JPS5849680B2 - 貫通孔の穿孔装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、穿孔のための装置に関し、特に、心残しのな
い貫通孔を穿孔するための装置に関する。

石油、天然ガスおよび水を採取する井戸の貫通孔の穿孔
法の広範囲な使用に伴ない、充分に検討された比較的簡
単な構造を有する鉱床の緻密な探索に訃ける鉱物上層に
おけるガス保持域釦よび油保持域における地層構造試掘
孔と探索孔の穿孔は、先カンブリア時代の平坦な基盤中
に延びる鉱床の探索における平坦なマントルの岩層にお
ける地図作或、試掘および探索用の孔、および水文地質
学的調査、地震学的調査用孔および発破用孔の穿孔の際
緩い鉱床に過犬な負担をかける。

貫通孔の穿孔においては、ローラが２つ、３つおよび４
つ設けられた繋岩ビットおよび４ローラのドリルヘッド
が最も広く使用されている。

最適な状態で作用する時、これらのビットは非常に速い
機械的穿孔速度を生じることが可能になる。

貫通孔の穿孔においては、他のどんな穿孔方法における
とも同様に、孔の表面を形或する岩層の不安定比、水の
流れ、特に薄層訃よび多孔質層の岩層釦よび滲透性の大
きな岩層Ｋ＄−ける穿孔液の吸収が原因となる複雑な問
題がしばしば発生する。

これらの複雑な諸問題は、穿孔速度よりもかなり低い最
適穿孔条件を破壊し、またしばしば問題が除かれるまで
穿孔の完全な中断を生じることになる。

このため生産注が低下し孔形成コストが非常に増加し、
その結果この問題を解決する有効な方法を見付けること
が穿孔作業にかける最も重要な問題の１つとなるのであ
る。

大部分の場合、穿孔の工程は問題の排除される昔で中断
されるが、穿孔作業を妨げることなく構成可能である問
題の解決方法がある。

このような方法を用いて、充填材料を微細に破砕された
材料で充填されたジエリー状の団塊の形態で穿孔液体に
添加し、１た更に必要に応じて粒状の鉱物質を添加する
。

しかし、このような手法を用いる時、充填材料は穿孔液
体で稀釈され、これと共に循環して、常に必要とされる
場所にあるとは限らず多少とも壁面の恒久的な金属によ
らない強化をもたらすこともなくポンプ、供給管、ケー
シングパイプおよび孔の壁面に付着することになる。

このような手法を用いる場合の穿孔具の構成は従来周知
のものであり、ケーシングストリングに他意して付着し
た穿孔液の通路を有するビットと、孔の壁面形成部と、
前記ケーシングストリングの外側にあるビットの上方に
あって孔壁面とケーシングストリング間の空間を閉鎖す
るように配置された中心部とを含むものである。

このような構戒は一穿孔工程を中断することなく、すな
わち穿孔工程と同時に、問題の排除、すなわち孔の壁面
の不用意な硬化の防止のための操作の実施を可能にする
ものではない。

これは、充填材がケーシングストリング全体に圧送され
るように稀釈されるため、その付着点において液化され
た低濃度の形態で孔の壁面に対して供給されるためであ
る。

捷たこのため、長い硬化時間を有する充填材を使用する
必要を生じ、このため更に最も重要な底部において充填
材が充分な強度を得られない。

さらに重要な問題点は、孔に対して不活性の充填材を供
給する間、これが孔壁面を形戒する岩層の細粉であるた
め、この孔壁面を形成する岩層との物理的および化学的
な親和比を呈する穿孔された岩が孔から取除かれる点に
ある。

本発明は、孔壁面の中子のない硬化の施工を可能にしか
つ穿孔工程を妨げることなく問題点を除去することを可
能にする構或を有する貫通孔の穿孔用の構戒を提供する
ことにある。

本発明は、貫通孔の穿孔のための構成において、ケーシ
ングストリングに取付けられて孔の底部に対して穿孔液
体を流入させる通路と、孔壁面とケーシングストリング
間の間隙を閉鎖するビット上方に設けられた孔壁面とを
含み、１た本発明によれば、充填材を含む容器が充填材
を保持する容器の壁面と前記ケーシングストリング間に
穿孔液を流入させかつ流動材の作用下で充填材を供給す
るためケーシングストリング内部でビットの真上に設け
られ、前記ビットは前記容器の内径よりも大きな直径の
軸方向内孔を有し、この内孔は容器の下端部を収受する
ようになっている。

前記容器は、ケーシングストリングを壁面まで持上げる
ことなくその交換のため取外し可能であることが望１し
い。

ビットによって穿孔された岩層に対する充填材として使
用するため、前記容器は充填用混合物として粒状の結合
材を構成する充填材で充填することが可能である。

容器は、その下部における取外し自在プラグと、充填材
を容器から押出すための上部の柄部を有する円筒状のパ
イプである。

容器の上端部には、容器を取扱うホースと係合してこれ
に流動材を供給するニップルが設けられている。

貫通孔の穿孔のための前記の構成は、孔の連続的な穿孔
動作を確保し、孔の壁面の問題点、すなわち非金属的な
硬化作用を充分に除去するものである。

貫通孔の穿孔のための構或は、従来の穿孔装置の改良で
あるが、それほど大きな変更を必要とするものではなく
、特に、ビットは回転式の打撃穿孔法に用いられるどん
な繋岩具でもよい。

以下、本発明を図面に示す実施例により説明する。

貫通孔の穿孔のための装置は、戒形部３を間に挾んだケ
ーシングストリング２（第１図）に対して取付けられた
ローラビット１を含む。

この或形部３は、孔の壁面とケーシングストリング間の
空隙の閉鎖を確実に行なう、ケーシングストリング２の
回転方向と反対方向の捻れを有するオーガ４の如き構造
部材を含む。

充填材６を含む円筒状の容器５がケーシングストリング
２の内側に設けられている。

容器５は、底部と頂部において充填された円筒状のパイ
プと、プラスチック材料から作られた円筒状の密閉され
た球部筐たは防水層を有する密閉された（防水処置を施
した）表面を有する圧縮された充填材から作られたロン
ドを有する。

前記容器はビットと一体であるか、あるいはビットを孔
から引出すことなく交換が可能であるように取外し自在
であることが望１しい。

充填材料６は石膏およびセメントの混合物の如き迅速に
硬化する乾質の混合物と、硬化材と、セメントと、重合
可能物質、粘土、および類似の結合材として使用が便な
粉状の材料との種々の重合材料の糊状の混合材料を含む
。

容器５の下端部はプラグ７（交換プラグ）により封止さ
れてローラビット１の中心部の開口８と協働し、容器５
の上端部は入口部１０と出口部１１とを有するステム部
９で封止され、容器５はこれと、これを案内してその心
出しを行なう位置決め部材１３を有するケーシングスト
リング２の内側壁面との間の空間内Ｋ穿孔液を通過させ
るための開口１０と整合された開口１２を有する。

この頂部の位置決め部材は容器５の外径と等しい直径の
中心部の開口を有する連続するリング１４を含み、他の
位置決め部材は個々の突起部を含む。

ローラビット１の体部は、ビット１の内孔８が容器５に
よって閉鎖される時穿孔液を穴の底部に流入させる通路
１５を有する。

容器５の上部は、釣針形具１７の端部と係合するソケッ
ト１６を有する。

充填材６を容器５から押出すため、ケーシングストリン
グの内部にボール１８が投入れられてステム部９の開口
１０を閉鎖する。

第３図に示された別の実施例においては，ステム部９は
円筒状のピストンプラグと，容器５の取扱いのため構威
されたケーブルホース２１の端部片２０と係合しかつこ
れを封止し、かつ排出する流体を供給するための装置と
からなる。

前記の構造を有する装置は、本発明による構造のあらゆ
る可能な変更例を尽すものではない。

実施においては、この構或は従来の穿孔用ス｝ ＩＪン
グの端部な含み、充填材を含む容器５の交換は穿孔スト
リングを地表１で引上げた後にのみ可能である。

しかし，これらの変更は本発明による構成の構造的な特
徴には影響をもたらすことがなく、主として本構成の操
作方法および２次的な構成要素の小規模の変更に関わる
ものである。

貫通孔の穿孔用の装置は下記のように作動する。

通常の穿孔条件の下では、穿孔液がステム部９の開口ｉ
ｏ，１ｉと、容器５の開口１２と、容器５とケーシング
ストリング１の内壁面間の管内部の空隙を介し、通路１
５に沿って流入されビット２ふ゛よび穴底部に至る。

水の吸収および穿孔液の流失の如き問題の発生と同時に
、鋼製のボール１８はケーシングストリングの内側に投
入され、このボールはステム部９の端部に落下して開口
１０を閉鎖し、これにより管内部の空間に対する穿孔用
液体の通路を封止する。

ケーシングストリング内部の穿孔液の圧力はステム部９
上に急激に増加してステム部９を保持するピンを剪断し
、このステム部９は容器５を介して圧下され，充填材を
介してプラグ７を押出して，ビット１に対する充填材６
の流入のための出口を開口する。

プラグ７および充填材６の一部を押出した後、容器５内
を下降運動し続けるシステム部９は容器５の壁面の開口
１２を開被して，穿孔ビット１に対して穿孔液の通常の
供給を行なう。

ビット１のローラによって破砕され粉砕された充填材６
は繋岩された岩石および穿孔液とを混合され、孔底部に
隣接する穴の下方部分において形成部３のオーガ４の段
部によって押圧されて穴壁面に対して押出される。

穿孔具から生じる遠心力および圧力は堀削物から余分な
水を窄出させる。

破砕された岩石で充填された充填材６の厚い粘性に富ん
だ塊体は孔壁面を形戒する岩層の孔隙および割目に押込
凍れ、圧縮されて固化を開始する。

浮子２２は充填材６を浮上させ，破砕物を更に圧縮して
これを脱水し、余剰量の破砕物を縮小するような穴軸寸
法を呈する。

全ての充填材６が費消された後、釣具形装置１７がロー
プ上に下ろされてその端部片がソケット１６と係合し、
容器５を取出して，これを新たな容器と交換する。

この充填法は必要に応じて問題が完全に排除される壕で
反復される。

ケーフルホース２１の端部片２０と係合してこれを封止
するため第３図に示された装置１９を有する発明の別の
望１しい実施例においては、充填材６は排出材（液体ま
たは気体）と共に押出され，ケーフルホースも筐た容器
５の昇降のため使用される。

前述の如く穴の底部に密接する容器５の交換は、穿孔ス
トリング１の各部材の構或および寸法において可能であ
りさえすれば可能である。

したがって、このような交換法は，１ １ ２ｍｍより
も大きな直径を有する如き大径の穴を穿孔する際に望筐
しい。

比較的小さい直径の穴の穿孔にむいては，地表の高さに
おいて容器５を交換することが更に望筐し〈、必要に応
じて、１つのビットで穿孔されるある間隔の穴を穿孔す
るに充分な量の充填材６を含むべく容器５が選定される
ようにビットの先端の交換を同時に行なう。

これによって、昇降操作の時間的損失が少なくなる。

穴の全表面に保護層を設けることによって穴表面の金属
を用いない固化のために本発明による構或が使用される
場合、充填物６を穴の穿孔作業中連続的に押出される。

充填材が費消される時、穿孔作業は中断され、容器５を
交換し、穿孔作業を所要の深さ筐で新たに開始する。

破砕された岩石と充填材との強力な混合が生じ、岩石は
不活性の骨材として作用し，その穴表面を形成する岩石
との親和注の故に、保証機構の品質を改善し、穴の底部
に送られる充填材の消費を低減させる。

結合材として作用する充填材料と混合される破砕された
岩石の一部が充填材の一成分、すなわち填剤であるため
，また填剤および穴表面を形成する岩石の組或の類似注
がその良好な固着を可能にするため、充填材６の使用が
節減され、吸収溝の封止１たは穴表面の固化の品質が改
善される。

本発明は、貫通孔の穿孔における諸問題を排除し，９孔
と同時に行なわれる穴の表面の金属によらない固化のた
め用いられ、地中の井戸釦よび腔部の堀削、前に穿孔さ
れた穴の拡大および修復、セメントを用いない砂、膨張
および練らし粘土等における不定の間隔の貫通孔の穿孔
において使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による貫通孔の穿孔のための（輸送位置
における）装置の縦断面図、第２図は第１図の線ｎ−Ｉ
に関する断面図、第３図は排出剤の独立した供給部を示
す拡大図である。 １・・・ビット、２・・・ケーシングストリング、５・
・・容器，１・・・プラグ、８・・・内孔、１９・・・
ニップル、２１・・・ホース。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーシングストリングに対して取付けられた穴の底
   部に穿孔液を供給する通路を有するビットと、穴の表面
   と前記ケーシングストリング間の空隙を閉鎖する前記ビ
   ットの上方に設けられた穴表面形成部とを含む貫通孔の
   穿孔装置において、充填材を保有する容器が前記ケーツ
   ングストリングの内部で前記ビットの真上に設けられ、
   該ビットは充填材を保有する容器とケーシングストリン
   グの壁面間に穿孔液を導入しかつ排出材の作用下でビツ
   ｝Ｋ対して充填材を供給するためのものであり、前記ビ
   ットは容器の内径よりも大きな直径の軸方向の内孔を有
   し、該内孔は容器の下端部を収受するように構威される
   ことを特徴とする装置。 ２ 前記容器が前記ケーシングストリングを地表へ引上
   げることなくこれを交換するため取外し可能であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 前記容器が粒状の結合材を含む充填材で充填される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４ 前記容器がその下端部ＦＣ＄−いて可動グラフを設
   け、その上端部において充填材を前記容器から押出すた
   めのステム部を設けた円筒状のパイプを含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の装置。 ５ 前記容器の上端部には、この容器の操作のためのホ
   ースと係合しかつ容器に対して排出材を供給するための
   ニップルが設けられることを特徴とする特許請求の範囲
   第４項記載の装置。