JPS5933750B2 - 地下でコアバレルを洗浄する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はコアバレル（鉱物試料採取パイプ）の洗浄に
関し、特には地下穴の中に位置するコアバレルを密閉し
てコアサンプル（採取鉱物試料）を累層の現状圧力状態
下で密封して凍結、取り出し、分析のために地上に引き
上げる前に、地下に位置する加圧コアバレルから掘穿流
体や泥を洗い落す方法ならびに装置に関する。

米国特許第２，２３８，６０９号、第２，２８７，９０
９号、第２，３８１，８４５号、第２，４１２，９１５
号、第２，４４５，４９４号、第２，７３４，７１９．
号、第３．５４８，９５８号に、採取したコアサンプル
を密封して地上に運びコアサンプルの凍結、取り出し、
分析に先立って取り外し、洗浄装置に取りつけるように
構成したいくつかの加圧コアバレルが開示されている。

米国特許第３，５４８，９５８号にこの形式のコアバレ
ルの改良型加圧コアバレルが開示されており、現在審査
中であるこの発明の譲受人に譲渡された出願第Ｓ、Ｎ、
０６／９９６７０に改良された地上洗浄装置が開示され
ている。

しかしながらこの発明の出願人は、地下で採取したコア
サンプルを密封し、取り出し、凍結し、分析するために
地上に引き上げる前に地下の条件と圧力の下で、地下に
位置しているコアバレルを洗浄するための先行技術によ
る方法あるいは装置について例等の知見も有しないので
ある。

本出願人の発明は、あらゆるコアバレル、特に加圧コア
バレルから掘穿流体と泥を現地あるいは大域の条件下で
洗浄し取り除くことができる独特のものである。

このように大域の条件下で洗浄できるために、現在問題
になっているコアサンプルからの大域圧の損失をなくす
ことができる。

更に粘性のある洗浄媒体によって加圧コアバレルから固
形物が更によく取り除かれ、その結果、封止弁による密
封の信頼度と効果をより高めることができる。

地上での取扱操作が少くなり、従って圧力損失の可能性
が低減し、試料採取から分析のために発送する間の時間
も低減できる。

コアバレル、特には米国特許第３５４８９５８号に開示
された形式のコアバレル又は好ましくはこの明細書中に
開示してないが詳細参照のために利用した上記形式のコ
アバレルの改良別形である現在審査中の米国特許出願第
Ｓ、 Ｎ、 ０６１０５５゜４７１、出願日１９７９年
７月６日および第＆Ｎ。

０６／９９，６７０．出願日１９７９年１２月３日に開
示したコアバレル、の一端に取りつけるために、掘穿装
置の中に差し込んで使用するコアバレル洗浄の方法と装
置とを開示する。

この洗浄装置は軸方向に変位可能の内筒組立ての密封部
材と係合しており軸線力向に間隔を置いて配設した密封
面を有する外筒組立てを備えている。

内筒組立てはシャーピンで外筒組立てに取りつけである
。

内筒組立てには掘穿流体をコアバレルを貫流循環させる
ための流路が設けである。

外筒は内筒上を摺動可能で、最初は内筒上の後退位置に
シャーピンで保持しである。

内筒と外筒組立て〇一部分との間の空所には洗浄媒体が
入れてあり、洗浄媒体はこの空所から、掘穿流体の圧力
で軸線方向にこの空所の中を、移動させられるピストン
で押し出される。

コアサンプルを採取し終ると、コアバレル洗浄てを作動
できるようにするために、コアバレル組立てを穴の底か
ら充分な距離だけ持ち上げる。

そこでボールを落して内筒組立ての端部に着座させ内筒
組立てを通って掘穿流体が流れないようにする。

圧力が除々に増大して充分高圧になった時にピンがせん
断され、その結果内筒組立ては止め部材で止められるま
で下方に移動して密封状態が解放され掘穿流体圧を環状
ピストンに作用させるための流路と、ピストンに掘穿流
体圧が作用することによって洗浄媒体が押されて流れる
流路とが開かれ掘穿流体は開いたコアバレルから追い出
される。

空所の下端から所定距離の位置で環状ピストンが外筒の
環状端面と係合し、その結果、外筒がピンをせん断して
ピストンによって押され固定した内筒に関して相対的に
下降する゛。

ピストンは移動し続けて洗浄媒体を押し出し、外筒と外
筒の下端にあるコアバレルトリッププラグをコアバレル
作動シリンダと密封係合させる。

このピストンの移動はピストンがその行程終点に達し流
路が開いてこの流路を通ってピストンの上方にある掘穿
流体が内管と外管の中に流入し、これによってコアバレ
ル作動シリンダを駆動するまで続けられる。

シリンダが作動するとラッチドグが解放され外側コアバ
レルが下降して密封弁を作動させて洗浄したコアバレル
組立て内に、採取場所である地下の累層圧力と条件の下
でコアサンプルを封入する。

図は掘穿装置（掘穿ストリング）の一部を示し、この掘
穿装置は、参考として取り入れた上記米国特許第３５４
８９５８ならびに審査中の出願第Ｓ、Ｎ、０６１０５５
４７１号と第Ｓ、Ｎ、０６／９９６７０号に開示した形
式の加圧コアバレルｍ立て（組体）１０と加圧バレル組
立てに取りつけた地下洗浄装置Ｆとを備えている。

相互関係を持たせる目的で、コアバレル組立て１０の構
成部品で上記審査中の出願に開示した部品に対応するも
のは上記審査中の出願中に使用した参照文字と同じもの
を使用して示した。

・簡潔に述べれば、加圧コアノくレル組立て１０は、
いくつかの部分を結合して構成した外筒組立て（組体）
１１と外筒組立て１１の下端にあるコアドリルあるいは
切刃ＣＢとで構成しである。

外筒組立て１１はスプライン滑り結合組立て１３によっ
て内側コアバレル組立て１２と連結してあり、第１Ａ、
２Ａ図に示したようにラッチドグ２４によって上部開放
位置もしくは後退した円筒標本採取位置に保持しである
。

ラッチドグには傾斜面が設けてあり、内側コアバレル組
立て１２の拡大スプライン部２６に形成した長溝内で半
径方向に動くことができ、外筒組立て１１に設けためす
スプライン２９を有する保合部分１５に軸線力向に離し
て上部と下部に形成してあり内面を面取りしである円筒
形溝３０に出入りする。

ラッチドグ作動用の中空シリンダもしくはピストン３２
は拡大スプライン部２６の中に摺動可能の状態で取りつ
けてあり、通常はバネ３３によって上部位置に弾力的に
保持しである。

このためにラッチドグ２４は作動シリンダ３２の面取り
した最大直径部分３４で強制的に外側に押し出されてい
る。

シリンダ３２を作動させると部分３４が下降しドグ２４
が内方に動き外筒組立てを解放するので、外筒組立ては
ドグに関して相対的に下降でき、第３Ａ図に示したコア
バレル閉塞密封位置迄下降する。

外筒組立て１１が内側コアバレル１２に関して相対的に
移動することによって、内側コアバレル組立て１２とそ
の中のコアサンプル５１とはボール弁４４の上刃に移動
し、ラック・ピニオン機構４６が作動してボール弁４４
が閉じ、密封表面５２と５４とが合って内側コアバレル
組立て１２の上下端を閉じて密封し、内側コアバレル組
立て１２内のコアサンプルの周囲に密封室を形成する。

又外筒組立て１１の下降移動の終点において、ドグ２４
は弾性的に外方に押し出されて上部溝３０の中に入り、
コアバレル組立て１０を地上に引き出すために外筒組立
てと内側コアバレル組立てとを結合する。

地下穴の現状圧力および条件下で、地下穴内に位置した
コアバレルから掘穿流体あるいは泥を洗浄して除く装置
は、コアバレル組立て１０と結合した地下洗浄装置Ｆお
よびその上方に隣接する掘穿装置で構成しである。

各種の様態を図示した地下洗浄装置Ｆは内側コアバレル
組立て１２の上端部に結合してありそこから上方に向っ
て伸びており内側に密封係合面を形成しである下部密封
部分７４を有する下部密封部７２を備えている。

中間部もしくは中間シリンダ７６は下部密封部７２の上
端部から伸びており、その上端部は上部密封部７８の下
端部に結合しである。

上部密封部７８には上部密封部分８０が形成しである。

上部密封部分８０の上下部分はそれぞれ密封係合面に続
く面取りした環状面もしくは肩部を形成している。

密封係合面には孔が形成してあり、この孔の中にシャー
ピン８２がねじ又は打ち込みによって固くはめ込んであ
る。

上部密封部の一端は隣接する掘穿装置の部分と結合しで
ある。

内部流路Ｐを備えた内筒組立て９０は外筒組立ての内部
に取りつけてあり、第１，１Ａ図に示したようにシャー
ピン８２の端部で初期の最上端位置に保持しである。

内筒組立て９０には、内面に球面座９４と中央流路と下
部密封部分９６とを有する上部管状密封部９２とが設け
である。

密封部分９６の外表面には密封部分８０の内面と密封係
合する環状部材もしくはＯ−リングをはめ込むための溝
とシャーピンを差し込むためのくぼみもしくは溝とが形
成してあり、このくぼみもしくは溝の中にシャーピン８
２の端部を差し込んである。

上部管状密封部９２の下端部には中間内管部もしくはシ
リンダ９８が密封状態に取りつけである。

シリンダ９８には、内部流路Ｐから外筒組立て７０の中
間外部もしくはシリンダ７６の内表面と間隔を置いて位
置する外表面ならびにシリンダ９８とシリンダ７６との
間に形成される環状円筒部もしくは環状室Ｃに通じる半
径方向流路１００が設けである。

下寿部もしくは下部外管１０２の内表面はシリンダ９８
の下部出口部の所定軸線長の間に広がっており、その上
端部には環状密封部材もしくは〇−リングがはめである
。

この環状密封部材もしくは０−リングは流路１００の上
刃でシリンダ９８の外表面と密封係合している。

下部外管１０２のめねじを形成しである下端部あるいは
中間部の外表面には外部密封部分１０４が形成しである
。

外部密封部分１０４には外表面と、外筒組立て７０の部
分７２に設けた下部密封部分７４の内面と密封係合する
環状密封部材もしくは０−リングをはめ込んだ溝とがあ
る。

部分１０４の近くで外管１０２に取りつけた第２組のシ
ャーピン１０６は内管９８の下端部に形成したくぼみも
しくは溝の中にはめ込んである。

内管９８は外管１０２と連結してあり外管１０２の中間
部あるいは下端に取りつけもしくはねじ結合しである出
口端部もしくはカップリング１０８に当接している。

カップリング１０８にはその上端部に形成してあり中央
流路Ｐと連通している中央孔と、内部中央流路を密封係
合部分７４゜１０４の下方からコアバレル組立て１０の
連通路に通じている外下部流路もしくは室に連通させる
半径方向傾斜流路１００とが形成しである。

カップリング１０８のめねじを形成しである下端部には
トリッププラグ１１２が取りつけである。

このトリッププラグ１１２のテーパ状端部はコアバレル
作動シリンダ３２の上端部に形成した球面座３６に密封
係合するように形成しである。

密封環状シリンダ室の上端部もしくは入口に自由浮動環
状ピストン１１４が設けである。

このピストン１１４によって、ピストン１１４の下刃に
ある密封環状シリンダ室Ｃの全容積を満しているゲル化
軸油あるいは同等の材料などの適当な洗浄媒体Ｍの環状
柱を押し出すように構成しである。

環状ピストン１１４は、環状頭部もしくは環状端部１１
６と、下端部にねじを形成しである中央管状もしくは中
央環状壁又は伸長部１１８と、伸長部１１８の下端部に
ねじ結合した調節可能の下部環状頭部もしくはバッキン
グ絞めナツト１２０と、ピストン１１４の内外両側のく
ぼみ部にはめ込んだ外側および内側環状パツキン密封部
材１２２とで構成したものが好適である。

第２Ａ図に示したようにコアサンプルの採取が終ると洗
浄装置もしくは洗浄システムＦの作動が開始され、引き
続き第１，１Ａ図に示したコアサンプル掘穿採取のため
の初期設定形態から第２゜２Ａ図に示した洗浄形態を経
て、球面座９４にボールＢあるいは他の適当な閉止手段
を落し込むか差し込むかして第３，３Ａ図に示したコア
バレル作動および密封形態へと移行する。

球面座９４に着座しているボールＢによって中央流路を
通る掘穿流体の流れが止められ、その結果上昇した流体
圧が密封部９６上刃の上部露出面に作用し、そのために
内筒組立てが移動しシャーピン８２の端部がせん断され
る。

シャーピン８２がせん断されることによって内筒組立て
９０が自由になり環状ピストン１１４、洗浄媒体Ｍ１外
側および開放コアバレル組立てに関して相対的に移動し
、第２，２Ａ図に示した洗浄形態に移行する。

内筒組立ては下方に移動し、球面座９４に隣接している
内筒組立ての上部拡大溝付部分が外筒組立て部７８の上
部密封部分８０と係合して停止する。

この時点で上部および下部密封部分９６，１０４と部分
７４．８０との密封係合が外れ、その結果掘穿流体の環
状ピストン１１４の頭部１１６への入口流路と、洗浄媒
体の出口流路が開放され、洗浄媒体は開放したコアバレ
ル組立てに向って押し出される。

掘穿流体圧はピストン１１４に作用してピストン１１４
を環状室内で押し下げる。

その結果洗浄媒体Ｍは環状室内から開放されたコアバレ
ル組立ての中に流入する。

多量の洗浄媒体が強制的に外側コアバレルと内側コアバ
レルの構成部材の中や間の到達可能の全ての流路の中に
流入し、充満し、内外コアバレル組立てを密封するに先
立って掘穿流体、泥、固形物を押し出す。

このような構成であるので、コアバレル機構の各構成部
材の作動ならびに信頼度が向上し故障が少くなる。

ピストン１１４がその作動行程の終りに近づくと、ピス
トン１１４の下部バッキング頭部１２０が外管１０２の
上部環状端面と係合して外管１０２を押し、その結果外
管１０２はシャーピン１０６の端部をせん断する。

ピストン１１４は更に下方に移動し続け、同時に洗浄媒
体を押し出し続け、外管１０２、外管に取りつけである
カップリング１０８、トリッププラグ１１２を押し下げ
、トリッププラグ１１２のテーパ状端部を弾力的に付勢
しであるコアバレル作動シリンダ３２の弁座３６に密封
係合させて、第３Ａ図に示したように中央流路を締切る
。

ピストン１１４が部分７２の環状端面に当接係止される
に至るピストン１１４の工程の最終移動の間に、内管も
しくはシリンダ９８に形成した流路１００が開放され、
加圧掘穿流体が中央流路に流入し、カップリング１０８
に形成した流路１１０から流出してコアバレル組立て１
０を作動させる。

作動シリンダ３２の上端の露出表面、トリッププラグ１
１２の周囲、トリッププラグに取りつけたカップリング
の内表面に作用する掘穿流体圧によって、第３Ａ図に示
したようにコアバレル組立て１０は作動さ汰コアサンプ
ルを収容した状態で密封される。

圧力がばね３３の抵抗に打ち勝つに充分な程度に上昇す
ると、相互に弾力的に結合されている外管１０２．カッ
プリング１０８、シリンダ３２が一体となって内管９８
、内側コアバレル組立て１２の拡大スプライン部分２６
、ラッチドグ２４に関して相対的に下降する。

シリンダ３２とシリンダ３２０面取り部分３４とが下降
してラッチドグ２４との係合が外れると、外側コアバレ
ルの重量と外側コアバレル組立て１１の部分１５に形成
しである下部円筒状溝３０の面取りした内面との作用で
ラッチドグ２４は内側に向って押されくぼみ部３７の中
に入る。

解放され外側コアバレル組立て１１は自重もしくは重力
と、外側コアバレル組立て１１の下降に積極的に関与す
る開口３８を通って流れる掘穿流体の流体差圧とによっ
て外側コアバレル組立て１１は確実に下降する。

外側コアバレル組立て１１が下降すると、部分１９に形
成しである密封面５４が密封部材５２と係合してラック
・ピニオン機構４６を作動させ、ボール弁４４を閉じる
。

このようにして密封面５４と密封部材５２との保合部と
ボール弁４４との間にコアサンプル５１を地中の条件お
よび圧力下で封入した密封室が形成される。

外側コアバレル組立て１１が下方位置で係止されている
時は、その部分１５の上部円筒形溝３０は、ばね３３で
常に上方に付勢しであるシリンダ３２の部分３４と係合
して常に外方に付勢されているラッチドグ２４と整合し
ている。

従って、シリンダ３２、トリッププラグ１１２、カップ
リング１０８、外管も同様にばね３３で上方に付勢され
ており、内側コアバレル組立て１１と外側コアバレル組
立て１２とは地上に引き上げるために相互に固定保持さ
れる。

地上において密封したコアバレル組立て１０を掘穿装置
と洗浄バレル組立てＦから分離して、コアバレル組立て
１０の中に封入しであるコアサンプルを凍結し、取り出
し、分析する。

この発明は種々多くの態様で実施できるが、上記説明に
よって開示した実施態様は一例であり、添付した特許請
求の範囲に該当する全ての実施態様ならびにそれと同等
のものはこの発明に含まれることは明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第１Ａ図は洗浄装置と洗浄装置と結合した
コアバレル組立ての上部分との初期、コアサンプル採取
作動前もしくはコアサンプル採取中の形態を示す部分軸
断面図、第２図および第２Ａ図は洗浄装置とコアサンプ
ルを収容したコアバレルの洗浄形態を示す部分軸断面図
、第３図および第３Ａ図は洗浄装置と洗浄装置で作動さ
れ洗浄されたコアバレルの密封形態を示す部分軸断面図
である。 １０・・・・・・加圧コアバレル組立て、１１・・・・
・・外筒組立て、１２・・・・・・内側コアバレル組立
て、３２゜１１４・・・・・・ピストン、７０・・・・
・・外筒組立て、７６・・・・・・中間シリンダ、９０
・・・・・・内筒組立て、９８・・・シリンダ（内管）
、１０２・・・・・・外管、Ｐ・・・・・・中央流路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外筒と、掘穿流体をコアバレルに送るための内部流
   路を有し前記外筒中に設けである内筒と、前記外筒の中
   に形成してあり入口部分とその反対側にある出口部分と
   を有し所定の軸線力向長さと容積とを有する室と、前記
   室の中を内外筒に関して相対的に動くピストンと、前記
   ピストンと前記室の出口端との間に形成される室に人っ
   ている充分な所定量の洗浄媒体と、前記室の入口端部と
   出口端部とに設けてあり前記室を密封するように構成し
   である密封手段と、前記内部流路を閉じ前記内部流路を
   通る掘穿流体の流れをしゃ断し、前記ピストンに作用し
   て前記ピストンを移動させる加圧流体を通すための流入
   路を開き、前記ピストンによって押し出され地下にある
   コアバレルに流入し洗浄する洗浄媒体を通すための流出
   路を開くための作動手段とを有し、掘穿装置と地下にお
   けるコアサンプル採取条件ならびに圧力下において洗浄
   されるコアバレルとに取り付は得るように構成しである
   コアバレル洗浄装置。 ２ 地下において洗浄したコアバレルと洗浄したコアバ
   レル中に収容したコアサンプルを作動させるとともに密
   封するために前記ピストンの洗浄行程の終り近くの動き
   によって作動させる掛は外し手段を有する、特許請求の
   範囲第１項に記載したコアバレル洗浄装置。