JPS6034677B2 - 二重ドリル パイプおよびクロスオ−バを備えたボ−リング装置 - Google Patents
二重ドリル パイプおよびクロスオ−バを備えたボ−リング装置Info
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- JPS6034677B2 JPS6034677B2 JP406480A JP406480A JPS6034677B2 JP S6034677 B2 JPS6034677 B2 JP S6034677B2 JP 406480 A JP406480 A JP 406480A JP 406480 A JP406480 A JP 406480A JP S6034677 B2 JPS6034677 B2 JP S6034677B2
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- 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
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/12—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor using drilling pipes with plural fluid passages, e.g. closed circulation systems
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/16—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor using gaseous fluids
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- 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
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/28—Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring
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- Earth Drilling (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
地中にボアホール、さらに詳述すれば拡張ボアホール、
たとえば、ベンチ採鉱または採石で使用される***孔の
形成においては、パイロットホールを所定深さまでせん
孔し、ついでパイロットホールを拡張して爆薬を受入れ
るための大きなチャンバを形成することが慣行になって
いる。
たとえば、ベンチ採鉱または採石で使用される***孔の
形成においては、パイロットホールを所定深さまでせん
孔し、ついでパイロットホールを拡張して爆薬を受入れ
るための大きなチャンバを形成することが慣行になって
いる。
このようなボアホールはまた化学探鉱および石炭ガス化
技術における現場破砕に関連して有用である。オイルウ
ェルまたはガスウェルのような他のボアホールを地中へ
ボーリングする場合には、ウェルボァを所定距離の間拡
張することが必要でありまたは望ましいことがある。し
たがって、伸縮自在なドリルビッドを含むホールオープ
ナが発展した。伸縮自在ドリルビッドの一部はパイロッ
トホールおよび拡張チャンバを掘削するために伸縮自在
カッタと絹合せてパイロットビツドを含むものであった
。カツタを冷却しかつボアホールから切削暦を洗浄する
ためのボーリング流体として液体または泥を使用するボ
ーリングの場合には、ドリルパイプまたは導管を通して
ボーリング流体を下方に循環させることが通例であり、
流体はホールから切削屑を洗浄するためにパイプとボア
ホール間の環状空間を通って戻る。あるボアホールボー
リング作業の場合には、***孔および他のボアホールの
形成において、カッタを冷却しかつボア、ホールから切
削屑を除去するためにボーリング流体として空気または
ガスが使用される。
技術における現場破砕に関連して有用である。オイルウ
ェルまたはガスウェルのような他のボアホールを地中へ
ボーリングする場合には、ウェルボァを所定距離の間拡
張することが必要でありまたは望ましいことがある。し
たがって、伸縮自在なドリルビッドを含むホールオープ
ナが発展した。伸縮自在ドリルビッドの一部はパイロッ
トホールおよび拡張チャンバを掘削するために伸縮自在
カッタと絹合せてパイロットビツドを含むものであった
。カツタを冷却しかつボアホールから切削暦を洗浄する
ためのボーリング流体として液体または泥を使用するボ
ーリングの場合には、ドリルパイプまたは導管を通して
ボーリング流体を下方に循環させることが通例であり、
流体はホールから切削屑を洗浄するためにパイプとボア
ホール間の環状空間を通って戻る。あるボアホールボー
リング作業の場合には、***孔および他のボアホールの
形成において、カッタを冷却しかつボア、ホールから切
削屑を除去するためにボーリング流体として空気または
ガスが使用される。
しかしながら、空気による切削暦の効果的な除去は液体
ボーリング流体と比較して比較的高いくみ出し速度を必
要とする。最も権威ある資料によれば毎分5000フィ
ート(1524m)の程度の空気くみ出し速度が要求さ
れる。したがって、ボーリング流体として空気を使用し
て、大きなボアホールがせん孔されつつあるときには、
ドリルパイプ外側の環状空間中のこのような空気くみ出
し速度は達成が困難でありまたボーリングリグにおいて
利用できるまたは経済的に実施できろをのを超えたコン
ブレッサ容量を必要とすることになる。
ボーリング流体と比較して比較的高いくみ出し速度を必
要とする。最も権威ある資料によれば毎分5000フィ
ート(1524m)の程度の空気くみ出し速度が要求さ
れる。したがって、ボーリング流体として空気を使用し
て、大きなボアホールがせん孔されつつあるときには、
ドリルパイプ外側の環状空間中のこのような空気くみ出
し速度は達成が困難でありまたボーリングリグにおいて
利用できるまたは経済的に実施できろをのを超えたコン
ブレッサ容量を必要とすることになる。
さらに、追加したコンブレッサがボアホール環状空間を
介する切削屑の効果的なくみ出しを引起こすのに十分な
空気を供給しうるとしても、拡張チャンバまたはボアホ
ール上方縞づ・された環状空間へ戻る空気の速度は出口
において不快なまでに騒々しいものになり、かつ切削肩
やダストの摩耗性のためにドリルパイプおよび拡張ボア
ホールの完全性が損害されることになる。特に、***孔
の場合には、拡張チャンバの始端における肩部の浸食は
***効果が低減されるため望ましくない。ボーリング流
体を適切なくみ出し速度で供給するためにボーリング流
体のいわゆる逆循環が試みられた。
介する切削屑の効果的なくみ出しを引起こすのに十分な
空気を供給しうるとしても、拡張チャンバまたはボアホ
ール上方縞づ・された環状空間へ戻る空気の速度は出口
において不快なまでに騒々しいものになり、かつ切削肩
やダストの摩耗性のためにドリルパイプおよび拡張ボア
ホールの完全性が損害されることになる。特に、***孔
の場合には、拡張チャンバの始端における肩部の浸食は
***効果が低減されるため望ましくない。ボーリング流
体を適切なくみ出し速度で供給するためにボーリング流
体のいわゆる逆循環が試みられた。
この逆循環は空気をボアホール環状空間を通して下方に
循環させ、ついでビッドおよびドリルパイプを通して上
方に循環させることを含み、パイプの比較的小さいボア
内の速度は流路の横断面積が4・さいため非常に高くな
る。さらに、いわゆる二重同心パイプストリング中のボ
ーリング流体の循環があるボーリング作業において試み
られた。この二重同心パイプストリングにおいては同じ
の内側パイプと外側パイプが設けられ、両パイプはそれ
らの間の環状空間との蓮通を設定しかつ中央パイプボア
を通る流路を与える接続部を有する。しかしながら、パ
イプ接続部に良好なシールを与えかつ接続部を組立・分
解するためのレンチ区域または工具スロットを与えると
ともに、適切な流れ面積を維持することは、二重同心ド
リルパイプにおける問題点である。ドリルビッド上の伸
縮自在な、ビポット結合カッタ支持アーム拡張ボアホー
ルを開始するために空気によって外方へ膨張させられる
とき、空冷カッタビッド‘こおけるカツタへの空気の流
れは非常に大きいから、適度に短い時間のボーリングで
カツタの膨張を達成するのには不適切な圧力が存在し、
その結果として長いテーパ付側壁が形成され、この上を
ビポット結合カッタアームの後表面すなわち外表面が引
きずられて摩耗する。
循環させ、ついでビッドおよびドリルパイプを通して上
方に循環させることを含み、パイプの比較的小さいボア
内の速度は流路の横断面積が4・さいため非常に高くな
る。さらに、いわゆる二重同心パイプストリング中のボ
ーリング流体の循環があるボーリング作業において試み
られた。この二重同心パイプストリングにおいては同じ
の内側パイプと外側パイプが設けられ、両パイプはそれ
らの間の環状空間との蓮通を設定しかつ中央パイプボア
を通る流路を与える接続部を有する。しかしながら、パ
イプ接続部に良好なシールを与えかつ接続部を組立・分
解するためのレンチ区域または工具スロットを与えると
ともに、適切な流れ面積を維持することは、二重同心ド
リルパイプにおける問題点である。ドリルビッド上の伸
縮自在な、ビポット結合カッタ支持アーム拡張ボアホー
ルを開始するために空気によって外方へ膨張させられる
とき、空冷カッタビッド‘こおけるカツタへの空気の流
れは非常に大きいから、適度に短い時間のボーリングで
カツタの膨張を達成するのには不適切な圧力が存在し、
その結果として長いテーパ付側壁が形成され、この上を
ビポット結合カッタアームの後表面すなわち外表面が引
きずられて摩耗する。
かくして、カッタを担持するアーム上に膨張力を維持す
るとともに、ボァホーム拡張の初期段階中カッタから十
分な冷却空気を奪わないようにすることが望ましい。現
在利用できる空冷伸縮自在カツタは、カツタ支持アーム
中の空気の流れを可能にる構造が複雑であるとともに、
カッタヱレメントに作用する空気の清浄・冷却効果の点
で不十分である。
るとともに、ボァホーム拡張の初期段階中カッタから十
分な冷却空気を奪わないようにすることが望ましい。現
在利用できる空冷伸縮自在カツタは、カツタ支持アーム
中の空気の流れを可能にる構造が複雑であるとともに、
カッタヱレメントに作用する空気の清浄・冷却効果の点
で不十分である。
採鉱または採石作業における***孔の形成においては^
はじめの第一のドリルビツドおよびドリルストリングで
パイロットホールをせん孔し、ついで、第二のバスにお
いて、第二のドリルストリングに沿って移動する伸縮自
在ドリルでパイロットホールを拡張するところのッーパ
ス(two−pass)法は、ボアホール拡張がパイロ
ットホールの底部まで実質的に続行される場合、すぐれ
た***孔形状を生ずることが見出された。ドリルストリ
ングの外側の環状ボアホール空間は、パイロットホール
を堀削するときには横断流れ面積が大きくなから、ボー
リング流体または空気は通常ドリルストリング中を下方
に循環させ、ついで環状空間中を上方に循環させること
ができ、環状空間中の流体または空気のくみ出し速度は
適切である。しかしながら、その後、第二のホール拡張
パスが行なわれつつあるときには、ボアホーム拡張は環
状流れ面積を非常に増大するから、現存のコンブレッサ
では必要な空気くみ出し速度が得られなくなる。逆循環
によって膨張させられる伸縮自在ビートが、二重同心パ
イプストリングを介して使用されてもその場合には、環
状空間を通して空気を供給するためにリグにおける異な
った装具の組立が必要である。一方、パイロットビッド
は、二重パイプ環状空間を通して空気を供給する二重パ
イプリグ装具と共に二重パイプ上に使用することができ
なかった。かくして、現存の設備の場合にはパイロット
ボーリングバスと拡張ボーリングパス用の2つの別個の
パイプストリングが要求されることになる。多少平坦な
底部を有する拡張チャンバを設けるためにッーパス法で
***孔を形成するときには、1976年9月27日に出
願された米国特許出願第726,947号に詳細に開示
されているように、ボーリングの終結時に孔の底部に切
削屑や蓄積ダストが比較的に少ないことが望ましい。
はじめの第一のドリルビツドおよびドリルストリングで
パイロットホールをせん孔し、ついで、第二のバスにお
いて、第二のドリルストリングに沿って移動する伸縮自
在ドリルでパイロットホールを拡張するところのッーパ
ス(two−pass)法は、ボアホール拡張がパイロ
ットホールの底部まで実質的に続行される場合、すぐれ
た***孔形状を生ずることが見出された。ドリルストリ
ングの外側の環状ボアホール空間は、パイロットホール
を堀削するときには横断流れ面積が大きくなから、ボー
リング流体または空気は通常ドリルストリング中を下方
に循環させ、ついで環状空間中を上方に循環させること
ができ、環状空間中の流体または空気のくみ出し速度は
適切である。しかしながら、その後、第二のホール拡張
パスが行なわれつつあるときには、ボアホーム拡張は環
状流れ面積を非常に増大するから、現存のコンブレッサ
では必要な空気くみ出し速度が得られなくなる。逆循環
によって膨張させられる伸縮自在ビートが、二重同心パ
イプストリングを介して使用されてもその場合には、環
状空間を通して空気を供給するためにリグにおける異な
った装具の組立が必要である。一方、パイロットビッド
は、二重パイプ環状空間を通して空気を供給する二重パ
イプリグ装具と共に二重パイプ上に使用することができ
なかった。かくして、現存の設備の場合にはパイロット
ボーリングバスと拡張ボーリングパス用の2つの別個の
パイプストリングが要求されることになる。多少平坦な
底部を有する拡張チャンバを設けるためにッーパス法で
***孔を形成するときには、1976年9月27日に出
願された米国特許出願第726,947号に詳細に開示
されているように、ボーリングの終結時に孔の底部に切
削屑や蓄積ダストが比較的に少ないことが望ましい。
蓄積破片は爆発効果を低減しかつベンチの除去または効
果的破砕を妨害しうる。しかしながら、孔の中に残留す
る切削肩やダストが依然として問題になっている。本発
明は、上述したボーリング作業において有用な改良逆循
環、二重ドリル、パイプおよびクロスオーバ装置に関す
るものである。
果的破砕を妨害しうる。しかしながら、孔の中に残留す
る切削肩やダストが依然として問題になっている。本発
明は、上述したボーリング作業において有用な改良逆循
環、二重ドリル、パイプおよびクロスオーバ装置に関す
るものである。
本発明に従って、パイプ間に密封接続部またはジョイン
トを与えるねじ付ビン端部およびボックス端部を有する
複数本のパイプで構成された二重同じパイプストリング
が提供される。
トを与えるねじ付ビン端部およびボックス端部を有する
複数本のパイプで構成された二重同じパイプストリング
が提供される。
パイロットホールのボーリング中利用される1本のパイ
プはクロスオーバ構造体を有し、このクロスオーバ構造
体はパイロットビッドの上方で中央パイプを閉鎖し、空
気が中央パイプと外側パイプ間からパイロットビッドの
空気通路へ流れるようにし、それにより空気の帰還流は
パイプストリングとボアホール壁間の環状空間を上昇す
る。シールされたスィベル構造体はボーリング空気源か
ら中央パイプと外側パイプ間の空気を供給しかつシール
された二重パイプジョイントの1つによりパイプストリ
ングに結合された回転マンドレルを含む。さらに詳述す
れば、本発明は、パイプ間に内側ボアと外側流体通路を
画定する内側パイプと外側パイプを有する回転可能な二
重ドリルパイプストリング、ビッドを通ってボアホール
内へのボーリング流体の流れのための中央ボーリング流
体通路機構を有するドリルビッド、前記外側流体通路を
ボーリング流体源に接続するととも前記ドリルパイプの
回転を可能にする機構、および前記外側流体通路から前
記通路機構へボーリング流体を指向させるために前記ド
リルパイプに組込まれたクロスオーバ機構を含むもので
ある。
プはクロスオーバ構造体を有し、このクロスオーバ構造
体はパイロットビッドの上方で中央パイプを閉鎖し、空
気が中央パイプと外側パイプ間からパイロットビッドの
空気通路へ流れるようにし、それにより空気の帰還流は
パイプストリングとボアホール壁間の環状空間を上昇す
る。シールされたスィベル構造体はボーリング空気源か
ら中央パイプと外側パイプ間の空気を供給しかつシール
された二重パイプジョイントの1つによりパイプストリ
ングに結合された回転マンドレルを含む。さらに詳述す
れば、本発明は、パイプ間に内側ボアと外側流体通路を
画定する内側パイプと外側パイプを有する回転可能な二
重ドリルパイプストリング、ビッドを通ってボアホール
内へのボーリング流体の流れのための中央ボーリング流
体通路機構を有するドリルビッド、前記外側流体通路を
ボーリング流体源に接続するととも前記ドリルパイプの
回転を可能にする機構、および前記外側流体通路から前
記通路機構へボーリング流体を指向させるために前記ド
リルパイプに組込まれたクロスオーバ機構を含むもので
ある。
本発明は、これを実施する形態および方法の考察から明
らかにされるところの多くの他の利点および目的を有す
る。該形態および方法は本明細書の一部を構成する添付
図面に関連して本明細書に図示記載される。このように
な形態および方法は発明の一般原理を例示する目的で以
下に詳細に説明されるが、このような詳細な説明は制限
的意味にとられるべきでないことが理解されるべきであ
る。第la,lb図および第2a,2b図を参照すると
、通常のドリルビッドBで地層Fを通してせん孔するこ
とによってパイロットボアホールPH(第la,lb図
)を最初にせん孔する装置が略図で示されている。
らかにされるところの多くの他の利点および目的を有す
る。該形態および方法は本明細書の一部を構成する添付
図面に関連して本明細書に図示記載される。このように
な形態および方法は発明の一般原理を例示する目的で以
下に詳細に説明されるが、このような詳細な説明は制限
的意味にとられるべきでないことが理解されるべきであ
る。第la,lb図および第2a,2b図を参照すると
、通常のドリルビッドBで地層Fを通してせん孔するこ
とによってパイロットボアホールPH(第la,lb図
)を最初にせん孔する装置が略図で示されている。
ドリルビッドBは回転ドリルパイプのストリングPの下
端に固着され、ドリルパイプストリングPは適当な回転
駆動ユニットDによって回転させられ、それによ夕りド
リルパイプPが回転させられるにしたがって、ビツドB
上のカツタCがボアまたはパイロットホールPHを漸次
にせん孔し、空気ボーリングの場合には空気圧縮機によ
うな適当なボーリング流体源から供給導管10とフィベ
ルSを介して0ボーリング流体が供給される。図示のよ
うに、ドリルパイプストリングPは内側パイプmと外側
パイプOPを有する二重同心ドリルパイプであり、ジョ
イントJにおいて結合されかつ両パイプ間にそれぞれの
ジョイントを通して蓮適する環状空間Aを画定するとこ
ろの適切な長さまたはセクションで構成され、それによ
りボーリング流体または空気がパイプ10からスィベル
Sおよび環状空間Aを通してクロスオーバュニットCO
に供給さされ、ここで環状空間Aは横通路11を介して
クロスオーバュニツトの下端にある中空ボァ12と蓮適
する。ビッドBは通常のねじ付結合部13によってクロ
スオーバュニツトの下端に結合されかつ中央貫通路14
を有し、この通路をボーリング流体または空気がクロス
オーバュニツト通路12から通り、ビツドBを通ってボ
アホールPH内へ流出し、ボアホール壁とドリルパイプ
ストリングP間に限定された環状空間15を通って地表
面またはポアホールの出発機へ戻る。ボーリング流体ま
たは空気の流れはビッドBのカツタCを冷却しかつボー
リングが進行するにしたがってボアホールから切削肩を
洗浄するまたはくみ出す。一般に知られているように、
ドリルパイプとボァホール壁間の環状空間15を通って
上昇する空気の速度は、ボアホールから切削肩をくみ出
すために毎分5000フィート(1524m)の程度で
なければならない。
端に固着され、ドリルパイプストリングPは適当な回転
駆動ユニットDによって回転させられ、それによ夕りド
リルパイプPが回転させられるにしたがって、ビツドB
上のカツタCがボアまたはパイロットホールPHを漸次
にせん孔し、空気ボーリングの場合には空気圧縮機によ
うな適当なボーリング流体源から供給導管10とフィベ
ルSを介して0ボーリング流体が供給される。図示のよ
うに、ドリルパイプストリングPは内側パイプmと外側
パイプOPを有する二重同心ドリルパイプであり、ジョ
イントJにおいて結合されかつ両パイプ間にそれぞれの
ジョイントを通して蓮適する環状空間Aを画定するとこ
ろの適切な長さまたはセクションで構成され、それによ
りボーリング流体または空気がパイプ10からスィベル
Sおよび環状空間Aを通してクロスオーバュニットCO
に供給さされ、ここで環状空間Aは横通路11を介して
クロスオーバュニツトの下端にある中空ボァ12と蓮適
する。ビッドBは通常のねじ付結合部13によってクロ
スオーバュニツトの下端に結合されかつ中央貫通路14
を有し、この通路をボーリング流体または空気がクロス
オーバュニツト通路12から通り、ビツドBを通ってボ
アホールPH内へ流出し、ボアホール壁とドリルパイプ
ストリングP間に限定された環状空間15を通って地表
面またはポアホールの出発機へ戻る。ボーリング流体ま
たは空気の流れはビッドBのカツタCを冷却しかつボー
リングが進行するにしたがってボアホールから切削肩を
洗浄するまたはくみ出す。一般に知られているように、
ドリルパイプとボァホール壁間の環状空間15を通って
上昇する空気の速度は、ボアホールから切削肩をくみ出
すために毎分5000フィート(1524m)の程度で
なければならない。
第lb図に示すように、ビッドBのゲージがドリルパイ
プストリングPの直径よりごく僅かに大きいときには、
環状空間15の環状横断面積は十分な速度の空気の流れ
を可能にする。たとえば、空気が圧縮機からドリルパイ
プストリングの環状空間Aを通して130鷹CFMで供
給される場合には、ドリルパイプの直径は53/4イン
チ(146側)であり、ピツドのゲージは77′8イン
チ(20仇舷)であり、ボアホールは大きな空洞や拡張
部を持たない規則正しいものであり、環状空間15を通
って戻る空気のくみ出し速度は毎分8000フィート(
2438h)を超える程度すなわち切削肩を取出すのに
必要な最低速度をかなり超える程度になる。
プストリングPの直径よりごく僅かに大きいときには、
環状空間15の環状横断面積は十分な速度の空気の流れ
を可能にする。たとえば、空気が圧縮機からドリルパイ
プストリングの環状空間Aを通して130鷹CFMで供
給される場合には、ドリルパイプの直径は53/4イン
チ(146側)であり、ピツドのゲージは77′8イン
チ(20仇舷)であり、ボアホールは大きな空洞や拡張
部を持たない規則正しいものであり、環状空間15を通
って戻る空気のくみ出し速度は毎分8000フィート(
2438h)を超える程度すなわち切削肩を取出すのに
必要な最低速度をかなり超える程度になる。
このために、普通形または二重同D形のドリルパイプス
トリングを通して供給されるボーリング流体として、一
般的には他のガスを含む空気使用するボアホールのボー
リングが、***または他の採鉱作業用のボアホールを含
むボアホールを各種の地層中にボーリングするためにお
よびウェルボアのボーリングにおいて広く使用されてき
た。
トリングを通して供給されるボーリング流体として、一
般的には他のガスを含む空気使用するボアホールのボー
リングが、***または他の採鉱作業用のボアホールを含
むボアホールを各種の地層中にボーリングするためにお
よびウェルボアのボーリングにおいて広く使用されてき
た。
第2a,2b図に見られるように、クロスオーバ構造体
COを持たないドリルパイプストリングPが伸縮カツタ
形のホールオープナまたはボアホール拡張ビッドEBに
結合され、ピッドEBは下部自由端にカツタCを備えた
ビポツト結合カッタ支持アーム16を有し、伸縮カッタ
が外方へ回動してボーリングが進行するにしたがって、
カツタは拡張ボアホールまたはチャンバEHを形成する
。
COを持たないドリルパイプストリングPが伸縮カツタ
形のホールオープナまたはボアホール拡張ビッドEBに
結合され、ピッドEBは下部自由端にカツタCを備えた
ビポツト結合カッタ支持アーム16を有し、伸縮カッタ
が外方へ回動してボーリングが進行するにしたがって、
カツタは拡張ボアホールまたはチャンバEHを形成する
。
第la,lb図に関して説明したように、拡張ボアホー
ルまたはチャンバEHから切削屑を清浄するまたはくみ
出すために、空気がスィベルSを通してドリルパイプス
トリングPに供給されるべき場合には、くみ出し速度は
所要最低値以下になるであろう。たとえば、拡張ボアホ
ールEHは直径が13インチ(330帆)であり、ボー
リング空気は130$CFMで供給される場合には、拡
張ボアホール内の空気速度は毎分1700フィート(5
18m)よりやや大きい程度である。
ルまたはチャンバEHから切削屑を清浄するまたはくみ
出すために、空気がスィベルSを通してドリルパイプス
トリングPに供給されるべき場合には、くみ出し速度は
所要最低値以下になるであろう。たとえば、拡張ボアホ
ールEHは直径が13インチ(330帆)であり、ボー
リング空気は130$CFMで供給される場合には、拡
張ボアホール内の空気速度は毎分1700フィート(5
18m)よりやや大きい程度である。
しかしながら、本発明に従って、矢印で示すように、空
気はスイベルSを通して内側パイプ把と外側パイプCP
間の環状空間Aに供給され、ボアホール内へ流下し、つ
いで内側パイプmに入り、その中を流上してその頂部か
ら流出する。内側パイプのボアは直径が2インチ(50
.8伽)であり、130$CFMで環状空間Aを通して
供給された空の全部が2インチボアを通して表面へ戻さ
れると仮定すれば、くみ出し速度は毎分60,000フ
ィート(18,288h)の程度になる。したがって、
ボアホールに入った空気の10%だけが内側パイプを通
って戻る場合には、くみ出し速度はなお毎分6000フ
ィート(1828.8h)の程度になり、これは切削肩
をくみ出すのに必要な最低速度を超えている。
気はスイベルSを通して内側パイプ把と外側パイプCP
間の環状空間Aに供給され、ボアホール内へ流下し、つ
いで内側パイプmに入り、その中を流上してその頂部か
ら流出する。内側パイプのボアは直径が2インチ(50
.8伽)であり、130$CFMで環状空間Aを通して
供給された空の全部が2インチボアを通して表面へ戻さ
れると仮定すれば、くみ出し速度は毎分60,000フ
ィート(18,288h)の程度になる。したがって、
ボアホールに入った空気の10%だけが内側パイプを通
って戻る場合には、くみ出し速度はなお毎分6000フ
ィート(1828.8h)の程度になり、これは切削肩
をくみ出すのに必要な最低速度を超えている。
既知のように、ドリルパイプストリングの中央を上昇す
る適切な空気の流れを確保するために、ドリルパイプス
トリングPとボアホールPHの壁との間にバッフルを使
用することもできる。
る適切な空気の流れを確保するために、ドリルパイプス
トリングPとボアホールPHの壁との間にバッフルを使
用することもできる。
しかしながら、本発明に従って、第2a図に見られるよ
うに、中央パイプ中を上昇する空気の流れは内側パイプ
mを通して空気を引出すために機構Vを設けることにっ
て高められる。ドライブユニットDは図示のように液圧
モータMのような適当なモー夕で駆動される伝動装置に
よって駆動される内側ドライブパイプ17を有する。流
体と切削暦はドライブパイプ17中を上昇してドライブ
ユニットハウジング内の放出チャンバ17aに流入し、
パイプ17はそれと係合するパッキング17bを有し、
ドライブユニットハウジング内へダストが入るのを防止
する。出口結合部19はフアスナ19aでハウジングに
結合されかつハウジングチヤンバ17aから放出ホース
19bまで流路を設定している。ベンチュリ機構Vは放
出ホース19bと関連してホースを通る流れを誘導し、
したがってドリルパイプストリングの中央を通って上昇
する流れを誘導する。ベンチュリは放出ホース19bに
取付けられかつ貫通流路19dを有するハウジング19
Cを含む。ハウジング19C上のフランジ19eは環状
空間または通路19fを有し、これに入口導管19gを
介して空気が供給される。環状ギャップ19hは環状通
路19fから流路19d内へ下流方向に閉口してギャッ
プの上流側の流路19d内の圧力を低減し、それにより
、空気がスイベルSを通して供給され、内側パイプと外
側パイプ間の環状空間Aを流下し、ビッドを通ってボァ
ホールに流入するにしたがって、ボアホールから内側ド
リルパイプを通って流上して放出ホースを通る流体の流
れが誘導される。ベンチュリすなわち真空発生機構Vは
、ボアホールの拡張が完了し、ボーリング空気の供給が
停止されたときに別の利点を与える。
うに、中央パイプ中を上昇する空気の流れは内側パイプ
mを通して空気を引出すために機構Vを設けることにっ
て高められる。ドライブユニットDは図示のように液圧
モータMのような適当なモー夕で駆動される伝動装置に
よって駆動される内側ドライブパイプ17を有する。流
体と切削暦はドライブパイプ17中を上昇してドライブ
ユニットハウジング内の放出チャンバ17aに流入し、
パイプ17はそれと係合するパッキング17bを有し、
ドライブユニットハウジング内へダストが入るのを防止
する。出口結合部19はフアスナ19aでハウジングに
結合されかつハウジングチヤンバ17aから放出ホース
19bまで流路を設定している。ベンチュリ機構Vは放
出ホース19bと関連してホースを通る流れを誘導し、
したがってドリルパイプストリングの中央を通って上昇
する流れを誘導する。ベンチュリは放出ホース19bに
取付けられかつ貫通流路19dを有するハウジング19
Cを含む。ハウジング19C上のフランジ19eは環状
空間または通路19fを有し、これに入口導管19gを
介して空気が供給される。環状ギャップ19hは環状通
路19fから流路19d内へ下流方向に閉口してギャッ
プの上流側の流路19d内の圧力を低減し、それにより
、空気がスイベルSを通して供給され、内側パイプと外
側パイプ間の環状空間Aを流下し、ビッドを通ってボァ
ホールに流入するにしたがって、ボアホールから内側ド
リルパイプを通って流上して放出ホースを通る流体の流
れが誘導される。ベンチュリすなわち真空発生機構Vは
、ボアホールの拡張が完了し、ボーリング空気の供給が
停止されたときに別の利点を与える。
ボーリング作業が終了したとき、ボアホールはある量の
切削屑がダストを含み、これはドリルパイプの外、側の
ボアホール内の環状空間中を上昇しており、ついでホー
ルの底部に沈降するものである。ベンチュリに連続した
空気の適用は放出導管中に流れを誘導し、それにより引
続いて空気が中央パイプ中を引上げられ、ボアホールの
底部から切削肩を上昇させる。真空操作中、ドリル、パ
イプPを回転させればビッド上のカツタがホールの底部
にある切削肩をかくはんすることができる。
切削屑がダストを含み、これはドリルパイプの外、側の
ボアホール内の環状空間中を上昇しており、ついでホー
ルの底部に沈降するものである。ベンチュリに連続した
空気の適用は放出導管中に流れを誘導し、それにより引
続いて空気が中央パイプ中を引上げられ、ボアホールの
底部から切削肩を上昇させる。真空操作中、ドリル、パ
イプPを回転させればビッド上のカツタがホールの底部
にある切削肩をかくはんすることができる。
第3a,3b,3c,4図を参照すると、スィベル構造
体Sが詳細に示されている。
体Sが詳細に示されている。
内部にスイベル構造体は貫通中央流路21を有する細長
いボディまたはマンドレル20を含む。その上端にボデ
ィ20は外ねじ付ピン22を有し、このピンはロータリ
ドライブ部材17の内ねじ付ボックス23に俵入し、都
材17は前述したようにドライブユニットDによって回
転させられる。ロータリドラィブ部村は貫通中央通路2
5を有し、この通路はスイベル通路21ならびに放出導
管およびベンチュリ機構Vと蓮適する。その下端に、ス
イベルボディまたはマンドレル20は内ねじ付ボックス
部分26を有し、このボックス部分は外ねじ付ピン27
と結合してジョイントJを形成している。管状の外側ボ
ディセクション28はボディまたはマンドレル20のま
わりに配置されかつ適切な位置でこれに溶接されて内側
および外側ボディセクションを強固に結合している。
いボディまたはマンドレル20を含む。その上端にボデ
ィ20は外ねじ付ピン22を有し、このピンはロータリ
ドライブ部材17の内ねじ付ボックス23に俵入し、都
材17は前述したようにドライブユニットDによって回
転させられる。ロータリドラィブ部村は貫通中央通路2
5を有し、この通路はスイベル通路21ならびに放出導
管およびベンチュリ機構Vと蓮適する。その下端に、ス
イベルボディまたはマンドレル20は内ねじ付ボックス
部分26を有し、このボックス部分は外ねじ付ピン27
と結合してジョイントJを形成している。管状の外側ボ
ディセクション28はボディまたはマンドレル20のま
わりに配置されかつ適切な位置でこれに溶接されて内側
および外側ボディセクションを強固に結合している。
図示のように、外側ボディセクション28はこれを内側
ボディセクションの上部分に固着する上部溶接部29を
有し、外側ボディセクションに設けられた孔内に形成さ
れた、適当数の縦方向および円周方向に離間した溶接部
30もまた両ボディセクションを結合するために設けら
れている。内側ボディセクション上に外側ボディセクシ
ョン28を組付ける前に、内側ボディセクションにある
数の円方向に離間し、縦方向に延在するミリング加工ス
ロット31が設けられ、スロット31はさらに下方に延
在しかつ円周方向に離間したスロット32(第3c図)
と運通し、これらのスロットを通って空気がマンドレル
ボディセクション間を下方に流れるようになっている。
第3C図に見られるように、スロット32はスロット3
1,33より狭いが、深くなっており、それによりほぼ
同一の有効空気流面積を有する。スロット32の幅が狭
いことにより、スイベルボディのある数の円周方向に離
間した位置に外方に関口したレンチスロット34が形成
され、スロット34はボディの縦方向に延在しかつ下向
きの肩部35を与え、それにより、周知のように、垂直
支持工具および保持工具をボーリングリグによってボデ
ィに適用することができる。レワチスロット34は内側
ボディ部分20の外部に形成された外側スロット36で
部分的に形成され、好適には溶接ビード37がレンチス
ロツト34内のボディ部分の界面のまわりに形成されて
いる。回転可能なスィベルボディ構造体のまわりには外
側スィベルハウジング構造体38が配置され、このハウ
ジング構造体は、ボーリング作業中スィベルアセンブリ
の下方移動を可能にする適切な支持装置内に動かないよ
うに保持されるのに適応している。支持装置が図示され
ていないのは、それは本発明にとって重要ではなく、こ
のタイプの装置の使用で周知であるように、各種の支持
装置が使用されうるからである。
ボディセクションの上部分に固着する上部溶接部29を
有し、外側ボディセクションに設けられた孔内に形成さ
れた、適当数の縦方向および円周方向に離間した溶接部
30もまた両ボディセクションを結合するために設けら
れている。内側ボディセクション上に外側ボディセクシ
ョン28を組付ける前に、内側ボディセクションにある
数の円方向に離間し、縦方向に延在するミリング加工ス
ロット31が設けられ、スロット31はさらに下方に延
在しかつ円周方向に離間したスロット32(第3c図)
と運通し、これらのスロットを通って空気がマンドレル
ボディセクション間を下方に流れるようになっている。
第3C図に見られるように、スロット32はスロット3
1,33より狭いが、深くなっており、それによりほぼ
同一の有効空気流面積を有する。スロット32の幅が狭
いことにより、スイベルボディのある数の円周方向に離
間した位置に外方に関口したレンチスロット34が形成
され、スロット34はボディの縦方向に延在しかつ下向
きの肩部35を与え、それにより、周知のように、垂直
支持工具および保持工具をボーリングリグによってボデ
ィに適用することができる。レワチスロット34は内側
ボディ部分20の外部に形成された外側スロット36で
部分的に形成され、好適には溶接ビード37がレンチス
ロツト34内のボディ部分の界面のまわりに形成されて
いる。回転可能なスィベルボディ構造体のまわりには外
側スィベルハウジング構造体38が配置され、このハウ
ジング構造体は、ボーリング作業中スィベルアセンブリ
の下方移動を可能にする適切な支持装置内に動かないよ
うに保持されるのに適応している。支持装置が図示され
ていないのは、それは本発明にとって重要ではなく、こ
のタイプの装置の使用で周知であるように、各種の支持
装置が使用されうるからである。
さらに詳述すると、外側の固定スィベル構造体38は中
央環状部材39を含み、この部材は回転可能な内側ボデ
ィ構造体のまわりに配置されかつ軸方向に離間した適当
な内側サイドリングシール40,41を担持する。
央環状部材39を含み、この部材は回転可能な内側ボデ
ィ構造体のまわりに配置されかつ軸方向に離間した適当
な内側サイドリングシール40,41を担持する。
シール40、41は好適にはェラストマシールでありか
つ空気入口導管10からのをスイベルアセンブリから捕
れないように密封するのに適応している。第3a図に見
られるように、導管10は環状空間42内へ閉口し、、
この環状空間42はスィベル部村およびスィベルマンド
レルの外側ボディセクション28の円筒壁に対向関係に
形成された環状溝43、44で画定されてる。環状空間
42とマンドレルの縦方向に延在する流路またはスロッ
ト31との間にはある数の円周方向に離間した半径方向
ボート45が形成されている。上部ベアリング機構46
と下部ベアリング機構47は内側マンドレル構造体を外
側スィベル構造体内に回転可能に支持している。上部ベ
アリング機構46は肩部49上に着座する内側ベアリン
グレース48を含み、肩部49は外側マンドレルボデイ
セクション28上に設けられかつベアリングェレメント
またはロ−ラ51と係合する内方かつ上方に傾斜したレ
ースまたは表面50を有する。
つ空気入口導管10からのをスイベルアセンブリから捕
れないように密封するのに適応している。第3a図に見
られるように、導管10は環状空間42内へ閉口し、、
この環状空間42はスィベル部村およびスィベルマンド
レルの外側ボディセクション28の円筒壁に対向関係に
形成された環状溝43、44で画定されてる。環状空間
42とマンドレルの縦方向に延在する流路またはスロッ
ト31との間にはある数の円周方向に離間した半径方向
ボート45が形成されている。上部ベアリング機構46
と下部ベアリング機構47は内側マンドレル構造体を外
側スィベル構造体内に回転可能に支持している。上部ベ
アリング機構46は肩部49上に着座する内側ベアリン
グレース48を含み、肩部49は外側マンドレルボデイ
セクション28上に設けられかつベアリングェレメント
またはロ−ラ51と係合する内方かつ上方に傾斜したレ
ースまたは表面50を有する。
外側レース部材51′はベアリングローラ51によって
係合されかつベアリングリテーナ兼シールスリーブ53
内に設けられたシート52内に係合している。このスリ
ーブ53は、中央スィベルハウジング部材39上に設け
られた、上方に延在する環状フランジ55上に54にお
いてねじ係合しかつ上部の円周方向に延在しかつ内方に
突出するフランジ55′を有し、このフランジはマンド
レルボデイセクション20の外側円筒面と摺動可能にシ
ール係合する内側シールリング構造体56を有し、それ
によりベアリング機構46を浸食性ごみ類から保護して
いる。一方、下部ベアリング機構47は内側レース57
を有し、この内側レースはマンドレルボディ構造体上に
設けられたシート58内に着座しかつベアリングェレメ
トまたはローラ60によって係合される下方かつ内方に
傾斜した表面またはレースウェィ59を有し、ベアリン
グローラ60はまたシート63内に配置された外側ベア
リングレース62の対向する上方かつ外方に傾斜したレ
ースウェイ61と係合し、シ−ト63は、下部ベアリン
グリテーナスリープ64で設けられている。このスリー
ブ64はマンドレルハゥジング中央部材39に設けられ
た、下方に延在する環状フランジ66に65においてね
じ結合されかつ円周方向に延在しかつ内方に突出する下
部フランジ67を有し、このフランジ67はマンドレル
構造体の外側円筒表面と摺動可能にシール係合する内部
シールアセンブリ68を担持し、それにより下部ベアリ
ング機構アセンブリ内への異物質の侵入を防止する。以
上からわかるように、外側スイベルハウジング構造体3
8はスィベルマンドレル構造体のまわりに容異に組付け
ることができまたそれぞれのベアリングリテーナスリー
ブ53、64と中央ハウジング部材39のねじ結合を分
離することによって修理のために容易に分解することが
できる。さらに、ベアリングリテーナスリーブ53、6
4が除去されるとき、中央ハウジング部材39をスィベ
ルマンドレルの端から軸方向上方へ移動させてシールリ
ング40、41を修理・交換することもできる。第5a
,5b図ならびに第6,7図を参照すると、典型的なジ
ョイントJが示されている。
係合されかつベアリングリテーナ兼シールスリーブ53
内に設けられたシート52内に係合している。このスリ
ーブ53は、中央スィベルハウジング部材39上に設け
られた、上方に延在する環状フランジ55上に54にお
いてねじ係合しかつ上部の円周方向に延在しかつ内方に
突出するフランジ55′を有し、このフランジはマンド
レルボデイセクション20の外側円筒面と摺動可能にシ
ール係合する内側シールリング構造体56を有し、それ
によりベアリング機構46を浸食性ごみ類から保護して
いる。一方、下部ベアリング機構47は内側レース57
を有し、この内側レースはマンドレルボディ構造体上に
設けられたシート58内に着座しかつベアリングェレメ
トまたはローラ60によって係合される下方かつ内方に
傾斜した表面またはレースウェィ59を有し、ベアリン
グローラ60はまたシート63内に配置された外側ベア
リングレース62の対向する上方かつ外方に傾斜したレ
ースウェイ61と係合し、シ−ト63は、下部ベアリン
グリテーナスリープ64で設けられている。このスリー
ブ64はマンドレルハゥジング中央部材39に設けられ
た、下方に延在する環状フランジ66に65においてね
じ結合されかつ円周方向に延在しかつ内方に突出する下
部フランジ67を有し、このフランジ67はマンドレル
構造体の外側円筒表面と摺動可能にシール係合する内部
シールアセンブリ68を担持し、それにより下部ベアリ
ング機構アセンブリ内への異物質の侵入を防止する。以
上からわかるように、外側スイベルハウジング構造体3
8はスィベルマンドレル構造体のまわりに容異に組付け
ることができまたそれぞれのベアリングリテーナスリー
ブ53、64と中央ハウジング部材39のねじ結合を分
離することによって修理のために容易に分解することが
できる。さらに、ベアリングリテーナスリーブ53、6
4が除去されるとき、中央ハウジング部材39をスィベ
ルマンドレルの端から軸方向上方へ移動させてシールリ
ング40、41を修理・交換することもできる。第5a
,5b図ならびに第6,7図を参照すると、典型的なジ
ョイントJが示されている。
各ジョイントJはボックス端70とピン端71を含む。
ボックス端70は内側管状部材72から構成され、この
管状部材72は適当数の円周方向に離間しかつ縦方向に
延在するミリング加工流路73および貫通中央流路74
を有する。その下端に、部材72は下方かつ外方にテー
パした内ねじ75を有し、このねじはピン部分の外ねじ
76を受けるのに適応している。その上端に、ボックス
部材72は環状シート77を有し、このシートは流路7
4を取囲みかつ細長いパイプセクション79の下方に延
在する円筒形端部分78を受入れ、パイプセクション7
9は円周方向に連続する熔接部80でボックス部材72
に溶接されている。パィプ79のまわりにはこれと共に
環状空間Aを画定する細長い外側パイプ81が配置され
、このパイプは半径方向開□83内の適当数の円周方向
に離間した溶接部82によってボックス部材72の上端
に溶接されている。ボックス部材72にはまた下方に延
在するコネクタスリーブ84が溶接され、このスリーブ
はボッグス部材72のまわりを下方に延在しかつ下向き
端部または肩部85を与え、この肩部はねじ付ボッグス
セクションの下端86より下に突出している。スリーブ
84はその半径方向関口88内に与えられた、適当数の
円周方向に離間した溶接部87によってボックス部材7
2に溶接されている。さらに、上部パイプセクション8
1および下方に延在するスリーブ84の対向端間には円
周方向に連続した溶接部89が設けられている。外側コ
ネクタスリープ84と内側ボツグス部材はまた溶接部9
0によりそれらの下端付近で結合され、この溶接部は内
側ポッグス部材72の下端と下端肩部85上方のコネク
タスリーブ84の円周辺との接合部において円周方向に
延在する。第5b図に見られるように、それぞれジョイ
ントJのピン端71を有する各パイプの上端は、ピンボ
ディセクション92上に設けられた、上方かつ内方にテ
ーパしたピンセクション91上に外ねじ76を有し、ピ
ソボディセクション92は縦方向に延在する貫通ボアま
たは流体通路93を有し、この通路はカップリングのボ
ッグス機70中の通路74と整合するのに適応している
。その下端に、ピンボディセクション92は内部環状シ
ート94を有し、このシートは中央パイプ79の上方に
延在する円筒形端セクション95を受入れ、パイプ79
は円周方向に連続した溶接部96によりピンボディセク
ション92に溶接されている。ピンボディセクション9
2の外周辺には、その上端に隣接して、ある数の円周方
向に離間した、縦方向に延在するスロット97が形成さ
れ、スロット97は比較的により狭いが、より深い縦方
向に延在するスロット98と蓮通し、スロット98はそ
れらの下端においてさらに縦方向に延在するスロット9
9と蓮適している。スロット97は、ポッグス端86の
最下端と外側ピンコネクタスリーブ102の上端の上向
き表面または肩部101との間の環状空間100と蓮適
している。下部スロット99は下部パイプ81と下にあ
るユニットの内側パイプ79との間の環状空間Aと蓮適
している。前述したスロット32、33の場合と同様に
、スロット97、99の横断面積は、それらの円周方向
長さがよ狭いスロット98より比較的大きいため、スロ
ット98と実質的に同一の横断空気流面積を有する。外
側ピンスリーブ102は、スリーブ102の半径方向開
口104内に形成された、適当数の円周方向に離間した
溶援部103により、かつ、スリーブ102の上端およ
びピンボデイ92の上部外縁に形成された溶接部105
により、内側ピンボディセクション92に溶接されてい
る。第7図に見られるように、比較的狭い、円周方向に
離間したスロット98は、円周方向に離間したまたは半
径方向に対向するレンチスロット106が形成されうる
ところのボディ92の実質的なセグメントを与え、これ
らのスロット106は縦方向かつ円周方向に延在し、ボ
ーリングIJグの通常の保持および支持部材と係合可能
な、縦方向に延在する対向肩部107および下向き水平
面108を与える。リグ上に設けられかつレチスロット
内に係合する突起につてピン端を保持することにより、
上にあるパイプをリグで回転させてピンとボツグス間に
ねじ結合を構成することができる。第5a図を参照する
とわかるように、ピン91の上端aには、ボツグスボデ
イセクション72と係合するための弾性シール機構が設
けられている。
ボックス端70は内側管状部材72から構成され、この
管状部材72は適当数の円周方向に離間しかつ縦方向に
延在するミリング加工流路73および貫通中央流路74
を有する。その下端に、部材72は下方かつ外方にテー
パした内ねじ75を有し、このねじはピン部分の外ねじ
76を受けるのに適応している。その上端に、ボックス
部材72は環状シート77を有し、このシートは流路7
4を取囲みかつ細長いパイプセクション79の下方に延
在する円筒形端部分78を受入れ、パイプセクション7
9は円周方向に連続する熔接部80でボックス部材72
に溶接されている。パィプ79のまわりにはこれと共に
環状空間Aを画定する細長い外側パイプ81が配置され
、このパイプは半径方向開□83内の適当数の円周方向
に離間した溶接部82によってボックス部材72の上端
に溶接されている。ボックス部材72にはまた下方に延
在するコネクタスリーブ84が溶接され、このスリーブ
はボッグス部材72のまわりを下方に延在しかつ下向き
端部または肩部85を与え、この肩部はねじ付ボッグス
セクションの下端86より下に突出している。スリーブ
84はその半径方向関口88内に与えられた、適当数の
円周方向に離間した溶接部87によってボックス部材7
2に溶接されている。さらに、上部パイプセクション8
1および下方に延在するスリーブ84の対向端間には円
周方向に連続した溶接部89が設けられている。外側コ
ネクタスリープ84と内側ボツグス部材はまた溶接部9
0によりそれらの下端付近で結合され、この溶接部は内
側ポッグス部材72の下端と下端肩部85上方のコネク
タスリーブ84の円周辺との接合部において円周方向に
延在する。第5b図に見られるように、それぞれジョイ
ントJのピン端71を有する各パイプの上端は、ピンボ
ディセクション92上に設けられた、上方かつ内方にテ
ーパしたピンセクション91上に外ねじ76を有し、ピ
ソボディセクション92は縦方向に延在する貫通ボアま
たは流体通路93を有し、この通路はカップリングのボ
ッグス機70中の通路74と整合するのに適応している
。その下端に、ピンボディセクション92は内部環状シ
ート94を有し、このシートは中央パイプ79の上方に
延在する円筒形端セクション95を受入れ、パイプ79
は円周方向に連続した溶接部96によりピンボディセク
ション92に溶接されている。ピンボディセクション9
2の外周辺には、その上端に隣接して、ある数の円周方
向に離間した、縦方向に延在するスロット97が形成さ
れ、スロット97は比較的により狭いが、より深い縦方
向に延在するスロット98と蓮通し、スロット98はそ
れらの下端においてさらに縦方向に延在するスロット9
9と蓮適している。スロット97は、ポッグス端86の
最下端と外側ピンコネクタスリーブ102の上端の上向
き表面または肩部101との間の環状空間100と蓮適
している。下部スロット99は下部パイプ81と下にあ
るユニットの内側パイプ79との間の環状空間Aと蓮適
している。前述したスロット32、33の場合と同様に
、スロット97、99の横断面積は、それらの円周方向
長さがよ狭いスロット98より比較的大きいため、スロ
ット98と実質的に同一の横断空気流面積を有する。外
側ピンスリーブ102は、スリーブ102の半径方向開
口104内に形成された、適当数の円周方向に離間した
溶援部103により、かつ、スリーブ102の上端およ
びピンボデイ92の上部外縁に形成された溶接部105
により、内側ピンボディセクション92に溶接されてい
る。第7図に見られるように、比較的狭い、円周方向に
離間したスロット98は、円周方向に離間したまたは半
径方向に対向するレンチスロット106が形成されうる
ところのボディ92の実質的なセグメントを与え、これ
らのスロット106は縦方向かつ円周方向に延在し、ボ
ーリングIJグの通常の保持および支持部材と係合可能
な、縦方向に延在する対向肩部107および下向き水平
面108を与える。リグ上に設けられかつレチスロット
内に係合する突起につてピン端を保持することにより、
上にあるパイプをリグで回転させてピンとボツグス間に
ねじ結合を構成することができる。第5a図を参照する
とわかるように、ピン91の上端aには、ボツグスボデ
イセクション72と係合するための弾性シール機構が設
けられている。
さらに詳述すると、ピンセクション91の上端91aに
は円周方向に延在する環状溝91bを有し、この中に環
状ェラストマまたは他のシールリング91cが配置され
、このシールリングは常時表面91aの外方すなわち上
方に突出している。シールリング91cは、ジョイント
を構成するとき、ボッグスボディセクション72内に設
けられた下向き肩部91dに対して弾性的にシール係合
する、このシール構成によりピンセクションとボッグス
セクションは肩部101と85において当接し、内側パ
イプと外側パイプ間に流体密シールを形成し、弾性シー
ルリング91cが環状空間Aから内側パイプを介する中
央通路内への空気流を防止する。第8a,8b図を参照
すると、クロスオーバアセンブリCOが詳細に示されて
いる。
は円周方向に延在する環状溝91bを有し、この中に環
状ェラストマまたは他のシールリング91cが配置され
、このシールリングは常時表面91aの外方すなわち上
方に突出している。シールリング91cは、ジョイント
を構成するとき、ボッグスボディセクション72内に設
けられた下向き肩部91dに対して弾性的にシール係合
する、このシール構成によりピンセクションとボッグス
セクションは肩部101と85において当接し、内側パ
イプと外側パイプ間に流体密シールを形成し、弾性シー
ルリング91cが環状空間Aから内側パイプを介する中
央通路内への空気流を防止する。第8a,8b図を参照
すると、クロスオーバアセンブリCOが詳細に示されて
いる。
このアセンブ川ま貫通流路110および上部の内側ボデ
ィセクション111を含む細長い中央セクションを含み
、内側ボディセクション111は上方のパイプセクショ
ンの下端にあるボツグスねじ75と係合したねじ付ピン
端112を有する。そ下端に、内側ボディセクション1
11は環状シート113を有し、このシートは下端細長
いクロスオーバボディセクション115の端突起114
を受入れ、ボディセクション115は円周方向に連続し
た熔接部116によりボディセクション111に溶接さ
れている。上部ボディセクション111はミリング加工
した細長いスロット117を有し、スロット117はそ
れらの下端において内側ボディセクション115と外側
管状ボディセクション118間の環状空間A内へ閉口し
、外側管状ボディセクション118は119において上
部の外側ボディセクション12川こ熔接され、外側ボデ
ィセクション12川ま、ねじ結合されたとき、上部パイ
プセクションの下向き肩部と係合可能な上向き肩部12
1を与える。また、前述したように、ピン112はその
上端表面に環状の弾性的に変形可能なまたはェラストマ
質のシールリング122を担持し、このシールリングは
環状空間Aからアセンブリを通る中央通路内への空気流
を防止する。上部の外側ボディセクション12川まその
孔124内に形成された適当数の溶接部123により内
側ボディセクション111に熔接され、下部の外側ボデ
ィセクション118もまた溶接部119の下方でボディ
セクション118の孔126内に形成された適当数の溶
接部125により内側ボディセクション111に溶接さ
れている。クロスオーバアセンブリCOの下端において
、1内側管状ボディ部材115と外側管状ボディ部村1
18はクロスオーバ・コネク夕部材127に接合され、
部材127はビットBの外ねじ付ピン129に結合され
たねじ付ボッグス128を有する。
ィセクション111を含む細長い中央セクションを含み
、内側ボディセクション111は上方のパイプセクショ
ンの下端にあるボツグスねじ75と係合したねじ付ピン
端112を有する。そ下端に、内側ボディセクション1
11は環状シート113を有し、このシートは下端細長
いクロスオーバボディセクション115の端突起114
を受入れ、ボディセクション115は円周方向に連続し
た熔接部116によりボディセクション111に溶接さ
れている。上部ボディセクション111はミリング加工
した細長いスロット117を有し、スロット117はそ
れらの下端において内側ボディセクション115と外側
管状ボディセクション118間の環状空間A内へ閉口し
、外側管状ボディセクション118は119において上
部の外側ボディセクション12川こ熔接され、外側ボデ
ィセクション12川ま、ねじ結合されたとき、上部パイ
プセクションの下向き肩部と係合可能な上向き肩部12
1を与える。また、前述したように、ピン112はその
上端表面に環状の弾性的に変形可能なまたはェラストマ
質のシールリング122を担持し、このシールリングは
環状空間Aからアセンブリを通る中央通路内への空気流
を防止する。上部の外側ボディセクション12川まその
孔124内に形成された適当数の溶接部123により内
側ボディセクション111に熔接され、下部の外側ボデ
ィセクション118もまた溶接部119の下方でボディ
セクション118の孔126内に形成された適当数の溶
接部125により内側ボディセクション111に溶接さ
れている。クロスオーバアセンブリCOの下端において
、1内側管状ボディ部材115と外側管状ボディ部村1
18はクロスオーバ・コネク夕部材127に接合され、
部材127はビットBの外ねじ付ピン129に結合され
たねじ付ボッグス128を有する。
クロスオーバ・コネクタ部材127は環状シート131
を与える円筒形ボディー30を有し、シート131は内
側ボディセクション115の下方に延在する円筒形部分
132を受入れ、2つの部分は円周方向に連続した溶接
部133で熔接されている。図示のように、コネクタボ
ディ130は上部ボディセクションの中央にある流体通
路110の下端を閉鎖している。外側管状ボディセクシ
ョン118は、円筒形クロスオーバポディ130を包囲
するボディセクション118の部分の孔135内に形成
された。ある数の円周方向に離間した溶接部134によ
じクロスオーバ・コネクタ部材127に強固に結合され
ている。ボディセクション118の下端とクロスオー・
コネクタ部材127との間には別の円周方向に連続た溶
接部136が設けられている。クロスオーバボディ13
0の側部にある、ある数の円周方向に離間した、細長い
ミリング加工スロット137は、環状空間Aと蓮通しま
たクロスオーバポディ1301こ形成されかつスロット
137とボディ130の中央ボア140との間に形成さ
れた、ある数の半径方向ボート139と蓮適している。
ボア140はビットBを通る中央流路141内へ下方に
閉口し、それにより環状空間Aを通って下方へ流れる空
気がビットBに入り、第la図に関して前述したように
、ボアホール内へ放出される。第10a,10b,10
cを参照すると、本発明の伸縮自在カツタホール、オー
プナまたはホール陥張ビットが示されている。ビットE
Bは細長い管状ボディ150を含み、この管状ボディは
ドリルパイプPの下端にあるねじ75とねじ係合しかつ
ドリルパイプセクションの下端と152において肩部接
触する上部ピン機151を有し、ピン151はその上端
にボッグス70内で係合可能なェラストマ質または弾性
シールリング153を担持し、外側流路とホールオープ
ナビツトのボディを貫通する内側流路154との間にシ
ールを与えている。ビットボディ1501こ沿い円周方
向に離間した位置にある数の細長いミリング加工スロッ
ト155が設けられ、スロット155はボディの上端の
接続部を通してドリルパイプストリングの環状空間と蓮
通し、ビットボディの外側ボディスリーブまたは都材1
56は、スロット155に対する角離間関係においてボ
ディ部材156にある孔148内に形成された熔接部1
47により、ある数の円周方向に離間した位置において
溶接されている。
を与える円筒形ボディー30を有し、シート131は内
側ボディセクション115の下方に延在する円筒形部分
132を受入れ、2つの部分は円周方向に連続した溶接
部133で熔接されている。図示のように、コネクタボ
ディ130は上部ボディセクションの中央にある流体通
路110の下端を閉鎖している。外側管状ボディセクシ
ョン118は、円筒形クロスオーバポディ130を包囲
するボディセクション118の部分の孔135内に形成
された。ある数の円周方向に離間した溶接部134によ
じクロスオーバ・コネクタ部材127に強固に結合され
ている。ボディセクション118の下端とクロスオー・
コネクタ部材127との間には別の円周方向に連続た溶
接部136が設けられている。クロスオーバボディ13
0の側部にある、ある数の円周方向に離間した、細長い
ミリング加工スロット137は、環状空間Aと蓮通しま
たクロスオーバポディ1301こ形成されかつスロット
137とボディ130の中央ボア140との間に形成さ
れた、ある数の半径方向ボート139と蓮適している。
ボア140はビットBを通る中央流路141内へ下方に
閉口し、それにより環状空間Aを通って下方へ流れる空
気がビットBに入り、第la図に関して前述したように
、ボアホール内へ放出される。第10a,10b,10
cを参照すると、本発明の伸縮自在カツタホール、オー
プナまたはホール陥張ビットが示されている。ビットE
Bは細長い管状ボディ150を含み、この管状ボディは
ドリルパイプPの下端にあるねじ75とねじ係合しかつ
ドリルパイプセクションの下端と152において肩部接
触する上部ピン機151を有し、ピン151はその上端
にボッグス70内で係合可能なェラストマ質または弾性
シールリング153を担持し、外側流路とホールオープ
ナビツトのボディを貫通する内側流路154との間にシ
ールを与えている。ビットボディ1501こ沿い円周方
向に離間した位置にある数の細長いミリング加工スロッ
ト155が設けられ、スロット155はボディの上端の
接続部を通してドリルパイプストリングの環状空間と蓮
通し、ビットボディの外側ボディスリーブまたは都材1
56は、スロット155に対する角離間関係においてボ
ディ部材156にある孔148内に形成された熔接部1
47により、ある数の円周方向に離間した位置において
溶接されている。
下端において、流体通路155は外側ボディ部材156
にある横開□157(第11図)を通してピストン・シ
リンダ機構159で設けられたピストンチャンバ158
と運通している。
にある横開□157(第11図)を通してピストン・シ
リンダ機構159で設けられたピストンチャンバ158
と運通している。
このピストン・シリンダ機構159は、カッタアーム1
6が収縮させられるところの第10b,10c図に示す
位置とカッタアーム16が膨張させられるところの第1
5a,15b図に示す位置との間で、外側のカッタアー
ム支持構造体160を内側ドライブまたはマンドレルセ
クション161に対して縦上方へ変位させるのに適応し
ている。外側のカッタアーム支持構造体160は、円周
方向に離間した位置に、ミリング加工されついで細長い
シート165内に溶接された細長い閉鎖ストリップ16
4で密閉された細長い流体通路またはスロット163を
有する管状部材162からなる。
6が収縮させられるところの第10b,10c図に示す
位置とカッタアーム16が膨張させられるところの第1
5a,15b図に示す位置との間で、外側のカッタアー
ム支持構造体160を内側ドライブまたはマンドレルセ
クション161に対して縦上方へ変位させるのに適応し
ている。外側のカッタアーム支持構造体160は、円周
方向に離間した位置に、ミリング加工されついで細長い
シート165内に溶接された細長い閉鎖ストリップ16
4で密閉された細長い流体通路またはスロット163を
有する管状部材162からなる。
部材162のまわりの交互の角度的に離間した位置に追
加通路またはスロット166があり、通路166は通路
163より幾分短か〈かつ部材162にあるシート16
7′内に溶接された細長い閉鎖ストリップ167で密閉
されている。後述するように、通路163はカッタアー
ム16上のガンタCに空気を供給するのに適応しており
、通路166は外側ボディ部材162の下端セクション
169にある通路168と蓮通し、これらの通路168
はノズル17川こ通じ、これらのノズル170はボディ
の下端内に担持されかつビットのカットの方向に指向さ
れ、それによりノズルから放出された空気がカッタ上に
吹きつけられ、カッタから切削肩を除去しかつビットを
冷動作状態に維持する。複数の円周方向に離間したスロ
ット171においてボディ部材162の下端セクション
169によりそれぞれのカッタ支持アーム16が担持さ
れている。
加通路またはスロット166があり、通路166は通路
163より幾分短か〈かつ部材162にあるシート16
7′内に溶接された細長い閉鎖ストリップ167で密閉
されている。後述するように、通路163はカッタアー
ム16上のガンタCに空気を供給するのに適応しており
、通路166は外側ボディ部材162の下端セクション
169にある通路168と蓮通し、これらの通路168
はノズル17川こ通じ、これらのノズル170はボディ
の下端内に担持されかつビットのカットの方向に指向さ
れ、それによりノズルから放出された空気がカッタ上に
吹きつけられ、カッタから切削肩を除去しかつビットを
冷動作状態に維持する。複数の円周方向に離間したスロ
ット171においてボディ部材162の下端セクション
169によりそれぞれのカッタ支持アーム16が担持さ
れている。
ピボットピン172がカッタ支持ア−ム16の上端部1
73を通ってスロットの両側にある整合ボア174内へ
延在する。第14図に見られるように、ピンは一端にお
いてストップ175と係合しかつボディにねじ込まれた
適当なねじ部材176によって定位層に保持されている
。前述したように、ボディ部材162の通路163から
の空気はカッタCに指向されるのに適応している。かく
して、通路163は下端においてボァ177内へ閉口し
、可操性の、好適には金属製の流体コネクタ178は、
ボア177内に接続されたフィツティング179および
カツタ支持アーム16に形成された細長い通路181と
蓮適する別のフィッテイング180を有する。図示の実
施態様においては、アーム16は二部分構造体であり、
ピボツト端16aとカッタ支持端16bを含み、これら
の部分は溶接部16cにより流体通路181の連続性を
与える管状インサート16dと接合されている。通路1
81に供給される空気は後述するようにカッタCを冷却
するのに適応している。内側ボディまたは駆動部村16
1は外側部材162内で往復動可能に延在しかつその下
端に管状部材182を有し、都材18は、ボディ部材1
61の下端にあるシート内に配置されかつ割り形リテー
ナリング185のような適当な装置により定位層に保持
された頭部183を有し、リテーナリング185はまた
ボール186によって定位直に保持されボール186は
リテーナリング185の外周のまわりかつシート184
の内周壁のまわりに設けられた対向同弧状表面内に係合
している。
73を通ってスロットの両側にある整合ボア174内へ
延在する。第14図に見られるように、ピンは一端にお
いてストップ175と係合しかつボディにねじ込まれた
適当なねじ部材176によって定位層に保持されている
。前述したように、ボディ部材162の通路163から
の空気はカッタCに指向されるのに適応している。かく
して、通路163は下端においてボァ177内へ閉口し
、可操性の、好適には金属製の流体コネクタ178は、
ボア177内に接続されたフィツティング179および
カツタ支持アーム16に形成された細長い通路181と
蓮適する別のフィッテイング180を有する。図示の実
施態様においては、アーム16は二部分構造体であり、
ピボツト端16aとカッタ支持端16bを含み、これら
の部分は溶接部16cにより流体通路181の連続性を
与える管状インサート16dと接合されている。通路1
81に供給される空気は後述するようにカッタCを冷却
するのに適応している。内側ボディまたは駆動部村16
1は外側部材162内で往復動可能に延在しかつその下
端に管状部材182を有し、都材18は、ボディ部材1
61の下端にあるシート内に配置されかつ割り形リテー
ナリング185のような適当な装置により定位層に保持
された頭部183を有し、リテーナリング185はまた
ボール186によって定位直に保持されボール186は
リテーナリング185の外周のまわりかつシート184
の内周壁のまわりに設けられた対向同弧状表面内に係合
している。
管状部材182は外側ボディセクション162の中央部
内を下方に延在してブッシング187を通り、ブツシン
グ187はスナップリング188により外側ボディ部材
169の下端にあるウェブ190内に設けられたボア1
89内に保持されている。
内を下方に延在してブッシング187を通り、ブツシン
グ187はスナップリング188により外側ボディ部材
169の下端にあるウェブ190内に設けられたボア1
89内に保持されている。
管状部村182を通って流体通路191が延在し、この
通路191は内側ビットボディ部材161を通る中央通
路154と運通している。管状部材182中を流れる空
気は切削屑や研摩ダストを担持しているから、都材18
2はの下端に耐摩耗性リングインサート192を設ける
ことが好ましい。カッタ支持アームを第10c図の位置
から第15b図の位置まで外方に膨張させる構造体の動
作におて、管状部材182の一側部に外方突起193が
設けられ、それぞれの支持アーム16の内側に設けられ
た、下方さつ内方へ円弧状に延在するカム面194と係
合するようになっている。
通路191は内側ビットボディ部材161を通る中央通
路154と運通している。管状部材182中を流れる空
気は切削屑や研摩ダストを担持しているから、都材18
2はの下端に耐摩耗性リングインサート192を設ける
ことが好ましい。カッタ支持アームを第10c図の位置
から第15b図の位置まで外方に膨張させる構造体の動
作におて、管状部材182の一側部に外方突起193が
設けられ、それぞれの支持アーム16の内側に設けられ
た、下方さつ内方へ円弧状に延在するカム面194と係
合するようになっている。
カム面194の下端にはロック面196があり、このロ
ック面195は、第15b図に見られるようにアーム1
6が完全に回動膨張したとき、突起193と係合してビ
ットボディ部材の逆運動が起こるまでアームを膨張位置
に機械的にロックする。ビットボディ部材のこのような
逆運動に際して、管状部材182上に設けられた外方に
突出しかつ上向きの肩部196が、それぞれの支持アー
ム16の上端173にある下向きラグまたは突起197
と係合し、それにより支持アーム16を第15b図の膨
張位置から第10cの収縮位置まで回動させ、それによ
りビット構造体をホールからドリルパイプ上に取出すこ
とができる。前述したように、内側ビットボディ部材1
61は、ドリルパイプストリングの回転に応動して外側
ビットボディ部材162を回転駆動するのに適応した回
転駆動部材であり、それによりビットカッタがビットの
軸を中心として回転すなわち自転させられる。
ック面195は、第15b図に見られるようにアーム1
6が完全に回動膨張したとき、突起193と係合してビ
ットボディ部材の逆運動が起こるまでアームを膨張位置
に機械的にロックする。ビットボディ部材のこのような
逆運動に際して、管状部材182上に設けられた外方に
突出しかつ上向きの肩部196が、それぞれの支持アー
ム16の上端173にある下向きラグまたは突起197
と係合し、それにより支持アーム16を第15b図の膨
張位置から第10cの収縮位置まで回動させ、それによ
りビット構造体をホールからドリルパイプ上に取出すこ
とができる。前述したように、内側ビットボディ部材1
61は、ドリルパイプストリングの回転に応動して外側
ビットボディ部材162を回転駆動するのに適応した回
転駆動部材であり、それによりビットカッタがビットの
軸を中心として回転すなわち自転させられる。
ビットボディ部材間の回転駆動は第13図に示すように
して与えられる。すなわち、図示のように、内側ボディ
部材161の両側には対向関係に配置された弦状平坦部
198があり、平坦部198は、外側ボディ部材内に挺
持されかつ溶接などにより定位直に固定された、セグメ
ント状のトルク伝達部材199と情動係合可能である。
前述したように、ピストンチャンバ158形成するピス
トン・シリンダ機構159は、カツタアーム16が膨脹
させられるべきとき、外側ボディ構造体160を内側ボ
ディ構造体161に対して上方へ移動させるように作用
する。
して与えられる。すなわち、図示のように、内側ボディ
部材161の両側には対向関係に配置された弦状平坦部
198があり、平坦部198は、外側ボディ部材内に挺
持されかつ溶接などにより定位直に固定された、セグメ
ント状のトルク伝達部材199と情動係合可能である。
前述したように、ピストンチャンバ158形成するピス
トン・シリンダ機構159は、カツタアーム16が膨脹
させられるべきとき、外側ボディ構造体160を内側ボ
ディ構造体161に対して上方へ移動させるように作用
する。
第10b図を参照するとわかるように、ピストン・シリ
ング機構159は上部管状頭部200を含み、この頭部
は、外側ボディ部材162で担持されかつ頭部200外
周のまわり‘こ形成された関口または溝202内へ延在
する保持ねじ201のような手段により、外側ボディ部
材162の上端内に固着されている。ボディ部材162
と頭部200の外周との間には外部シールリング203
が配置され、内部サイドシールリングまたはピストンリ
ング203′は頭部で担持されかつ上部外側ボディ部材
156の外側円筒表面と情動可能にシール係合している
。別のワィパまたは弾性シール204は頭部200の上
端で担持されかつボディ部材156の円筒形外表面と摺
動可能に係合している。さらに、頭部200とボディ部
材156間の摺動接続部を潤滑するために、適当なグリ
ースフイッテイング106を通してピストンリングシー
ル203′上方の環状空間205およびワィパリングシ
ール204に潤滑剤が供敦台される。頭部200の下方
には内側ボディ部材161によって別の頭部材またはリ
ング207が担持され、このリング207はボディ部材
161の外周のまわりに配置されかつストップリング2
08上に着座しかつボディ部材161にねじ込まれたあ
る数の円周方向に離間した保持ねじ209によって定位
層に保持されている。静シールリング210はボディ部
材161とりング207の内周との間に配置され、摺動
弾性リングシール211はリング207によりその下端
に隣接して坦持されかつ外側ボディ部材162の内側円
筒表面内に摺動可能にシール係合している。かくして、
スィベルを通して内側パイプセクションと外側パイプセ
クション間の環状空間Aに供V給された空気は、それぞ
れのジョイントを通って下方へ流れてビットマンドレル
に設けられた空気通路155に達することができる。通
路155の下端にあるボート157は通路155とピス
トンチヤンバ158間の蓮通を与え、その結果としてピ
ストンチャンバ内の空気の圧力が、ビットマンドレル1
56の外周と外側ボディ部材162の内周との間の頭部
200の環状横断面積を横切って上方に作用し、外側ボ
ディ材したがってビット支持アーム16を内側ボディ部
材およびマンドレル管182上カム部材193に対して
上昇させるための上向き力を与える。このうな上方移動
はビットアーム16の外方膨通を漸次引起こす。すなわ
ち、ドリルパイプの回転によりカッタCが拡張ボアホー
ルEH内で下向きの上部肩部を形成する。適当数の円周
方向に離間した4・ボート213は頭部200直下のピ
ストンチャンバ158と外側ボディ部材162の空気通
路163との間を蓮通させ、それによりピストンチャン
バに供給された空気の一部分が通路163を通りついで
可擬性コネクタ178を通ってビットアーム16の空気
通路181に至る。
ング機構159は上部管状頭部200を含み、この頭部
は、外側ボディ部材162で担持されかつ頭部200外
周のまわり‘こ形成された関口または溝202内へ延在
する保持ねじ201のような手段により、外側ボディ部
材162の上端内に固着されている。ボディ部材162
と頭部200の外周との間には外部シールリング203
が配置され、内部サイドシールリングまたはピストンリ
ング203′は頭部で担持されかつ上部外側ボディ部材
156の外側円筒表面と情動可能にシール係合している
。別のワィパまたは弾性シール204は頭部200の上
端で担持されかつボディ部材156の円筒形外表面と摺
動可能に係合している。さらに、頭部200とボディ部
材156間の摺動接続部を潤滑するために、適当なグリ
ースフイッテイング106を通してピストンリングシー
ル203′上方の環状空間205およびワィパリングシ
ール204に潤滑剤が供敦台される。頭部200の下方
には内側ボディ部材161によって別の頭部材またはリ
ング207が担持され、このリング207はボディ部材
161の外周のまわりに配置されかつストップリング2
08上に着座しかつボディ部材161にねじ込まれたあ
る数の円周方向に離間した保持ねじ209によって定位
層に保持されている。静シールリング210はボディ部
材161とりング207の内周との間に配置され、摺動
弾性リングシール211はリング207によりその下端
に隣接して坦持されかつ外側ボディ部材162の内側円
筒表面内に摺動可能にシール係合している。かくして、
スィベルを通して内側パイプセクションと外側パイプセ
クション間の環状空間Aに供V給された空気は、それぞ
れのジョイントを通って下方へ流れてビットマンドレル
に設けられた空気通路155に達することができる。通
路155の下端にあるボート157は通路155とピス
トンチヤンバ158間の蓮通を与え、その結果としてピ
ストンチャンバ内の空気の圧力が、ビットマンドレル1
56の外周と外側ボディ部材162の内周との間の頭部
200の環状横断面積を横切って上方に作用し、外側ボ
ディ材したがってビット支持アーム16を内側ボディ部
材およびマンドレル管182上カム部材193に対して
上昇させるための上向き力を与える。このうな上方移動
はビットアーム16の外方膨通を漸次引起こす。すなわ
ち、ドリルパイプの回転によりカッタCが拡張ボアホー
ルEH内で下向きの上部肩部を形成する。適当数の円周
方向に離間した4・ボート213は頭部200直下のピ
ストンチャンバ158と外側ボディ部材162の空気通
路163との間を蓮通させ、それによりピストンチャン
バに供給された空気の一部分が通路163を通りついで
可擬性コネクタ178を通ってビットアーム16の空気
通路181に至る。
第17図を参照するとわかるように、カッタアーム通路
181はカッタCに空気を供給してこれを冷却するのに
適応している。
181はカッタCに空気を供給してこれを冷却するのに
適応している。
通路181は通路181aを介してボア181bと蓮通
し、ボア181bから空気は別の通路181cを通って
流れ、この通路181cは回転円錘形カツタェレメント
221用のジャーナルまたはマウント220を通って延
在し、カッタェレメントは周知のように適切なカッティ
ングパターンに配置された適当な硬質切削インサート2
22を担持する。カッタのジャーナルまたはマウント2
20と円錘形カッタェレメント221の間には、マウン
ト上の円錘形部材225内の対向平行ベアリング面22
4と係合する適当なローフベアリング223がある。さ
らに、マウント220上および円錘形カッタェレメント
221内の対向する円弧状シート227と228間には
ボールベアリングェレメント226が配置され、これら
のボールは最初にボア181bを通して供給され、マウ
ント上にカッタェレメント221を回転可能に保持する
働きをする。ベアリングボール226が装置された後、
これらはリテーナ229で定位層に保持され、このリテ
ーナ229はボア181b内に配置されマウント内の表
面227に対応する内側円弧状表面230を与えるもの
であり、リテーナ229はついで溶接部231によって
定位層に固着される。さらに、端ベアリングまたはスリ
ーブ232がマゥント220の縮小端と円銭形部材22
1内の端ボアとの間に配置されている。空気通路181
cはマウント220の内端を通って閉口し、通路181
を通して供給された全空気がカッタ円錘体とマウント間
に流出してベアリング232、226、223のまわり
を通るようになつている。前述したようにピストンチャ
ンバ158から流体通路163へ、ここからカッタへ通
ずる比較的4・さし、ボート213は、最初の閥孔作業
中にはカッタを効果的に冷却するのに十分な流量を与え
るが、カツタが第15b図の位置へ外方に膨張してこの
位置に機械的にロックされた後には、大量の空気をカッ
タに供給してそれらを冷却することが望ましい。
し、ボア181bから空気は別の通路181cを通って
流れ、この通路181cは回転円錘形カツタェレメント
221用のジャーナルまたはマウント220を通って延
在し、カッタェレメントは周知のように適切なカッティ
ングパターンに配置された適当な硬質切削インサート2
22を担持する。カッタのジャーナルまたはマウント2
20と円錘形カッタェレメント221の間には、マウン
ト上の円錘形部材225内の対向平行ベアリング面22
4と係合する適当なローフベアリング223がある。さ
らに、マウント220上および円錘形カッタェレメント
221内の対向する円弧状シート227と228間には
ボールベアリングェレメント226が配置され、これら
のボールは最初にボア181bを通して供給され、マウ
ント上にカッタェレメント221を回転可能に保持する
働きをする。ベアリングボール226が装置された後、
これらはリテーナ229で定位層に保持され、このリテ
ーナ229はボア181b内に配置されマウント内の表
面227に対応する内側円弧状表面230を与えるもの
であり、リテーナ229はついで溶接部231によって
定位層に固着される。さらに、端ベアリングまたはスリ
ーブ232がマゥント220の縮小端と円銭形部材22
1内の端ボアとの間に配置されている。空気通路181
cはマウント220の内端を通って閉口し、通路181
を通して供給された全空気がカッタ円錘体とマウント間
に流出してベアリング232、226、223のまわり
を通るようになつている。前述したようにピストンチャ
ンバ158から流体通路163へ、ここからカッタへ通
ずる比較的4・さし、ボート213は、最初の閥孔作業
中にはカッタを効果的に冷却するのに十分な流量を与え
るが、カツタが第15b図の位置へ外方に膨張してこの
位置に機械的にロックされた後には、大量の空気をカッ
タに供給してそれらを冷却することが望ましい。
したがって、第10b図を再び参照するとわかるように
、追加の流体ボート213aがボディ部村162に設け
られ、空気通路163と蓮通している。
、追加の流体ボート213aがボディ部村162に設け
られ、空気通路163と蓮通している。
これらのボート213aは、スリーブ207とボディ部
材162の内周との間の下部サイドリングシール211
および上部サイドリングシール212によって最初には
閉じられている。しかしながら、ボディ部村162が第
15a図の位置まで上方に移動すると、比較的大きいボ
ート213aは上部サイドリングシール212上方へ移
動した後ピストンチャンバ158と蓮通し、それにより
追加の空気がカッタ支持アーム中の通路およびカツタに
供聯合される。さらに、第10b図を参照するとわかる
ように、ボディ部村162は通路166と蓬適する追加
の円周方向に離間したボート213bを有し、通路16
6は外側ビットボディセクション169の下端にあるノ
ズル1701こ通じている。これらの追加ボート213
bもまた最初にはボディ部材162とスリーブ207間
の下部シール211と上部シール212との間に位置し
、それによりこれらのボート213bと流体通路155
間の運遍は最初には阻止されている。しかしながら、こ
の場合にも、ビットの外側ボディが上方に移動しかつビ
ットアーム16が完全に膨張すると、これらの追加ボー
ト213bもまたピストンチャンバ158と運通し、そ
の結果としてピストンチヤンバに供給された空気の一部
分がノズルへ流れるようになり、ノズル170は、16
図に見られるように、カツタの方向に指向され、それに
よりカッタに対して空気ブラストを発生してカツタから
切削肩を吹き飛ばしかつカツタの冷却を維持する。はじ
めに第1図に示すようなパィロツトホ−ルPHを形成し
、ついで拡張ボアホールEHを形成するために上述した
装置の使用においては、装置の各コンポーネントは好適
には、ボーリング作業に空気を供給するコンブレッサ、
各コンポーネントがボーリング作業中ストリングに構成
されうるようにするそれらの適当な支持体、および各コ
ンポーネントが共に回転されうるようにするそれらの係
合・支持工具を有するボーリングリグによって担持され
る。
材162の内周との間の下部サイドリングシール211
および上部サイドリングシール212によって最初には
閉じられている。しかしながら、ボディ部村162が第
15a図の位置まで上方に移動すると、比較的大きいボ
ート213aは上部サイドリングシール212上方へ移
動した後ピストンチャンバ158と蓮通し、それにより
追加の空気がカッタ支持アーム中の通路およびカツタに
供聯合される。さらに、第10b図を参照するとわかる
ように、ボディ部村162は通路166と蓬適する追加
の円周方向に離間したボート213bを有し、通路16
6は外側ビットボディセクション169の下端にあるノ
ズル1701こ通じている。これらの追加ボート213
bもまた最初にはボディ部材162とスリーブ207間
の下部シール211と上部シール212との間に位置し
、それによりこれらのボート213bと流体通路155
間の運遍は最初には阻止されている。しかしながら、こ
の場合にも、ビットの外側ボディが上方に移動しかつビ
ットアーム16が完全に膨張すると、これらの追加ボー
ト213bもまたピストンチャンバ158と運通し、そ
の結果としてピストンチヤンバに供給された空気の一部
分がノズルへ流れるようになり、ノズル170は、16
図に見られるように、カツタの方向に指向され、それに
よりカッタに対して空気ブラストを発生してカツタから
切削肩を吹き飛ばしかつカツタの冷却を維持する。はじ
めに第1図に示すようなパィロツトホ−ルPHを形成し
、ついで拡張ボアホールEHを形成するために上述した
装置の使用においては、装置の各コンポーネントは好適
には、ボーリング作業に空気を供給するコンブレッサ、
各コンポーネントがボーリング作業中ストリングに構成
されうるようにするそれらの適当な支持体、および各コ
ンポーネントが共に回転されうるようにするそれらの係
合・支持工具を有するボーリングリグによって担持され
る。
最初に、クロスオーバCOが通常のボ−リングビットB
およびスィベルSと共にかつ適切な長さの中間二重同心
パイプと共に組立てられる。ボーリング空気が導管10
に供給されるときにパイプストリングに回転が加えるる
。空気はパイプストリングの環状空間A中を流下し、ク
ロスオーバ中を横断して中央ビット通路に達し、ついで
ドリルパイプの外側の環状空間15を通って地表へ戻る
。これは、二重同心パイプおよびクロスオーバの使用を
除いては、大体標準のボアホールボーリング作業であっ
て、二重同Qパイプの代物こ普通のドリルパイプを使用
して行なうこともできる。パイロットホールPHが所望
深さまでせん孔された後、ボーリングストリングはポア
ホールから取出され、ビット・クロスオーバアセンプリ
が除去される。ついで伸縮自在ビットEBがパイプスト
リングに施され拡張チャンバまたはホールEHの形成を
開始すべき位置までボアホールの中に降下される。空気
はボーリング流体導管とベンチュリVに同時に供給され
、ドリルパイプストリングを回転させてパイロットホー
ル堂に対するカツタCの切削作用を開始する。
およびスィベルSと共にかつ適切な長さの中間二重同心
パイプと共に組立てられる。ボーリング空気が導管10
に供給されるときにパイプストリングに回転が加えるる
。空気はパイプストリングの環状空間A中を流下し、ク
ロスオーバ中を横断して中央ビット通路に達し、ついで
ドリルパイプの外側の環状空間15を通って地表へ戻る
。これは、二重同心パイプおよびクロスオーバの使用を
除いては、大体標準のボアホールボーリング作業であっ
て、二重同Qパイプの代物こ普通のドリルパイプを使用
して行なうこともできる。パイロットホールPHが所望
深さまでせん孔された後、ボーリングストリングはポア
ホールから取出され、ビット・クロスオーバアセンプリ
が除去される。ついで伸縮自在ビットEBがパイプスト
リングに施され拡張チャンバまたはホールEHの形成を
開始すべき位置までボアホールの中に降下される。空気
はボーリング流体導管とベンチュリVに同時に供給され
、ドリルパイプストリングを回転させてパイロットホー
ル堂に対するカツタCの切削作用を開始する。
切削肩は、伸縮自在アームを通ってカッ夕Cへ循環した
空気の部分と共に、ベンチュリ装置Vにより生じた誘導
流で助長されて、中央パイプを通って上方へ逆流する。
カッタCへのボーリング空気の流量は最初にはカツタ膨
張用ピストンチヤンバ158とカツタ間を運通する比較
的小さいボート213によって制限されているから、高
い空気圧が得られ、それによりカッタを外方へ強く移動
させて地層に急速に切込み、カッタアーム16の外表面
が切込まれた肩部において地層上を引きずれるのを防止
する。カッタが完全に膨張しかつ支持アーム上のマンド
レルのカム作用によって定位直にロックされかつカッ夕
を冷却・清掃するためにより多量の空気がカッ夕を通し
て循環させられるようになったとき、空気の残部はノズ
ル170を通してビットの方向に噴射されてさらにビッ
トを清掃・冷却する。ついでボーリング作業は、たとえ
ば、前記特許出願のッーパス***孔形成法の場合のよう
に、拡張孔が原パイロットホールの深さと同一深さまで
掘削されるまで続行される。ついでドリルパイプ中の空
気の循環およびボーリンズスラストの印加は終止するこ
とができ、その間ベンチュリへの空気の供給は続行され
る。環状空間を通って地表に戻る空気によって上方へ運
ばれた切削屑やダストは、ボアホールの底部へ沈降する
であろう。ドリルパイプの連続した回転によってカッタ
に沈降ダストや切削肩をかくはんさせることができ、環
状空間を通って流下し、ついでドリルパイプの中央を通
って流上する空気の流れが、ベンチュリの影響の下に作
用して孔を比較的清浄にする。
空気の部分と共に、ベンチュリ装置Vにより生じた誘導
流で助長されて、中央パイプを通って上方へ逆流する。
カッタCへのボーリング空気の流量は最初にはカツタ膨
張用ピストンチヤンバ158とカツタ間を運通する比較
的小さいボート213によって制限されているから、高
い空気圧が得られ、それによりカッタを外方へ強く移動
させて地層に急速に切込み、カッタアーム16の外表面
が切込まれた肩部において地層上を引きずれるのを防止
する。カッタが完全に膨張しかつ支持アーム上のマンド
レルのカム作用によって定位直にロックされかつカッ夕
を冷却・清掃するためにより多量の空気がカッ夕を通し
て循環させられるようになったとき、空気の残部はノズ
ル170を通してビットの方向に噴射されてさらにビッ
トを清掃・冷却する。ついでボーリング作業は、たとえ
ば、前記特許出願のッーパス***孔形成法の場合のよう
に、拡張孔が原パイロットホールの深さと同一深さまで
掘削されるまで続行される。ついでドリルパイプ中の空
気の循環およびボーリンズスラストの印加は終止するこ
とができ、その間ベンチュリへの空気の供給は続行され
る。環状空間を通って地表に戻る空気によって上方へ運
ばれた切削屑やダストは、ボアホールの底部へ沈降する
であろう。ドリルパイプの連続した回転によってカッタ
に沈降ダストや切削肩をかくはんさせることができ、環
状空間を通って流下し、ついでドリルパイプの中央を通
って流上する空気の流れが、ベンチュリの影響の下に作
用して孔を比較的清浄にする。
第la,lb図は、共に、本発明の二盾ドリルパイプス
トリングを利用する、地層内へのパイロットポアホール
のボーリングを示す略図を構成し、第lb図は第la図
の下方延長である。 第2a,2b図は、共に、本発明の伸縮自在ビットおよ
び二重パイプストリング中の逆循環を利用する第la,
lb図のパイロットボア、ホールの拡張を示す略図を構
成し、第2b図は第2a図の下方延長である。第3a,
3b図は、共に、スィベル構造体を通る拡大縦断面を構
成し、第3b図は第3a図の下方延長である。第3c図
は第3b図の3c−3c線断面図である。第4図は第3
a図の4一4線断面図である。第5a,5b図は、共に
、典型的な二重パイプジョイントを示す第1図の5−5
線断面拡大図を構成し、第5b図は第5a図の下方延長
である。第6図は第5a図の6一6線断面図である。第
7図は第5b図の7−7線断面図である。第8a,8b
図は、共に、パイロットボアホールをせん孔するために
使用する二重パイプストリング内のクロスオーバュニッ
トを示す、第1図の8−8線断面拡大図を構成し、第8
b図は第8a図の下方延長である。第9図は第8b図の
9−9線断面図である。第10a,1ob,10c図は
、共に、収縮状態のカッタでボアホールを拡張するため
に使用する伸縮自在ビットを示す、第2図の10一10
線断面図を構成し、第10b,10c図は第10a図の
下方延長である。第11図は第10b図の11−11線
断面図である。第12図は第10b図の12一12線断
面図である。第13図は第10c図の13一13線断面
図である。第14図は第10c図の14−14線断面図
である。第15a,15b図は、共に、第2図における
ように膨張したカッタを示す、第10b,10c図に対
応する断面図を構成する。第16図は第15b図におけ
るよに膨張したカツタを示す伸縮自在ビットの底面図で
ある。第17図は空冷カッタの1つの詳細を示す第16
図の17一17線断面拡大図である。F・・・・・・地
層、B・・・・・・ドリルビット、P・・…・ドリルパ
イプ、D…・・・回転駆動ユニット、C・…・・力ツタ
、PH……パイロットホール、S……スィベル、10・
・・・・・空気供給導管、IP・・…・内側パイプ、O
P・・・・・・外側パイプ、J……ジョイント、A….
・.環状空間、C○・・・…クロスオーバュニット、V
……ベンチユリ、EB・・・…ビット、16...…力
ツタアーム、20……マンドレル、158・・…・ピス
トンチヤンバ、EH・・・・・・拡張孔、170……ノ
ズル。 〆G.れ. 〆的,仏, あ的.&. 〆的.偽. 対rG.私 冬G・3C‐ 之G・灸・ 〆的.ム‐ ふG・占q・ あれ.私・ 〆.G.を J‘二,. rG.夕. 〆rG‐舷・ ぷG.偽・ ふG.れ. あれ・他q・ れG.れ〇ろ・ ′G.人そ. ふG.け. 対G・他C・ ふG.杉. ぷ比・必。 ・rG‐〆6ム・ ぷG〃・ ぷG.れ.
トリングを利用する、地層内へのパイロットポアホール
のボーリングを示す略図を構成し、第lb図は第la図
の下方延長である。 第2a,2b図は、共に、本発明の伸縮自在ビットおよ
び二重パイプストリング中の逆循環を利用する第la,
lb図のパイロットボア、ホールの拡張を示す略図を構
成し、第2b図は第2a図の下方延長である。第3a,
3b図は、共に、スィベル構造体を通る拡大縦断面を構
成し、第3b図は第3a図の下方延長である。第3c図
は第3b図の3c−3c線断面図である。第4図は第3
a図の4一4線断面図である。第5a,5b図は、共に
、典型的な二重パイプジョイントを示す第1図の5−5
線断面拡大図を構成し、第5b図は第5a図の下方延長
である。第6図は第5a図の6一6線断面図である。第
7図は第5b図の7−7線断面図である。第8a,8b
図は、共に、パイロットボアホールをせん孔するために
使用する二重パイプストリング内のクロスオーバュニッ
トを示す、第1図の8−8線断面拡大図を構成し、第8
b図は第8a図の下方延長である。第9図は第8b図の
9−9線断面図である。第10a,1ob,10c図は
、共に、収縮状態のカッタでボアホールを拡張するため
に使用する伸縮自在ビットを示す、第2図の10一10
線断面図を構成し、第10b,10c図は第10a図の
下方延長である。第11図は第10b図の11−11線
断面図である。第12図は第10b図の12一12線断
面図である。第13図は第10c図の13一13線断面
図である。第14図は第10c図の14−14線断面図
である。第15a,15b図は、共に、第2図における
ように膨張したカッタを示す、第10b,10c図に対
応する断面図を構成する。第16図は第15b図におけ
るよに膨張したカツタを示す伸縮自在ビットの底面図で
ある。第17図は空冷カッタの1つの詳細を示す第16
図の17一17線断面拡大図である。F・・・・・・地
層、B・・・・・・ドリルビット、P・・…・ドリルパ
イプ、D…・・・回転駆動ユニット、C・…・・力ツタ
、PH……パイロットホール、S……スィベル、10・
・・・・・空気供給導管、IP・・…・内側パイプ、O
P・・・・・・外側パイプ、J……ジョイント、A….
・.環状空間、C○・・・…クロスオーバュニット、V
……ベンチユリ、EB・・・…ビット、16...…力
ツタアーム、20……マンドレル、158・・…・ピス
トンチヤンバ、EH・・・・・・拡張孔、170……ノ
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Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 パイプ間に内側ボアと外側流体通路を固定する内側
パイプと外側パイプを有する回転可能な二重ドリルパイ
プストリング;ドリルビツドを通つてボアホールに入る
ボーリング流体の流れのために中央ボーリング流体通路
機構を有するドリルビツド;前記外側流体通路をボーリ
ング流体源に接続するとともに前記ドリルパイプの回転
を可能にする機構;前記外側流体通路から前記通路機構
へボーリング流体を指向させるために前記ドリルパイプ
に組込まれたクロスオーバ機構:前記ビツトから前記ク
ロスオーバ機構の反対側で前記内側ボアを閉鎖する機構
;からなることを特徴とする、地層中へボアホールをボ
ーリングする装置。 2 前記クロスオーバ機構が、外側管状部材と内側管状
部材を含み、前記部材間に前記ドリルパイプの前記外側
流体通路と連通する外側流体通路を画定し、前記内側管
状部材が前記ビツドの前記通路機構と連通するボアを有
し、かつ前記外側流体通路と前記通路機構間に接続ポー
トが設けられている特許請求の範囲第1項記載の装置。 3 前記クロスオーバ機構が、外側管状部材と内側管状
部材を含み、前記部材間に前記ドリル、パイプの前記外
側流体通路と連通する外側流体通路を測定し、前記内側
管状部材が前記ビツドの前記通路機構と連通するボアを
有し、かつ前記各外側流体通路と前記ビツドの前記通路
機構との間に接続ポートが設けられ、前記内側管状部材
が前記ポートと前記ドリルパイプの前記ボア間に前記ボ
アを閉鎖する前記機構を有する特許請求の範囲第1項記
載の装置。4 前記クロスオーバ機構が、前記クロスオ
ーバ機構を前記パイプストリングに取外し可能に結合す
るジヨイント機構を有する特許請求の範囲第1項記載の
装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US4454 | 1979-01-18 | ||
US06/004,454 US4244431A (en) | 1977-11-23 | 1979-01-18 | Drilling apparatus with dual drill pipe and cross-over |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS55108592A JPS55108592A (en) | 1980-08-20 |
JPS6034677B2 true JPS6034677B2 (ja) | 1985-08-09 |
Family
ID=21710891
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP406480A Expired JPS6034677B2 (ja) | 1979-01-18 | 1980-01-17 | 二重ドリル パイプおよびクロスオ−バを備えたボ−リング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6034677B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5628991A (en) * | 1979-08-17 | 1981-03-23 | Konoikegumi Kk | Method of making bottommextended pile hole |
JP6786069B2 (ja) * | 2017-01-26 | 2020-11-18 | 国立大学法人 東京大学 | 坑井掘削用ビット及びそれを用いた坑井掘削方法 |
JP7302857B2 (ja) * | 2019-07-04 | 2023-07-04 | 株式会社 中部ロックドリルサービス | ビット及び穿孔装置 |
-
1980
- 1980-01-17 JP JP406480A patent/JPS6034677B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS55108592A (en) | 1980-08-20 |
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