JPH0384193A - 地中掘削のための方法及び装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、電気ケーブル、導管、給水管、下水管、等々
の様々な設備を地下に埋設するための、高圧流体を用い
た地中掘削の分野に関するものである。

（従来の技術） 地上に建築物や植込み、駐車場等が存在していない土地
の場合であれば、電気ケーブルや導管、給水管、下水管
１等々の諸設備を埋設するための最も手早く且つ安価な
方法は、垂直な側壁部を有する適当な深さのトレンチ（
開放溝）を掘削し。

そのトレンチの底部に対象物を配設し、そしてその対象
物の上に、そのトレンチを形成するに際して除去した土
をかぶせるという方法である。このトレンチは、トレン
チャ、フロント・ｏ　−ｖ、　フルドーザ等の機械化さ
れた装置を使用して短時間のうちに掘削されることもあ
り、また、人手によって掘削されることもある。

しかしながら土地が高度利用されている場合には、その
高度利用のための構築物等の破損ないし破壊を回避する
ために、地下の設備の埋設、撤去、及び／または交換は
、その工事速度が遅く、また多額の費用を要するものと
なっている。空間的な制約や手段的な制約のために、ト
レンチを人手によって掘削する以外の方法を取り得ない
場合もしばしばある。更には、工事作業それ自体以外に
も、土地の使用が一時中断されるということもあり、ま
た、トレンチを掘削した領域を、その以前の外観へと回
復させるために費用を要するということもある。

地表部分の損壊の程度をできるだけ低くし、また、地表
部分の原状回復のための費用をできるだけ節減するため
の試みとして、地面の下に穴を掘り、そして、土地の表
面ないし地上の建造物に支障を与えることなく、ケーブ
ル、導管、パイプ等々を挿通することのできる。開口孔
部を形成するための装置が開発されている。その種の装
置の第１のものとして、電気ケーブルの交換を行なうた
めの装置として作られたものがある。これは、その電気
ケーブルを利用して地中におけるその電気ケーブルの移
動を案内するようにしたものであり、地中の土は１つな
いし複数の流体の噴流を用いて除去するようにしている
。古いケーブルは孔から引抜かれ、そして新しいケーブ
ルが挿入されるようになっている。この種のツールは、
１９８３年５月３１日付発行の米国特許公報第４３８５
６６７号、並びに１９８３年９月１３日付発行の米国特
許公報第４４０３６６７号に示されている。

この種の装置は、既に埋設されている電気ケーブルを交
換するという用途には良好に機能するのであるが、ケー
ブルの新規埋設には適当でなく、なぜならばその場合に
は、後をたどるべきケーブルが存在しておらず、従って
このツール（装置）を自主的に案内するための手段が存
在していないからである。

１９８１年１２月２２日付発行の米国特許公報第４３０
６６２７号には、新規埋設のために使用することのでき
るツールが、図示及び説明されている。油井ないしガス
井を掘削するする際に岩盤ドリルが用いられるのと非常
に良く似た方式で、パイプ・ストリングによって、回転
式の流体噴出掘削ノズルを前進させるようにしている。

このノズルの位置を制御するための制御機構として、例
えば１９８７年６月２３日付発行の米国特許公報第４６
７４５７９号に示されているような機構が備えられてい
るが、それにもかかわぢず、パイプ・ストリングの先端
に取付けられているポーリング・ヘッドの向きの制御（
操向制御）は困難となっており、このパイプ・ストリン
グは、ポーリング・ヘッドを押圧して前進させるために
必要なものである。更に詳しく説明すると、パイプ・ス
トリングの長手方向軸芯に対してノズルとヘッドとが取
る相対的な角度が固定されている。この角度が固定され
ているために、曲線部の半径を変更することも困難とな
っている。

上記米国特許公報第４６７４５７９号に説明されている
システムの特に不都合な点は、余りに小さな半径を作ろ
うとした場合には、ヘッドが最小半径を形成した領域へ
パイプが前進して行ったときに、続く次のパイプ・セク
ションがそこで詰マって動けなくなってしまうことがあ
り得るということである。この場合には、曲線部がその
領域を通り抜けられるようにするために、更に複雑な掘
削工程が、余分に必要とされることになる。

本発明は、上記米国特許公報第４６７４５７９号におい
てそうされているように、流体掘削動作にのみ依存して
操向（向きの制御）を行なうのではなく、流体の圧力を
利用してドリル・ヘッドに積極的な動作を行なわせ、そ
れによって、このドリル・ヘッドを所望の方向へ向ける
ようにしている。ドリルのパイプ・ストリングを成すパ
イプそれ自体が、この動きを長い半径で行なわせるよう
にすることによって、後に続くパイプ・ストリングが曲
線部において詰まって動けなくなる可能性が低減されて
いる。

本出願の対応米国出願の同時係属出願である、１９８７
年１１月２日付出願の、米国特許出願第０７７１１５９
８７号には、地中ポーリング・ツールの方向を制御する
ための方法と装置とが開示されている。同米国出願にお
いては、周方向に列設された一連の４個の油圧ピストン
が使用されており、それらのピストンが協働してポーリ
ング・ヘッドを押したり引いたりすることによって。

そのポーリング・ヘッドが所望の方向へ回転させられる
ようになっている。この装置は良好に機能するが、ただ
し適切な制御が行なわれるようにするためには、複数の
個別の油圧配管と電気配線とを、複数のソレノイド弁と
共に、備えていることを必要とする。多数の油圧並びに
電気的な！Ｉ７を置、並びに配管や配線を備えたその種
のポーリング・ツールは、製造コストが高く、操作が複
雑であり、また更に、「パイプ・ストリング」式の掘削
に用いるには適さないことがある。「パイプ・ストリン
ク」式の掘削においては、ポーリング・ヘッドが前進す
るにつれて、制御用の配管や配線を備えていない新たな
パイプ・セクションが次々に追加接続されるからである
。

（発明の要約） 本発明は、設備の埋設、及び／または、現存設備の除去
ないし交換のための、従来の装置に関する以上に説明し
た諸問題を克服するものである。

本発明は、高圧流体を用いて、ドリル・パイプがそこを
たどることになる、より長い（ないしはより浅い）曲線
部を形成するための、より大きな多様性を備えた、より
直接的で且つ積極的な操向動作を、より容易に行なえる
ようにするものである。このことは、ドリル・ストリン
グの内部に異なった流体圧力を加え、それによってドリ
ル・ノーズ・アセンブリの方向を変更し得るようにする
ことによって、達成されている。

本発明の主要な目的は、以下のような改良した操向機構
を提供することにある。即ち、その操向機構は、流体噴
出器を用いて穴を形成すると共に、その噴出器を備えた
ノーズ・アセンブリを、回転する、前方へ駆動される一
連のドリル・パイプを用いて、その穴に沿って推進し、
しかも一方では、その流体の流れを利用してポーリング
・ヘッドに、従来技術において採用されていたような反
動式の操向動作とは異なる。積極的な操向動作を行なわ
せるようにした、操向機構である。

本発明の別の目的は、可動部品の点数が少なく、しかも
、パイプ・ストリングを通って流れる高圧流体の圧力変
化に応答して積極的な操向動作を行なうようにした、流
体作動式地中貫通ツールのための遠隔操作式操向機構を
提供することにある。

本発明のその他の目的並びに特徴は、以下の説明並びに
添付図面に示すとおりである。それらの説明並びに図面
は、本発明の原理と、その原理を実施するための現時点
において考えられる最良の形態とを、実施例の形で開示
するものである。

図面中の互いに同様の要素に対しては同一の引用符号を
付しである。

（実施例） 第１図は、本発明に用いることのできる機械の一例の、
その全体概略図である。この機械は、パイプ・ストリン
グを地中に挿入するのに先立ってそのパイプ・ストリン
グの位置決めをするための位置決め装置を備えていると
共に、メイン掘削フレーム１０を含んでおり、このフレ
ームｌＯに、このシステムの様々な構成要素が取付けら
れている。フレームｌＯは牽引／ベース機構１１を含ん
でおり、この牽引／ベース機構１１は、このフレームを
該当する開口に対して相対的に位置決めするものであり
、また、適当な電気的及び油圧的な器具等を介して、混
合タンク、適当なディーゼル式動力源、並びに高圧ポン
プの配管（それらのいずれも図示されていないが、それ
らは全て当業者には周知のものである）に接続されるよ
うになっている。

掘削フレームｌＯは梁部材１２を含んでおり、この梁部
材１２は、掘削する地面の中ヘノーズ・アセンブリとそ
れに続くパイプ・ストリングとを挿入するのに都合の良
いように、任意の角度へ傾斜させることができるように
なっている。この梁部材１２は、枢軸部１３と梁部材用
シリンダ１４とによってベース１１に連結されており、
それによってこの梁部材１２のｆＩ４ＩＪ４角が変更可
能となっている。梁部材１２には油圧モータ１５が取付
けられており、この油圧モータ１５には、同モータ１５
を梁部材１２に沿って横方向へ移動させるための機構が
備えられている。このモータ１５は、例えばチェーンや
油圧モータ等（不図示）の、公知の手段によって前進自
在とすることができる。

モータエ５のシャフトには、高圧用回転接続管１９が連
結されている。更にこの回転接続管１９には、適当な公
知の接続具を介してパイプ・セクシ重ン即ちパイプ・ス
トリング１８が接続される０回転接続管１９によって、
パイプ１８へ高圧流体を供給することが可能となってお
り、更にモータ１５が、そのパイプを回転させるように
なっている。モータ１５が梁部材１２に沿って前進する
と、それによって、ノーズ・アセンブリ並びにそれに続
くパイプ・ストリング１８の配管も、軸方向へ前進させ
られることになる。梁部材１２に様々な運動を行なわせ
、また、モータや、パイプの方向と回転、並びに流体圧
に影響を与えるために、制御盤１７が備えられている。

回転接続管１９へは、通常、約１５００ないし２０００
ポンド／平方インチ（＝約１０５ないし１４０キログラ
ム／平方センチメートル）の圧力の流体を供給する。こ
の流体は、水、或いは水−ベントナイト懸濁液、或いは
その他の適当な掘削用流体とすることができる。既に述
べたように、流体の供給は、−殻内な高圧ポンプによっ
て行なうことができる。

通常の掘削作業においては、地中の掘削が進行するにつ
れて、一連のパイプ・ストリングが、公知の方式で次々
に連結されて行くことになる。それらのパイプ・ストリ
ングは、モータ１５によって回転運動をさせられるのと
同時に、このモータ１５が梁部材１２に沿って移動する
ことにより、前方へ押し出されて行く。

第１図に図示した以上の装置は、当業界においては一般
的に広く知られているものであり、特に本発明の一部を
威すものではない、ドリル・パイプ１８は１例えば、一
端に雌形部材を備え、他端にその雌形部材に対応する雌
形部材が開口しているようにした普通鋼製のパイプとす
ることができ、このパイプを地下の穴の中を前進させる
のに合わせて、このパイプ１８のストリングを接続して
行くようにすれば良い。

新規な操向機構を組込んだ本発明は、第２図及び第３図
に良く示されており、以下に本発明について詳細に説明
する。それらの図に示されているものの全体は掘削／操
向アセンブリ２０であり、この掘削／操向アセンブリ２
０は、ノーズ部材３０と操向機構（操向部）４０とから
構成されている。ノーズ部材３０は、その全体が、中実
のステンレス鋼製の部材で構成されており、このステン
レス鋼製部材の内部には、その一端から他端まで貫通し
て流体通路３３が設けられている。ノーズ部材３０の内
部のこの通路３３の一端には、チャンバ３４が設けられ
ており、このチャンバ３４の内部に一対のノズル３５Ａ
と３５Ｂとが配設されている（第６図）、それらのノズ
ルはノーズ部材の先端に備えられており、それらの双方
へ流体が供給されるようになっており、ぞの流体は、通
路３３、チャンバ３４を通ってそれらのノズルから流出
するのである。

高圧掘削に関して知られているように、回転するパイプ
の前方の地中の土を掘削し且つゆるめ、それによって穴
の中でのパイプの前進を容易にするために、通常は、比
較的高圧（１５００ないし２０００ポンド／平方インチ
）の粘性流体が供給される０本発明の目的に適うように
、また、図示の実施例においては、ノズル３５Ａと３５
Ｂとの各々には、その全体を３６と３７で示した連続し
た一対の金属炭化物製の内挿部材３６と３７が備えられ
ている（第２図）、一対の内挿部材を使用しているのは
、摩耗をできる限り低減するためと、流体の流れを更に
制御するためである。各々の内挿部材は、その内挿部材
を貫通する内部オリフィスを右しており、そのオリフィ
スは、−例を挙げるならば、ｏ、ｏｉｓインチ（０，３
８ミリメートル）とすることができる。

更に、第２図及び第３図に示すように、ノズル３５Ａ及
び３５Ｂの軸芯（これは内挿部材３６及び３７の軸芯で
もある）は、土の掘削とゆるめとを、より容易にするた
めに、ノーズ部材３０の長手方向軸芯に対して所定の角
度だけ相対的に傾けておくようにしても良い、従来技術
とは異なり、このノズルの軸芯の傾きは掘削代を制御す
るためのものであって、操向を行なうためのものではな
い０以上に述べた目的のためには、ノーズ部材はその外
径が１３４インチのステンレス鋼で製作するようにし、
流体通路３３はその直径が１６分の３インチであるよう
にすれば良い。

内挿部材３６．３７は１通路３３の中を流れる、その圧
力が１５００ないし２０００ポンド／平方インチの範囲
内の所定圧力とされている流体に適合し得るものとされ
ている。圧力がそれ以上になった場合には、内挿部材３
６．３７に形成されているオリフィスは、追加の流量に
適合することができず、そのため粘性流体は、通路３３
の内部に背圧を発生することになる。この背圧が本発明
に操向アセンブリと組み合わされると、この流体の積極
的な力が、ノーズ部材を直接的に所定の方向へ変移させ
るようになるのである。

この変移を得るために、操向部４０が備えられている。

操向部４０は、ステンレス鋼製のチュ゛−ブ４１から構
成されており、このチューブ４１はノーズ部材の離形の
端部に嵌合された上で３８に示すように溶接されており
、これによってこれら２つの部材（２５，４１）が互い
に固着されている０図示の実施例においては、チューブ
４１は、第１端即ち前端４４から、４６の第２端へかけ
て、その一部分が除去されて切欠き部が形成されている
（第２図）、チューブ４１には更に、このチューブ４１
を貫通する通路４５が設けられており、この通路４５は
ノーズ部材３０を貫通している通路３３に直接連通して
いる。チューブ４１の第２端（４６）には、内部チャン
バ４７が設けられている。このチャンバ４７は、パイプ
１８から流入する流体に対して５通路４８を介して連通
している。

パイプ１８の雌形端部には２１に示すようにネジ部が設
けられており、このネジ部は、チューブ４１の雌形ネジ
材き端部２２にテーパ管嵌合するようになっている。高
圧流体の漏出を確実に防止するために、また、この接合
部がいずれの方向の回転運動をも確実に伝達できるよう
にするために、互いに嵌合するそれらの雌形部材と雌形
部材との間には、真鍮型のワッシャ２３が介装されてい
る。

チューブ４１には中空のブツシュ・ロッド５０が内挿さ
れている。このロッド５０の一端は、チューブ４１の第
１端４４において、このチューブ４１に博捜５１等によ
って固着されており、この固着に際しては、このロッド
５０の内部に形成されている通路５３が、ノーズ部材３
０内の通路３３に連なる通路４５に、直接連通するよう
にしである。ロッド５０の他端は、雄ネジ付き端部５２
として形成されている（第３図）、チューブ４１の第２
端４６に設けられたチャンバ４７の内部には、ピストン
゛５５が配設されている。このピストン５５には、５６
に示すような内ネジ部を形成するようにしても良く、そ
うすれば、ロッド５０の雌形端部を、この内ネジ部に嵌
合させることによって固定することができる。

ピストン５５の外周には、０リング５８を挿着するため
の一対の＠５８を形成するようにしても良い、更には、
それよりかなり大きな密閉リング５９を、それがチャン
バ４７の端部に位置するようにして、ロー２ド５０の周
囲に備えても良い。

通常作動時には、高圧流体は、パイプ・ストリング１８
内の通路を通り、更にフッシャ２３と通路４８とを通っ
てピストン・チャンバ４７の中へ流入し、そしてそこか
ら、ピストン内部の穴を通り、更に中空ロッド５０内の
通路５３を通って流れて行く、流体は続いてブツシュ・
ロッド５０を通り抜け、通路４５、通路３３、チャンバ
３４を通り、そして更に金属炭化物製の内挿部材３６と
３７を通り、それらを介して、ノーズ・アセンブリから
、即ちノズル３５Ａ及び３５Ｂから放出される。掘削作
業中は、ロッドと操向機構とは、操作者の指示に従って
、時計回り或いは反時計回りに回転させられている。

金属炭化物製の内挿部材３６及び３７に設けられている
オリフィスの径、並びに付随しているチャンバ及びロッ
ドの径に応じて、所定の圧力に対応するある流量の粘性
流体のみが、それらの通路を通過して最終的にノズル３
５Ａ及び３５Ｂから噴出し得るようになっている。圧力
がこの所定圧力を超えたならば、チャンバ４７内の背圧
が上昇を始める。この背圧の大きさの違いによって、ピ
ストン５５が、流体の流れの方向へ制限された距離だけ
移動させられる。流体の圧力を増大させると、それによ
ってチャンバ４７内の背圧が増大し、その結果、チャン
バ４７内におけるピストン５０の移動量も増大する。ピ
ストンのこの移動により、ブツシュ・ロッド５０がそれ
に応じて移動させられ、このブツシュ・ロッド５０は既
に述べたようにノーズ部材３０に固着されている。チュ
ーブ４１は、その一部が除去されているために。

ある程度の可撓性を有しており、そのため円筒形のプッ
シュ・ロッド５ｏのこの前方への移動によってチューブ
４１は屈曲させられ、それによってノーズ・アセンブリ
と操向機構とが円弧形状をなして長手方向軸芯から変移
させられ、即ちセンタ・ラインが矢印６０の方向（第３
図）へと変移させられるのである。

操向機構とノーズ・アセンブリの、長手方向軸芯からの
変移の程度は、ピストン・チャンバ４７内の流体の背圧
に直接比例する０曲線部の半径を小さくするために１強
く曲った円弧形状とする必要がある場合には、チャンバ
４７へ流入している流体に対し、更に追加の圧力を加え
るようにすれば良い、より緩やかな円弧形状とすること
が必要な場合には、より低い圧力を用いるようにする。

操向が必要でない場合には、圧力を、操向を目的とした
前記所定圧力よりは低い値であって、ただしそれでも尚
、掘削用流体ノズルを適切に機能させることができる程
度の適当な圧力にまで、低下させる。圧力がこの第１の
所定圧力レベルまで低下したならば、チューブ４１がス
プリングと同様の働きをし、それによってブツシュ・ロ
ッド５０からピストン５５ヘカが作用して、チューブ４
１が第２図に示すようにその軸芯に対して長手方向に略
々平行になるまで、ピストン５５がチャンバ４７内にお
いて後方へ移動することになる。

チューブ４１には大きな「切欠き」部を設けであるが、
これとは異なった形状でこのチューブに可撓性を与える
ようにしても良く、例えば、一連の複数の切込み部を設
けたり、一連の小さな複数の切欠き部を設けるようにし
ても良い。

直線的に穴を掘削するためには、第１所定範囲の流体圧
を用いる。パイプ１８はそれ自体の長手方向軸芯を中心
として回転すると共に、その軸芯に沿ってポーリングの
作業方向へ移動する。これによって、言うまでもなく、
このパイプ共に、掘削／操向７センブリ２０も移動され
る。ノーズ・アセンブリ３ｏは、ドリル・パイプ・スト
リング１８の前進及び回転に従って、前進及び回転する
。ノーズ・アセンブリ３ｏの斯かる前進及び回転力、ノ
ズル３５Ａ及び３５Ｂから流体を噴出しつつ行なわれる
ことによって、それらのノズルからの噴流が、それらの
ノズルの前方のパイプ１８の長手方向軸芯を中心とした
円内の地中の土を。

崩壊させ破砕することになる。ドリル・パイプは、通常
、その直径がｉＨインチのものであり、また、ノーズ・
アセンブリも１通常はそれと同一の直径のものであるた
め、ノーズ・アセンブリが前進するにつれて、適切な大
きさの地下トンネルが形成されて行くことになる。

障害物が存在していたり、或いは進路変更が必要である
ために、方向転換が望まれる場合には、全ての動作を停
止させた上で、ノーズ部材３ｏの回転の向きを判定する
。この向きの判定を行なうためには、ニューシャーシー
州、リッジウッド所在のラジオデテクション社（Ｒａｄ
ｉｏｄｅｔｅｃｔｉｏｎＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ
　Ｒｉｄｇｅｗｏｏｄ％ｊｌｅｗ　Ｊｅｒｓｅｙ）が製
造している形式の送信器を、ノーズ部材３０の内部の小
室３１の中に配設しておき、それを作動させるようにす
れば良い、地上の受信器をモニタしながら、ドリル・ス
トリング１８を（従ってノーズ部材３０を）ゆっくりと
回転させるようにする。

受信信号の強度が最大となったときに、ノーズ部材３０
の向きは、小室３１を覆っているプラスチック製蓋部材
３２が地表に正対する向きとなっている。従って、右方
へ方向転換したい場合には、ドリル・パイプ１８を、こ
の初期の向きから右へ９０度回転させるようにする。同
様に、左方へ方向転換するためには、ドリル・パイプ１
８を左へ９０度回転させる。上方へ向かって曲がる曲線
とするためには、パイプ１８を回転させないようにし、
また下方へ向かって曲がる曲線とする場合には、パイプ
１Ｂを１８０度回転させる。

ノーズ部材３０の向きを、所望の方向への曲線を形成す
るための向きに定めたならば、即ちパイプを適切に操向
したならば、通路内の流体圧を上昇させて、直線的に前
進しつつ掘削するために用いられた当初の所定圧力範囲
を超える、より大きな圧力にする。これによって、ノズ
ル３５Ａ及び３５Ｂは流体を噴出し続け、またそればか
りでなく更に、ピストン５５が、チャンバ４７内におい
て前方へ移動させられ、この移動量は、内挿部材３６及
び３７のオリフィス径と、ピストン・チャンバの径と、
このチューブの予め定められた可撓性の程度とに応じて
定まるものである０本実施例において採用されている諸
元では、ブツシュ・口、ド５０は、外径が２分の１イン
チで内径が１６分の３インチの鋼製であり、また、金属
炭化物部のノズル内挿部材３６．３７は、その各々のオ
リフィスが０．０１５インチとされているが、この諸元
の場合には１通常、圧力が３０００ポンド／平方インチ
（約２１０キログラム／平方センナメートル）にまで上
昇したならば、ノーズ部材のノズル側の端部は約４分の
３インチ変移し、また、圧力が約４０００ポンド／平方
インチ（約２８０キログラム／平方センチメートル）に
まで上昇したならば、ノーズ部材は約１３４インチ変移
することになる。ただし以上の数値は、長さが約４フイ
ート、外径がＩＸインチ、そして内径が約４分の３イン
チのステンレス鋼製チューブに１周方向の幅が約２分の
１インチで、長さが２４インチの切欠き部を形成したチ
ューブ４１を使用した場合に得られる数値である。

方向を定め、そして圧力を第２の所定範囲のレベルにま
で上昇させたならば、流体の噴流はノズルから噴出しづ
づけるが、当然のことながらその噴流は、幾分中心から
ずれたものとなっている。

これによってその中心のずれた穴が掘削されることにな
るが、しかしながらこの中心のずれた穴は確定的なもの
ではなく、なぜならばノズルが必要に応じて角度を付け
て配置されているからである（ただしそれによって、そ
のような掘削が促進されることもある）、方向の転換が
完了したならば、前進運動（回転を伴なわない）と高圧
流体とが相まってその「非軸芯方向」の穴を、おおむね
ドリル・パイプの長手軸芯方向へ、ただし、チューブに
生じた曲りに起因するノーズ部材の変移の程度によって
定まる新たな方向へ、拡張することになる。この中心の
ずれた穴が、ノーズ・アセンブリの全体をその新たな中
心のずれた位置に収容し得る程度に充分に長くなったな
らば、直進掘削を再開することができる。この方向転換
は、ノーズ部材の非常に小さな変移によって、即ち大き
な半径で行なわれるため、そのノーズ部材の後に続く、
多少の可撓性を膚するドリル・パイプ・セクションが、
その曲線部内において折れ曲がることがないようになっ
ている。

ノズル内挿部材３６．３７の、径を絞ったオリフィスは
、ノーズ部材３０の先端に配置しであるが、ピストン５
５を移動させる際の制御を行なうためには、同様の内挿
部材をブツシュ・ロッド５０の先端に備えるようにして
も良く、そのようにすれば、おそらくはより緻密な制御
が行なわれることになろう、更にまた場合によっては、
ノズル３５Ａと３５Ｂを嵌挿式のものとし、内挿部材を
組込んだノズルそれ自体を取外し可能にしておき、異な
った径の内挿部材を挿入できるようにしたり、或いは、
ノーズ部材のセグメント自体が様々に異なった径の内挿
部材を収容し得るようにしておき、それらのノーズ部材
セグメントをノーズ部材３０の先端にネジ込むようにす
ることも可能である。

以上に、本発明の基本的なそして新規な特徴を実施例に
適用したものについて図示し、説明したが、その動作に
関連して説明した上記装置の形態並びに細部を、本発明
の概念並びに範囲から逸脱することなく、様々に変更し
得るということが、理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図はドリル・パイプ回転／前進装置の側面図である
。 第２図は、通常掘削状態にある、本発明のノーズ・アセ
ンブリ並びに操向部の側面図である。 第３図は、第２図と同様の図であり、ただし。 操向機構を部分断面とし、転回即ち方向転換のための状
態にある諸々の部材を示す図である。 第４図は、ノーズ・アセンブリの底面図であり１位置判
定のための送信器をその内部に配設する小室を示す図で
ある。 第５図は、前記送信器用小室を閉塞するプラスチック型
蓋部材の側端縁図である。 第６図は、流体ノズルの位置を示す端面図である。 第７図は、第２図の矢印７−７の方向に眺めた操向機構
の断面図である。 尚、図中、 １０・・・メイン掘削フレーム。 １５・・・油圧モータ、 １８・・・パイプ（パイプ・ストリング）。 ２０・・・掘削／操向アセンブリ、 ３０・・・ノーズ部材（ノーズ・アセンブリ）、３３・
・・流体通路。 ３５Ａ、３５Ｂ・・・ノズル。 ３６．３７・・・内挿部材、 （操向部） ４０・・・操向機構 ４１・・・チューブ、 ４５・・・流体通路、 ４７・・・チャンバ ４８・・・流体通路。 ５０−・・ブツシュ・ロッ ５３・・・流体通路、 ５５・・・ピストン。 （ピストン・チャンｌす （外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）貫通通路と、粘性流体を放出するためのノズ
   ル手段とを備えた、ノーズ部材と、 （ｂ）屈曲自在部材を含む操向手段であって、該屈曲自
   在部材は長手方向軸芯と第１端と第２端とを有し、前記
   第１端は前記ノーズ部材に作用的に連結されており、前
   記第２端は後続の中空のドリル部材から成るドリル・ス
   トリングに作用的に連結される形状とされており、更に
   該操向手段は貫通通路を含んでおり、該貫通通路は前記
   ドリル・ストリングと前記ノーズ部材との両者に連通し
   ておりそれによって粘性流体が該貫通通路を通って流動
   し得るようにしている通路である、操向手段と、を備え
   、 （ｃ）前記操向手段は、前記ドリル・ストリングから該
   操向手段へ流入する流体の所定の圧力変化に応答して前
   記操向手段をその長手方向軸芯から屈曲させ、それによ
   って前記ノーズ部材の方向を転換させ、それによって後
   続のドリル・ストリングの方向を転換させるための手段
   を含んでいる、地中掘削用ツールのための操向機構。 ２、前記圧力変化に応答して前記操向手段を屈曲させる
   前記手段が、粘性流体を通すための前記ドリル・ストリ
   ングと前記ノーズ部材との間の前記通路を提供する中空
   ロッドと、該流体の圧力変化に応答して該ロッドを移動
   させるための手段とを含んでいることを特徴とする、請
   求項１記載の操向機構。 ３、圧力変化に応答する前記手段が所定の径のオリフィ
   スを含み、該オリフィスは制限された流量の流体のみを
   通過させることによって流体圧力の上昇が該オリフィス
   の上流側の流体に背圧を発生させるようにするものであ
   り、更に該手段が、該オリフィスの上流側に設けられた
   、前記背圧に応答して前記操向手段の屈曲運動を引き起
   こすための手段を含んでいることを特徴とする、請求項
   １記載の操向機構。 ４、前記流体圧変化に応答して前記操向手段を屈曲させ
   る前記手段が、略々前記操向手段の前記第１端と前記第
   ２端との間に延在しているロッドを含み、該ロッドは、
   その一端が固定されており且つその他端が前記流体圧変
   化に応答して移動自在とされており、それによって前記
   操向手段の屈曲運動を引き起こすものであることを特徴
   とする請求項１記載の操向機構。 ５、前記ロッドが中空であり、且つ該ロッドが更に、粘
   性流体を通すための前記ドリル・ストリングと前記ノー
   ズ部材との間の前記通路を提供するものであることを特
   徴とする請求項４記載の操向機構。 ６、前記ロッドが前記屈曲手段の前記第１端の近傍に固
   定されていると共に、該屈曲手段の前記第２端に対して
   相対的に可動とされていることを特徴とする請求項４記
   載の操向機構。 ７、前記操向手段が、可撓性を有する形状及び構成とさ
   れたチューブ状部材を含むものであることを特徴とする
   請求項６記載の操向機構。 ８、前記チューブ状部材の前記第２端が、チャンバを提
   供するように形成されており、且つ、前記ロッドの一端
   が、該チャンバの内部に配設されるピストンとして形成
   されており、それによって、該チャンバ内の圧力が上昇
   したときには前記ピストンが前記操向手段の前記第１端
   の方へと移動させられ、それによって前記ロッドが前記
   チューブ状部材に屈曲運動をさせるようにしてあること
   を特徴とする、請求項７記載の操向機構。 ９、背圧を発生させる所定の径の前記オリフィスが、前
   記ノーズ部材の先端の前記ノズルの内部に配置されてい
   ることを特徴とする請求項３記載の操向機構。 １０、前記オリフィスが前記操向手段の前記第１端に配
   置されていることを特徴とする請求項３記載の操向機構
   。 １１、前記チューブ状部材が、その前記第１端とその前
   記第２端との間に切欠き部を設けることによって可撓性
   を提供するようにした形状及び構成とされているもので
   あることを特徴とする請求項７記載の操向機構。 １２、（ａ）貫通通路と、粘性流体を放出するためのノ
   ズル手段とを備えたノーズ部材であって、該ノズル手段
   には、その先端に所定の径のオリフィスが備えられ、該
   オリフィスは制限された流量の流体のみを通過させるこ
   とによって該オリフィスへ流動してくる流体の圧力の上
   昇が該オリフィスの上流側の流体に背圧を発生させるよ
   うにするものである、ノーズ部材と、 （ｂ）屈曲自在部材を含む操向手段であって、該屈曲自
   在部材は長手方向軸芯と第１端と第２端とを有し、前記
   第１端は前記ノーズ部材に作用的に連結されており、前
   記第２端は後続の中空のドリル部材から成るドリル・ス
   トリングに作用的に連結される形状とされている、操向
   手段と、を備え、 （ｃ）前記操向手段は貫通通路を含んでおり、該貫通通
   路は前記ドリル・ストリングと前記ノーズ部材との両者
   に連通しておりそれによって粘性流体が前記制限オリフ
   ィスを通って流動し得るようにしている通路であり、 （ｄ）前記操向手段はチューブ状部材を含んでおり、該
   チューブ状部材は前記第１端と前記第２端との間に切欠
   き部が設けられており、それによって該チューブ状部材
   は屈曲自在とされており、 （ｅ）前記操向手段は更に中空のロッドを含んでおり、
   該ロッドは、前記チューブ状部材の前記第１端と、該チ
   ューブ状部材の前記第２端の近傍にぉいて該チューブ状
   部材の内部に設けられたチャンバとの間に延在しており
   、 （ｆ）前記ロッドは、その一端の近傍にピストンを備え
   ており、且つその他端が固定されており、 （ｇ）前記チャンバは、前記ロッドと前記チューブ状部
   材の前記第２端とを通る前記通路と連通しており、それ
   により、前記オリフィスにおけるより大きな圧力による
   背圧を発生する流体によって前記ピストンが前記チャン
   バの内部において移動させられ、それにより、前記ロッ
   ドによって前記チューブ状部材が屈曲させられてこの操
   向機構の操向動作が発生させられるようにしてある、地
   中掘削用ツールのための操向機構。 １３、地中穴を掘削するための方法であって、 （ａ）粘性流体をあるパタンで放出することにより地中
   の土を撹拌し排出するためのノズル手段を有する、ノー
   ズ・アセンブリを、用意するステップと、 （ｂ）屈曲自在機構を介して前記ノーズ・アセンブリを
   一連の後続するドリル・パイプへ接続するステップと、 （ｃ）前記ドリル・パイプと前記屈曲自在機構とを介し
   て前記ノーズ・アセンブリへ粘性流体を供給し、それに
   よって該粘性流体を前記ノズル手段から放出するステッ
   プと、 （ｄ）所定圧力の前記粘性流体を供給しつつ同時に前記
   ドリル・ストリングを回転させて地中の掘削動作を行な
   わせるステップと、 （ｅ）前記回転動作を一時的に中断して前記粘性流体の
   流体圧力を上昇させ、それによって前記ノズル手段並び
   に後続の前記ドリル・パイプの方向を転換させ、その後
   に前記粘性流体の圧力を、前記屈曲自在機構がその屈曲
   を解消してその長手方向軸芯に略々並行な姿勢とる圧力
   である第１圧力へと低下させ、その後に前記流体を前記
   所定圧力レベルで流動させつつ前記ドリル・パイプを回
   転させることにより前記穴の掘削を再開する、ステップ
   と、 を含んでいる方法。