JPH0224992B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアースボーリング用のドリルビツトに
係り、一層詳細には、掘削穴の底に向けてドリリ
ング流体を吐出するための改良されたドリルビツ
トノズルに係る。

油井およびガス井を掘削するための最も一般的
な形式のビツトは３つの回転可能なほぼ円錐状の
カツタを有する。カツタはドリリング中に破砕の
役割をする歯を有する。流体がドリルストリング
を通じて下方に圧送され、ビツトの３つの出口か
ら吐出される。この流体はビツトを冷却し、かつ
被掘削物を掘削穴の底から地表へ除去する役割を
する。

ドリリング流体としては、たとえば、砂粒を含
み“マツド”と呼ばれる液状スラリーが用いられ
る。浸食を減ずるため、焼結タングステンカーバ
イドから成るノズルがビツトの液体出口に取付け
られている。各ノズルは先細りの軸線方向の孔を
有する短管である。圧送圧力が高く、またマツド
の浸食性が強いため、ノズルは移動しないように
堅固に流体出口に取付けられていなければならな
い。また、ノズル保持体も、浸食回避のため、あ
る程度まで遮蔽されていなければならない。加え
てノズルの外壁部は、流体がノズル外壁−出口内
壁間を通つて漏出し出口を浸食するのを防止する
ため、出口の内壁部に密封を保つて取付けられて
いなければならない。

１つの一般的な形式のノズル組立体は、ノズル
の底のすぐ下に出口に形成された溝に配置された
スナツプリングを用いている。もしマツドがとり
わけ浸食性の強いものであれば、浸食回避のため
スナツプリングの下方に延びる囲いまたは延長部
分を有するノズルが用いられる。密封のためには
出口に形成された溝にＯリングが配置されてい
る。

このノズル組立体は良好な特性を有するが、保
持環およびＯリングに対する溝の位置に高い精度
を必要とする。またノズルの囲いとノズルのボデ
イとの間に材料疲労によるひび割れが生ずるおそ
れがある。

他の公知のノズル組立体は、ノズルを締付ける
ようにねじを切られた環を用いている。一例で
は、テーパ付き内孔を有する環がノズルの外周に
形成されたテーパ付き部分に雌雄結合関係で押付
けられる。この方法では、ノズルをビツトに堅固
に取付けることができるが、Ｏリングが通常の仕
方で溝のなかに配置されているため、溝の機械加
工に高精度を必要とする点では他の方法と変わり
がない。

本発明の主な目的は、高精度の溝加工の必要を
なくしたアースボーリングビツトを提供すること
である。

本発明によれば、ノズルはその外周にテーパ付
き部分を有する。外ねじ部を有する保持環が通路
出口の内ねじ部にねじ込まれる。保持環はノズル
外周のテーパ付き部分と雌雄結合するテーパ付き
部分を有し、それによりノズルを通路内壁の肩部
に押付ける。弾性パツキン、好ましくはＯリング
が保持環の上側リムとノズルのテーパ付き部分と
通路の内壁との間の空間に挾まれる。保持環が通
路にねじ込まれると、この空間でＯリングが変形
し、その状態で所期の密封効果が得られる。密封
のために、従来のように高精度の溝加工を必要と
しない。

第１図には、本発明に従つて構成されたノズル
１３を有する通常のドリルビツト１１が示されて
いる。ドリルビツト１１は組立時に互いに溶接さ
れた３つの頭部から成るボデイ１５を有する。回
転可能なカツタ１６が各頭部の取付ピン（図示せ
ず）に取付けられている。各カツタは雌雄結合穴
に互いに結合して取付けられたタングステンカー
バイド・インサートから成る破砕歯１７を有す
る。歯１７はカツタ１６の鋼殻にミル加工された
ものであつてもよい。ドリルビツト１１はその上
端に、ドリルパイプ（図示せず）の下端への取付
用の１組の外ねじ部１９を有する。ドリルビツト
１１は、ドリルパイプを通じて下方に圧送される
ドリリング流体を受入れるための軸線方向通路２
１を有する。

第２図をも参照すると、通路２１は120℃間隔
の３つの通路２３に分かれている。（そのうち１
つが図示されている）。各通路２３は２つのカツ
タ１６の間でビツト１１の側面に配置されてお
り、掘削穴の底に向けて流体を吐出するべくほぼ
下方に向けられている。各通路２３は円筒状の出
口２５を含んでおり、出口２５の直径はそのすぐ
上流側の通路２３の直径よりも大きい。出口２５
は通路２３の下端部を形成しており、出口２５の
上端は下向きの肩部２７で境いされている。内ね
じ部２８が出口２５の下端に形成されており、内
ねじ部の上端には応力逃がしおよび外ねじ逃がし
のための溝に終端している。

ノズル１３は出口２５のなかに密に嵌合して受
入れられている。ノズル１３は軸線方向の貫通通
路２９を有する。通路２９は円筒状の上側または
入口部分とそれよりも直径の小さい円筒状の下側
または出口部分と両部分間の移行個所である先細
りの部分とから成つている。通路２９の上側部分
の直径は出口よりも少し小さい。

ノズル１３は通路２９の入口を囲繞し出口２５
の肩部２７に当接する上側リム１３ａを有する。
ノズル１３は出口２５の内壁部に密に嵌合する上
側円筒状部分１３ｂを有する。上側部分１３ｂは
ノズル１３の軸線方向全長の約半分の長さを有す
る。切頭円錐状のテーパ付き肩部または中間部分
１３ｃが上側部分１３ｂの下側に続いている。下
側円筒状部分１３ｄがテーパ付き肩部１３ｃの下
側に続いており、ノズル１３の下端に延びてい
る。下側部分１３ｄは上側部分１３ｂの直径約3/
４の直径と上側部分１３ｂの長さの約3/4の長さと
を有する。

ノズル１３は焼結タングステンカ−バイドから
通常の仕方で形成されていることが好ましい。基
本的に、焼結法では、タングステンカ−バイドの
紛末が結合剤と共に型のなかに圧入され、炉内で
加熱されることにより所望の形状のノズル１３に
成形される。

保持環３１がノズル１３を通路出口２５のなか
に取付けるのに用いられている。保持環３１は外
周に、出口２５の内ねじ部と係合する外ねじ部を
有する円環状部材である。保持環３１は軸線方向
に円筒状の孔３５を有し、この孔３５とノズルの
下側部分１３ｄとはゆるく嵌合する。上側リム３
１ａが孔３５を囲繞している。上側リム３１ａは
通路出口２５の軸線に対して垂直な平面内にあ
る。

孔３５と上側リム３１ａとが交わる個所はノズ
ルのテーパ付き部分１３ｃと同一の角度でテーパ
を付けられたはす縁または円錐部分として形成さ
れている。テーパの角度は通路出口２５の軸線に
対して45゜であることが好ましい。

弾性パツキン３７、好ましくは通常のＯリング
がノズルのテーパ付き部分３１ｃと通路出口２５
の内壁と保持環の上側リム３１ａとの間の空間に
配置されている。この空間は横断面で見て三角形
である。Ｏリング３７は上側リム３１ａの半径方
向幅よりも小さい直径を有する円形横断面形状の
環状部材である。

保持環３１はボデイ１５の底面４１を越えて下
方に突出した円筒状延長部分または囲い３９を有
する。第３図に示されているように、延長部分３
９は90゜間隔でその端面に形成された４つの半径
方向スロツト４３を有する。スロツト４３は保持
環３１を出口２５のなかにねじ込むためのキーま
たは他の工具の受けとして用いられる。ノズル１
３の下端はボデイ１５の底面４１と同一平面で終
端しており、保持環の延長部分３９は短距離だけ
ノズル１３を越えて突出している。

ノズルを組立てる際には、先ずノズル１３が出
口２５のなかに挿入される。Ｏリング３７がノズ
ルのテーパ付き部分１３ｃのまわりに嵌められ
る。その後、保持環３１が出口２５のなかにねじ
込まれる。それによりＯリング３７が保持環３１
とノズル１３と出口２５の内壁との間で変形し
て、密封個所を形成する。保持環のはす縁３１ｂ
はノズルのテーパ付き部分１３ｃと雌雄結合し
て、ノズル１３を出口２５の肩部２７に押付け
る。

使用にあたつては、ドリルビツトはドリルパイ
プのストリングの下端に取付けられ、通路２１の
軸線のまわりに回転される。各カツタ１６はその
固有の軸線のまわりを回転して、破砕を行う。マ
ツドは通路２１、通路２３およびノズル通路２９
を通じて圧送され、掘削穴の底に向けて吐出され
る。

本発明によれば、ノズルのテーパ付き部分を保
持環のテーパ付き部分で雌雄結合状態で押すこと
により、ノズルを所定の位置に堅固に保持するこ
とができる。またノズルのテーパ付き部分と通路
出口の内壁と保持環の上側リムとの間に変形状態
で挾まれたＯリングにより流体に対する密封個所
が形成されるので、通路出口に高精度の溝加工を
行う必要はない。

本発明をその１つの好ましい実施例により説明
してきたが、本発明の範囲内で種々の変形が可能
であることは当業者により理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図はドリルビツトの切欠き斜視図により本
発明に従つて構成されたノズル組立体を示す図で
ある。第２図は第１図中のノズル組立体の１つを
拡大して示す鉛直断面図である。第３図はノズル
組立体に用いられている保持環の底面図である。 １１……ドリルビツト、１３……ノズル、１５
……ボデイ、１６……カツタ、１７……カツタ
歯、１９……外ねじ部、２１……通路、２３……
通路、２５……出口、２７……肩部、２８……内
ねじ部、２９……通路、３１……保持環、３５…
…孔、３７……Ｏリング、３９……保持環囲い、
４１……底面、４３……スロツト、１３ａ……上
側リム、１３ｂ……上側部分、１３ｃ……テーパ
付き部分、１３ｄ……下側部分、３１ａ……上側
リム、３１ｂ……テーパ付き部分（はす縁）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ドリリング流体を排出するためのノズルを含
   み少なくとも一つの通路を有するアースボーリン
   グビツトにして、 軸線方向の孔と前記孔を囲む上側環状面とを有
   する保持環であつて、前記ノズルを前記通路内に
   取付けるために前記ノズルの外周に形成されたテ
   ーパ付き部分が前記孔の上縁部と接触した状態で
   前記通路内に装着された保持環と、 前記ノズルの外周に形成されたテーパ付き部分
   と前記通路の内壁と前記保持環の上側環状面とに
   よつて郭定される部分に変形状態にて挾まれてい
   る弾性パツキンと、 を有することを特徴とするアースボーリングビツ
   ト。 ２ ドリリング流体を排出するためのアースボー
   リングビツトにして、 前記アースボーリングビツトのドリルビツト内
   に形成された少なくとも一つの通路であつて、前
   記通路より大きい円筒形内壁部と、前記通路と前
   記円筒形内壁部との間に形成された下向き肩部と
   前記円筒形内壁部の下側に設けられた内ねじ部と
   を有する通路と、 前記通路の円筒形内壁部と密に係合する円筒形
   外壁部と、前記円筒形外壁部の下側の円錐形外壁
   部とを有するノズルと、 前記通路の内ねじ部と係合する外ねじ部と上側
   環状面によつて囲まれた軸線方向の孔とを有する
   保持環であつて、前記孔の上縁部に形成されたテ
   ーパ部分が前記ノズルの円錐形外壁部と係合し前
   記ノズルが前記通路の下向き肩部に当接した状態
   にて前記ノズルを保持している保持環と、 前記ノズルの円錐形外壁部と前記通路の円筒形
   内壁部と前記保持環の上側環状面との間に変形状
   態で挾まれているＯリングと、 を含むことを特徴とするアースボーリングビツ
   ト。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載されたアースボ
   ーリングビツトにして、 前記ノズルの円筒形外壁部は前記通路の円筒形
   内壁部に密に係合しており、前記ノズルの円錐形
   外壁部の下側に形成された円筒形外壁部は前記保
   持環の孔に緩く係合していることを特徴とするア
   ースボーリングビツト。