載のスラストコントローラ。
【請求項３０】
前記第１及び第２の付勢部材は、第１及び第２のスラスターがそれぞれオーバースラスト状態にある間においては、チューブにスラストを付与する請求項２７に記載のスラストコントローラ。
【請求項３１】
前記第１及び第２の付勢部材はそれぞれ少なくとも一つのばねを有し、前記第１及び第２のリテーナは、それぞれ、着座面及びカラーを有し、着座面は前記少なくも一つのばねを受容するように適合され、カラーは前記第１及び第２のリテーナ上に前記少なくとも一つのばねをそれぞれ保持している請求項２７に記載のスラストコントローラ。
【請求項３２】
チューブを軸方向に移動させるように構成されたスラスターを有するボトムホールアセンブリ（ＢＨＡ）におけるオーバースラスト状態を制御する方法であって、
スラスターは、そのスラスターがチューブを移動させることができないときには、オーバースラスト状態の影響を受け易く、その方法が、
オーバースラスト状態中に、スラスターによって発生されたスラストの少なくとも一部を吸収する段階を有している方法。
【請求項３３】
スラスターによって発生されたスラストのほぼ全てが吸収される請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
スラストは付勢部材によって吸収される請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
スラスターがチューブを移動させることができるときには、予備圧縮を有するように付勢部材を構成する段階をさらに有する請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
スラスターがオーバースラスト状態にある間は、チューブにスラストを付与するように付勢部材を構成する段階をさらに有する請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
スラストは少なくとも一つのばねによって吸収される請求項３２に記載の方法。
【請求項３８】
井戸ツールであって、
チューブと、
井戸孔の壁に係合するための固定手段を有するアンカーと、
前記アンカーと関連づけられたスラスターと、
前記アンカーと前記スラスターとの間に設けられたスラストコントローラと、
を有し、前記スラスターは前記チューブを軸方向に移動させるためのスラスト手段を有し、前記スラスターはオーバースラスト状態を有し、その状態の間においては、前記スラスターは前記チューブにスラストをかけるが、前記スラスターは前記チューブを実質的に移動させることはなく、
前記コントローラは前記アンカーに接続されるとともに、チャンバと前記チャンバ内に配置されたリテーナとを有し、前記リテーナは前記チューブを受容するための中央通路と前記スラスターに接続された第１の端部とを有し、前記コントローラは前記リテーナと関連づけられた付勢部材をさらに有し、前記付勢部材は、オーバースラスト状態中に、前記スラスターによって発生されたスラストの少なくとも一部を吸収するようになっている井戸ツール。
【請求項３９】
前記付勢部材は、オーバースラスト状態中に、前記スラスターによって発生されたスラストのほぼ全てを吸収する請求項３８に記載のスラストコントローラ。
【請求項４０】
前記付勢部材は第１の状態を有し、その第１の状態では、前記付勢部材が所定レベルの予備圧縮を有する請求項３８に記載のスラストコントローラ。
【請求項４１】
前記付勢部材は第２の状態を有し、その第２の状態では、スラスターがオーバースラスト状態にある間においては、前記付勢部材がチューブにスラストを付与する請求項３８に記載のスラストコントローラ。
【請求項４２】
前記付勢部材は少なくとも一つのばねを有し、前記リテーナは、前記ばねを受容するように適合された着座面と、前記リテーナ上に前記ばねを保持するカラーとをさらに有している請求項３８に記載のスラストコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、一般に、スラスト発生部材を制御するダウンホールツールに関する。特に、本発明は、マッドモータ及び／又は推進系を有するダウンホールツールによって発生されるスラストを吸収する装置に関する。
【０００２】
関連技術の説明
炭化水素の地下堆積物の回収は、深さ数百、場合によっては、数千フィートの井戸孔を有する井戸の形成を必要とする。井戸形成作業用に構成された一つの周知のシステムは、柔軟なアンビリカルによって表面支持設備につながれたボトムホールアセンブリ（ＢＨＡ）を有している。このＢＨＡは、地下層の土や岩を崩すように適合されたビットを用いて井戸孔を形成する自走式システム(self-propelled system)である。そのようなシステムの一つは、１９９８年５月２０日出願の「井戸システム(Well System)」という名称の米国出願第０９／０８１，９８１号に記載されている。この出願は、あらゆる目的のために、本明細書において文献援用される。このシステムは、ビットと、ビットを回転させるダウンホール手段と、井戸孔の底部に対してビットを推進させるダウンホール手段とを有していることが好ましい。例示的な構成では、ビットを回転させるために容積式モータ（たとえば、「マッドモータ(mud motor)」）を利用し、スラストやビットにかかる重量（ＷＯＢ）を発生させるためにトラクタを利用している。これらのシステムにおいては、高圧の掘削泥水(drilling mud)がアンビリカルを通してＢＨＡに搬送される。掘削泥水は、ＢＨＡを通過した後に、ビットに設けられたノズルを通って流出し、還流する掘削泥水は、アンビリカルと井戸孔の壁との間に形成された環状部を通って地表へ戻る。マッドモータ及びトラクタは、アンビリカルを通って流れる掘削流体を動力源として用いている。
【０００３】
二つ又はそれの構成部品が共通の作動流体供給源を共有しているようなシステムは、ある種の欠点を有している。図１を参照すると、これらの欠点の影響を受け易い例示的な流体回路が略図で示されている。流体回路は、流体ライン１０と、圧力チャンバ１２及びピストンヘッド１３を有するトラクタ１１と、ロータ１５を含む動力部１８を有するマッドモータ１４と、ステータ１９と、ビット１６とを有している。掘削流体は流体ライン１０及びマッドモータ１４を通ってビット１６へ流れる。掘削流体の一部はライン１７を介してトラクタ１１へと向けられる。掘削流体が圧力チャンバ１２に入ると、ピストンヘッド１３はビット１６を地層(formation)内へ打ち込む。マッドモータ１４を通って流れる掘削流体は、動力部ロータ１５及び接続されたビット１６の回転を引き起こす。そのため、マッドモータ１４は動力部ロータ１５の両端の圧力差を用いてビット１６を回転させ、一方、トラクタ１１は圧力チャンバ１２内の圧力を用いてピストンヘッド１３を駆動してビット１６を地層内へと打ち込む。
【０００４】
トラクタ１１及びマッドモータ１４は共通の作動流体ライン１０から引き込まれているので、マッドモータ１４における不安定な動作状態が、トラクタ１１においても、それに対応する不安定さを生じさせることがあり、その逆もある。たとえば、掘削作業中において、ＢＨＡは崩すのが極めて困難な土や岩を含む地層に遭遇することがある。このような掘削困難な地層に押し付けられたビット１６は、地層に対してドリルビットを回転させるのに必要なトルクを高める傾向にある。ビットトルクの上昇は、その結果として、マッドモータ１４の動力部１８の両端の差圧の上昇を引き起こす。マッドモータ１４の両端の圧力差が上昇すると、マッドモータ１４上流の流体ライン１０内の掘削流体の圧力も上昇する。トラクタ１１は、流体ライン１０に接続されたライン１７から、この高圧の掘削流体を受ける。掘削流体圧とトラクタのスラストとは直接的に関連しているので、この上昇した圧力はトラクタ１１に作用し、ビット１６を地層に対して強力に高速で打ち込ませることになる。このトラクタ前進速度の上昇は、ビット１６を回転させるのに必要なトルクの上昇にさらに寄与することになり、それによって、フィードバック効果を生じさせ、それが、最終的にビットを停止させたり、マッドモータ１４などのＢＨＡの構成部品の動作寿命を短縮させたりすることになる。
【０００５】
システムのなかには、マッドモータ直上のＢＨＡにショックアブソーバや緩衝装置を組み込んだものもある。これらのショックアブソーバ又は緩衝装置は、場合によっては、モータとその上のツールとの間でＢＨＡのばね定数を低下させる皿ばねである。しかし、マッドモータの直上にばねを設けると、ドリルストリング(drillstring)が長くなり、余分な接続をも必要とすることになる。トルク負荷を伝達する追加のスプラインも必要となる。また、トラクタは依然としてビットにかかる重量によってビットを押しており、上記と同じ問題を有している。各アンカーに緩衝装置を有するトラクタは、アンカーが孔の壁から離れるときには、常に、各緩衝装置がリセットされるようになっており、追加長の緩衝動作が、トラクタの前進速度を掘削速度まで下げることができる。また、下のドリルビットの方向制御能力が低下される。これは、低い曲げ剛性及びスプライン接続の円周方向の緩さによるものである。
本発明は、上記の先行技術のシステムにおけるこれらの欠点及び関連する欠点を解決することに向けられている。
【特許文献１】米国特許第５，６６２，１８０号明細書
【特許文献２】米国特許第４，２０７，７５６号明細書
【特許文献３】米国特許第６，２３０，８１３号明細書
【特許文献４】米国特許出願第０９／０８１，９８１号明細書
【特許文献５】米国特許出願第０９／４６７，５８８号明細書
【特許文献６】米国特許第６，００３，６０６号明細書
【特許文献７】米国特許第３，１８０，４３７号明細書
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、スラスト手段とアンカー手段との間に配置されたスラストアブソーバを特徴とする。通常、スラスト手段とアンカー手段とは協働してチューブを軸方向に移動させる。好ましい実施形態においては、スラストアブソーバは、アンカー手段に固定されたエンクロージャ及びスラスト手段に接続するリテーナを有している。エンクロージャ内には、所定の状態が発生したときにスラストエネルギーを吸収するように構成された付勢部材が配置されている。特に、スラスト手段は、スラスト手段がチューブにスラストを与えるときに、オーバースラスト状態に遭遇することがあるが、チューブはほぼ軸方向に移動されない。オーバースラスト状態が発生すると、付勢部材がチューブによって圧縮され、それによって、付勢部材がなければチューブに与えられたであろうスラストを吸収する。また、スラストを吸収することによって、圧力上昇は実質的に低下される。圧力上昇の低下は、トラクタ前進速度を低下させ、トラクタ速度は調整され、システムをより安定したものにする。さらに、二つ以上のスラスト手段を有するボトムホールアセンブリについては、そのようなスラスト手段毎に、スラストアブソーバを設けることができる。
【０００７】
第１及び第２の別の実施形態においては、スラストアブソーバは、スラストアブソーバの移動速度を制限する二つの異なった構成をさらに有する。スラストアブソーバは、アブソーバ両端にかかる外部負荷が一旦緩和されると、特に、制限される。
【０００８】
第３の別の実施形態においては、スラストアブソーバは、エンクロージャ内に配置された第２の付勢部材をさらに有する。特に、第２の付勢部材は、チューブがトラクタの意図した前進方向と逆方向に移動されたときに、スラストアブソーバの移動を制限する。第２の付勢部材は、スラストアブソーバの移動によるストローク長の損失を防止することによって、スラスターストロークの長さのほとんどを実現させることができる。
【０００９】
本発明は、従来の装置の様々な問題を克服することを可能にする特徴及び利点の組み合わせを有する。上記の様々な特徴ならびに他の特徴は、発明の好ましい実施形態に関する以下の詳細の説明を読むことによって、さらには、添付の図面を参照することによって、当業者には容易に明らかになるであろう。
本発明のさらに詳細な説明のために、添付の図面が参照される。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００１０】
本発明は様々な状況において用いることができるが、本発明の好ましい実施形態は、地下層(subterranean formation)に井戸孔を形成するように適合された井戸ツールと共に用いられる。しかしながら、以下に記載の構成は、この出願を有利に適用できる多くの構成のうちの一つに過ぎない。
【００１１】
まず、図２を参照すると、ボトムホールアセンブリ（ＢＨＡ）２０が、地層２４に形成された井戸孔２２に配置された状態で示されており、井戸孔２２は壁２６及び井戸底部２８を有している。例示的なＢＨＡの構成は、１９９８年５月２０日出願の「井戸システム」という名称の米国出願第０９／０８１，９８１号、及び１９９９年１２月２０日出願の「三次元舵取りシステム(Three Dimensional Steering System)」という名称の米国特許出願第０９／４６７，５８８号において説明されている。これらは共に、あらゆる目的のために、本明細書において文献援用される。ＢＨＡ２０は、ビット３０、計器装備３２、マッドモータ３４、トラクタ３６、及び他の補助設備３８、たとえば、テレメトリシステムやデータプロセッサなどを含む。アンビリカル４０はＢＨＡ２０を地表に接続する。便宜上、方向「Ｄ」へのＢＨＡ２０又はその構成部品のいくつかの移動は、井戸底部２８へ向かう方向（ダウンホール）へのＢＨＡ２０の移動を指すものとする。方向「Ｕ」へのＢＨＡ２０又はその構成部品のいくつかの移動は、井戸底部２８から離れる方向（アップホール）へのＢＨＡ２０の移動を指すものとする。
【００１２】
ＢＨＡ２０の様々な装置及び機構は、アンビリカル４０を通して地表から送り込まれる高圧掘削流体（すなわち、「泥水」）を用いて作動させることができる。正常な操作の下では、この掘削流体は、アンビリカル４０を通って、ＢＨＡ２０を通って流れ、ノズル（図示せず）を通ってビット３０で外へ出る。掘削流体は、井戸孔の壁２６及びアンビリカル４０によって形成された環状部２５を通ってアップホールへ戻り、井戸底部２８に対するビット３０の切削動作によって作り出された土や岩の切削片を運ぶ。ダウンホールへ送り込まれる掘削泥水は、通常、非常に高い圧力下にある。この高圧は、流体作動機構を用いたトラクタ３６やマッドモータ３４などのＢＨＡ２０の構成部品によってエネルギーに変換される。
【００１３】
ここで、図２、３Ａ及び３Ｂを参照すると、トラクタ３６の各端部に取り付けられた前部及び後部スラストコントローラ１３０，１６０の好ましい構成が示されている。トラクタ３６は掘削流体の流体圧をスラスト(thrusting force)に変換し、ビット３０を井戸底部２８に対して付勢するように構成されている（図２）。トラクタ３６によって発生されたスラスト(thrust)は、前部スラストコントローラ１３０及び後部スラストコントローラ１６０によって制御される。トラクタ３６の詳細、バルブ制御回路（図示せず）及び他の関連機構は、米国特許第６，００３，６０６号のプラー‐スラスターダウンホールツールにおいて説明されている。これは、あらゆる目的のために、本明細書において文献援用される。また、トラクタ構成は米国特許第３，１８０，４３７号に開示されている。これも、同様に、あらゆる目的のために、本明細書において文献援用される。したがって、トラクタ３６の構造及び動作については、一般的な言及のみとする。
【００１４】
例示的なトラクタ３６は、前部アンカー６０、後部アンカー７０、前部スラスター８０及び後部スラスター１００を含み、これらは全てマンドレルすなわち中央のチューブ５０に配置されている。これらの構成部品は、バルブ回路（図示せず）及び関連配管（図示せず）によって、トラクタ３６に通される高圧掘削流体を用いて作動される。以下、バルブ回路及び関連配管は、一般的に、バルブ回路と呼ばれる。バルブ回路は、トラクタ３６がスラスト(thrust force)をビット３０に伝達し、及び／又は井戸孔２２を通してＢＨＡ２０を推進させる（図２）ようにプログラムされる。
【００１５】
チューブ５０は、前部及び後部スラスター８０、１００によって発生されたスラストをビット３０へ伝達する。チューブ５０は中央部５２及び第１及び第２の端部５６、５８を有しており、その中には、それを通って延びる流孔５４を有している。第１及び第２の端部５６、５８は、ボトムホールアセンブリ２０内の隣接する構成部品用の接続インタフェースを有している。たとえば、第１の端部５６はトラクタ３６をマッドモータ３４と連結できる。第２の端部５８はトラクタ３６を補助設備３８と連結できる。流孔５４はトラクタ３６を通して掘削流体をビット３０に搬送する流路を提供する。チューブの中央部５２は、前部及び後部スラスター８０、１００が、以下で述べるように、それぞれのスラストをチューブ５０に交互に伝達するとき、トラクタ３６内で伸縮自在に往復運動する。
【００１６】
前部アンカー６０は井戸孔の壁２６に対して前部スラスターセンブリ８０を静止状態に保持し、一方、前部スラスター８０はチューブ５０及び後部スラスターセンブリ１００を井戸底部２８に向かうダウンホール（すなわち、方向「Ｄ」）へ付勢する。前部アンカー６０は井戸孔保持アセンブリ６２及びハウジング６４を有している。トラクタ３６バルブ回路は、井戸孔保持アセンブリ６２の一部を成す作動アセンブリ内に高圧掘削流体を送り込んだり、作動アセンブリから高圧掘削流体を送り出したりする。井戸孔保持アセンブリ６２は、半径方向に延びる楔部材又は拡張可能な梯子状グリッパを有する。掘削流体の導入は、井戸孔保持アセンブリ６２を拡張／膨張させて井戸孔の壁２６に係合させる。バルブ回路が掘削流体を環状部２５内へ放出するとき、井戸孔保持アセンブリ６２は井戸孔の壁２６から離脱する。同様に、後部アンカー７０は井戸孔の壁２６に係合し、一方、後部スラスター１００はチューブ５０を井戸底部２８に向かうダウンホールへ付勢する。前部アンカー６０と同様に、後部アンカー７０は井戸孔保持アセンブリ７２及びハウジング７４を有している。
【００１７】
前部スラスター８０は、ビット３０を井戸底部２８に対してダウンホールへ付勢するスラストを発生させる。前部スラスター８０は、シリンダ部材８２、ピストンヘッド９０、クロージャ部材９２及びバルブアセンブリ（図示せず）を有している。シリンダ部材８２は、チューブ５０を囲み、それに沿って自由に摺動するものであり、前端部８３、内部チャンバ８４及び後端部８５を有する樽状の部材である。クロージャ部材９２は、シリンダ部材８２の前端部８３内に受容されており、内部チャンバ８４を密閉する。ピストンヘッド９０はチューブの中央部５２上に固定されるとともにチャンバ８４内に位置決めされており、チャンバ８４を動力部８６及びリセット部８８に分割している。ピストンヘッド９０は、シリンダ後端部８５に続くチャンバ８４内でそのストロークを開始し、シリンダ前端部８３に続くところでそのストロークを完了する。バルブ回路は、精緻に制御された前進速度で、所定量の掘削流体を動力部８６内へ注入すなわち「噴出」することによりストロークを開始する。ピストンヘッド９０がそのストロークを完了すると、すなわち、前端部８３に達すると、バルブアセンブリは掘削流体をリセット部８８へ導き、ピストンヘッド９０を付勢して元の位置に戻す。
【００１８】
後部スラスター１００は、前部スラス８０とほぼ同様に、ビット３０を井戸底部２８に対してダウンホールへ付勢するスラストを発生させる。後部スラスター１００は、シリンダ部材１０２、ピストンヘッド１１０、クロージャ部材１１２及び関連バルブアセンブリ（図示せず）を有している。シリンダ部材１０２はチューブ５０を囲み、それに沿って自由に摺動する。シリンダ部材１０２は、前端部１０３、内部チャンバ１０４及び後端部１０５を有する樽状部材である。クロージャ部材１１２はシリンダ部材１０２の後端部１０５によって受容され、内部チャンバ１０４を密閉する。ピストンヘッド１１０はチューブの中央部５２上に直接取り付けられるとともにチャンバ１０４内に位置決めされており、チャンバ１０４を動力部１０６及びリセット部１０８に分割している。ピストンヘッド１１０はシリンダ後端部１０５に続くチャンバ１０４内でそのストロークを開始し、シリンダ前端部１０３に続くところでそのストロークを完了する。バルブアセンブリは、掘削流体を動力部１０６内に送り込むことによってストロークを開始する。ピストンヘッド１１０がそのストロークを完了すると、すなわち、前端部１０３に達すると、バルブアセンブリは掘削流体をリセット部１０８内へ導き、ピストンヘッド１１０を付勢して元の位置へと戻す。
【００１９】
ここで、図３Ａ及び４Ａを参照すると、前部スラストコントローラ１３０は前部スラスター８０によって発生されたスラストを制御する。前部スラストコントローラ１３０は、ハウジング１３２、リテーナ１３４及び少なくとも一つのばね１３６を有している。ハウジング１３２は、第１の端部１３８と、チューブ５０との間に環状領域１４２を形成する後部ショルダ１４０と、キャビティー１４４とを有している。キャビティー１４４は密閉されておらず、当初は高温グリースを含むことが好ましいが、動作中は、環状の掘削流体などの流体がキャビティー１４４に入る。ハウジングの第１の端部１３８は、ねじ付きコネクションその他の適切な手段によって、前部アンカーハウジング６４（図３Ａ）に取り付けられている。リテーナ１３４は、前部スラスター８０とばね１３６との間でスラストを伝達する。リテーナ１３４はスリーブ１４６及びカラー１４８を有している。これらは、ピストン‐シリンダの態様で、チューブ５０の周囲に配置されるとともにハウジングキャビティー１４４内に配置されている。スリーブ１４６は、一般に、第１の端部１４３と、カラー１４８を有する第２の端部１４５とを有する管状部材である。スリーブ１４６は、ばね１３６を着座させるするように適合された外表面１５１を提供する。スリーブ１４６の第１の端部１４３は、後部ショルダ１４０の環状領域１４２を通って延び、前部スラスター８０のクロージャ部材９２に取り付けられている。スリーブ１４６上のばね１３６は、後部ショルダ１４０とカラー１４８との間に配置されている。
【００２０】
流体圧が動力部８６のピストンヘッド９０にかけられると、ピストンヘッド９０に取り付けられたチューブ５０はスラスター８０内で移動する。前部スラストコントローラ１３０を介して前部アンカー６０に取り付けられたシリンダ部材８２は、チューブ５０がスラスター８０内で移動するとき、静止したままである。チューブ５０に取り付けられたビット３０は、ビット及びマッドモータにかかるトルク要求量などにより停止してしまうと、チューブ５０はその前進移動を停止する。また、チューブ５０は、チューブ５０にかかる井戸孔の壁２６からの過度の「Ｕ」方向の抵抗力のために、その前進移動を停止する。ピストンヘッド９０は移動できなくなるので、流体圧によって、シリンダ部材８２がビット３０から概ね離れる方向に移動させられる。シリンダ部材８２が前部アンカー６０に対して移動すると、スリーブ１４６上のカラー１４８は後部ショルダ１４０の方に摺動して、後部ショルダ１４０とカラー１４８との間のばね１３６を圧縮する。
【００２１】
ばね１３６は、前部スラスター８０によって発生されるスラストの望ましくない増大に関連したエネルギーを吸収する。ばね１３６はスリーブ１４６の周囲に配置され、カラー１４８によって後部ショルダ１４０に押し付けられる。エネルギーを吸収するばね１３６の容量は、一つには、ばねを形成する材料のばね定数、ばねの数及びばねの直径に左右される。皿ばね(Belleville springs)などのばねは、増大したスラストの突然の発生を吸収することが可能な比較的信頼性のある安価な付勢機構であることが理解されるであろう。他の状況においては、コイルばね、圧縮性流体又は他の手段を利用した他の方法も用いることができる。
【００２２】
前部の井戸孔保持アセンブリ６２とシリンダ部材８２との間には、弾性接続が確立されている。正常な動作状態の下では、この接続は、実質的なソリッド接続が提供される第１の状態を有する。オーバースラスト状態の下では、この接続は弾性になり、ばね１３６のばね力が克服されることを条件として、シリンダ部材８２を前部の井戸孔保持アセンブリ６２に対して軸方向に摺動させる。
【００２３】
ここで、図３Ｂ及び４Ｂを参照すると、後部スラストコントローラ１６０は後部スラスター１００によって発生されたスラストを調節する。前部コントローラ１３０の構成と同様に、後部スラストコントローラ１６０は、ハウジング１６２、リテーナ１６４及び少なくとも一つのばね１６６を有している。ハウジング１６２は、第１のショルダ１６８を形成する第１の端部１６７と、チューブ５０と共に環状領域１７１を形成する第２のショルダ１７０を形成する第２の端部１６９と、キャビティー１７２とを有している。キャビティー１７２は密閉されておらず、当初は高温グリースを含むことが好ましいが、動作中は環状の掘削流体などの流体がキャビティー１７２に入る。ハウジングの第１の端部１６７は、ねじ付きコネクション又は他の適切な手段によって後部アンカーハウジング７４（図３Ｂ）と接続されている。リテーナ１６４は、後部スラスター１００とばね１６６との間でスラストを伝達する。リテーナ１６４はスリーブ１７４及びカラー１７６を有している。これらは、ピストン‐シリンダの態様で、チューブ５０の周囲に配置されるとともにハウジングキャビティー１７２内に配置されている。スリーブ１７４は、一般に、第１の端部１７８と、カラー１７６を有する第２の端部１８０とを有する管状部材である。スリーブ１７４の第１の端部１７８は環状領域１７１を通って延び、後部スラスター１００のクロージャ部材１１２に接続されている。
【００２４】
動力部１０６のピストンヘッド１１０に流体圧が加えられると、ピストンヘッド１１０に取り付けられたチューブ５０は後部スラスター１００内で移動する。後部スラストコントローラ１６０を介して後部アンカー７０に取り付けられたシリンダ部材１０２は、チューブ５０が後部スラスター１００内で移動するとき、静止したままである。チューブ５０に取り付けられたビット３０が、掘削速度の遅い地層や、ビットを回転するのにより高いトルクを必要とする地層あるいは過度の抵抗力に遭遇するなどによって停止してしまうと、チューブ５０はその前進移動を停止する。ピストンヘッド１１０は移動できなくなるので、流体圧によって、シリンダ部材１０２がビット３０から概ね離れる方向に移動させられる。シリンダ部材１０２が後部アンカー７０に対して移動すると、スリーブ１７４上のカラー１７６は第１のショルダ１６８の方に摺動して、第１のショルダ１４０とカラー１７６との間のばね１６６を圧縮する。
【００２５】
ばね１６６は、前部コントローラ１３０のばね１３６とほぼ同じ方法で形成されるので、さらに詳細には説明しない。
【００２６】
後部の井戸孔保持アセンブリ７２とシリンダ部材１０２との間には、弾性接続が確立されている。正常な動作状態の下では、この接続は、実質的なソリッド接続が提供される第１の状態を有する。オーバースラスト状態の下では、この接続は弾性になり、ばね１６６のばね力が克服されることを条件に、シリンダ部材１０２を後部の井戸孔保持アセンブリ７２に対して軸方向に摺動させる。
【００２７】
再度、図２、３Ａ及び３Ｂを参照すると、一つのモードの動作の下では、バルブ回路はトラクタ３６の構成部品を順次作動させ、チューブ５０に対してスラストを付与する。一連のこのスラスト動作は、前部アンカー６０及びスラスター８０が作動される第１の段階と、後部アンカー７０及びスラスター１００が作動される第２の段階とを有する。
【００２８】
第１の段階の間には、バルブ回路が作動流体を前部アンカー６０内へ導き、井戸孔保持アセンブリ６２を作動させる。前部アンカー６０が井戸孔の壁２６（図２）に係合している間には、バルブ回路は作動流体を前部スラスター８０の動力部８６内に注入する。正常な状態の下では、動力部８６内の流体圧はピストンヘッド９０に対して働き、ピストンヘッド９０及び接続されたチューブ５０を方向「Ｄ」へ向かうダウンホールへ駆動する。ピストンヘッド９０がチャンバ８４内でそのストロークを一旦完了すると、バルブ回路は前部の井戸孔アセンブリ６２を再作動させ、掘削流体をリセット部８８内へと導き、チャンバ８４内でピストンヘッド９０をリセットする。
【００２９】
第２の段階は、第１の段階の終了と重複することがあるが、井戸孔保持アセンブリ７２を井戸孔の壁２６に係合させる後部アンカー７０を作動させることで始まる。同時に、バルブ回路は流体を後部スラスター１００の動力部１０６内に注入する。後部アンカー７０が係合された状態では、動力部１０６内の流体圧がピストンヘッド１１０及び接続されたチューブ５０を方向「Ｄ」へ向かうダウンホールへ駆動する。ピストンヘッド１１０がチャンバ１０４内でストロークを一旦完了すると、作動流体はリセット部１０８へ導かれ、チャンバ１０４内のピストンヘッド１１０及び後部アンカー７０の井戸孔保持アセンブリ７２のアクチュエータアセンブリをリセットし、井戸孔の壁２６から離脱させる。その後、ほぼ同じ段階で動作が繰り返される。
【００３０】
好ましい実施形態においては、チューブ５０が方向「Ｄ」へ向かうダウンホールへの移動が困難なときに、コントローラ１３０及び１６０が作動される。これは、極めて掘削速度が遅い地層、又はドリルビット３０を回転させるのに必要なトルクの上昇を引き起こす地層を掘削しようとするとき、又はチューブ５０に過度の抵抗力(drag force)がかかっているときに発生し得る。いずれの状況においても、マッドモータは非意図的かつほぼ瞬間的に上流差圧を上げることができる。
【００３１】
上記のように、チューブの移動周期の第１の段階中においては、前部アンカー６０は井戸孔の壁２６（図２）に係合し、一方、高圧掘削流体が動力部６０に導かれる。しかしながら、動力８６内に注入された掘削流体は、所望の動作圧力よりも高い圧力を有する。動力部８６内の上昇した流体圧はチューブ５０を方向「Ｄ」に向かうダウンホールへ付勢できないが、シリンダ８２とコントローラハウジング１３２との間が弾性接続されているため、動力部８６内の流体圧によって、シリンダ８２を方向「Ｕ」に向かうアップホールへ付勢する。シリンダ８２及び接続されたリテーナ１３４の軸方向動作によって、カラー１４８がばね１３６に圧縮力を付与する。動力部８６内の流体圧がばね１３６のばね力を超えると、シリンダ８２、リテーナ１３４及びカラー１４８は、方向「Ｕ」に向かうアップホールへ移動され、ばね１３６が後部ショルダ１４０に対して圧縮させられる。この圧縮は、動力部８６内の流体圧がばね１３６によって吸収されるまで続く。そのため、流体圧の上昇に起因する過度のスラスト、すなわち、通常であればチューブ５０を介してビット３０に伝達されるスラストは、ばね１３６へと向けられる。
【００３２】
ばね１３６は、チューブ５０が方向Ｄに向かうダウンホールへ摺動できるまで、ビット３０上にＷＯＢを維持することが認識されるであろう。すなわち、スラスター８０が付勢されているが移動していない間、ばね１３６はカラー１４８を方向Ｄに向かうダウンホールへ付勢する。カラー１４８は、このスラストをスリーブ１４６を介して、クロージャ部材９２を通して、シリンダ８２へ伝達する。このスラストは、チャンバ８６内の一般に圧縮されていない作動流体を通してピストンヘッド９０へ伝達され、最終的に、チューブ５０を通してビット３０に伝達される。したがって、チューブ５０によってビット３０へ伝達されたスラストは、ばね１３６に保存されたものであって、移動するスラスター８０に保存されたものではない。
【００３３】
後部コントローラ１６０は前部コントローラ１３０とほぼ同様に作動する。作動流体が動力部１０６内へ導かれるときに、チューブ５０が方向「Ｄ」に向かうダウンホールへの移動を妨げられる場合には、シリンダ１０２は動力部１０６内の流体圧によって「Ｕ」方向に向かうアップホールへ駆動される。シリンダ１０２の移動は、また、リテーナ１６４を方向「Ｕ」に向かうアップホールへ移動させる。リテーナ１６４によるこの移動はカラー１７６に作用し、ばね１６６をハウジング内部ショルダ１６８に対して圧縮させる。前述のように、ばね１６６は、動力部１０６内の流体圧によって発生されるスラストが低減されるまで圧縮されたままである。流体圧は、掘削速度がトラクタの前進速度よりも速いビットドリルオフのため、又はストロークの終了のために低減される。
【００３４】
好ましくは、ばね１３６及び１６６は、所定のレベルの予備圧縮が加えられており、スリーブ１４６、１７４及びスラスター８０、１００を方向Ｄに向かうダウンホールへ付勢している。この予備圧縮は、それぞれのハウジング内におけるリテーナ１３４、１６４のあらゆる種類の遊び又は軸方向移動を最小限に留めるのに十分であることが好ましい。この予備圧縮は、また、正常な動作状態の間に、ＷＯＢからばねに対して限られた量の圧縮を付与する。ばね１３６、１６６は、掘削が異常に遅い地層又はビットを回転させるためにより高いトルクを必要とする地層にビット３０が遭遇した場合、あるいはチューブ５０に過度の抵抗力がかかっている場合に、生成されるスラストをできるだけ多く吸収する容量を有するように寸法設定されている。
【００３５】
図５Ａ及び５Ｂを参照して、第１の別の実施形態に従って構成されたスラストコントローラ１３０、１６０について説明する。以下で述べる材料は別として、第１の別の実施形態は、上記の好ましい実施形態と同じ要素を有し、同様に動作する。しかし、第１の別の実施形態のスラストコントローラ１３０、１６０は、それぞれ、前部及び後部スラストコントローラリテーナ１３４、１６４のカラー１４８、１７６に設けられたオリフィス５１０、５６０を備えた緩衝装置をさらに有する。キャビティー１４４及び１７２は油又は他の流体で満たされている。動作については、スラストコントローラ１３０、１６０全体にかかる増大した負荷が、スラスター８０、１００と井戸孔保持アセンブリ６２、７２との間の移動を可能にする。しかしながら、井戸孔保持アセンブリ６２、７２が井戸孔に対する把持を一旦解除しても、スラストコントローラ１３０、１６０の両端にかかる外部力はない。たとえば、井戸孔保持アセンブリ６２が井戸孔の壁２６に係合しなくなった状態では、井戸孔保持アセンブリ６２に接続されたハウジング１３２の後部ショルダ１４０及びスラスター８０に接続するリテーナ１３４のカラー１４８に作用するばね１３６は、そのばね１３６が圧縮解除されたときに、スラスター８０及び井戸孔保持アセンブリ６２をいっしょに移動させる。さらに、井戸孔保持アセンブリ７２が井戸孔の壁２６に係合しなくなった状態では、井戸孔保持アセンブリ７２に接続されたハウジング１６２の第１のショルダ１６８及びスラスター１００に接続されたリテーナ１６４のカラー１７６に作用するばね１６６は、そのばね１６６が圧縮解除されたときに、スラスター１００及び井戸孔保持アセンブリ７２を離間させる。そのため、スラスター８０、１００及び井戸孔保持アセンブリ６２、７２は、ばね１３６、１６６に保存された力によって、このように移動する。オリフィス５１０、５６０は、流体がそれらのオリフィス５１０、５６０を通過することを必要とすることによって、井戸孔保持アセンブリ６２、７２の移動を制限する。それによって、オリフィス５１０、５６０は、井戸孔保持アセンブリ６２、７２が井戸孔に対する把持を解除するときはいつでも、井戸孔保持アセンブリ６２、７２がスラスター８０、１００に当たらないように移動を制限する。
【００３６】
ここで、図６Ａ及び６Ｂを参照して、第１の別の実施形態のカラー１４８、１７６内のオリフィス５１０、５６０をそれぞれ説明する。両オリフィス５１０、５６０は同様に機能するので、前部スラストコントローラ１３０内のオリフィス５１０の説明は、後部スラストコントローラ１６０内のオリフィス５６０をも説明している。オリフィス５１０は二つの位置を有し、一方はオリフィス５１０を通る最大流の位置であり、他方はそれを通る最小流の位置である。フロースルーオリフィス５１０は、ばね１３６が圧縮されてエネルギーを吸収するときに最大化され、井戸孔保持アセンブリ６２が井戸孔の壁２６から離脱した後に、ばね１３６が圧縮解除されているときに最小化される。これによって、掘削中に、スラスター１３０がビット３０に対してトラクタ３６を下方に移動させるときはいつでも、スラスターコントローラ１３０の移動及び負荷を吸収するその能力がオリフィス５１０によって妨げられることはない。
【００３７】
オリフィス５１０は最小流位置に向けて付勢される。オリフィス５１０はいくつかの方法で付勢することができ、これも第１の別の実施形態の精神の中に入るものである。一つの方法は、ばねで付勢されたピストン７１０を有するものであり、そのピストン７１０にはその中心軸に沿って孔７２０が形成されている。ばね７３０は、スラストコントローラカラー１４８内の貫通孔７６０に直径間の変化部であるショルダ７５０に対してピストンヘッド７４０を押し付ける。スラストコントローラキャビティー１４４の容積を増加させる方向７７０への流体の流れは、ピストンヘッド７４０を貫通孔内部のショルダ７５０に対して確実に着座させる。これによって、中心軸を通る小さい孔７２０を通る流れのみが可能になる。これは図６Ａに示されている。フロースルーオリフィス５１０を最大化する方向７８０への流体の流れは、ピストンのヘッド７４０及び付勢ばね７３０を押圧し、ピストンヘッド７４０をショルダ７５０から離し、それによって、流れ範囲を増大させる。これは図６Ｂに示されている。
【００３８】
ここで、図７Ａ及び７Ｂを参照して、第２の別の実施形態に従って構成されたスラストコントローラ１３０、１６０について説明する。以下で述べる材料は別として、第２の別の実施形態は、上記の好ましい実施形態と同じ要素を有し、同様に動作する。しかし、第２の別のスラストコントローラ１３０、１６０は、また、上記の第１の別の実施形態におけるものと類似のオリフィス５１０、５６０を備えた緩衝装置を有する。第２の別の実施形態のスラストコントローラ１３０、１６０は、それぞれ、前部及び後部保持カラー１４８、１７６上にカラーシール６１０、６６０をさらに有する。カラー１４８、１７６は密閉されており、前部及び後部スラスター８０、１００と前部及び後部井戸孔保持アセンブリ（図示せず）との間の移動によって、流体がオリフィス５１０、５６０を通って流されるようになっている。第２の別のスラストコントローラ１３０、１６０は、また、前部及び後部ハウジング６４、７４の外側部分６１６、６６６にハウジングシール６１５、６６５を有している。そのため、好ましい実施形態とは異なり、キャビティー１４４、１７２は、井戸孔２６内部の外側環境に対して密閉されている。キャビティー１４４、１７２は、いずれも低粘度の作動流体又は高温グリースで満たされていることが好ましい。スラストコントローラ１３０、１６０は、前部及び後部ハウジング６４、７４の端部の拡大直径部にそれぞれ設けられた前部及び後部の付勢された容量補償ピストン６２０、６７０をさらに有する。これらのピストン６２０、６７０は、補償ピストン６２０、６７０と前部及び後部補償キャビティーショルダ６３５、６８５との間の補償キャビティー６３０、６８０に配置されたばね６２５、６７５によって付勢されている。補償シリンダ６２０、６７０は補償シール６４０、６４５、６９０、６９５で密閉され、補償キャビティー６３０、６８０内への流体の流れを防止している。保持リングが、拡大直径部において、ピストン６２０、６７０を保持している。
【００３９】
ハウジングシール６１５、６６５、カラーシール６１０、６６０及び補償シール６４０、６４５、６９０、６９５は、スラストコントローラキャビティー１４４、１７２内に密閉系を形成する。密閉系としては、キャビティー１４４、１７２内の容積はいくぶんか一定のままである。一定の容積では、保持カラー１４８、１７６の移動は、保持カラー１４８、１７６の移動を妨げるカラー１４８、１７６のいずれかの側における容積内の圧力を変化させる。これは、コントローラキャビティー１４４、１７２内の流体は、カラー１４８、１７６のいずれかの側における容積及び圧力の変化を均衡させるのに十分速やかに、オリフィス５１０、５５０を介して安定することができないからである。これらの容積変化の障害を緩和するために、補償ピストン６２０、６７０は、カラー１４８、１７６のいずれかの側における容積の変化を調節して補償する。同様の圧力で、補償ピストン６２０、６７０の移動を妨げないように、補償キャビティー６３０、６８０は、ポート６４７、６９７を介してハウジング６４、７４の外側の環境と連通している。
【００４０】
ここで、図８Ａ及び８Ｂを参照して、第３の別の実施形態に従って構成された前部及び後部スラストコントローラ１３０、１６０について説明する。以下で述べる材料を除き、第３の別の実施形態は、上記の好ましい実施形態と同じ要素を有し、同様に動作する。しかし、第３の別のスラストコントローラ１３０、１６０は、また、第１及び第２の別の実施形態において述べたものと類似の緩衝装置を有する。第３の別のスラストコントローラ１３０、１６０は、二次的付勢要素８１０、８６０をさらに有する。第１の二次的付勢要素８１０は、リテーナカラー１４８とハウジング６４の端部６５との間の前部スラストコントローラキャビティー１４４に配置されている。第２の二次的付勢要素８６０は、カラー１７６とハウジング１６２の端部１６９との間の後部スラストコントローラキャビティー１７２に配置されている。これらの二次的付勢要素８１０、８６０は、移動が制限されているばねであることが好ましいが、第３の別の実施形態の精神から逸脱することなく他の構成を採ることもできる。
【００４１】
トラクタ３６が逆の方向Ｕに移動しているか、井戸孔２２から出てくるときには、前部スラスター８０の内部チャンバ８４のリセット部８８及び後部スラスター１００の内部チャンバ１０４のリセット部１０８の流体体積は増大される。この追加体積は、前部及び後部スラスターピストン９０、１１０に圧力をかけて、これら及びチューブ５０を方向Ｕへ移動させる。この動作は、チューブ５０を井戸孔２２内へ挿入するために用いたのと全く反対の方法で、チューブ５０を井戸孔２２から出す。チューブ５０を井戸孔２２内へ挿入する場合と同様に、チューブ５０は、それが井戸孔２２から出るときには、対向する力を発生させる。これらの力は、オーバースラスト状態を作り出す上記の方向とは反対の方向に作用する。各スラスター８０、１００の取り外し周期中に、チューブ５０に対向する力が加わり、前部及び後部スラスター８０、１００は、チューブ５０を井戸孔２２内へ移動させながら、オーバースラスト状態下とは反対の方向に移動する。そのため、要素が二次的付勢要素によって予荷重を受けていないときには、前部スラスター８０は前部ハウジング６４に近づくように動き、後部スラスター１００は後部ハウジング７４からさらに離れるように動く。この移動は、負荷の下でのスラスター８０、１００とハウジング６４、７４との間の移動により、トラクタ３６がスラスターストロークの全長を実現することを防止する。しかし、二次的付勢要素８１０、８６０を用いると、トラクタ３６が逆の方向に移動しているか、井戸孔２２から出てくるときには、スラスターストロークの長さのほとんどが、井戸孔２２から出るトラクタ３６の移動において実現される。これは、二次的付勢要素８１０、８６０が上方への総ばね定数を低下させるが、最小量の移動で低下させるので、スラストストロークが顕著には低減されないためである。二次的付勢要素は、また、総ばね定数を低下させ、井戸孔保持アセンブリ（図示せず）を高い衝撃負荷から保護する。
【００４２】
本発明はほぼあらゆる構成の装置に適合可能であることが理解できよう。本発明は二つのスラスターを有するトラクタに適用されたものとして説明してきたが、本発明の開示は、たとえば、スラスターを一つだけ含むＢＨＡ構成にも有利に適用することができる。また、「Ｕ」、アップホール、「Ｄ」、ダウンホール、前部及び後部という用語は、本発明の様々な実施形態の説明を簡単にするためだけの用語である。これらの用語及び他の類似の用語は、本発明に対する必須の移動又は方向を示すことを意図したものではない。
【００４３】
本発明の好ましい実施形態を示し説明してきたが、当業者であれば、本発明の精神又は開示から逸脱することなく、その修正を行うことができる。本明細書中で説明した実施形態は例示に過ぎず、限定的ではない。システム及び装置の多くの変形や修正が可能であり、それらは本発明の範囲内に含まれる。したがって、保護の範囲は本明細書中で説明した実施形態には限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定されるものであり、その範囲は特許請求の範囲の対象事項の全ての均等物を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】好ましい実施形態に従って構成されたトラクタ、マッドモータ及びビットを含む従来の流体回路の略図である。
【図２】井戸孔に配置された好ましい実施形態に従って構成されたボトムホールアセンブリの略図である。
【図３Ａ】好ましい実施形態に従って構成された前部スラストコントローラを組み込んだトラクタの断面図である。
【図３Ｂ】好ましい実施形態に従って構成された後部スラストコントローラを組み込んだトラクタの断面図である。
【図４Ａ】好ましい実施形態に従って構成された前部スラストコントローラの断面図である。
【図４Ｂ】好ましい実施形態に従って構成された後部スラストコントローラの断面図である。
【図５Ａ】第１の別の実施形態の前部スラストコントローラの上半分断面図である。
【図５Ｂ】第１の別の実施形態の後部スラストコントローラの上半分断面図である。
【図６Ａ】第１及び第２の別の実施形態に従って構成されたスラストコントローラリテーナオリフィスの拡大断面図であり、第１の位置における状態を示す図である。
【図６Ｂ】第１及び第２の別の実施形態に従って構成されたスラストコントローラリテーナオリフィスの拡大断面図であり、第２の位置における状態を示す図である。
【図７Ａ】第２の別の実施形態の前部スラストコントローラの上半分断面図である。
【図７Ｂ】第２の別の実施形態の後部スラストコントローラの上半分断面図である。
【図８Ａ】第３の別の実施形態の前部スラストコントローラの上半分断面図である。
【図８Ｂ】第３の別の実施形態の後部スラストコントローラの上半分断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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