JPH07506644A - ドリル装置およびドリル方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ドリル装置およびドリル方法 技術分野 本発明は、ドリルビットに対しでっち打ち作動（）＼ンマリング）をする往復動 ピストンハンマーを有するドリル装置に関する。

背景技術 この発明は、機械的に繰り返しドリルビットに直接作用すると共に、水圧流体を そのドリル作動によって生じる切片を少なくとも部分的に回収するために使用す る、ホール直下型水圧ピストンハンマー岨立体（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｄｏｗｎ −ｔｈｅ　−ｈｏｌｅｐｉｓｔｏｎ　ｈａｍｍｅｒ　ａｓｓｅｍｂｌｙ）に対し て特に適用できるものである。

本発明により解決すべき問題点は、往復動ピストンハンマーが圧力下の流体によ って駆動され、ハンマーとドリルビットとの間の打撃面は流体内にあるという状 況に関連している。

従来、この流体は水である。

問題点は、ドリルビットの一端をノ１ンマーが打つようにすると、ノ１ンマーの 打撃面の移動により、作動の早さという観点から、幾分かのキャビテーションが 生じ、それは空洞の崩壊を伴い打撃面の局部近傍に大きな応力を生じてしまうこ としてしまうという可能性をはらんでいる。

本発明の目的は、この問題を軽減する力を持つ装置を提供することにある。

発明の開示 本発明によれば、ハンマーとドリルとの間にそれぞれ打撃面を有し、往復動ピス トンハンマーを駆動するため流体を使用するタイプのものにおいて、上記打撃面 の少な（とも１つに少なくとも１つの溝を設けたことを特徴とするドリル装置が 提供される。

必ずしも必要ではないが、好ましくは、前記溝を含む面に対向する面には、該溝 の位置に一致するように配置された隆起部を有する。

必ずしも必要ではないが、好ましくは、それらの間に２つのリング状面が形成さ れるように、ドリルビットの一端の表面に前記溝が形成され、ピストンハンマー の対応して位置する外面には、２つの打撃面が合わさったとき、溝内に配置され るリング状隆起部が該溝に対応して形成される。

必ずしも必要ではないが、好ましくは、他方の面に対して一方を打撃する面は、 上記溝と隆起部を除き、打撃面を通じて平坦であり、各平坦面の方向性は、２部 品間の相対的運動の方向に対して直角を成している。

ここに記述された特徴による効果は、以下の事実に由来している。即ち、双方の 面が共に打撃された際には、前記溝の中に幾分かの流体が圧縮された形で捕捉さ れ、その後流体は破面が合わさる間を通って逃げて行き、この動きは、ピストン ハンマーがビットの面に対し、はとんどの衝撃が双方の面の間の介在物として作 用する流体を介して作用するほどに近づく時には、ピストンハンマーの力をかな り緩和させるという事実である。

突出するピストンハンマーの部分は、最後の瞬間に一層早い速度で、この作用を 補助する閉じ間隙を介して流体に更なる付勢力を与える作用を有する。

なお、必ずしも必要ではないが、流体は好ましくは水である。

理想的には、実際の面は直接的には接触しない。このため、面が引き離される際 には既に流体膜が存在し、この結果、後退する面後方の流体の戻りにより負圧が 小さくなり、キャビテーションを最小限にするという効果がある。

本発明をより良く理解してもらうために、実施態様を参照しながら本発明を説明 するが、これはあくまでも−例であり、本発明の特徴を限定する説明でないこと をここに強調しておく。

図面の簡単な説明 図面を参照して本発明の実施態様を説明するが、これら図面の内、図１は、往復 動ピストンハンマーとドリルビットを有する組立体の断面図、図２は、図１の部 分的拡大図、 図３は、ドリルビット内部の打撃面の平面図、図４は、打撃ピストンの打撃面の 平面図である。

発明を実施するための最良の形態 図面に詳細に記載しであるように、ダウンホール組立体ｌは、ドリルビット２と 打撃ピストン３を備える。

ドリルビット２と打撃ピストン３にはそれぞれ、流体（この場合、水性流体）の ためのリターン路となる、番号４．５で示した中央流路が設けられている。

組立体内部の他の特徴としては、番号６に代表されるような適宜バルブ機構が設 けられており、他にはリング流路７を通る圧力流体により、ピストン３が往復動 し、これにより番号８で示す最下面に対して繰り返しっち打ち作動を促し、該最 下面８が順次ピストン３の内面９を打撃するようになっている。本記述の他の特 徴としては、ヘリカルスプリングｌＯを有する圧力開放システムを備えており、 へりカルスプリング１０は、流路１３を介して流体高圧側に接続された下面１２ を持つピストン１１をコントロールしていることにある。

上記システムおよび組立体は、全体としては、穴の下部（ｄｏｗｎ　−ｔｈｅ　 −ｈｏｌｅ）を処理するように構成されており、番号１４で示す上端に接続した 図示しない適当なステム組立体によって支持される。

この機構においては、圧力流体の幾分かはピストン３を往復動するのに使用され 、残りの流体は流路１５へと向けられ、ドリルビットヘッドの外側を通過し、該 ヘッド内のリターン路１８を通って戻るようになっている。

しかしながら、本記述が特に解決すべきとする問題点は、ピストン３と番号９で 示すドリルビット２の内面との間の打撃面に関連している。

上記打撃面のそれぞれの表面は、実質上リング状であり、実質的に一致した内外 径を有しており、互いに対し衝突するか、あるいは衝突の際に最も接近するにの 場合、２つの面間に水性流体がある程度滞留することが予想される）ように配置 された面は、片やピストン往復動方向を決めるピストンの円筒中心軸線に対し直 角になるように、上述したいずれの場合にも平坦であり、カリ面方位において一 直線上に配置される。

問題は当然ながら、このピストン３がドリルビット２に対し衝突した際に、上記 の２つの面が、形の上ではぴったりと一直線上に並ぶように、相当な繰り返し力 を以て互いに衝突するために、いかなる流体も効果的に除外されることが予想さ れる。

次いでピストンが次の衝突サイクルに向けて戻される時にはいつも、それぞれの 表面をかなり迅速に離反させなければならないため、キャビテーションが生じる ほどの瞬間的な真空がこの部分に生じ、そのキャビテーションはその後流体を介 して伝達された局部的な近傍部分の中で効果的な一時的な高い力を生じながらこ われてしまうことが予想される。

従って、これを最小限に抑えるために、ピストン２の内外周のほぼ中間には、ド リルビットの軸線に同軸な軌道を沿って、一定の断面形状・サイズのリング状溝 １６が形成される。この溝１６は、他は平坦な面の中の凹部を構成している。

さらに。他方の側、すなわちピストン３の打撃面には、下方に突出するリング状 の隆起部１７が設けられ、その位置は溝１６の中間に整合するとともに、該隆起 部１７はドリルビットの軸線に同軸な軌道に沿って、一定の断面形状・サイズを 有している。この隆起部１７は、他は平坦な面から突出している。

図１及び２はこれら協働体の位置、サイズ、形状を示している。

しかしながら、本発明の装置はこの特定な図に限定されるものではない。

しかし、この図には、溝の中に自然と水性流体が入るように前記溝を上方に開口 させ、通常上方を向（１つの面の中に幾分かの水を捕捉することにより、ピスト ン３が表面９を押し下げる際には、溝１６内に捕捉された水性流体は僅かに圧縮 されることになる。この効果は、隆起部１７を設けると僅かに促進され、この場 合、ここから逃れる流体のスクイーズ圧力を増加させる効果がある。これに要す る時間が非常に短い限りにおいては、流体速度の観点から、双方の面の間には幾 分かの液体が残留することになるであろう。

このように打撃面間に流体が残留すると、双方の面の間に薄い水の膜が残留する ため、ピストン３が引き込まれる際のキャビテーションは顕著でなくなり、また この作用により打撃面の間において（ピストン、ビットの材料）が消耗する可能 性が減少する。

他の機構としては、複数の溝を備えたり、水の漏出を幾分阻止するような外部ス カートを持つものが、上記作用を補助するものとして考えられるが、これらは決 して現在用いられている好ましい技術ではない。

同軸状の溝や隆起部を使用は、他のものと比較した場合、１つの要素の相対的回 転方向性を考慮したものである。

産業上の利用可能性 上述した本発明を使用すれば、ためしに行った試験例では無視してよいほどのキ ャビテーション腐食しか観察されず、この程度まで実用上のキャビテーション腐 食を著しく減少することができる。

国際調査報告　−一□陶 ＰＣＴ／＾υツ３ＭＺ１フ フロントページの続き 、　ＮＬ、　Ｎｏ、　ＮＺ、　ＰＬ、　ＰＴ、　ＲＯ，ＲＵ、　ＳＤ。

ＳＥ、ＳＫ、ＵＡ、ＵＳ、ＶＮ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．往復動ピストンハンマー駆動のために流体を使用し、該ハンマーとドリルと の間に打撃面をそれぞれ持つタイプのドリル装置において、前記面の少なくとも 一方に、少なくとも１つの溝を設けたことを特徴とするドリル装置。
2. ２．往復動ピストンハンマー駆動のために流体を使用し、該ハンマーとドリルと の間に打撃面をそれぞれ持つタイプのドリル装置において、ドリルビットは、ド リルビット中心軸線に同軸状なリング状経路に沿う溝を有しており、ハンマーの 打撃面からはドリルビット中心軸線に同軸状なリング状経路に沿う隆起部が延び ており、該隆起部の幅と位置は、上記面同士が相対的な打撃位置にある時、ドリ ルビットの前記溝内に該隆起部が入るように構成されることを特徴とするドリル 装置。
3. ３．往復動ピストンハンマー駆動のために流体を使用し、該ハンマーとドリルと の間に打撃面をそれぞれ持つタイプのドリル装置において、前記各面の形状は、 打撃の瞬間に、幾分かの流体か打撃面間に付勢されて押し込まれるようになって いることを特徴とするドリル装置。
4. ４．一方の当接面の一部が、流体を窮屈な状態で保持する他方の面の溝の中に突 出することで、残りの当接面の間に流体か付勢されて押し込まれることを特徴と する、請求項３に記載のドリル装置。
5. ５．前記溝は、ドリルビットの軸線に同軸なる経路に沿って同一断面形状および 同一サイズを有して形成されることを特徴とする、請求項４に記載のドリル装置 。
6. ６．前記溝は、一方の残りは平坦な面に形成された凹部である、請求項５に記載 のドリル装置。
7. ７．前記隆起部は、ドリルビットの軸線に同軸なる経路に沿って同一断面形状お よび同一サイズを有して形成され、一方の残りは平坦な面から突出していること を特徴とする、請求項６に記載のドリル装置。
8. ８．他方の面に対して一方を打撃する面は、上記溝と隆起部を除き、打撃面を通 じて平坦であり、各平坦面の方向性は、該２部品間の相対的運動の方向に直角を 成すことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のドリル装置。
9. ９．前記流体は水である、請求項１〜８のいずれかに記載のドリル装置。
10. １０．実質上、添付図面に示され、これを参照して記述されたドリル装置。