JPH06507458A - 可逆ビット軸受 - 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】 ５、前記軸受の外面がドリルケースの内面の方へ伸びて接触する複数の円周方向 のランド部分を含む請求項４に記載の発明。

６、中空円筒形ドリルケース、ドリルケースの下端に接続されたチャック、チャ ックに接続されたドリルビット、ドリルをドリルストリングに流体によ・って接 続するバックヘッド組立体、ドリルケースの中に摺動自在に取り付けられてドリ ルビットと接触している衝突位置とドリルビットと接触１−ない戻り位置との間 を往復動するピストンを有する流体作動衝撃流体ダウンザホール・ドリルに着脱 自在挿入する可逆軸受であり、前記軸受は、（ａ）　ドリルビットの回りに共心 に取り付けるための中空円筒を備え、（ｂ）前軸受がドリルビットから間隔をあ するように構成されヘランド部分かドリルビットの方へ内方へ突き出ている内面 を有し、（Ｃ）前記ランド部分が前記軸受を前記第１の位置に取付けるとき、前 記ドリルビットから間隔をあけられるように構成されており、（ｄ）前記ランド 部分が前記軸受を前記第２の逆の位置に取付けるとき、前記ドリルと密封接触し ているように構成されていることを特徴とする可逆軸受。

７、前記軸受が上下端に隣接してドリルケースと接触して流体シールを保持する ように構成されたアンダーカット部分を有する外面を有する請求項６に記載の発 明。

８、前記外面が前記軸受前記ドリルケース内に軸方向に心を合わせるためにドリ ルケースの内面の方へ伸びて接触するように構成されている複数の円周方向のラ ンド部分を含んでいる請求項７に記載の発明。

９、中空円筒形ドリルケース、ドリルケースの下端に接続されたチャック、チャ ックに接続されたドリルビット、ドリルをドリルストリングに流体によって接続 するバックヘッド組立体、ドリルケースの中に摺動自在に取り付けられてドリル ビットと接触している衝突位置とドリルビットと接触しない戻り位置との間を往 復動するピストン、ピストンを戻り位置と衝突位置との間で往復動する衝突流体 の第１タンクとなる駆動室流体通路手段、ピストンか戻り位置にあるときドリル から排出する衝撃流体の第２タンクとなる戻り室流体通路手段、及びドリルホー ルの上へくずを持ち上げるために衝撃流体を戻り室流体通路手段からドリルを通 って排出ボートへ導く排出流体通路手段を備える流体作動衝撃ダウンザポール・ ドリルにおいて、（ａ）ドリルケースとドリルビットの間にあって深掘りの場合 の予め選択した大きい量と浅掘りの場合の予め選択した小さい量の間で前記戻り 室タンクの容積を変える可逆密封手段を備え、（ｂ）前記可逆密封手段が１）ド リルケースと密封接触しているピストン上の外部ランド表面と、ｉｉ）ドリルケ ースの方へ突き出ているランド部分を有するドリルビットの外面と、１ｉｉ）ト リルケースに着脱自在に挿入された可逆軸受とを備え、（Ｃ）前記軸受がさらに 、ｌ）ドリルビットの回りに共心に間隔をあけた中空円筒を備え、１１）前記軸 受けか前記ビットから間隔をあけた内面とドリルビットの方へ内方に突き出たラ ンド部分を有し、１ｉｉ）前記軸受ランド部分が前記軸受を前記第１の位置に取 付けるとき前記ドリルビットから間隔をあけており、ｉｖ）前記軸受ランド部分 が前記軸受を前記第２の逆の位置に取付けるとき、前記ドリルビットと密封接触 しており、（ｄ）それによって、前記軸受がドリルケース、チャック、ドリルビ ット及びピストンと組合せて】）第１の軸受位置において、深掘りのたの前記戻 り室内の衝撃流体の第１の予め選択されたタンクと、ｉｉ）第２の逆の軸受位置 において、浅掘りのための前記戻り室内の衝撃流体の第２の予め選択されたタン クとを与え、衝撃流体の前記第２のタンクが衝撃流体の前記第１のタンクより小 さいことを特徴とする流体作動衝撃ダウンザホール・ドリル。

１０、（ａ）内面、外面、上端及び下端を有する中空円筒と、（ｂ）上端と下端 の間に内面にある内方に突き出た円周方向の密封ランド部分を備え、前記内方に 突き出た密封ランドが上端から第１の距離と下端から第２の距離にあり、前記第 １の距離と前記第２の距離は異なっており、それによって軸受がドリル内の第１ の位置おいて用いられるとき、密封ランドはドリルの一部分に対して密封位置に あり、軸受かトリル内の第２の位置、すなわち第１の位置の逆である位置におい て用いられるとき、密封ランドは密封位置からはずね、（Ｃ）上端に隣接した外 面上の第１のアンダーカット部分と、（ｄ）下端に隣接した外面上の第２のアン ダーカット部分と、（ｅ）外面上の少なくとも一つの円周方向に伸びるランド部 分とを備えるダウンザホール・ドリルにおいて可逆的に用いる軸受。

１１、第２のアンダーカット部分に隣接した外面上のもう一つの円周方向に伸び るランド部分をさらに備え、一つの円周方向に伸びるランド部分か第１のアンダ ーカット部分に隣接している請求項１０に記載の軸受。

明　細　書 可逆ビット軸受 発明の背景 本発明は、一般的にいえば流体作動衝撃ダウンザホール・ドリルに関し、さらに 詳しくいえば、圧縮空気がドリルを作動し、ドリルがら排出された後に、くずを ドリルホールから除去するために衝撃流体として圧縮空気を用いるようなドリル に関する。

この形式の衝撃ドリルが中空円筒形ドリルケース、ドリルケースの下端に接続さ れたチャッ入チャックに接続されたドリルビット、ドリルをドリルストリングに 流体によって接続するバックヘッド組立体、ドリルケースの中に摺動自在に取り 付けられてドリルビットと接触している衝突位置とドリルビットと接触しない戻 り位置との間を往復動するピストン、ピストンを戻り位置と衝突位置との間で往 復動する衝突流体の第１タンクとなる駆動室流体通路手段、ピストンが戻り位置 にあるときドリルから排気する衝撃流体の第２タンクとなる戻り室流体通路手段 、ドリルホールの上へくずを持ち上げるために衝撃流体を戻り室流体通路手段か らドリルを通って排出ボートへ導く排出流体通路手段を備えている。

浅穴掘削の場合、すなわち約１８２．４ｍ（６００フイート）未満の深さの場合 、ピストンの各サイクルの完了時に排出される圧縮空気の従来の体積でドリルホ ール内の空気柱とくずを持ち上げるのに十分である。しかし、深穴掘削の場合、 すなわち、約１８２．４ｍ以上の深さの場合、ドリルホール内の空気とくずの重 量が増えているので、より大量の圧縮空気をピストンの各サイクルごとにドリル によって追い出されなければならない。

ピストンの各ストローク毎に用いられる圧縮空気の体積を大きくするために、駆 動室の容積若しくは戻り室の容積のいずれが又は両方を大きくすることが可能で ある。駆動室の容積はドリルケースとピストンの直径およびピストンのストロー ク長によって定めらね、これらのパラメータを変えることはドリルを改造するこ となしには困難である。この結果戻り室が調節のために残る。深穴及び浅穴掘削 のための戻り室の容積の従来の調節か戻り室の所望の容積ごとにドリルケースと ドリルビットの間に異なる軸受を挿入することによって達成されている。

これは適用ごとに特定の軸受を必要とし、ある決められた一定の用途にどちらの 軸受を用いるべきかに関して作業者が混乱するに至る可能性がある。

前述のことは現在の衝撃ダウンザホール・ドリルにあると分かっている制限であ る。したがって、上述の制限の一つ以上を解消することを目的とした代替品を提 供することが有益であることは明らかである。それ故、この後でさらに完全に開 示する特徴を備える適当な代替品を提供する。

発明の概要 本発明の一面において、これは、中空円筒形ドリルケース、ドリルケースの下端 に接続されたチャック、チャックに接続さたドリルビット、ドリルをドリルスト リングに流体によって接続するバックヘッド組立体、ドリルケースの中に摺動自 在に取り付けられてドリルビットと接触している衝突位置とドリルビットと接触 しない戻り位置との間を往復動するピストン、ピストンを戻り位置と衝突位置と の間で往復動する衝突流体の第１タンクとなる駆動室流体通路手段、ピストンが 戻り位置にあるときドリルから排出する衝撃流体の第２タンクとなる戻り室流体 通路手段、ドリルホールの上へくずを持ち上げるために衝撃流体を戻り室流体通 路手段からドリルを通って排出ボートへ導く排出流体通路手段を、ドリルケース とドリルビットの間にあって深掘りの場合の予め選択した大きい量と浅場りの場 合の予め選択した小さい量の間で前記戻り室タンクの容積を変える可逆軸受手段 と組合せて備える流体作動衝撃ダウンザホール・ドリルを提供することによって 達成される。

前述及びその他の面は、添付図面と共同して考えるとき発明の以下の詳細な説明 から明らかになる。

図面の簡単な説明 図１は、本発明のピストン軸受とビットが浅穴掘削用に位置決めされヘビストン が衝突位置にあるダウンザホール・ドリルの略断両立面図である。

図２は、本発明のピストン軸受とビットが浅穴掘削用に位置決めされ、ピストン が戻り位置にあるダウンザホール・ドリルの略断両立面図である。

図３は、バックヘッド組立体の部品を取り除いて、本発明のピストン軸受とビッ トが浅穴掘削用に位置決めされ一ピストンが衝突位置にあるダウンザホール・ド リルの略断両立面図である。

図４は、バックヘッド組立体の部品を取り除いて、本発明のピストン軸受とビッ トが浅穴掘削用に位置決めされヘビストンが戻り位置にあるダウンザホール・ド リルの略断両立面図である。

図５は、軸受が深穴掘削用に位置決めされ、ピストンが衝突位置にある本発明の 軸受とビット部分の拡大略断両立面図である。

図６は、軸受が浅穴掘削用に位置決めされピストンが衝突位置にある本発明の軸 受とビット部分の拡大略断両立面図である。

詳細な説明 図１は浅掘りのために位置決めされた本発明のドリル１を示している。このドリ ルの空気入口要素、排出要素及び往復動ピストン要素は、普通のものであるが、 明瞭にするために説明をする。ドリル１は長さに沿って中心軸線５を有する中空 円筒形ドリルケース３を備えている。チャック７はドリルケースの下端に螺合可 能に接続されている。ドリルビット９はチャック７の中で軸方向に伸びており、 通常のようにビット９の外面にあるアンダーカット１３の中に伸びこんでいる止 め輪１１によって適所に保持されている。ピストン１５は第１図に示された衝突 位置と第２図に示された戻り位置の間でドリルケース３の中を摺動自在に往復動 する。衝突位置では、ピストン１５のアンビル１７がビット９の上端に接触して いる。ピストン１５は、後述のように、ピストン１５が戻り位置にあるとき、ド リルケース３の内面とのシールとなるように、外面の回りに円周方向に伸びる切 削仕上げランド１６を備えている。

図１及び図２に示されているように、総括的に２１として示されている普通のバ ックヘット組立体が衝撃流体（圧縮空気）をドリル１へ、そして最後にはドリル １の穴２３を通して運ぶドリルストリング（図示なし）へドリル１を流体によっ て接続している。バックヘッド組立体２１は、普通のものであるが、明瞭にする ために説明する。

バックヘッド組立体２１には圧縮空気が通るための適当なボート（図示ないを備 える普通の配分器２５がある。配分器２５は、ドリル１が使用中でないとき、圧 力と流体がドリルホールからド刃ル１の中に逆流するのを防止する働きをする逆 止め弁２７を備えている。ばね２９はド刃ルを通って動く圧縮空気がないとき、 肚め弁２７を穴２３と接触している閉位置の方へ片寄せる働きをする。弁帽３１ 及び弁３５には空気入口室３７がトリル１．の長さに沿って下向きに伸びる流体 通路と流体によって通じることができるようにしている流体通路がある。このよ うな通路は、摩耗円筒３９とドリルケース３の間の環状空間（図１）によって一 部分形成されている。そのような通路は、本明細書において駆動室流体通路と呼 ばれており、その目的は、ピストン］−５をドリル内で往復動させることである 。

駆動室流体通路は深穴掘削と浅穴掘削の両方に対して同じであり、本発明の一部 分ではない。ピストン１５を駆動するたの任意の従来の構成の通路で十分である 。

図６に示されているように、ドリルビット９とドリルケース３の間には本発明の 可逆軸受けがある。軸受４１はビット９の回りに共心に間隔をあけた中空円筒で ある。軸受４１はビット９から間隔をあけた内面とビット９の方へ内方に突き出 た切削仕上げランド部分４３を備えている。ランド部分４３は軸受４１を形成す る円筒の内面全体の回りに円周方向に伸びている。

軸受４１には軸受４１を軸線５に正確に沿って心を合わせるためにドリルケース ３に接している外面４５がある。単一の広いランド部分４５が作動するが、複数 （好ましくは２）の円周方向に伸びる切削仕上げランド部分４５が好ましい、軸 受４１には上下両端に隣接した外面にアンダーカット部分４７がある。アンダー カット４７は、後で説明し、図５に示されているように、軸受４１が、浅場りモ ードまたは逆の深掘りモードにあるとき、軸受４１とドリルケース３の間に流体 保持シール４９を受けるように構成されている。

ドリルビットの上端５１（図６）は、周知のように外面の周囲の回りに間隔をあ けて配置されている複数の縦に伸びるスプライン５３を備えている。スプライン ５３はドリルケース３の方へ突き出た切削仕上げランド部分５５において終わっ ている。軸受４１のランド４３トビツト９のランド５５は軸受４１が浅掘り用に 位置決めされているとき、互いに密封接触する。このような密封接触の効果は戻 り室流体通路手段の底部の大きさを定めることである。

図２を参照すると、ピストン１５は外面の回りに円周方向に間隔をあけた下方に 伸びる複数のスカロツプ６１を備えている。スカロツプ６１は、ピストン１５の 外面の回りに円周方向に伸びる切削仕上げランド６３において終わっている。

ランド６３はピストンが戻り位置にあるときドリルケース３の内面に密封接触す る。このような密封接触の効果は戻り室流体通路手段の頂部の大きさを定めるこ とである。したがって衝撃流体の戻り室容積６５は、軸受のランド４３及びビッ トのランド５５によってなされる底部密封接触によるとともにランド６３及びド リルケース３の頂部密封接触によって与えられている。この戻り室容積は、図２ の線Ａ−Ａの間に伸びている。

動作について説明すると、衝撃流体のこの戻り室容積は、ピストン１５が戻り位 置の方へ動くにつれて、ピストン１５の穴２３の内面が排出管６９と接触しなく なるとき、穴２３と排出ポート６７から排出される。この排出は一分間に約１２ ００回起こり、くずをドリルホールの上の方へ上げて外へ出す空気の体積を与え る。

深穴掘削の場合、戻り室６５から排出されるべぎ空気の体積を大きくする必要が ある。この大きい体積は図５に示されているように、軸受４１の位置を反対にす ることによってえられる。軸受４１のランド４３はビット９に沿ってより長くま で通路をあけるようにビット９のランド５５から間隔をあけている。ビット９は また外面の円周の回りに間隔をあけて配置されチャック７にある対応するスプラ インとかみ合う複数の縦に伸びるスプライン５７を備えている。チャック７のス プラインとビット９のスプライン５７の間の間隔はチャック９と底部密封接触部 ６０に終る流体通路になっている。

したがって、図４に示すように、衝撃流体の戻り室容積７１はビット９とチャッ ク７によって作られる底部密封接触部６０とともにランド６３とドリルケース３ の頂部密封接触部によって与えられる。この戻り室容積は、図４の線Ｂ−Ｈの間 に伸びている。したがって、深穴戻り室容積は上述のように浅穴掘削の場合に与 えられたタンクより大きい衝撃流体のタンクとなる。ピストン１５の各サイクル については、大量の圧縮空気がドリルホールへ排出される。したがって、空気と （ずのより高い柱を動かすドリルの能力は、単一の可逆ビットと軸受の組合せで 与えられる。

ａ１１３の戻り室容積を有するドリルの提供に成功した。したがって、本発明の 可変軸受とビットの組合せはくず除去のための戻り室から利用できる排出空気の 体積のほとんど２倍である。

国１Ｉ５ｉｌｌ杏都牛 国際調査報告

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．中空円筒形ドリルケース、ドリルケースの下端に接続されたチャック、チャ ックに接続されたドリルビット、ドリルをドリルストリングに流体によって接続 するバックヘッド組立体、ドリルケースの中に摺動自在に取り付けられてドリル ビットと接触している衝突位置とドリルビットと接触しない戻り位置との間を往 復動ずるピストン、ピストンを戻り位置と衝突位置との間で往復動ずる衝突流体 の第１タンクとなる駆動室流体通路手段、ピストンが戻り位置にあるときドリル から排出する衝撃流体の第２タンクとなる戻り室流体通路手段、およびドリルホ ールの上へくずを持ち上げるために衝撃流体を戻り室流体通路手段からドリルを 通って排出ポートへ導く排出流体通路手段を備える流体作動衝撃ダウンザホール ・ドリルにおいて、 ドリルケースとドリルビットの間にあって深掘りの場合の予め選択した大きい量 と浅掘りの場合の予め選択した小さい量の間で前記戻り室タンクの容積を変える 可逆軸受手段を備えることを特徴とする流体作動衝撃ダウンザホール・ドリル。
2. ２．前記可逆軸受手段がドリルケースの中に着脱可能に挿入され、ドリルケース 、チャック、ドリルビット及びピストンと組合せて（ａ）第１の軸受位置におい て、深掘りのための前記戻り室内の衝撃流体の第１の予め選択されたタンクと、 （ｂ）第２の逆の軸受位置において、浅掘りのための前記戻り室内の衝撃流体の 第２の予め選択されたタンクとを与え、衝撃流体の前記第２のタンクが衝撃流体 の前記第１のタンクより小さい請求項１に記載の発明。
3. ３．前記軸受手段が（ａ）ドリルビットの回りに共心に間隔をあけた中空円筒を 備え、（ｂ）前記軸受がドリルビットから間隔をあけた内面とドリルビットの方 へ内方に突き出たランド部分を有し、（ｃ）前記ランド部分が前記軸受を前記第 １の位置に取付けるとき前記ドリルビットから間隔をあけており、（ｄ）前記ラ ンド部分が前記軸受を前記第２の逆の位置に取付けるとき、前記ドリルビットと 密封接触している請求項２に記載の発明。
4. ４．前記軸受がドリルケースと密封接触している外面を有する請求項３に記載の 発明。
5. ５．前記軸受の外面がドリルケースの内面の方へ伸びて接触する複数の円周方向 のランド部分を含む請求項４に記載の発明。
6. ６．中空円筒形ドリルケース、ドリルケースの下端に接続されたチャック、チャ ックに接続されたドリルビット、ドリルをドリルストリングに流体によって接続 するバックヘッド組立体、ドリルケースの中に摺動自在に取り付けられてドリル ビットと接触している衝突位置とドリルビットと接触しない戻り位置との間を往 復動ずるピストンを有する流体作動衝撃流体ダウンザホール・ドリルに着脱自在 挿入する可逆軸受であり、前記軸受は、（ａ）ドリルビッドの回りに共心に取り 付けるための中空円筒を備え、（ｂ）前軸受がドリルビットから間隔をあけるよ うに構成され、ランド部分がドリルビットの方へ内方へ突き出ている内面を有し 、（ｃ）前記ランド部分が前記軸受を前記第１の位置に取付けるとき、前記ドリ ルビットから間隔をあけられるように構成されており、（ｄ）前記ランド部分が 前記軸受を前記第２の逆の位置に取付けるとき、前記ドリルと密封接触している ように構成されていることを特徴とする可逆軸受。
7. ７．前記軸受が上下端に隣接してドリルケースと接触して流体シールを保持する ように構成されたアンダーカット部分を有する外面を有する請求項６に記載の発 明。
8. ８．前記外面が前記軸受前記ドリルケース内に軸方向に心を合わせるためにドリ ルケースの内面の方へ伸びて接触するように構成されている複数の円周方向のラ ンド部分を含んでいる請求項７に記載の発明。
9. ９．中空円筒形ドリルケース、ドリルケースの下端に接続されたチャック、チャ ックに接続されたドリルビット、ドリルをドリルストリングに流体によって接続 するバックヘッド組立体、ドリルケースの中に摺動自在に取り付けられてドリル ビットと接触している衝突位置とドリルビットと接触しない戻り位置との間を往 復動ずるピストン、ピストンを戻り位置と衝突位置との間で往復動ずる衝突流体 の第１タンクとなる駆動室流体通路手段、ピストンが戻り位置にあるときドリル から排出する衝撃流体の第２タンクとなる戻り室流体通路手段、及びドリルホー ルの上へくずを持ち上げるために衝撃流体を戻り室流体通路手段からドリルを通 って排出ポートへ導く排出流体通路手段を備える流体作動衝撃ダウンザホール・ ドリルにおいて、（ａ）ドリルケースとドリルピットの間にあって深掘りの場合 の予め選択した大きい量と浅掘りの場合の予め選択した小さい量の間で前記戻り 室タンクの容積を変える可逆密封手段を備え、（ｂ）前記可逆密封手段がｉ）ド リルケースと密封接触しているピストン上の外部ランド表面と、ｉｉ）ドリルケ ースの方へ突き出ているランド部分を有するドリルビットの外面と、ｉｉｉ）ド リルケースに着脱自在に挿入された可逆軸受とを備え、（ｃ）前記軸受がさらに 、ｉ）ドリルビットの回りに共心に間隔をあけた中空円筒を備え、ｉｉ）前記軸 受けが前記ビットから間隔をあけた内面とドリルビットの方へ内方に突き出たラ ンド部分を有し、ｉｉｉ）前記軸受ランド部分が前記軸受を前記第１の位置に取 付けるとき前記ドリルビットから間隔をあけており、ｉｖ）前記軸受ランド部分 が前記軸受を前記第２の逆の位置に取付けるとき、前記ドリルビットと密封接触 しており、（ｄ）それによって、前記軸受がドリルケース、チャック、ドリルビ ット及びピストンと組合せてｊ）第１の軸受位置において、深掘りのたの前記戻 り室内の衝撃流体の第１の予め選択されたタンクと、ｉｉ）第２の逆の軸受位置 において、浅掘りのための前記戻り室内の衝撃流体の第２の予め選択されたタン クとを与え、衝撃流体の前記第２のタンクが衝撃流体の前記第１のタンクより小 さいことを特徴とする流体作動衝撃ダウンザホール・ドリル。
10. １０．（ａ）内面、外面、上端及び下端を有する中空円筒と、（ｂ）上端と下端 の間に内面にある内方に突き出た円周方向の密封ランド部分を備え、前記内方に 突き出た密封ランドが上端から第１の距離と下端から第２の距離にあり、前記第 １の距離と前記第２の距離は異なっており、それによって軸受がドリル内の第１ の位置おいて用いられるとき、密封ランドはドリルの一部分に対して密封位置に あり、軸受がドリル内の第２の位置、すなわち第１の位置の逆である位置におい て用いられるとき、密封ランドは密封位置からはずれ、（ｃ）上端に隣接した外 面上の第１のアンダーカット部分と、（ｄ）下端に隣接した外面上の第２のアン ダーカット部分と、（ｅ）外面上の少なくとも一つの円周方向に伸びるランド部 分とを備えるダウンザホール・ドリルにおいて可逆的に用いる軸受。
11. １１．第２のアンダーカット部分に隣接した外面上のもう一つの円周方向に伸び るランド部分をさらに備え、一つの円周方向に伸びるランド部分が第１のアンダ ーカット部分に隣接している請求項１０に記載の軸受。