JP6208744B2 - 穿孔及び穿孔ライニングのための装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の導入部分に従って、岩盤又は土壌層の中にダウンザホールドリル及びライニング管の設置のために穿孔のための装置に関する。

ドリルは、従来の穿孔装置において、ライニング管の設置のために使用されており、即ち、例えば、緩い岩盤を掘削した後、掘削孔の中にライニング管を恒久的に残す場合や、水又は油等の流体を管内に導く場合などに使用されている。その穿孔装置には、シャフト又はネックを使用するダウンザホールドリルにおけるチャック内に装着される中央パイロットドリルビットが示されており、それからの衝撃がそのパイロットビットに伝達されている。制御手段は、ドリルがライニング管に対して自由に回転できるように、ドリル及びライニング管を互いに関連して案内している。通常、バヨネット連結形式の連結装置は、ドリルと制御手段との間に配置されている。その連結装置は、自由な状態のとき、ドリルを、ダウンザホールドリルと一緒にライニング管を通じて引き戻されることを可能にしている。ドリルは、ライニング管を掘削孔の中に伴って、穿孔することを意図している。ライニング管の先端に溶接されているケーシングシューは、ライニング管をドリルと共に掘削孔内に入れること、そしてドリルからライニング管への衝撃を伝えることを確実なものとしている。ドリルは、フラッシング剤を供給するための内部フラッシング通路を有し、そしてフラッシング剤と一緒に掘削くずを除去するための排出通路を有している。穿孔は、衝撃と回転動作とを組み合わせて行われる。

従来の穿孔装置における、ライニング管に対する衝撃の伝達は、ケーシングシューの後方衝撃面に作用するドリルビットの一部である前方衝撃面を通して、ケーシングシューを介して行われており、ケーシングシューがライニング管に順次伝達される断続的な軸方向の衝撃動作を開始する。この設計に伴う１つの問題は、ケーシングシューとライニング管との間の溶接のつなぎが壊れるほどに衝撃エネルギーが大きくならないように、インパクト機構の一部であるハンマーの出力パワーを制限しなければならないことである。そのため、衝撃エネルギーを伝達する前述の部分の間の溶接のつなぎがウィークポイントとなる。たとえ溶接が高品質であったとしても、ライニング管を設置するときには、衝撃エネルギーは、通常、制限される。インパクト機構が低出力になると、望ましい掘削率が得られず、ライニング管を設置するために使用される設備の全体のキャパシティもまた制限される。

さらに、加える力が小さすぎると、ドリルビットの切削能力がすぐに低下するため、ドリルビットを研磨する必要が生じるという問題も生じる。ドリルビットは、最悪の場合、オーバーヒートが生じることによって壊れる可能性がある。ケーシングシューとライニング管との間の壊れた溶接のつなぎ、又はドリルビットの切削能力のロスにより低減した掘削率を、使用者が確認する機会は制限されていること、及び問題のある設備の修理は、時間がかかり高価であることを理解すべきである。したがって、高い掘削率を得るだけでなく、ドリルビットの研磨を必要とするリスクを低減するために、従来よりも著しく高品質のハンマーパワーを備えた穿孔装置のこのタイプの駆動が可能となることが望まれている。

ドリルは、国際公開第９９／３４０８７号及び米国特許出願公開第２００４／０１０４０５０号明細書から、ケーシングシューを通してパイロットビットからライニング管へ直接衝撃を伝達することにより、孔内にライニング管を入れていることが知られている。ドリルは、独国特許出願公開第４０００６９１号明細書から、ケーシングシューとドリルの固定部分との間の相互作用を通して掘削孔にライニング管を押圧することが知られており、これらの部品は、それらの対向する接触面で回転することはできない。

したがって、本発明の第１の目的は、掘削率を大幅に向上させると同時にケーシングシューとライニング管との間の溶接のつなぎの損傷による故障のリスクを低減することができるライニング管の設置のための穿孔時の装置を実現することである。本発明の第２の目的は、インパクト機構のパワーを大幅に低下させずにライニング管の設置を行うことができる、即ち、実質的にフルパワーのハンマーでライニング管を設置することができる穿孔の装置を実現することである。本発明に係る穿孔装置は、流体駆動のダウンザホールハンマードリルで使用されることが適している。

驚くべきことに、ドリルビットの前方で効率的に水をフラッシングすることにより潤滑効果が得られ、ほぼすべての場合において、土壌層における空洞の周壁とライニング管との間の摩擦を低減することを達成し、掘削孔内にライニング管を入れるために、従来のドリルがケーシングシューを通してライニング管に加えられる衝撃力は、必要としないことが証明された。ダウンザホールハンマードリルの適切に選択された固定部分を通して伝達され得る（衝撃ではない）圧力は、ほぼすべてのケースにおいて、十分である。本発明におけるケーシングシューは、衝撃要素として機能していないので、その機能性により、ライニング管のカラー、即ちケーシングカラーとして知られている本質的において正確なものである。

本発明の２つの目的は、請求項１で特定される特有の機能及び特徴を明示している、ライニング管の設置を伴うダウンザホール穿孔のための穿孔装置によって達成される。穿孔装置は、基本的に、特別に設計されたドリルと、ダウンザホールハンマードリルとの組み合わせを含む。さらに、本発明の利点は、従属請求項によって明らかにされている。

本発明の実施形態は、以下、添付図面を参照して、より詳細に述べる。

図１は、本発明に係る穿孔時の装置の前方部分の斜視図を示している。 図２は、穿孔装置の一構成要素であるリングビットの一部は破断した斜視図を示しており、そして［シンタックス、誤記「ａは何処？」］ケーシングシューがライニング管の前方端で連結され、それによってドリルの一構成要素であるパイロットドリルビットがリングビットから自由になっており、ライニング管から一定の距離後ろへ引き下がっている。 図３は、本発明に係るドリルの縦断面図を示している。 図４は、分解部品で本発明に係る穿孔装置の断片的なＸ線図を示しており、それにより、ドリルの一部であるインパクト機構の構成要素である部品を、明確にするという理由で除外した。

図１−４に示した穿孔装置は、２つの主要な構成要素の組み合わせであり、即ち、ライニング管を設置するためのドリル１と、ＤＴＨドリルとして知られており、図３及び図４によって最も明確に示されている水力駆動のダウンザホールハンマードリル１００との組み合わせである。ダウンザホールハンマードリルは、ドリルが孔の中を降下し、そして、掘削孔の底でドリルビットが直接作業する点でトップハンマーと異なる。ダウンザホールドリルは、通常、単独で衝撃機能を実行するため、ドリルストリングの回転及び送りは、孔の外部にある装置を用いて行われる。ダウンザホールハンマードリルの一例として、商品名Ｗａｓｓａｒａ（登録商標）で市販されており、他の文献、スウェーデン特許第５２６２５２号（ＳＥ５２６２５２）の中で述べられている水力駆動型モデルを参照することができる。

以下で述べられているドリル１は、本質的には既に知られている。この部分においては、本発明が、複数の異なる種類の既知のドリルに適用することができるものであり、例示の目的で以下で述べられている種類のものだけでなく、そしてこれを取り囲むリングビットを備えた中央パイロットドリルビットを示すものだけではなく、利用可能な偏心システムの種類にも適用できることは理解されるべきであり、その偏心システムは、リングビットをなくし、放射状に延びることができるスペーサを使って作業し、ドリル及びライニング管を相互に案内するために、ドリルビットとライニング管との間で作動する分離制御手段を備えるものである。

図１及び図２を参照すると、本穿孔装置の構成要素であるドリル１が示されており、ドリルは２つの部分から構成されており、そのうちのドリルビットは、破砕手段を備えている。これらの破砕手段は、耐摩耗性を有する硬い金属又は他の材料のインサートによって構成されており、岩盤を破砕するタスクを有する。粉砕手段は、ドリルビットの端面に存在する窪みに固定されている。ドリル１は、中央パイロットドリルビット２と、これを取り囲むリングビット３と、を含んでおり、各ビットは幾何学的中心軸に対して回転対称である基本形状を有するとともに、それらは先端と後端とを含み、ビットは、それらを分離可能な方法で連結装置によって互いに連結されており、バヨネット連結で設計されているその連結装置は、掘削孔が完成したとき、パイロットビットをリングビットから自由にし、掘削孔から引き出すことが可能となる。

図２及び図４が明確にしているように、パイロットビット２は、中心軸Ｃと同心であって、先端９と後端１０との間を延びる円筒面８と回転対称である基本形状を有している。先端は、中央の平端面１１だけでなく、それを取り囲む円錐端面１２を含む。リング状のバルジ又はガードル１３は、先端から一定の距離で形成され、ガードルは、前方と後方のリング状端面１４、１５によって軸方向に制限されている。図３の左側の詳細な拡大図によって明らかにされているように、前方のリング状面１４は、リングビットで、対応する衝撃面１４ｂと相互に作用することが意図される衝撃面１４ａが形成されている。パイロットビット２が、穿孔中に、図１における矢印Ｒの方向に回転することが意図されている。

図２及び図４によって明らかにされているように、リングガードル１３は、３つの通路２１によって分断されており、それらの通路はリングガードルの周囲に均等に配置され、その外周を分割している。

パイロットビット２は、直方体の形状を有するフックの基本形状を本質的に備えるＬ字型の突起として形成された３つのキャリアを有しており、これらのキャリアは、表面８の周囲に均等に配置されている。キャリア２４は、第１部分２４ａを示しており、第１部分２４ａは、パイロットビットの長手方向軸に沿って延び、横方向の第２部分２４ｂ内のパイロットビットの先端９で終端する。この横方向の第２部分２４ｂは、バヨネット連結内で機能するフックを形成している。各キャリア２４は、２つの側面２６、２７、及び外面と一緒に、パイロットビットの先端９の一部を形成する先端表面を含む。図１の参照文字Ａは、回転によって変位したリングガードル１３内の通路２１に関するキャリア２４が外周周りに変位した場合の円弧範囲を表している。

図３によって明らかにされるように、パイロットビット２の後端１０は、内部にフラッシング剤のための通路の一部を形成するホール３１を開口しており、その通路は、パイロットビットの先端で、２つの隣接するキャリアと、端面１１に開口する通路の第３部分３２ｃとの間で、パイロットビット３の表面に開口する通路の２つの半径方向部分３２ａ、３２ｂを含む。

図１を参照すると、フラッシング通路の部分３２ｃが、パイロットビットの平端面１１に開口しており、供給されたフラッシング水が開口３２ｃから面１１全体に散布されることが明らかにされている。

図１及び図４を参照して、リングビット３は、パイロットビット２と同様に、中心軸Ｃと同心であり、わずかに円錐状である面３７を含むことによって、回転対称性を有する基本的な形状を有し、それとともにリングビットの先端及び後端を形成する２つの対向するリング状面３８、３９を有する。参照符号４０によって示されている１つの内面は、円筒形である。円錐形の端面４１は、平面リング状の先端面３８の外側に配置されている。図１及び図２は、硬い金属のインサートの形式の破砕手段が、平端面３８と円錐状端面４１との両方にどのように設けられているかを示している。図３及び図４のドリルにおいては、明確にする理由から前述した破砕手段を表していないことに留意するべきである。

図４に示すように、面３７によって覆われている前方材料部分４２は、後方材料部分４３よりも大きい直径を有する。環状溝４５は、これらの材料部分の間の面４４に、このように形成されている。内面４０の複数の凹部がリングビット３の内部に形成されている。より具体的には、１２０°で分割した３つの第１溝４６は、凹部として形成されており、溝はリングビットの先端及び後端との間を軸方向に延びている。これらの溝４６は、それぞれの前方でそれぞれポケット４７内に移行する。ポケット４７は、関連する溝から側方に拡がっており、中心軸Ｃに直交する底面（図示せず）によって部分的に制限されているとともに、軸方向の接触面（図示せず）によって部分的に制限されている。溝４６及びポケット４７は、キャリア２４ａ、２４ｂとともに、前述の冒頭において述べたバヨネット連結を形成している。

第２溝５０が、隣接する第１溝４６の間の領域に形成されており、第２溝は、第１溝と同様に、１２０°で分割して、リングビットの先端と後端３８、３９との間で軸方向に延びていることにさらに留意すべきである。そのようなそれぞれの第２溝５０は、リッジ又は分割壁５１を用いて隣接する第１溝４６から分割されており、その内面は、リングビットの内面４０の一部を形成している。さらに、肩の特徴を有する部分は、リングビット３の後方平端面３９のより小さい直径を有しており、パイロットビット２での衝撃面１４ａがリングビット３での衝撃面１４ｂと相互作用するように意図されている。

特に図４を参照すると、ケーシングシュー４は、それぞれが円筒形であって中心軸Ｃと同心である前方及び後方の面５３ａ、５３ｂと回転対象である基本形状を含む。ケーシングシューは、リング状端面５４、５５の形態で先端と後端との間を延びている。表面の前方部分５３ａは、後方部分５３ｂの直径よりも大きい直径を有する。やや大きい内径を有する溝状の凹部５７は、ケーシングシュー４の円筒状の内面５６上に形成されている。より小さい直径を有する、ケーシングシュー４の後端５３ｂは、軸方向の長さと、外径とを与えられており、それらは参照符号５８によって示されたライニング管の内径に対して選択されており、後方部分が、筒状接続片として設計されており、ライニング管の前方部分の内側に嵌合して塞ぐことができ、接触面５９ａは、ライニング管５８の中心軸Ｃに向かって突出するように半径方向に延び、対向する接触面５９ｂとして機能するダウンザホールハンマードリルの固定部分と相互作用するように意図されて、形成されている。前方部分５３ａと後方部分５３ｂとの間の遷移は、ケーシングシュー４とライニング管５８の先端との間で溶接接合するための凹部５３ｃを形成するために、円錐形であることに留意すべきである。図３の詳細な右側拡大図で明らかなように、筒状接続のケーシングシュー４のリング状の後端面５５は、ライニング管の下部に同心円状に配置されたダウンザホールハンマードリル１００の固定部分（パーカッシブ部分ではない部分）と相互作用するように意図された軸方向接触面５９ａを形成しており、固定部分は、この場合、ダウンザホールハンマードリルの先端に配置されたドライバチャックシース１１２によって構成されている。しかし、例えば、機械のハウジング又はダウンザホールハンマードリルの後方部分などの任意の他の適切な部品によって構成することもできる。本発明のこの部分については、以下でより詳細に説明する。

本穿孔装置は、その組み立てられた状態で図３に示されており、それによって、中央に向かって半径方向に向けられ、小さくされた内径を備えるリング状突起５６が、ケーシングシュー４の先端面５４と、溝の形状を有する凹部５７の前方の軸方向制限壁との間で制限される。このリング状突起５６は、リングビットの面４４内に形成された円周溝４５に嵌合して配置され、これらの部分は共に、参照符号５で一般的に示される、ドリルと、互いに関連するライニング管とを案内する制御手段を形成する。したがって、リング状突起５６及び溝状凹部５７は共に、制御手段５を形成し、ケーシングシュー４がリングビット３を軸方向に共に動き、ケーシングシューに対してリングビットが回転できるようにしている。言い換えれば、制御手段５は、パイロットビット２及びリングビット３を構成するドリルと、互いに関連する管をライニングするライニング管と、を案内することを可能にしている。円周溝４５の軸方向幅は、ケーシングシュー４とリングビット３とが互いに軸方向に共に動くように適合されているが、ケーシングシュー４に対してリングビット３が自由に回転することが可能である間、ケーシングシューは基本的にパイロットビット２が互いに作用する衝撃面１４ａ、１４ｂを介してリングビット３に及ぼす衝撃によって影響を受けない。円周溝４５の幅とリング状突起５６の幅とは、互いに相互に適合し、リングビット３が、前述した障壁の影響の下、衝撃の振幅よりもやや大きい特定の距離をケーシングシューに対して軸方向に移動できるようになっており、例えば、リング状突起５６が円周溝４５に対して、ある程度自由に移動することが提供されている。リング状突起５６及び円周溝４５は、リングビットとケーシングシューとを円周方向でなく軸方向にのみを一体化しているので、リングビット３がケーシングシュー４に対して自由に回転することができる。

冒頭で述べられたように、本穿孔装置は、一般的な参照符号１００を付されているダウンザホールドリルを使用している。

図３によって最も良く明らかになっているように、パイロットビット２のネック２ａが前述したダウンザホールドリルの構成要素であるチャック内に保持する形式で配置されており、チャックは、ライニング管５８内に同心円状に配置されている。ダウンザホールドリル１００は、従来の形式で、機械ハウジング管１１１を備えた機械ハウジング、例えば、パイプに螺刻されたねじを介して機械ハウシング管の先端に固定されたドライバチャック１１２、及びドリルストリングアダプタ（図示せず）の形式の後端片、好ましくは、内部にねじ込まれることにより機械ハウジングパイプの後端に取り付けられている後端片を示している。接続されたドリルロッドから形成されたドリルストリング（図示せず）は、公知の方法で端片に固定することができる。したがって、ダウンザホールドリル１００のドリルストリングは、軸方向に、かつ接続されたライニング管のストリングの内部に同心円状に延在する。ドライバチャック１１２は、パイロットビット２のネック２ａを保持している。ネック２ａは、ドライバチャック１１２に対するスプライン連結１１８と、スプラインを有さない部分１１９とを備えている。リング１２０は、ブッシング１１２と機械管１１１との間でクランプされ、ドリルビットが抜け落ちることを抑制している。リング１２０は、軸方向にそれを取り付けることができるように分割される。したがって、パイロットドリルビット２は、ブッシング１１２の端に対して支持するヘッド２ｃとともにそれが示されている後端位置と、ネック２ａのスプラインの後方部分２１がリング２０上にある前方位置との間で軸方向に移動することができる。パイロットドリルビットは、フラッシング流体を供給するため、そのネック２ａからビットの先端へ通過する中央フラッシング通路３１を有する。

図３を続けて参照して、機械ハウジング管１１１の先端が従来の形式で雌ねじ１１１ａとともに提供され、ドライバチャック１１２の後方部分が対応する雄ねじ１１２ａとともに提供され、ドライバチャックは、ねじ止めによって機械管１１１の先端に固定できるようになっている。ドライバチャック１１２は、リング状面、ライニング管の内径に適合された外径、及びライニング管５８の内面と共にスライド可能な方法で表面が接触できるように選択された軸方向への広さ、を定義するフランジのような前方の半径方向延設部１１２ｂを示しており、このような方法において掘削孔の外側に配置された穿孔設備を用いて従来の方法で行うドリルストリングの回転及び送りの影響によって、回転され、ライニング管内に軸方向に配置される。したがって、中心Ｃから半径方向外側に向けられたドライバチャック１１２のフランジ１１２ｂは、掘削孔の底に向かって軸方向に向けられた接触面５９ｂを形成しており、接触面は、ライニング管５８の内部とケーシングシュー４の筒状接続部の一部として設けられた半径方向接触面５９ａと接触するように意図されている。ピストン１２７は、ドリルビット２の後方に配置されており、ピストンは、外側チューブ１１１の軸方向内部において前後に変位させることができる。ピストン１２７は、軸方向に延びる掘削くぼみが設けられており、それは、フラッシング剤のための中央通路３１ａを形成しており、フラッシング剤の流れがパイロットビット２の開口に向かう。パイロットドリルビット２のネック２ａとドライバチャック１１２との間の回転伝達は、シャフトの外面とドライバチャックのキャビティの壁との双方にある前述のスピンドルを用いて達成される。掘削くずとともにフラッシング剤を排出及び除去するために、半径方向に延びるドライバチャック３のフランジのような部分１１２ｂは、軸方向に向けられた一連の通路１１２ｃによって貫通されており、掘削の形式の通路は、その部分の円周の周りに均等に配置され、外周において分けられている。ダウンザホールドリルの機械管ハウジング１１１の外面であって、接続されたドリルロッドから形成されたドリルストリング（図示せず）の一端での外面と、ライニング管の内面との間で、リング状通路３４は、掘削孔から掘削くずが流れ出るのを導くために制限されている。掘削孔の回転装置外側の作用を通して、回転動作が機械管ハウジング１１１に伝達されるドリルストリングに伝達される。ドライバチャック１１２は、回転動作をドリルビット１に伝達し、これがそれぞれの衝撃に関連した所定の回数を回転するようにしている。

穿孔装置は、部品が分離されたＸ線ビューで図４に示されている。特に、図は、ケーシングシュー４がライニング管の先端に溶接されることが意図されていること、及びドライバチャック１１２が、ドリルの機械ハウジング管１１１に取り付けられ、固定されていることを明確にしている。さらに、図は、中央パイロットドリルビット２及びリングビット３が、ある方法で接続できることを示しており、その方法は、穿孔が完成したとき、パイロットビットをリングビットから自由にし、油圧ドリルと一緒に掘削孔とライニング管とから引き抜くことができるバヨネット連結を用いてそれらを分離可能にする方法である。

上述したライニング管を設置するための穿孔装置は、以下のやり方で機能する。

ライニング管を岩盤又は土壌に設置する目的で穿孔する場合、まず、関連するライニング管５８は、溶接によってケーシングシュー４と一体化されている。次の工程において、リングビット３がケーシングシュー４に接続される。ドリル１００は、次の工程で、ドリルの機械ハウジング管１１１の先端に固定されたドライバチャック１１２と、ドリルの構成要素であるチャックに挿入されるような保持方法で接触させられたパイロットビット２のネック２ａと、によって準備される。最終工程において、リングビット３は、パイロットビット２に接続される。これは、ライニング管５８に挿入されたドリル１００と、軸方向に挿入されたパイロットビット３のキャリア２４とを通して行われ、それらがリングビットの先端でポケット４７の高さに配置される。その後、パイロットビットは、工具の回転Ｒの方向に回転し、キャリア２４での駆動面２６がポケット４７の一部である接触面４９と接触するようになっている。この状態におけるドリルは、すでに掘削作業の準備ができている。したがって、ドリルは、ライニング管５８内に挿入され、同心円状に配置されている。

掘削は、衝撃と回転動作の組み合わせを通して行われ、岩盤がドリルビットの破砕手段によって破砕される。より具体的には、衝撃は、パイロットビット２の破砕手段へ直接伝達され、パイロットビットの影響によって衝撃面を通してリングビット３の破砕手段に部分的に伝達される。ケーシングシュー５５のリング状の下部端面５５が、ダウンザホールハンマードリルのドライバチャックによって構成される固定部分５９ｂ（衝撃を与えない部分）と接触する接触面５９ａを形成するので、ライニング管は、そのドライバチャックを通してドリルと共に掘削孔に入れられる。パイロットビットとリングビットとの間での衝撃動作の伝達は、ケーシングシューの影響を全く受けずに行われ、ケーシングシューは、必要な自由度を有してリングビットに沿って軸方向に移動でき、ケーシングシューの半径方向内側に面する突起５６と、リングビット３の面における円周溝４４との接触を通して案内されるとともに接続される。ケーシングシュー、及びライニング管に対するリングビットの回転は、リングビットの構成要素である破砕手段を断続的に変位させるためにリングビットがパイロットビットに一緒に付いてくることを必要としており、その回転はリングビットのポケット４７との接触で保持されるキャリア２４を用いて行われる。

掘削中に、キャリア２４がポケット４７に相互に作用するとき、フラッシング水及びそれに伴う掘削くずは、リングビット３の内面におけるチャンネル５０によって一方の側が制限されると共に、パイロットビット２の面８によって他方の側を制限する通路を通って排出される。この位置におけるチャンネル５０は、軸方向に配置され、パイロットビット２上のリングガードルを通って後方通路２１に位置合わせされる。これは、ドリルを通るフラッシング水の流れが第２チャンネル５０の形での通路を通って行われることを意味し、それは第１チャンネル４６から分離されており、ロックされた駆動条件におけるバヨネット連結のキャリア２４の用途に必要とされる。つまり、汚染された水のそれぞれの流れは、チャンネル５０と、リングガードル１３内の軸方向の後方通路２１とを通って直線状に導かれる。パイロットビット２がリングビット３から自由になり、掘削孔から引き出される場合、掘削孔が完成したとき又は監視及びモニタリングを行わなければならないとき、パイロットビットは、回転の方向Ｒと反対の方向の円弧範囲で回転させられる。キャリア２４は、この方法において、チャンネル４６に沿った位置に配置され、これらを通って後方へ引き抜くことができるとともに、更に掘削孔に残るライニング管５８からダウンザホールドリル１００とともに引き抜くことができる。

本発明の重要な利点は、ハンマー機構からの衝撃の力が、基本的にバヨネット連結のキャリア２４を通ってパイロットビット２からリングビット３へのみ伝達されることである。したがって、ケーシングシュー４には、原則的に衝撃が及ばない。その代わりに、ライニング管５８が、本発明の場合においてドリルのドライバチャック１１２によって構成される固定部分を通るドリル１００を伴った状態で掘削孔に入れられる。インパクト機構からの衝撃を受けないケーシングシュー４とライニング管５８との間で溶接接合することによって、ドリルは、実質的にフルパワーで駆動することができ、掘削率の増大及び全体のキャパシティの著しい向上にも寄与する。ドリルビットの前方のフラッシング水によって、潤滑効果が得られるため、先行技術の装置と同様に駆動するためにケーシングシューを通じて加えられるパーカッシブ力が必要ない程度まで、キャビティとライニング管との間の摩擦を低減しており、ダウンザホールドリルのドライバチャックとの接触を介してライニング管に加えられる圧力（パーカッションではない）の力で十分である。

本発明は、上述されたもの及び図面に示されたものに限定されるものではなく、それは添付の特許請求の範囲によって定義された革新的な概念の範囲内で、いくつかの異なる方法で変更および変形が可能である。

Claims (14)

1. 次のライニング管（５８）の前に孔を掘削するために使用されるダウンザホール掘削用の穿孔の装置であって、
   衝撃がドリルビットに伝達されるダウンザホールドリル（１００）内のチャックに挿入されるシャフト又はネック（２ａ）を伴うドリルビット（２）と、
   互いに関連するドリルとライニング管を案内し、ドリルをライニング管に対して回転可能とする制御手段（５）と、
   バヨネット連結又は類似の形式であって、ドリルが制御手段（５）と連結可能であって、制御手段と取り外すことが可能であり、及びその自由な状態においてドリルをダウンザホールドリルとともにライニング管を通して引き抜かれることが可能な連結装置（２４ａ、２４ｂ；４６、４７）と、
   ドリルの前方にフラッシング剤を供給するためのフラッシング通路（３２ｃ）と、
   フラッシング剤とともに掘削くずを除去するための排出通路（３４）と、
   ライニング管（５８）の先端に適用され、ライニング管を前方へ変位させて掘削孔内に移動させるケーシングシュー（４）と、
   を備え、
   ケーシングシューに設けられた接触面（５９ａ）と、ダウンザホールドリル（１００）の固定部分（１１２ｂ）に設けられた接触面（５９ｂ）との相互作用を通して、ライニング管を掘削孔内に移動するように構成され、前記接触面において、ダウンザホールドリルの固定部分（１１２ｂ）をケーシングシュー（４）に対して回転可能にする、装置。
2. ２つの相互作用する接触面（５９ａ；５９ｂ）は、互いに対向し、ライニング管（５８）の内面によって制限される区画内で相互作用するように設けられた、請求項１に記載の装置。
3. ２つの相互作用する接触面（５９ａ；５９ｂ）は、ライニング管（５８）の中心軸に垂直な平面内に設けられた、請求項１または２に記載の装置。
4. ケーシングシュー（４）は、ケーシングシューの接触面（５９ａ）が設けられた部分に、ライニング管（５８）の中心に向かって半径方向に一定の距離延びる突起（５３ｂ）を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. ケーシングシュー（４）は、その後端で管カラーを備え、管状接続としてライニング管（５８）の先端の内面へ一定の距離突出した端面（５５）が、ケーシングシューの接触面（５９ａ）を形成する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 固定部分は、ダウンザホールドリル（１００）の構成要素であるドライバチャック（１１２）の突起部（１１２ｂ）に設けられ、突起部がライニング管（５８）の中心軸から半径方向外側に一定の距離延びて、ダウンザホールドリルの接触面（５９ａ）が形成された、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. ドライバチャック（１１２）の突起部（１１２ｂ）は、半径方向に延び、かつリング状であり、その部分の表面において、ダウンザホールハンマードリル（１００）がスライド可能な方法でライニング管（５８）の内面と接触可能にする制御手段を形成するように選択された外径を有する、請求項６に記載の装置。
8. 半径方向に延設された部分（１１２ｂ）は、掘削くずの流れをドリルビットから離して導くため、フラッシング剤用の通路（３１ａ）の一部を形成する、１つ又はいくつかの軸方向に向けられた通路（１１２ｃ）によって貫通された、請求項７に記載の装置。
9. 軸方向の通路（１１２ｃ）は、半径方向に延設された部分（１１２ｂ）の周囲に均等に分けて配置された複数の軸方向に向けられた孔又は開口を備える、請求項８に記載の装置。
10. 排出するためのフラッシング流体の流れ、及び掘削孔の底部から掘削くずを離して導く流れのためのリング状の通路（３１ａ）は、ライニング管（５８）と、ライニング管内へ延びるとともにダウンザホールドリル（１００）の下端に取り付けられるドリルストリングとの間で制限される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
11. ドリルは、中央パイロットドリルビット（２）と、これを囲むリングビット（３）とを含む破砕手段を設けた２つのドリルビットを備え、それぞれは幾何学的中心軸に対して回転対称である基本形状を有し、かつ先端と後端（９、１９；３８、３９）とを含み、２つのドリルビットは、それらがバヨネット連結を用いて分離可能に互いに連結することができ、バヨネット連結は、ビットのうちの１つにおいて、２つめのビットの一部であるキャリア（２４）がパイロットビットからリングビットに駆動回転動作を伝達するために挿入することができる複数のポケット（４７）を含んでおり、その上自由状態の時、パイロットドリルビットがライニング管を通って引き上げ可能であり、動作中のパイロットビット（２）がダウンザホールドリル（１００）のチャックに挿入され、衝撃が前記チャックからパイロットビットへ伝達されるとともに、ここからリングドリルビットの外側にバヨネット連結を通して伝達される装置であって、ケーシングシュー（４）は、
    ケーシングシュー（４）とリングビット（３）との間でアクティブであり、自由な動きを可能にする連結（５６、４５）を備えた制御手段（５）を備え、連結は、ケーシングシューが、衝撃の負荷がないとき、掘削孔内へ軸方向に動いている間、リングビットと一緒に動くことができる連結の軸方向に予め定められた遊び（ｐｌａｙ）の影響を通じて確実に行われ、同時に連結の構成要素である回転可能なベアリングの影響を通じて、リングビット（３）がケーシングシュー（４）に対して回転可能であり、
    ライニング管（５８）の中心に向かって一定の距離で半径方向に突出するように延びる接触面（５９ａ）を備え、ダウンザホールドリルが掘削孔内へ前進する動作をしている間、接触面がダウンザホールドリル（１００）の固定部分の接触面（５９ｂ）と接触し、これらの２つの面は、固定部分（１１２ｂ）がケーシングシュー（４）に対して回転可能であるグライドベアリングを形成している、
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
12. ケーシングシュー（４）は、リング状シースとして設計され、リング状シースは、その先端で装置の中心に向かって半径方向に向けられるとともにリングビット（３）の面（４４）に形成された溝状の周方向凹部（４５）に適合し、かつ挿入される突起（５６）を有する、請求項１１に記載の装置。
13. ケーシングシュー（４）は、リング状端面（５４、５５）の形で先端と後端との間を延び、ケーシングシューの一部である前方部分（５３ａ）の面は、後方部分（５３ｂ）の面よりも大きい直径を有し、一方、後方のより小さい部分がライニング管の先端に持って行くことができる筒状接続を形成し、より広い面の前記前方部分は、リングビット（３）の一部を囲むように配置されており、後方のリング状端面（５５）は、ダウンザホールドリル（１００）の固定部分と接触する接触面（５９ａ）を形成する、請求項１１または１２に記載の装置。
14. ケーシングシュー（４）の前方部分（５３ａ）と後方部分（５３ｂ）との間の遷移は、ケーシングシューとライニング管（５８）の先端との間の溶接接合のための凹部（５３ｃ）である、請求項１３に記載の装置。

Images