(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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２】
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３】
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４】
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５】
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６】
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７】
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８】
請求項１乃至７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９】
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１０】
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１１】
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１２】
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１３】
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１４】
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１５】
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。
【請求項１６】
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１７】
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１８】
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１９】
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２０】
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。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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