JP2000506575A - 掘削孔内でドリルストリング構成部品を案内する着脱式案内部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ドリルストリング構成部品を掘削孔の中で案内する着脱式案内部材が中心軸線を備え、穴がその軸線に沿って伸びている細長い本体を備えている。この本体は、中心軸線に対して予め選択した半径方向寸法を備えるヘッド端で終わっている。案内部材は、隣接するドリルストリング構成部品にねじ結合されるように構成されている。ヘッド端半径方向寸法は、掘削孔側壁にごく近接してその外面との間に一定距離をおくように予め選択されて、ドリルストリングが一線整列からそれ始める場合、ヘッドエンドの外面は、掘削孔側壁に接触して一線整列を安定にする。案内部材をドリルストリングに沿って任意の位置に挿入できる。

Description

【発明の詳細な説明】 掘削孔内でドリルストリング構成部品を 案内する着脱式案内部材 発明の背景 本発明は、一般的にいえば衝撃式掘削において用いられるドリルストリング構 成部品の接続に関し、さらに詳しくいえばドリルビットかドリルストリングを孔 の中で進めるとき、掘削孔の内部でドリルストリングを一直線に並べるためにド リルストリング内に挿入される案内部材に関する。 建設及び採鉱において孔を掘削するときに、ドリルロッドを孔を掘削するのに 用いられるねじ付ビットに接続することが必要である。発破孔及びその他の建設 用途の場合、真直ぐな孔が非常に重要である。 普通のビットとロッドの接続は、雄ねじ付ドリルロッドが雌ねじ付ビットにね じ込まれる。ビットの面は、ビットの実際の刃部なので、ビットが異なる特性の 累層を通って進むとき、最も抵抗の少ない経路に従い、ドリルストリング及び孔 の方向を案内するものは何もない。 ドリルストリングは、それがビットに従うとき、曲る傾向があり、曲げ荷重が ドリルストリング構成部品によって抵抗されて、それらの構成部品の寿命をそこ なわせる。 従来の案内ビットは、孔がそれる問題を解決しようとするために用いられてい た。これらの従来のビットは、掘削人が追加の装置として持ち歩く必要のある装 置の別個の独立形部材である。これらの従来のビットは、ドリルストリングの前 端にしか挿入できないので、ビットを挿入するには標準のビットを引抜いて取外 す必要がある。それらのビットは、ドリルストリングの長さの中央の位置に挿入 することはできない。 前述のことは、現在の案内ビットに存在すると知られている限界を例示してい る。従って前述の限界の一つ以上を克服することを目的とした代替品を提供する ことが有益であろうことは明らかである。それ故、あとでさらに詳しく開示され る特徴を含む適当な代替品を提供する。発明の概要 本発明の一つの面において、これは、衝撃式ダウンザホールドリルによって作 られている孔の中でドリルストリング構成部品を案内し、長さ方向に中央軸線を 有する細長い本体と、前記中央軸線に沿って伸び、中を流体が通過する孔とを備 え、前記本体が前記中心軸線から測定されるシャンク半径方向寸法を有するシャ ンク端部分の中で終っており、前記本体は前記中心軸線から測定したヘッド半径 方向寸法を有するヘッド端部分において終っており、前記ヘッド半径方向寸法は 、前記シャンク半径方向寸法より大きく、前記シャンク端部分において第１のド リルストリング構成部品に着脱可能に接続する手段と、前記ヘッド端部分にあっ て第２のドリルストリング構成部品に着脱可能に接続する手段とを備える着脱式 案内部材を提供することによって達成される。 前述及びその他の面は、添付図面と併せて考慮するとき、本発明の以下の詳細 な説明から明らかになるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、従来のドリルビットとドリルビットの掘削孔の中における接続を特に 断面で示した図解的図である。 図２は、従来の案内ビットの等角図を示している。 図３は、本発明の案内部材及びそれに付けた代表的ドリルビットの等角図を示 している。 図４は、本発明の案内部材の特に断面の等角図を示している。 図５は、二つのドリルビットの間でドリルストリングに挿入された本発明の案 内部材の特に断面図の等角図を示している。 詳細な説明 図１を次に参照すると、従来のドリルビット１及びロッド３が示され、衝撃式 掘削には普通である掘削孔５の中に接続されて配置されている。本明細書におい て用いられるように、用語「衝撃式掘削」は、ビット１がトップヘッド（図示な し）によって回転されて、ドリルストリングの最上端においてハンマ（図示なし ）からの衝撃波を受けることを意味する。ビット１は、掘削されている材料を切 るビット面９の付いたビットヘッド７を備えている。ドリルストリング中心軸線 １１がそれに沿って伸びて掘削孔の掘りくずをドリルストリングを取巻く環を介 して掘削孔５から追出すためにビット１から出て行く流体を運ぶ穴１３を備えて いる。 ビット１は、隣接ドリルロッド３の雄端２０を受ける雌ねじ１７を持った内側 穴を有するステム部分１５を備えている。ビット１は、中心軸線１１に関して半 径方向寸法１９を持っている。ドリルロッド３は、各端にドリルビット１又は周 知の継手（図示なし）に接続を行う雄ねじを持っている。ビット面９が可変切削 特性の材料に遭遇した場合、ビット面９は、最も抵抗の少ない経路に従い、掘削 孔がそれてゆく傾向がある。掘削孔がそれるのを阻止するため、作業員が図２に 示された従来の案内ドリルビット３０を用いる。ビット３０は、掘削孔５の側壁 ３６（図１）にそれを阻止するために接触するようにヘッド部分３２と中心軸線 １１に関してヘッド部分３２とほぼ同じ半径方向寸法のステム部分３４を備えて いる。複数の間隔をあけたアンダカット部分３６がビットヘッド３２及びステム ３４の外側表面３８に軸方向に沿って伸びており、掘削孔の掘りくずに流路を与 えている。ビット３０は、ドリルストリングにその前端において挿入できるだけ である。 図３は、本発明の汎用案内部材の等角図解図を示している。案内部材は、軸方 向に伸びる中心軸線４２を備えている。細長い本体４０を備えている。穴４４が 流体を通過させるために本体の中心軸線に沿って伸びている。本体４０は、シャ ンク端４６とヘッド端４８において終っている。シャンク端４６にある接続手段 ５０が隣接するドリルストリング構成部品にシャンク端４６を着脱可能に接続す る。ヘッド端部分４８にある接続手段５２（図４及び図５）か隣接するドリルス トリング構成部品にヘッド端４８を着脱可能に接続する。複数の間隔をあけたア ンダカット部分５４がヘッド端部分４８の外面５６に軸方向に沿って伸びて、掘 削孔掘りくずに対する流路を与えている。 図４を参照すると、ヘッド端部分４８は、本体中心線４２に関して、予じめ選 択された半径方向寸法６０を備え、その半径方向寸法は、ドリルビットの半径方 向寸法１９よりわずかに小さく選択され、案内部材４０及びドリルビット１がド リルストリングの中に挿入されるとき、ドリルビット半径方向寸法１９より小さ いヘッド端半径方向寸法６０が掘削孔側壁３６にごく接近してヘッド端部分４８ の外面６２を位置させ、それによって、ドリルストリングが軸方向から著しくそ れ始める場合、外面６２が掘削孔６４に接して一線整列、を安定にする。半径方 向寸法６０によって与えられた隙間は、適当なドリルストリング一線配置の期間 中掘削孔側壁３６との接触を避けて掘削装置の電力需要を少なくする。直径につ いて３．７ないし４．８ｍｍの隙間が好ましい。 シャンク端部分４６についている接続手段５０は、隣接するドリルストリング 部材についている雌ねじ付部分７２に挿入してねじ結合する雄ねじ付部分部材７ ０を形成する。ヘッド端部分４８に付いている接続手段５２は、その中に受けて 隣接すドリルストリング構成部品の雄部材７０にねじ接合する雌ねじ付部分７６ を形成する。雌ねじ部分７６は、穴４２より大きい直径の穴８０の中に形成され る。シャンク端部分は、ヘッド部分４８の対応する半径寸法６０より小さい半径 方向寸法８２を中心線１３に対して持っている。 ヘッド端部分４８は、角度付切削リップ９２の形に加工されている環状末端表 面９０の中で終り、それによって案内４０が掘削孔６４から上の方へ引き出され るとき、切削リップ９２は、その上の方に閉じ込められる可能性のあるすべての 掘削孔の掘りくずを押し分けて進む。 図５は、案内部材４０の万能的な性質を示し、それによって案内４０をドリル ストリングに沿って中間位置に置くことができ、一方の端で継手１００に接続し 、他方の端でドリルロッド３に接続する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．衝撃ダウンザホールドリルによって作られる掘削孔の中でドリルストリ ング構成要素を案内する着脱式案内部材 （ａ）長さ方向に中心軸線を有する細長い本体と、 （ｂ）前記中心軸線に沿って伸び、中を流体が通過する穴と、 （ｃ）前記本体が前記中心軸線から測定されるシャンク半径方向寸法を有す るシャンク端部分の中で終っており、 （ｄ）前記本体は前記中心軸線から測定したヘッド半径方向寸法を有するヘ ッド端部分において終っており、 （ｅ）前記ヘッド半径方向寸法は、前記シャンク半径方向寸法より大きく、 （ｆ）前記シャンク端部分にあって第１のドリルストリング構成部品に着脱 可能に接続する手段と、 （ｇ）前記ヘッド端部分にあって第２のドリルストリグ構成部品に着脱可能 に接続する手段と を備える着脱式案内部材。 ２．ドリルストリング中心線に沿ったドリルストリング構成部品をドリルス トリング中心線に対して半径方向寸法を有する衝撃的流体作動ドリルビットによ って作られた掘削孔内で一線整列状態に保つ案内部材であって、 （ａ）軸方向に伸びる本体中心軸線を有する細長い本体と、 （ｂ）前記本体中心軸線に沿って伸び流体を通過させる穴と、 （ｃ）前記本体シャンク端部分とヘッド端部分において終わり、 （ｄ）前記シャンク端部分にあって第１のドリルストリング構成部品に着脱 可能に接続している接続手段と、 （ｅ）前記ヘッド端部分にあって第２のドリルストリング構成部品に着脱可 能に接続している接続手段と、 （ｆ）前記ヘッド端部分が前記本体中心軸線に対して半径方向寸法を有し、 前記案内部材とドリルがドリルストリングの中に挿入されるとき、前記ヘット端 半径方向寸法がドリルビット半径方向寸法より小さいが、前記ヘッド端部分の外 面を掘削孔側壁にごく接近して配置するに十分であるようになっており、それに よってドリルストリングが軸方向整列から著しくそれ始める場合、前記外面が前 記掘削側壁に接触することを特徴とする案内部材。 ３．前記シャンク端部分にある接続手段が隣接するドリルストリング構成部 品の雌ネジ部材に挿入してねじ結合する雄ねじ付き部分を形成する請求項２に記 載の案内部材。 ４．前記ヘッド端部分にある接続手段が隣接するドリルストリング構成部品 の雄ねじ部材を中に受け入れてネジ結合する雌ねじ付き部分を形成する請求項３ に記載の案内部材。 ５．前記本体の前記外面が前記本体に沿って軸方向に伸びる複数の間隔をあ けたアンダカット部分を含み掘削孔の掘りくずの流れ抜ける流路を与える請求項 ４に記載の案内部材。 ６．前記シャンク端部分が前記本体中心軸線に対して前記ヘッド端部分の前 記半径方向寸法より小さい半径方向寸法を有する請求項５に記載の案内部材。 ７．前記ヘッド端部分が角度付き切削リップの形に加工されている環状末端 表面の中で終わり、それによって前記案内が掘削孔から上の方へ引き出されると き、前記切削リップがその上の方に捕らえられる可能性のあるすべての掘削デブ リを押し分けて進む請求項６に記載の案内部材。