TWI354055B - Drill-string shock absorbers - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ，本發明係關於—種用以鑽孔地層之鑽土卫具，特別是關於一 種衝擊吸收器，用以在—鑽孔作業期間吸收鑽串的應力或載荷。 【先前技術】 在不同類型的駐作業中，—鑽機驅動—綱或其他的鑽土 :於土衣、”。構中’用以穿透且去除土製結構的—部份。舉例而 言’-鑽土工具狀於—鑽串之—端，其中鑽串包含有複數個首 尾相連的管雜件及設㈣段。_串_對端固定於-平面上 =鑽機（例如’綱、旋轉頭、雙頭系統）之上。粒鑽頭以使 付鑽頭之上的_元件相鄰於待鑽孔的土製結構。然後鑽機可對 鑽頭向下施加力且旋轉_枝辆m透且去除土製結構 之一部份。 ，根據鑽孔«及待觀⑽料之_，航作業可需要使用 縱向向下之C力及㈣力（扭矩）。而且，在鑽孔作業綱，穿透 的材料及鑽孔之條件可不相同，由此產生從鑽串傳送至鑽機的應 力及力的絲。<些脈喊力可包含產生*關題的振動及衝擊 衝牛例而。振動衝力可產生鑽頭跳躍，而鑽頭跳躍可產生 通過構件的翻_減慢或柯勻。而且絲及衝擊衝力可產生 機械磨損且最終產㈣H統的不同部件之輯。這些及其他問 題中的問題可增加舰之作業_及成本。 丄354055 為了減少由於振動及衝擊衝力帶來的潛在問題，衝擊吸收哭 能夠減弱在鑽孔作業期間產生的振動及衝擊衝力。舉例而言，二 7吸收ϋ可為設計為消除組止_衝力且赌輪賴械裝 。鱗吸收器可包含有-連接於鑽機與鑽串之間的減振裝置。 此減振裝置關有助於減少在鑽孔作業_產生的振動或衝擊衝 力傳送至鑽孔魏_頭或其他部件。如此之減振裝置能夠包含 有一些類型的雜材料，用以吸收振動或衝擊衝力並且驅散與鑽 孔作業相關的不希望的動能。 習知技術的-種衝擊吸收器包含有兩個平行面板，並且這兩 個平行面板之間具有—橡膠盤。—驅動面板直接或間接固定於此 鑽孔系統的旋轉㈣ϋ上且—驅動面板岐於鑽串上。這些面板 、吊透過組緊固件（例如螺釘）連接在一起。由於縱向衝擊衝 加皮傳送至_，因㈣個水平面板被壓在—起，由此壓縮此橡 膠盤。橡軸之魏至何部份地魏軸衝擊衝力且以熱的形 式驅散動能。 雖然此種類型的衝擊吸收器能夠減振大部份作用於鑽串的縱 向衝擊衝力，但疋對扭矩力及旋轉振動不起作用。特別是，隨著 才疋轉力可從鑽頭傳送至鑽串，旋轉力可通過衝擊吸收器傳輸。由 於旋轉力作用於驅動面板上，因此旋轉力能夠傳送至將面板固定 在一起的緊固件或甚至傳送至橡膠盤。因此，一剪力可作用於緊 固件及橡膠盤上，此剪力可對橡膠盤產生破壞。舉例而言，由於 1354055 螺釘產生的磨擦，此橡膠盤可通常變為長孔，這可產生機械故障。 習知技術中其他的衝擊吸收器可產生同樣或另外之問題。舉 • 例而言，氣動或液璧衝擊吸收器具有較大之體積，需要另外的設 .備H制以正常作業’並且目此比較昂貴轉的是，與 上述討論之習知技術的衝擊衝力吸收器相關的問題可導致許多不 、良的結果。舉例而言，特暇當受到較大扭矩力時，習知技術的 衝擊吸收器容易在相對短的時間内磨損。f知技術的衝擊吸收器 的較短工作壽命需要維修或更換且因此可增加魏之成本。 因此，在傳統的衝擊吸收器中具有一些缺點。 【發明内容】 馨於以上的問題，本發明之實施例在於提供—種吸收鑽孔作 業期間產生的振動及衝擊衝力的系統、方法以及裝置，藉以消除 習知技術中的一個或多個問題。舉例而言，本發明之實施例包含 有鑽串衝擊，這些鑽串衝擊贼器可吸收麟及衝擊衝力 2不產生磨損或轉。制是，本發明之實施他含有複數個衝 擊吸收II，這錄軸㈣可賴轉力直接錢通_柱外殼之 端部之間傳送且減少侧於·外殼中的衝擊吸收魏的應力。 舉例而言’根據本發明之至少―個實施例…種減少鑽孔作 f產生於鑽串上的振動及衝擊裝置包含有：一圓柱外殼，此 圓山柱外殼具有一第—端及—第二端，第—端及第二端係透過第-^及弟一端之鄰接表面形成的—徑向聯鎖縫她合在—起。此種 裝置更保财-衝 中，用以適合吸收且驅麵擊衝力術I且件配_柱外殼 此外，根據本發明之另—每 有-第-外殼件，第—外殼件；:二：串衝擊吸收器包含 第二外殼件，係適合於與一鑽=:一_動器嫩;- ^己:弟-外设件與第二外殼件之間；以及複數個緊固件這 :緊口件料二外殼件通過㈣件延伸至外殼件中。 =衝擊吸收器還包含有複數個徑向聯鎖件，這些徑向聯鎖 t透過第—外殼件及第二外殼件的鄰接表面形成，這些徑向卿 件適合於將扭賴外殼件直接傳送至第二肢纽減少緊固 件受到的應力。 、 根據本發明之再_實施例，一種鑽串衝擊吸收器包含 有一第一法蘭’第-法蘭具有至少—個從第—法蘭之—外經向壁 縱向延伸的接合件；—第二法蘭，係具有至少〆個凹陷部份，凹 IW伤縱向延伸至第二法蘭之—外徑向壁巾，第二法蘭的至少一 個凹陷。Ητ7適合於與第—法蘭的至少—個接合件有效地齧合且將 扭矩直接k第4蘭之傳送至第二法蘭^此種鑽串衝擊吸收器還 包含有-活基，活塞具有H蘭與第二法蘭之間的法蘭；至 乂第衝擊吸收件，係位於第一法蘭與活塞法蘭之間；以及至 少-第二衝擊吸收件，係位於活塞賴與第二法蘭之間。 此外，根據本發明之再—實施例，—讎孔系統包含有一工 1354055 具串，工具串具有複數個管狀件；—鑽土工具，铜定至工 之-第-端;-旋轉鑽頭’係與工具串之一第二端相轉合，旋 綱用以旋轉工具串’·以及—衝擊吸收器，衝擊吸收器固定 轉鑽頭與X具串之間。其巾衝擊魏料含有··—圓柱騎，此 外殼具有-第-端及-第二端，第_端及第二端透過第—端 及第二端之鄰接表面形成的—徑向聯鎖縫她合在―起；以及— 衝擊吸收組件，此衝擊魏組件位於_柱外殼巾，㈣適合吸 收且驅散衝擊衝力。 σ 而且’-種鑽孔作業期間振動及衝擊衝力的吸收方法包含： 將-工具串之—部份與—旋轉鑽頭上固定的衝擊吸收器相輕合。 此衝擊吸收器包含有-具有—外徑向壁的第—外殼件，該外徑向 壁具有一個或多個縱向延伸的接合件。此衝擊吸收器更包含有一 具有-外徑向壁的第二外殼件，外徑向壁具有—個或多個縱向延 伸的凹陷部份’以及—第—外殼件與第二外殼件之間的衝擊吸收 組件，此種振動及衝擊衝力的吸收方法還包含旋轉該旋轉鑽頭， 用以使得一個或多個接合件與一個或多個凹陷部份有效地齧合且 由此將扭矩直接從第一外殼件傳送至第二外殼件。 本發明其他的優點、目的和特徵將在如下的說明書中部分地 加以闡述，並且本發明其他的優點、目的和特徵對於本領域的普 通技術人員來說，可以透過本發明如下的說明得以部分地理解或 者可以從本發明的實踐中得出。本發明的目的和其他優點可以透 1354055 過本發明所記載的制書和申請專植圍中特別指，結構並結 合圖式部份，得以實現和獲得。 。 【實施方式】 本發明之實酬可克服―技狀緖、方妓裝置的一個 或多個問題’用以在鑽孔作業期間吸收縱向力。舉例而言，本發 明之實施例具有之鑽串衝擊吸收器能夠吸收振動及衝擊衝力而^ ，早產生磨損或故障。特別是，本發明之實施例具有之衝擊吸收 裔直接在通常的圓柱外殼的終端之間的傳輸—旋轉力且減少作用 於圓柱外殼中的一衝擊吸收系統的應力。 在此可更加清楚理解的是，本㈣之實施戦供的衝擊吸收 器能夠吸收觸麵軸力㈣延長I作壽命。特 少作用於衝擊吸《中_振元件之應力可減少機械磨損。因 此，能夠增加鑽串衝擊吸收器的使用壽命。另外根據本發明之實 施例’本發明的衝擊吸收器具有一個或多個上述之優點，而且製 造相對便宜且尺寸比較緊凑。 可以理解的是本發明之衝擊吸收器能夠與任何類型之鑽孔作 業-起制，其中這些鑽孔作針，衝擊及振動力作祕一鑽孔 系統之兀件上。舉例而言，「第！圖」及「第2圖」以及相應的說 明表不或描述了能夠使用本發明之鑽串衝擊吸收器的—定數目之 不同鑽孔系統。然而，應該理解的是，「第！圖」及「第2圖」所 不的鑽孔綠細本㈣之_吸㈣的不賴型的系 11 1354055 統中之實例。 人古舉例而言’「第1圖」表示一鑽孔系統100 ’鑽孔系統100包 3有一滑板組件1〇5及一鍇瓸〗ln 丄 及鑽頭110。滑板組件105能夠與-桅桿 * σ目、，·。合’並且诡桿120與一鑽機130相結合。滑板組件1〇5 可具有-個或多個與其她合的管狀螺紋件14〇。管狀螺紋件可包 '含有但是不限制於鑽桿、外殼、以及潛孔鍵鑽（d〇w讀e_Me φ h^mmer)。為了便於參考’管狀螺紋件⑽將在下文作為鑽串元件 描述。官狀螺紋件14〇可與其他鑽串元件相結合用以形成一鑽串 或工具串150。並且，鑽串150能夠與鑽土工具160，例如-旋轉 鑽頭或衝擊鑽翻結合’其巾旋轉鑽頭或衝擊鑽頭與材料或者待 鑽孔之結構165形成介面。 在本發明之至少一實施例中，「第丨圖」所示之鑽頭11〇在一 鑽孔過程期間旋轉鑽串15〇。並且，鑽頭11〇可改變鑽頭旋轉的速 鲁度。例如，根據鑽孔之過程，傳送至鑽串15〇的鑽頭之旋轉速度 - 與/或鑽頭H0之扭矩可按照需要選擇。 而且，在鑽孔作業期間，滑板組件105可相對於桅桿12〇移 動以向鑽頭110施加一主要的縱向下壓之力用以推動鑽土工具16〇 進入結構165中。在圖示之實施例中，鑽孔系統100包含有一鏈 傳動組件170，鏈傳動組件170可相對於桅桿120移動滑板組件 105用以將主要的縱向力如上所述作用於鑽土工具160。 在此所述之"縱向〃表示沿鑽串150的長度之方向。此外，

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這裡所使用的〃頂，，及 串150的縱洽罢。β 爭150的縱向位置。所使用的"頂，，及,，之上，/指的是靠近讚頭 • 110的位置且”底”及”之下，，表示靠近鑽土工具160的位置。 . 而且，如「第1圖」所示，鑽孔系統可更包含有一衝擊吸收 态2〇0。衝擊吸收器200可固定於鑽頭110與鑽串150之間。而且， . 衝擊吸收器200可適合於將旋轉及縱向力從鑽頭110冑送至鑽串 φ I50。在鑽孔過程期間，衝擊吸收器200還適合於減振或吸收作用 於鑽串150的振動及衝擊衝力，以下將詳細說明。 如「第1圖」所示，衝擊吸收器2〇〇能夠為鑽串15〇的—部 伤，並且因此可主要為圓柱或拉長之形狀。而且，在本發明之一 些實％例中’衝擊吸收器2〇〇的直徑能夠形成尺寸且允許衝擊吸 收器200在一鑽孔之範圍内。 雖然「第1圖」表示衝擊吸收n 2⑻以頂雜綱11〇的方 籲歧用，可以理解的是衝擊吸收器2〇〇能夠不限制於這些細節實 現及使用。貫際上，衝擊吸收器20G及其相關方法透過修改能夠 應用於實踐且能夠與J1業使㈣大部份鑽孔祕相結合使用。舉 例而言’當下文之描述集中於用於地基及勘探鑽井的衝擊吸收器 200之鑽_，該衝擊吸收器可適合於油氣工業的鑽機或任何 其他的鑽孔應用。 實際上，本潑 系統一起使用， 本發明的辦衝力㈣可與不同麵的鑽孔 ，故些鑽孔系統包含有例如使職觸孔之系統、 13 1354055 衝擊鑽孔、或者聲鑽。舉例而言，「第2圖」表示與透過雙頭鑽孔 系統116驅動的潛孔鎚鑽（位於鑽串15〇a之中）鑽孔系統一 起使用的衝擊吸收器200。雙頭鑽孔系統U6由滑板元件1〇5a、 l〇5b攜帶’滑板元件馳、獅能夠固定至一鑽機或其他支擇裝 置的桅桿，例如「第i圖」所示之鑽機13〇的槐桿⑽之上。 雙頭鑽孔系統116的前鑽頭114可與組成一鑽串咖的套管 論、1.的片段她合，鑽_撕以一套管鑽頭162為尖端。 雙頭鑽孔系統U6的後鑽頭112藉由衝擊吸收器能夠盘透過 衝擊義職覆蓋的潛孔鍵鑽她合。後鑽頭ιΐ2可相對於前鑽 頭m調節以使得旋轉鑽頭112、114能夠以反向旋轉的方向上作 業。如此的反域轉方向的旋轉使得可能射狐且當管狀螺纹 件M0的發生變化時可防止管狀螺紋件刚由於疏忽而斷開。 使用-潛孔趟鑽的鑽孔系統1〇2之鑽孔能夠有效地與—衝擊 及旋轉作用相結合用以快速及經濟地鑽孔。在如此的鑽孔作業 令潛孔鍵鑽透過位於鑽孔的一衝擊單元能夠氣壓驅動（例如 用£縮工氣）衝擊單疋能夠對土製結構以相互作用之方式重複地 驅動衝擊_ _。當__施對土製結構衝擊驅動日 綱112 i夠轉潛⑽鑽以進—步有助於鑽孔。目為潛孔 重複的衝擊作用，因此潛孔鎚鑽的鑽孔系統1〇2之元件可受 擊衝力的潛在破壞。 野 以下將詳細描述，衝擊吸收器勘可從後鑽頭112傳送旋轉 1354055 衝擊鑽頭16Ga所需要的扭矩力且魏至少—部紐⑽鑽作業期 間產生的衝擊及振動。特別是，衝擊吸收器2〇〇能夠吸收至少一 部份傳輸至鑽串15Ga的衝擊及振動力且減少對固定至衝擊吸收器 200之上的雙頭鑽孔系統116及其他設備的損害。 根據本發明之至少-些實_，本發明之技術人員應該理解 的是，本發明的衝擊吸收器施可適合與潛孔鍵鑽的鑽孔系統及 具有位於衝擊吸收器200之下，或換句話而言，位於衝擊吸收器 2〇〇與鑽土工具160之間的衝擊單元的其他系統一起使用。 「第3圖」至「第6圖」以及相應的描述表示了「第！圖」 及「第2圖」所示之衝擊吸收器·的—些細節及特徵/用途。 舉例而言’「第3圖」及「第4圖」係為「第}圖」及「第2圖」 之衝擊吸收器200之側面圖及橫截面圖。另一方面，「第$圖」係 為「第3圖」之衝擊吸收器之藉的放大透視圖。「第6圖:、 係為沿「第4圖」剖面線W的衝擊吸收器2〇〇之橫截面圖。 如「第3圖」至「第5圖」所示，衝擊吸收器可包含有 一通常的圓柱外殼202,圓柱外殼202具有一第—端21〇及一第一 端22〇。圓柱外殼2〇2的第-端⑽可包含有一驅動法蘭綱弟驅 動法蘭携適合與-例如「第2圖」所示之鑽頭機械與/或電氣 上固定。可以理解的是，驅動法蘭29〇能夠根據使用的鑽頭類型 配設。舉例而言，驅動法蘭携可包含有—螺紋連接，例如一美 國石油組織肩）螺紋連接，或者 15 1354055 他任何適合於連接至特定旋轉裝置或鑽頭的連接裝置。 第3圖」表示第一端220可包含有一透過驅動法蘭驅 動的輸ii{法蘭206。第-端210可藉由複數個緊时⑽固定於第 二端220。特別是，第一及第二端21〇、22〇的鄰接表面叫细 大致彼此她配讀得#它們彼此減合時可形成—金屬對 . 的接縫。 • 而且’如「第3圖」所示，並且以下將詳細解釋，圓柱外殼 2〇2的第-及第二端21〇、22()的鄰接表面216、226能夠形成一徑 向如鎖縫。鄰接表面216、226形成的徑向聯鎖縫能夠保證如非所 有則至少一部份作用於圓柱外殼的第-端21〇的任何旋轉力 直接傳送至圓柱外殼202的第二端22〇且不傳送至複數個緊固件 或圓柱外殼202令封裝的其他元件。換句話而言，隨著-鑽頭 旋轉衝擊吸收器200，圓柱外殼2〇2的鄰接表面216、级形成的 籲徑向聯鎖縫可有助於保證剪力不作用於複數個緊固件24〇。 — 如「第5圖」所示，圓柱外殼2〇2可包含有一適合吸收且驅 散衝擊衝力的衝擊吸收組件252。衝擊吸收組件拉能夠包含有一 活塞230，活塞23〇具有一活塞桿234及一從活塞桿234徑向向外 延伸的活塞法蘭236。活塞桿说能夠固定至鑽串元件，例如潛孔 鍵鑽、鑽桿、或鑽套管。 「第5圖」表示衝擊吸收組件M2可包含有活塞法蘭236兩 側的-個或多個衝擊吸收件細、262。舉例而言，「第$圖」表示

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I O J 16 1354055 一第一、或頂衝擊吸收件260可相鄰於活塞法蘭236之一頂表面 定位且一第二、或底衝擊吸收件262可相鄰於活塞法蘭236之一 底表面定位。 第及第一衝擊吸收件26〇、262能夠由彈性材料形成之圓盤 組成。舉例而言，在本發明之一些實施例中，第一及第二衝擊吸 收件可由一天然或合成橡膠材料形成的圓盤組成。此外，雖然「第 5圖」表示活塞法蘭236之上的單個衝擊吸收件26〇及活塞法蘭 236之下的單個衝擊吸收件262，但是衝擊吸收器可包含有任 何數目之衝擊吸收件。舉例而言，根據本發明之實施例 ，衝擊吸 收200可包含有多個活塞法蘭236之兩側的衝擊吸收件26〇、 262。衝擊吸收件26〇、262之總數可不相同用以增加或減少衝擊 吸收器200的衝擊吸收能力。 此外’除了改變衝擊吸收件260、262的數目，衝擊吸收件 260、262的尺寸、形狀、與/或組成可變化用以改變衝擊吸收器 200的衝擊吸收能力。舉例而言，衝擊吸收件260、262的厚度可 増加用以增強衝擊吸收器2〇〇的衝擊吸收能力。可以理解的是， 衝擊吸收件的數目及尺寸，並且因此衝擊吸收器吸收衝擊衝力的 忐力能夠根據鑽孔作業之類型（例如旋轉、衝擊、音鑽等）及鑽 孔之材料（岩石、土壤等）而變化。 因此’衝擊吸收器200能夠用以吸收且減少衝力傳送至位於 衝擊吸收器200之上的元件。特別是，活塞23〇的活塞桿234能 17 1354055 #

夠與-鑽串件（―鑽桿、鑽套管、潛孔鍵鑽等）她合。當鐵串 件接收衝擊續力時’其中此種衝擊或衝力包含有鑽土工且穿過 土製結構時產生的縱向力及扭力之—或兩者，活塞法蘭现被迫 朝向a I的圓柱外喊202的第-端210延伸且壓縮第一衝擊吸收 件260，因此第_衝擊吸收件26〇吸收至少一部份衝力。其後，活 塞法蘭236被返朝向第二端2㈣縮且壓緊第二衝擊吸收件262， 由此第二衝擊吸收件262吸收至少衝力的另外部份。根據作用於 衝擊吸收器200的衝力之強度，活塞23〇及活塞法蘭236能夠通 過塵縮及舒展位置峡讀獅以驅散作·衝擊魏器之 力。 而且，如「第5圖」所示，衝擊吸收組件乃2還可包含有一 個或多個活塞法蘭236與衝擊吸收件26G、262之間_盤27〇。 如此之一個或多個圓盤27〇能夠為活塞法蘭236與衝擊吸收件 260、262之間提供-緩衝且有助於確保透過活塞法蘭说接收的 任何衝擊均勻地分配至衝擊吸收件260、262。 如上所述，普通的圓柱外殼202的第一及第二端21〇、22〇能 夠透過複數個緊固件240固定在一起。這些緊固件還可將衝擊吸 收組件252的每一元件固定至圓柱外殼202。特別是，衝擊吸收件 260、262、活塞法蘭236、以及一個或多個圓盤27〇能夠分別包含 有孔264、266、232、272 ’通過這些孔能夠延伸這些緊固件24〇。 更具體而言，在本發明之一些實施例中，衝擊吸收件26〇、 Γ ^ T. L a i 18 1354055 262、活塞法蘭236、以及一個或多個圓盤270能夠透過複數個在 複數個孔264、266、232、272中延伸的套管250相耦合在一起。 這些套管250能夠在複數個緊固件240與衝擊吸收組件252之元 件之間提供一緩衝以有助於減少從複數個緊固件24〇作用於衝擊 吸收組件252之元件的磨損或應力。因此，複數個套管mo有助 於保證複數個緊固件240不直接對衝擊吸收件260、262產生磨擦 或產生磨損。而且，在本發明之一些實施例中，這些套管的每一 套管可包含多個多層與/或材料的複合套管。 「第4圖」係為裝配狀態下的一衝擊吸收器2〇〇之側面橫截 面圖。如「第4圖」所示，複數個緊固件24〇能夠從普通的圓柱 外设202的第二端220通過衝擊吸收件262、活塞法蘭236、圓盤 270、以及衝擊吸收件260延伸至圓柱外殼2〇2的第一端21〇中用 以將這些元件固定在一起。 而且’「第4圖」表示衝擊吸收器2〇〇可包含有一個或多個活 塞230與普通的圓柱外殼202之間的密封件或〇形環242。根據 本發明之一些實施例，此密封件可包含有一個或多個形成於普通 的圓柱外殼202之第一端210中的唇形密封的〇形環242。因此， 田複數個緊固件240被壓緊時，一實體密封能夠產生於普通的圓 柱外殼202的第一端210與第二端220之間。 如上所述，普通的圓柱外殼202的第一端210與第二端220 的鄰接表面可具有一徑向聯鎖縫。透過鄰接表面216、226形成的 19 徑向聯鎖縫能雜證如果麵錢至少-雜個於S)柱外殼 的第端210的任何旋轉力直接傳送至圓柱外殼202的第二端 不傳送至複數個緊固件24〇或圓柱外殼2〇2中定位的其他元 件。因此’透過第-及第二端21〇、22〇的鄰接表面216、從形 成的役向卿_能夠有助於衝擊吸收崎252的元件不受到如 非王。p則至少一部份來自一後鑽頭112且通過衝擊吸收器勘傳 ϋ的旋轉力’其中複數個緊固件施通過衝擊吸收組件252的元 件延伸。以下將描述透過鄰接表面216、226形成的徑向聯鎖縫的 其他特點及細節。 「第4圖」表示普通的圓柱外殼搬可包含有一在驅動法蘭 290與輸出法蘭206之間延伸且包圍衝擊吸收組件252之元件的徑 向壁204。如「第4圖」所示’徑向壁2〇4可包含有普通的圓柱外 忒202的第一及第二端21〇、220的鄰接表面216、226 (如「第3 圖」所示），並且因此包含有透過鄰接表面216、226定義的徑向 聯鎖縫。 而且，如「第3圖」及「第5圖」所示，普通的圓柱外殼2〇2 的第一端210之鄰接表面226可包含有至少一個從圓柱外殼2〇2 的第一端210朝向第二端220徑向延伸的突出部份224。類似地， 「第5圖」表示普通的圓柱外殼202的第二端220可包含有至少 一個縱向延伸的凹陷部份212。而且’第一端21〇的至少一個突出 部份224的尺寸及形狀可與第二端220的至少一個凹陷部份212 1354055 有效地齧合用以將扭矩直接從第一端21〇傳送至第二端22〇且減 沙至；一部份鑽孔期間的應力傳送至複數個緊固件或衝擊吸 收組件252之元件。 根據本發明之其他實施例，普通的圓柱外殼202的第二端220 之鄰接表面216可包含有至少一個從第二端22〇向第一端2ι〇縱 向延伸的突出部份214。類似地，「第5圖」表示普通的圓柱外殼 之第化210可包含有至少一個縱向延伸的凹陷部份Μ?。而 且’第二端220 少一個突出部份214在尺寸及形狀上可與第 -端210的至少—個凹陷部份222有效地齧合用以將扭矩從第一 端210直接傳送至第二端22〇且減少至少一部份鑽孔期間的應力 傳送至複數個緊固件24〇或衝擊吸收組件252之元件。 而且，根據本發明之實施例，透過鄰接表面216、226形成的 徑向_縫可包含餘何數目的突出部份輯應之凹陷部份。舉 例而σ根據本發明之一些實施例，每一鄰接表面训、挪可包 含有四個縱向延伸的突出部份及四個縱向延伸的凹陷部份，用以 彼此有效地齧合以將普通的圓柱外殼202之第-端21〇的扭矩直 接傳送至第一端22G。「第6圖」係為沿透過鄰接表面216、226 形成的徑向聯鎖縫之衝擊吸收器⑽之橫截面，如「第6圖」所 示’徑向聯鎖縫可包含有複數個普通的圓柱外殼搬之第一端21〇 及第二端22G的徑向交替的突出部份214、224。徑向交替的突出 抽214、224能夠彼此互鎖，用於將普通的圓柱外殼泌之第一

21 1354055 端210的扭矩直接傳送至第二# 22〇且減少傳送至複數個緊固件 240的應力。 本發明還包含-種鑽孔作業期間的鑽孔及振動及衝擊衝力的 .吸收方法。以下將描述使用「第工圖」至「第6圖」所示的衝擊 吸收器200用以吸收及驅散鑽孔作業期間的振動及衝擊衝力之方 -法的至少—個實施例。當然，本發明之技術人員應該理解的是可 修改本綠之贿之細節，用以執行本發__個❹個實施例 的之鑽孔作業。 、 舉例而言，本發明的至少一種方法包含將一工具串的一部份 與固定至-旋轉鑽頭的衝擊吸收器相輕合。其中，衝擊吸收器; 包含有-第-外殼件，第-外殼件具有一外徑向壁，外徑向=且 有一個或多個縱向延伸的接合件。衝擊吸收器還可包含有一第二 外成件第一外喊件具有一外徑向壁，此外徑向壁具有一個或多 她向延伸的_部份。衝擊吸㈣更包含有外殼件與第 一外喊件之間的衝擊吸收組件。 ’、 本方法杜含_此旋轉鑽顧峨得—個❹個接合件虛 送：：部份有效地齧合㈣f第-外殼件之扭矩直接傳 一個=峨含旋轉此旋轉鑽頭用以使得―個或多個接合件盘 的應效地誓合且娜 ，、中以緊固件用以將第-外殼件、衝擊吸收組件、以及 22 1354055 第二外殼件固定在一起。 因此，本發明之實施例提供了許多與習知技術 疒:=_收振動及衝擊衝力而不產生磨損或故 ρ早例如，本發明之實施例包含有複數個衝擊吸收器，這此衝擊 吸收杰可縛祕缺扭矩力直接錢细眺套管之 傳送且減少作用於圓柱套管中的衝擊吸收系統的應力。σ Β :三===: 在不脫離本發明之精神和範圍内，所為之更動 本發明之專利保護範圍之内。1 = 制性的。因此，本發明之料例係絲例性而非限 說明書界定，任何不腦i所附之申請專利範圍而非由 本發明之翻_細之内發社旨要點之變化與修飾均應屬於 【圖式簡單說明】 第1圖係為本發明之—音 孔系統之示意圖，· 、β Ί、有-鑽串衝擊吸收器的鑽 苐2圖係為本發明之—實施例的一鑽串衝 雙頭鑽孔系統與一潛孔簡之間之示意圖； 疋於一

23 1354055 Γ5Π . 圖， 苐3圖係為本發明之一實施例的一鑽串衝擊吸收器之侧面 第4圖係為本發明之一實施例的一鑽串衝擊吸收器之橫截面 園， 器之 第5圖係為第3圖之本發明之—實施例的鑽串衝擊吸收 放大透視圖；以及 第6圖係為沿第4圖之剖面線6 6从# 【主要元件符號說明】 色w一， Μ6的鱗吸收器之橫截面圖 100 、 102 鑽孔系統 105 滑板組件 105a ' 105b 滑板元件 110 鑽頭 112 後鑽顯 114 前鑽頭 116 雙頭鑽孔系 120 桅桿 130 鑽機 140 管狀螺紋件 140a、140b 套管 150 ' 150a 鑽串 160 鑽土工具 24 1354055 160a 衝擊鑽頭 162 套管鑽頭 165 結構 170 鏈傳動組件 200 衝擊吸收器 202 圓柱外殼 204 徑向壁 206 輸出法蘭 210 第一端 212 、 222 凹陷部份 214'224 突出部份 216'226 鄰接表面 220 第二端 230 活塞 232、264、266、272 子L 234 活塞桿 236 活塞法蘭 240 緊固件 242 0形環 250 套管 252 衝擊吸收組件 25 1354055 260 > 262 270 290 衝擊吸收件 圓盤 驅動法蘭

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Claims (1)

1. 丄：)：)舛 UJ：) 十、申請專利範圍： 1·種減少產生於鑽串上的振動及衝擊裝置，係包含有： =通的圓柱外殼，係具有—第—端及—第二端，該第一 /端係透過該第—端及該第二端之鄰接表面形成的 一徑向聯鎖縫相耦合在一起； 衝擊吸收組件，係配設於該f通的陳外殼中，用以適 合吸收且驅散衝擊衝力。 月求項1所述之減少產生於鑽串上的振動及衝擊裝置，其中 該等鄰接表面形成一外徑向壁的至少一部份，該外獲向壁包圍 且圍繞該衝擊吸收組件。 3.=請求項1所述之減少產生於鑽串上的振動及衝擊裝置，更包 3妓少-個突出部份，該至少—健出部份從該普通的圓柱 外殼之該[端縱向延伸至料通的陳肢之該第二端縱 向延伸的至少一個凹陷部份中。 《如請求項3所述之減少產生於鑽串上的振動及衝擊農置，更包 含f至少一個突出部份，該至少一個突出部份從該普通的圓柱 外殼之該n縱向延伸至該普通_柱外殼之該第—端縱 向延伸的至少一個凹陷部份中。 5. 如請求項1所述之減少產生於鑽串上的振動及衝擊裝置，其中 该衝擊吸收組件包含有—兩個彈性圓盤之間的活塞。 6, 如請求項5所述之減少產生於鑽串上的振動及衝擊褒置，其中 該活塞包含有-定位於該等彈性圓盤之間的徑向延伸法蘭，該 27 1354055 法蘭適合於將力傳送至該等彈性圓盤。 7· —種鑽串衝擊吸收器，係包含有： 第-外叙件’係、適合於與—旋轉驅動器相輕合； 一第二外殼件’係、適合於與-鑽串相輕合； -衝擊吸收組件，係縱向配狀該第—外殼件與該第二外 殼件之間； 復數個緊固件’係從該第二外殼件通過該衝擊吸收組件延 伸至該第一外殼件中；以及 複數個徑向聯鎖件，係透過該第—外殼件及該第二外殼件 的鄰接表面形成，該等徑向聯鎖件適合於將扭矩從該第一外殼 件直接傳送至該第二外殼件且減少該等緊固件受到的庫力。 8‘如請求項7所述之鑽串衝擊吸收器’其中該第-外殼件包含有 一驅動法蘭，該驅動關適合於與該旋轉驅動器_合，並且 該第二外殼件包含有一輸出法蘭。 9.如請求項8所述之錢串衝擊吸收器，其中透過該等鄰接表面形 等徑向聯鎖件包含有—外徑向壁，該外徑向壁係在該驅 動法蘭與該輸出法蘭之間延伸。 ^請求項8所述之鑽_吸收器，更包含有複數個緊固件套 S、’该等雜件套管在該鶴法_該輸纽®之間延伸且通 過複數個職於該衝擊吸收組件中之孔，其中 該等緊固件套管封裝。 家α件透過

   28 丄 J J 11. 如請求項7所述之鑽串衝擊吸收器，其中該等徑向聯鎖件包含 有複數個突出部份，該等突出部份從該第二外殼件徑向延伸至 該第-外殼件中徑向形成的複數個凹陷部份中。 12. 一種鑽串衝擊吸收器，係、包含有： 一第一法蘭’係具有至少—個從該第-法蘭之-外徑向壁 縱向延伸的接合件； 第-法蘭’係、具有至少—個凹陷部份，該凹陷部份縱向 延伸至該第二法蘭之一外徑向壁中，該第二法蘭的該至少一個 凹合於與該第—法蘭的該至少—個接合件有效地齧 合且將扭矩直接從該第一法蘭之傳送至該第二法蘭； '舌塞’係具有—該第—法蘭與該第二法蘭之間的法蘭； “至少-第-衝擊吸收件’係配設於該第—法蘭與該活塞法 蘭之間；以及 至少-第二衝擊吸收件’係配設_活塞法蘭與該第二法 蘭之間。 13. 如π求項12所述之鑽串衝擊吸收器，更包含有複數個緊固件， 該等緊固件適合於將該第一法蘭固定至該第二法蘭。 .如明求項13所述之鑽串衝擊吸收器，其中該至少一個接合件 適。於與該至少-個凹陷部份有效地齧合用以減少作用於該 第一法蘭之應力傳送至該等緊固件且將作用於該第一法蘭的 該扭矩之至少一部份直接傳送至該第二法蘭。 Γ #·* *1 L Ο J 29 ^354055 15. 如請求項13所述之鑽㈣擊吸收器，其中該等緊固件通過該 活塞法蘭、第二衝擊吸收件、以及第—衝擊吸收件中形成的複 數個孔延伸。 16. —種鑽孔系統，係包含有： 一工具串’係具有複數個管狀件； 一鑽土工具，係固定至該工具串之一第一端； • 一旋轉鑽頭’係與該I具串之—第二端她合，該旋轉鑽 頭用以旋轉該工具串；以及 -衝擊吸收器’仙定於織轉綱與紅具串之間，該 衝擊吸收器包含有： 〃 ，圓柱外殼’係具有一第一端及—第二端，該第一端 及該第二端係透過該第—端及該第二端之鄰接表面形成 的一徑向聯鎖縫相耦合在一起；以及 一衝擊吸收組件，係、配設於該圓柱外殼中，用以適合 吸收且驅散衝擊衝力。 17.Γ求項16所述之_統，其愧工具串包含有-潛孔錄 18.如請求項16所述之鑽孔系統， 旋轉鑽孔系統。 其中該旋轉鑽頭包含有一雙頭 一種猶简麵力的·方法，係包含以下步驟： 將-工具串之一部份與一衝擊吸收器她合，其中該衝擊 30 19. ⑶ 4055 吸收态固定於一旋轉鑽頭上，該衝擊吸收器包含有： 一第一外殼件，係具有一外徑向壁，該外徑向壁具有 個或多個縱向延伸的接合件； —第二外殼件’係具有—外徑㈣’該外#向壁具有 個或多個縱向延伸的凹陷部份·以及

   -衝擊吸收組件，係配設於該第—外殼件與該第二外 殼件之間； 賴該__ ’用以使得該—個❹健合件與該一個 二==齧合且由此將扭矩直接從該第-外殼 2a=^r：r—轉 陷部份有效地餐合且由^匕減^多個接合件與該一個或多個凹

   等緊固件用以將該第—外傳运至複數個緊固件的應力，該 外殼件固定在-起件、該衝擊吸收組件、以及該第二 21.如請求項19所述夕 一潛孔鎚軸料^ 衝力的魏方法4包含有將 /第一外殼件相耦合。

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