JP2000500197A - スピアヘッド構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 スピアヘッド構造（１０）は、軸方向において相対向して第１及び第２の端部（１６、１８）をそれぞれ有する本体部（１４）を具える。この第１の端部（１６）はダウンホールツール（１２）と螺合連結できるように構成されている。ツールは本発明の一部を形成するものではなく、内部流体通路（１３）を具えている。通路（２０）は本体部（１４）内に形成され、本体部（１４）の第１及び第２の端部（１６、１８）とそれぞれ一致する、離れて設けられた第１及び第２の開口Ｏ₁及びＯ₂の間に延在している。スピアポイント（２２）は本体部（１４）に連結されており、第２の端部（１８）から延在している。使用時において、スピアヘッド構造（１０）をツール（１２）に連結したとき、スピアポイント（２２）を介してツールとワイヤライン及びオーバーショットとの連結を容易に行うべく、通路（２０）は通路（１３）と流体的に連通する。そのため、掘穿泥水などの流体は通路（１３）の中を実質的に妨げのない状態で通過することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 スピアヘッド構造 発明の属する技術分野 本発明はスピアヘッド構造に関し、特に地中掘穿用のスピアヘッド構造に関す る。 発明の背景 スピアヘッド構造は地中掘穿技術において広く知られており、通常は、ランニ ングツールあるいは、地中掘穿機又はボアホールに降ろし及び／又は地中掘穿機 又はボアホールから引き上げる必要がある他の装置と、地上に配置されたワイヤ ラインとを開放可能に連結するのに用いられている。 このスピアヘッド構造は大概はランニングツール又は装置と一体的に形成され ているが、ときには別ユニットとして形成され、その後ツール又は装置に取付け るようになっていることもある。従来のスピアヘッド構造は、通常は、軸方向に 延在する固定式のスピアポイントと、オーバーショットと上側で連結するポイン トとを具えている。 従来のスピアヘッド構造は、使用する際に栓として作用してしまう傾向があり 、スピアヘッド構造が取り付けられているランニングツール又は装置、又は、ス ピアヘッド構造が配設されている掘穿パイプ又はボアに沿ってあるいはこれらの 内部を通る泥や他の掘穿液体の流量が実質的に減少してしまうという欠点がある 。 更に、従来のスピアヘッド構造は、これらが取付けられたランニングツール又 は装置が地表からはずれた場合、スピアポイントのシャンク部分及びオーバーシ ョットのジャーの横棒に非常に大きな負荷がかかる。このような負荷はシャンク 及びジャーを曲げたり損傷させる原因となる。これによって、降下時間又は設備 コストが増大し、ひいては掘穿コストが増大する。更に、損傷が発生した場合に は、非常に重量のある掘穿装置が制御不能な状態で落下することにより、作業員 の負傷や死亡事故が発生する場合もある。 発明の概要 本発明の第１の目的は、使用時における液体流の制限が少ないスピアヘッド構 造を提供することである。本発明の第２の目的は、スピアポイント、及び／又は 、このスピアポイントに連結されるオーバーショットの最も弱い部分にかかる負 荷を軽減させることができるスピアヘッド構造を提供することである。 本発明は、ランニングツール又は他の装置をワイヤラインに接続するスピアヘ ッド構造であって、前記ランニングツール又は他の装置がこれに沿って又はこれ を通って流体が通過しうる流体通路を具えるスピアヘッド構造において、前記構 造が、 軸方向において相対して位置する第１及び第２の端部を有する本体部であって 、前記第１の端部が前記ランニングツール又は他の装置に連結するように構成さ れており、前記本体部が離れて位置する第１の開口と第２の開口との間に延在す る内部通路を有し、前記第１の開口が前記第１の端部にある本体部と、 前記本体部に取付けられ、前記第２の端部から延在し前記ワイヤラインに取付 け可能に構成されたスピアポイントと、を具え、 使用時において、前記スピアヘッド構造が前記ランニングツール又は他の装置 と前記ワイヤラインとの間に配設されたときに、前記通路が前記流体通路と連通 して流体が前記流体通路の中を流れ得るようにしたことを特徴とする。 前記スピアポイントは、前記本体部に回動可能に取付けられ、前記スピアポイ ントが前記本体部の長軸にほぼ直交する軸の回りを回動し得るように構成するこ とが望ましい。 更に、前記スピアヘッド構造が前記通路内に配置され前記スピアポイントを第 １の位置に開放可能にロックする開放可能ロック手段を具えることが好ましい。 前記スピアポイントが前記第１の位置にあるときに、前記スピアポイントが前 記長軸と実質的に同軸であることが好ましい。 前記開放可能なロック手段が、相互にコンプリメンタルかつ係合可能な第１及 び第２のロッキング部材と、前記第１及び第２の部材を相互に係合させるバイア ス手段とを具え、前記第１の部材が前記スピアポイントに設けられ、前記第２の 部材が前記本体部に支持されており、前記バイアス手段が前記スピアポイントと 前記本体部のうちの一方に設けられていることが好ましい。 前記第１の部材が前記スピアポイントに設けられ前記第２の部材を受けるよう に形成された溝を具えることが好ましい。 前記第２の部材が前記本体部に支持され、交軸方向に延在し、前記長軸の方向 において前記第２部材の動きを限定するピンを具えることが好ましい。 前記本体部が直径方向において対向するスロットを具え、このスロット内にて 前記ピンの両端を保持することが好ましい。 前記溝の断面が実質的に凹状であると共に、前記ピンが前記溝に入り、断面が 実質的に凸状である表面部分を具えることが好ましい。 前記凹部に滑らかに湾曲した縦エッジが形成されていることが好ましい。 前記バイアス手段が前記通路に配設されたコイルスプリングを具えることが好 ましい。 前記本体部が前記第２の端部に切り欠きを有する円筒形部材を具え、前記切り 欠きが前記円筒形部材を半径方向に横切りその軸方向に延在する２つの離れたア ームを構成しており、前記スピアポイントがこれらアームの間に配置され、これ らアームに回動可能に連結されていることが好ましい。 前記通路が、前記アーム間の空間を保ちつつ前記第１の端部から前記切り欠き まで延在する前記円筒形部材の内側に設けられ、軸方向に延びるボアを具えるこ とが好ましい。 図面の簡単な説明 本発明の実施例を、添付の図面を参照して以下に説明する。 図１は、スピアヘッド構造の等角投影図である。 図２は、スピアヘッド構造の正面図である。 図３は、図２に示すスピアヘッド構造の３−３断面図であり、スピアヘッド構 造がダウンホールツールに連結されている状態を示す図である。 図４は、図２に示すスピアヘッド構造の４−４断面図であり、スピアヘッド構 造がダウンホールツールに連結されている状態を示す図である。 好適な実施例の詳細な説明 添付の図面には、ランニングツール又は他の装置１２をオーバーショット（図 示せず）を介してワイヤラインに連結するスピアヘッド構造１０が示されている 。このランニングツール又は他の装置１２は、グラウンドドリル又はボアを通し て降ろされ、その後引き上げる必要があるツール又は装置であればどのようなも のでもよい。このようなランニングツールの一例が、本願人の現在継続中の国際 出願第ＰＣＴ／ＡＵ９４／００３２２（ＷＯ９４／２９５６７）号に開示されて いる。このツール１２は一般的に内部流体通路１３を具え、ツール１２がドリル パイプ又はボアの中に降ろされ、又は、ドリルパイプ又はボアから引き上げられ るときにこの通路を掘穿泥水が通る。 このスピアヘッド構造１０は、軸方向における両側に第１及び第２の端部１６ 、１８を有する本体部１４を具える。図３及び図４に最も明確に示すように、第 １の端部１６はツール１２と連結するように構成されている。この連結は通常、 ツール１２の上に設けられた相互に係合可能なスクリュねじと、本体部１４の第 １の端部１６部分の内周面とでなされる。 通路２０は本体部１４の内部に形成され、第１及び第２の離れた開口０₁、０₂ との間に延在している。本実施例において、これらの開口は本体部１４の第１及 び第２の端部１６，１８とそれぞれ一致する。スピアポイント２２は第２の端部 １８にて本体部１４に連結されており、そこから延在している。使用の際に、ス ピアヘッド構造１０がツール１２に連結したときに、スピアポイント２２を介し てランニングツール１２とワイヤライン及びオーバーショットとの連結を容易に するために、通路２０は通路１３と流体的に連通する。従って、掘穿泥水などの 流体が通路１３を実質的に支障無く通過することができる。 本体部１４は円筒形部材２４を具えており、この円筒形部材２４はそれを半径 方向に横切って延在し第１の端部１６の方へ軸方向に延在する奥行きを有する切 り欠き２６と共に第２の端部１８に設けられている。切り欠き２６を設けること によって、２つの離れたアーム２８、３０が第２の端部２２に形成される。 通路２０は円筒形部材２４の内側に、第１の端部１６からアーム２８、３０へ かけて形成され、アーム２８と３０との間の間隔を有するボアを具えている。 スピアポイント２２は、本体部１４にピボットピン３２によって回動可能に取 付けられている。より詳しくは、このスピアポイント２２は、アーム２８と３０ との間に配置され、ピボットピン３２がスピアポイント２２を横切る方向に貫通 している。ピン３２の両端部はアーム２８及び３０にそれぞれ保持されている。 このピボットピン３２により、スピアポイント２２が（図１に示すように）本体 部１４の長軸と同軸位置から反対方向に９０°回動できる。すなわち、スピアポ イント２０は全体として１８０°回動することができる。 スピアポイント２２は六角形の側面３６と凸状の底面３８とを有するベース３ ４を具えている。底面３８には、スピアポイント２２の長さ方向に対して直交す る方向であってピボットピン３２に平行する方向に延在する溝４０が設けられて いる。ベース３４の底面３８の反対側からは、短く一定の直径を有するネック４ ４に向かってテーパ形状をなす円筒形拡張部４２が延在している。円錐形ポイン ト４６がネック４４と一体的に形成されており、このポイント４６はネック４４ に隣接し、ネック４４より直径の大きな底部を有する。 スピアヘッド構造１０は開放可能な係合手段を具えており、これは溝４０と、 ロッキングピン５０と、スプリング５２として形成されるバイアス手段とを具え る。ロッキングピン５０は前記ピボットピン３２と平行に延在し、その両端はア ーム２８及び３０にそれぞれ形成された伸長スロット５４、５６に保持されてい る。スロット５４、５６は本体部１４の長軸に平行に延在している。スプリング ５２は通路２０内に保持されており、一方の端部がロッキングピン５０に当接す るよう配設されている。このようにして、ロッキングピン５０には２つの周溝５ ８、６０が形成されており、スプリング５２の最も上のターンがこれに座してい る（図３参照）。このスプリング５２の下側端部はツール１２に座している。ス プリング５２の長さは、スピアヘッド構造１０がツール１２に連結されたときに 、 スプリング５２がロッキングピン５０をスピアポイント２２の底面３８に係合さ せてバイアスする長さに選択される。 図４により明確に示すように、ロッキングピン５０は、スピアポイント２２が 同軸位置にあるときに溝４０（すなわち、凹形状）に対してコンプリメンタルな 表面部を具えている。このようにすると、スピアポイント２２は同軸位置に開放 可能にロックされるが、ピボットピン２２の長さ方向と直交する方向に与えられ た力がスプリング５２の付勢に打ち勝つのに十分であれば、その力に応じてそこ から動くことができる。スピアポイント２２のピボット動作を補佐し摩耗を減少 させるために、溝４０には滑らかにカーブした縦エッジが形成されている。 上述した説明から、この好適な実施例は従来のスピアヘッド構造に比して多数 の利点及び長所を有することは明らかである。特に顕著なのは、通路２０を設け ることにより、このスピアヘッド構造１０が連結されたツール１２又は他のラン ニングツール又は装置がドリルパイプ又はボアをより早い速度で降下して、泥又 は他の掘穿液体がツールの流体通路１３を実質的に全く妨げのない状態で通過す ることを可能にする。従来技術のように、通路２０がない場合には、スピアヘッ ド構造が栓として作用してしまい、ツール１２は非常に遅い速度でドリルパイプ 又はボアを降下することになる。又、掘穿泥水の流れは、動作温度を所望の温度 帯に維持し、動くパーツを円滑にし、掘穿点から掘割を取り除き、及び／又は、 ダウンホール設備を駆動し又はとりわけ動力を供給することを困難にするもので あった。通路２０を設けることにより、掘穿泥水にほぼ妨げの無い状態でこれら の能力を維持し、持続させることができる。更に、回動式のスピアポイント２０ を設けることにより、機械的な応力やねじれを従来のスピアヘッド構造とオーバ ーショットとの連結における最も弱い部分から遥かに強度及び耐久性を有する部 分へとシフトするのを補助している。 以上に本発明の一つの実施例を詳細に説明したが、これと関連する技術分野に おける当業者であれば、この発明の基本概念から離れることなく他の様々な変形 例をを適用することができる。例えば、スピアポイント２２の底面３８には溝で はなく凸部を形成すると共に、ロッキングピン５０に凹部を設けてこの凸部を受 けるように構成しても良い。又、スピアヘッド構造１０はスプリング５２を通路 ２０に保持する着脱可能なベースを設けても良い。この場合はもちろん、ベース に開口を設けて流体が通過できるように構成する。更に、第２の端部と一致して いる第２の開口Ｏ₂は、本体部１４の外周面（即ち、側面）に設けるようにして も良い。このような場合、開口Ｏ₂は通路２０を介して第１の開口Ｏ₁連通する本 体に設けた複数の側部開口の一つであってもよい。このような側部開口を開口Ｏ₂ ’として図１及び図４に点線で示す。すべてのこのような変形例は、上述の説 明により画定される本発明の本質の範囲内にあると見なされるべきである。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ランニングツール又は他の装置をワイヤラインに接続するためのスピアヘッ ド構造であって、前記ランニングツール又は他の装置がこれに沿ってあるいはこ れを通って流体が通過しうる流体通路を具えるスピアヘッド構造において、前記 構造が、 軸方向において相対して位置する第１及び第２の端部を有する本体部であって 、前記第１の端部が前記ランニングツール又は他の装置に連結するように構成さ れており、前記本体部が離れて位置する第１の開口と第２の開口との間に延在す る内部通路を有し、前記第１の開口が前記第１の端部にある本体部と、 前記本体部に取付けられ、前記第２の端部から延在し前記ワイヤラインに取付 けるように構成されたスピアポイントと、を具え、 使用時において、前記スピアヘッド構造が前記ランニングツール又は他の装置 と前記ワイヤラインとの間に配設されたときに、前記通路が前記流体通路と連通 して流体が前記流体通路の中を流れうるようにしたことを特徴とするスピアヘッ ド構造。 ２．請求項１に記載のスピアヘッド構造において、前記スピアポイントが前記本 体部に回動可能に取付けられ、前記スピアポイントが前記本体部の長軸にほぼ直 交する軸の回りを回動可能であることを特徴とするスピアヘッド構造。 ３．請求項２に記載のスピアヘッド構造であって、更に、前記通路内に配設され 、前記スピアポイントを第１の位置に開放可能にロックする開放可能なロック手 段を具えることを特徴とするスピアヘッド構造。 ４．請求項３に記載のスピアヘッド構造において、前記スピアポイントが前記第 １の位置にあるときに、前記スピアポイントが前記長軸と実質的に同軸であるこ とを特徴とするスピアヘッド構造。 ５．請求項４に記載のスピアヘッド構図において、前記開放可能なロック手段が 相互にコンプリメンタルかつ係合可能な第１及び第２のロッキング部材と、前記 第１及び第２の部材を相互に係合させるバイアス手段とを具え、前記第１の部材 が前記スピアポイントに設けられ、前記第２の部材が前記本体部に支持されてお り、前記バイアス手段が前記スピアポイントと本体部のうちの一方に設けられて いることを特徴とするスピアヘッド構造。 ６．請求項５に記載のスピアヘッド構造において、前記第１の部材が前記スピア ポイントに設けられ前記第２の部材を受けるように形成された溝を具えることを 特徴とするスピアヘッド構造。 ７．請求項６に記載のスピアヘッド構造において、前記第２の部材が前記本体部 に支持され、横方向に延在し、前記長軸の方向において限定するピンを具えるこ とを特徴とするスピアヘッド構造。 ８．請求項７に記載のスピアヘッド構造において、前記本体部が直径方向におい て対向するスロットを具え、前記ピンの両端をこのスロット内にて保持するよう にしたことを特徴とするスピアヘッド構造。 ９．請求項８に記載のスピアヘッド構造において、前記溝の断面が実質的に凹状 であると共に、前記ピンが前記溝に入り、断面が実質的に凸状である表面部分を 具えることを特徴とするスピアヘッド構造。 １０．請求項９に記載のスピアヘッド構造において、前記溝に滑らかに湾曲した 縦エッジが形成されていることを特徴とするスピアヘッド構造。 １１．請求項１０に記載のスピアヘッド構造において、前記バイアス手段が前記 通路に配設されたコイルスプリングを具えることを特徴とするスピアヘッド構造 。 １２．請求項１に記載のスピアヘッド構造において、前記本体部が前記第２の端 部に切り欠きを有する円筒形部材を具え、前記切り欠きが前記円筒形部材を半径 方向に横切りその軸方向に延在する２つの離れたアームを構成しており、前記ス ピアポイントがこれらアームの間に配置され、これらアームに回動可能に連結さ れていることを特徴とするスピアヘッド構造。 １３．請求項１２に記載のスピアヘッド構造において、前記通路が、前記アーム 間の空間を保ちつつ前記第１の端部から前記切り欠きまで延在する前記円筒形部 材の内側に設けられ、軸方向に延びるボアを具えることを特徴とするスピアヘッ ド構造。 １４．請求項１２に記載のスピアヘッド構造において、前記第２の開口が前記本 体部の外周面に設けられていることを特徴とするスピアヘッド構造。 １５．請求項１４に記載のスピアヘッド構造において、前記第２の開口が複数の 第２の開口のうちの一つであることを特徴とするスピアヘッド構造。