JP3352234B2 - 流体駆動型ダウンザホール穿孔装置 - Google Patents

流体駆動型ダウンザホール穿孔装置

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JP3352234B2 JP16014194A JP16014194A JP3352234B2 JP 3352234 B2 JP3352234 B2 JP 3352234B2 JP 16014194 A JP16014194 A JP 16014194A JP 16014194 A JP16014194 A JP 16014194A JP 3352234 B2 JP3352234 B2 JP 3352234B2
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アトラス・コプコ・ロツクテツク・アクチボラグ
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/06—Down-hole impacting means, e.g. hammers
    • E21B4/14—Fluid operated hammers
    • E21B4/145—Fluid operated hammers of the self propelled-type, e.g. with a reverse mode to retract the device from the hole
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D17/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D17/06—Hammer pistons; Anvils ; Guide-sleeves for pistons

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、流体駆動型ダウンザホール穿孔
装置、即ち液体又は気体で駆動される穿孔装置に関す
る。より具体的には、本発明は、突き刺されているドリ
ルビットを開放するためのバックハンマーを備えたダウ
ンザホール穿孔装置に関する。
【０００２】独国特許３８０２３９１号を参照すると、
ダウンザホール穿孔装置用の従来技術のバックハンマー
では、ドリルビットから離れる方向へ衝撃力を加えるこ
とによってドリルビットを開放するため、必要時にドリ
ルストリング(drill string)と結合される別個のバック
ハンマーユニットが使用されている。この装置は使用す
るのに非常に時間がかかる。特許請求の範囲に定義され
る本発明は、逆方向の送りによって突き刺されたドリル
ビットを容易に開放する流体駆動型ダウンザホール穿孔
装置を提供することを目的としている。
【０００３】本発明の一実施例は、添付図面を参照して
以下に説明される。図１Ａは本発明に関する流体駆動型
ダウンザホール穿孔装置の前方部分を示している。図１
Ｂはダウンザホール穿孔装置の後方部分を示している。
図２は図１Ａの２−２断面図を示している。図３は図１
Ａの３−３断面図を示している。図４は図１Ａの４−４
断面図を示している。図示された流体駆動型ダウンザホ
ール穿孔装置は、前端にドリルビットを装備したハウジ
ング１を備えている。ドリルビットはスプライン継手１
１によってハウジング１に連結される。ドリルビットは
軸部分３と図示していない硬質金属製基部が設けられた
ヘッド部分５１とを備えている。軸部分３とヘッド部分
５１とはネジ継手５２によって互いに連結されている。
ハウジング１は、その後端部に、ネジ継手１３で管スト
リング(tube string)１４に結合された端片１２が設け
られている。穿孔作業の間、ドリルビット３はスプライ
ン継手１１を介してストリング１４、端片１２及びハウ
ジング１の回転力で回転させられる。ダウンザホール穿
孔装置を駆動するための流体はストリング１４内の通路
９を介して図示していないポンプから供給される。従っ
て、通路９は圧力源として機能する。ハンマーピストン
２はハウジング１内に前後に移動可能に設けられる。ハ
ンマーピストン２には第１駆動面５を備えたピストンヘ
ッド１５が設けられている。ハンマーピストン２はピス
トンヘッド１５とガイド部材１８とによってハウジング
１内でガイドされる。ハンマーピストン２には、穿孔作
業中に通路１７を通して連続的に加圧される第２駆動面
１６が設けられている。ハンマーピストン２の前後への
動きは弁体４によって制御され、この弁体４は第１駆動
面５を圧力源９と低圧側とに交互に結合し、弁体４が低
圧側に結合されているときは、通路２１、２２、スロッ
ト２３、溝２４及び通路２５を介して開けられた穴を洗
浄する。弁体４の周囲のチャンバー３１は通路１７及び
３２を介して連続的に加圧される。この圧力は弁体４が
図面における右方向に動き、弁座３３と協同する際に作
用し、弁体４によって通路３４を経由する圧力源９と第
１駆動面５との間の結合を遮断する。この行程を通し
て、通路２１及び２２を経由する低圧側への連結通路が
開放される。弁体４の前後の動きは弁体４を包囲するチ
ャンバー３５内の圧力によって制御される。チャンバー
３５の圧力は、チャンバー３５内の被加圧面がチャンバ
ー３１の被加圧面より大きいので弁体４を図面における
左方向に動かす。チャンバー３５は図示していない複数
の通路を介してハンマーピストン２を包囲するシリンダ
壁内の複数の孔に結合される。これらの孔は、符号３
６，３７で示すように図示断面とは異なった断面に位置
している。ハンマーピストン２の図示された位置では、
チャンバー３５は、孔３７、ハンマーピストン２上のタ
ーンダウン(turndown)３８及び通路３９，２２を介して
低圧側に結合される。ハンマーピストン２がその後方位
置にある時、チャンバー３５は通路１７及び孔３６を介
して加圧される。
【０００４】ハンマーピストン２は、その前端に円筒形
部分６が形成されている。ハンマーピストン２の前記円
筒形部分６の近傍には、直径の小さい部分４３が形成さ
れている。この直径の小さい部分４３には直径上向き合
うように配置された２つの水平面４５が設けられてい
る。ドリルビットの軸部分３には、ハンマーピストン２
の円筒形部分６の大部分を覆う環状部分７が後方に向か
って形成されている。ドリルビット３は穿孔作業中にハ
ンマーピストン２に衝撃を与えられる第１衝撃面４１を
備えている。さらに、ドリルビット３は第２衝撃面４２
を備えており、ハウジング１がドリルビット３から離れ
る方向に送られる時に円筒状部分６がこの第２衝撃面４
２に衝撃を与え得る。環状部分７は第１スロット４４を
備え、第１スロット４４の幅は、ハウジング１の前方管
６１がネジ継手６２の位置で開放されている時に、側方
からハンマーピストン２の円筒状部分６がドリルビット
３の内部に移動できるようにさせている。さらに、環状
部分７は第２スロット４６を備え、第２スロット４６の
幅は直径の小さい部分４３上の２つの水平面４５間の距
離に対応しており、直径の小さい部分４３は円筒状部分
６が第１スロット４４内を通過すると同時に第２スロッ
ト４６を通過することができるようにしている。直径の
小さい部分４３が２つの水平面４５を備えているので、
第２スロット４６を狭くすることができる。これは、第
２衝撃面４２の表面をより大きく形成して、応力を減少
させることができることを意味している。
【０００５】ドリルビット３は次のようにして装着され
る。軸部分３及びヘッド部分５１はお互いに分離され、
ハウジング１の前方管６は取り外される。この状態にお
いて、ハンマーピストン２はハウジング１から突き出て
いる。軸部分３は一直線上に並べられ、ハンマーピスト
ン２上の２つの水平面４５が第２スロット４６を介して
通過する位置に維持されると同時に、ハンマーピストン
２上の円筒状部分６が第１スロット４４を通過して軸部
分３内に移動することができるようにしている。この
後、軸部分３は側方からハンマーピストン２上に移動さ
れ、そして図面における右方向の図示した位置まで押さ
れる。この後、前方管６１は軸部分３に向かって押さ
れ、スプライン継手１１が結合し、その後、ネジ継手６
２が固定される。この後、ヘッド部分５１は軸部分３に
ネジ止めされる。
【０００６】図示した流体駆動型ダウンザホール穿孔装
置は、以下の方法で作動する。穿孔作業中、ハンマーピ
ストン２は上述したようにドリルビット３の衝撃を受け
るために前後に駆動させられる。もし、ドリルビット３
が突き刺される傾向にある場合には、流体供給は逆にな
され、例えば、管ストリング１４が図１Ｂにおける右方
向に駆動される。この作用を通して、ハンマーピストン
２上の円筒状部分６はハンマーピストン２が前後に動い
ている間、第２衝撃面４２に衝撃し、この作用を通し
て、ドリルビット３は衝撃され、開放される。この機能
は逆方向の流体供給時に自動的に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ａは本発明に関する流体駆動型ダウンザホー
ル穿孔装置の前方部分を、Ｂは後方部分を示している。
【図２】 図１Ａの２−２断面図を示している。
【図３】 図１Ａの３−３断面図を示している。
【図４】 図１Ａの４−４断面図を示している。
【符号の説明】
１ ハウジング ２ ハンマーピストン ３ ドリルビット（軸部分） ４ 弁体 ５ 第１駆動面 ６ 円筒状部分 ７ 環状部分 ９ 通路（圧力源） １１ スプライン継手 １２ 端片 １３ ネジ式継手 １４ 管ストリング １６ 第２駆動面 １７ 通路 １８ ガイド部材 ２１ 通路 ２２ 通路 ２３ スロット ２４ 溝 ２５ 通路 ３１ チャンバー ３２ 通路 ３３ 弁座 ３４ 通路 ３５ チャンバー ３６ 孔 ３７ 孔 ３８ ターンダウン ３９ 通路 ４１ 第１衝撃面 ４２ 第２衝撃面 ４３ 直径の小さい部分 ４４ 第１スロット ４５ 水平面 ４６ 第２スロット ５１ ヘッド部分 ５２ ネジ式継手 ６１ 前方管 ６２ ネジ式継手
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 米国特許3944003（ＵＳ，Ａ) 西独国特許出願公開3802391（ＤＥ, Ａ１) 仏国特許出願公開2411676（ＦＲ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E21B 1/26 E21B 4/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハウジング(1) 、ハウジング(1) 内で前
    後に移動可能でかつハウジング(1) 内に配設されたドリ
    ルビット(3) に衝撃を与えるためのハンマーピストン
    (2) 及びハンマーピストン(2) 上の２つの駆動面(5,16)
    のうちの少なくとも一方(5) を圧力源(9) 又は低圧状態
    に交互に連結するための弁体(4) を備えた流体駆動型ダ
    ウンザホール穿孔装置において、ハンマーピストン(2)
    が円筒状部分(6) を備え、ドリルビット(3) が第１衝撃
    面(41)、第２衝撃面(42)及び前記衝撃面間に配設され、
    かつハンマーピストン(2) 上の円筒状部分(6) の大部分
    を覆う環状部分(7) を備え、それによって、第１衝撃面
    (41)が穿孔作業中に衝撃を与え、ドリルビット(3) から
    離れる方向にハウジング(1)が送られる時に、第２衝撃
    面(42)が衝撃エネルギをハンマーピストン(2) からドリ
    ルビット(3) に伝達するように構成されていることを特
    徴とする流体駆動型ダウンザホール穿孔装置。
JP16014194A 1993-07-12 1994-07-12 流体駆動型ダウンザホール穿孔装置 Expired - Fee Related JP3352234B2 (ja)

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