JPS6142077B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば、これに限定するものではな
いが、地中の穿孔作業の際、ビツト作用面のレベ
ルで減圧ないし負圧を形成する穿孔工具の様なド
リルビツトのレベルでフラツシング流体の流れ方
向を反転する装置に関する。

仏国特許第1567862号に記載される該ドリル工
具は、工具体部と、該体部に設けられビツト作用
面を限定する少くとも１つの地中掘削領域と、該
作用面のレベルに伝播する圧力に比し負の圧力を
該工具の内部凹所に形成する装置とを備えてい
る。

ビツト作用面は、地中の掘削物を上昇する如く
少くとも１つのダクトを介して負圧の領域に結合
され、一方、穿孔用ないしフラツシング流体を排
出するダクトは、負圧領域を通過し、工具作用面
の外側に開口する少くとも１つのオリフイスを介
しドリルストリングと、穿孔された穿孔壁との間
の環状空間へ開口し、排出ダクトのオリフイス
と、工具作用面との間の穿孔用流体の流量は、制
限される。

従つて、常態の操作条件の下で、工具作用面の
求心フラツシング、即ち、穿孔の軸線に向い穿孔
壁から送られるフラツシング流体の流れが得られ
る。

しかしながら、フラツシング流体の遠心流れ、
即ち、穿孔壁に向い穿孔軸線から送られる流れを
一時的に形成することが時々必要なことが実験的
に確認された。

これは、例えば、ビツト作用面のレベルで伝播
するよりも高い圧力で炭化水素の様な流体を含有
する地層を穿孔するとき、または地層を流通する
流体に漏洩を生じるときに必要である。

米国特許第2805043号と、仏国特許第2071262号
とに記載されているものゝ様な公知の装置では、
可動要素の変位は、ドリルストリングの壁に設け
られる孔を露出し、従つて、穿孔用流体の流れ
は、これ等の孔を介して部分的にまたは完全に偏
向される。該装置は、ドリルビツトのフラツシン
グを低減または中断することを可能にするが、ド
リルビツトのレベルでこの穿孔用流体の流れの方
向を逆にすることを許容しない。

穿孔用流体の流れの方向を逆にする装置は、既
に公知である。該装置の一実施例は、仏国特許第
1567862号に対する追加の特許第2092646号の第３
図に示されている。該装置は、通常、第１オリフ
イスを閉鎖する如くドリルストリングに導入され
るボールの様な閉塞具を使用し、従つて、穿孔用
流体の作用の下で、第２オリフイスを露出する可
動部材の変位を生じさせ、これにより、穿孔用流
体は、反対方向の流れでドリルビツトをフラツシ
ングする如く排出される。

穿孔用流体の流れの最初の方向が恢復されねば
ならないとき、好適な釣上げ工具によるか、また
は全体の、ドリルコラムを表面まで上昇すること
で、閉塞具を除去することが必要である。

この操作は、いづれにしても、時間が掛る。

本発明の装置は、穿孔作業の際に必要になると
き、工具の遠心洗浄から求心洗浄へまたこの反対
に切換える如く、穿孔用流体の流れの方向を迅速
に逆にすることを可能にする。

本発明は、添付図面を参照する下記の説明によ
り、一層容易に理解され、総てのその利点が明瞭
になる。

第１Ａ図乃至第１Ｄ図は、全体を符号１で示す
本発明の装置の連続する断面を、図式的に示す。

装置１は、ねじ３の様な任意の好適な装置でド
リルストリング２の下端にその上部を固定される
（第１Ａ図）。

反転する装置１は、上述の如く、地面の穿孔の
際に工具作用面のレベルに負圧を形成する如く作
用可能な任意の好適な装置４でその下端において
延長される。

装置４の下端には、軸方向ダクト６を有するド
リルビツト５が固定される。

このドリルビツトは、本発明の部分を形成しな
いので図示されない。ねじで装置４に固定される
その上部のみが第１Ｄ図に示される。

装置４は、本発明の部分を形成せず、単一の要
素として図式的に示されているが、所要により、
幾つかの部品から成つてもよいことは明白であ
る。

要約すると、この装置は、ドリルビツトの中心
のダクトないしボア６に直接連通するベンチユリ
型の軸方向ダクト７を有している。ベンチユリの
入口では、ノズル８は、穿孔方向の反対方向に流
体ジエツトを形成する。ベンチユリ７と、ノズル
８との協働は、ダクト６を介して工具の作用面に
加えられる負圧を生じ、該作用面は、装置４と、
穿孔壁との間に限定される環状空間を介して穿孔
流体を供給される。装置４の上部では、セパレー
タ９は、ベンチユリ７から流出する穿孔用流体の
中心部への通路を残す。流体の流れのこの部分
は、ダクト１０（第１Ｃ図に点線で示す）を介し
て再循環され、上述の如くビツト５に対してフラ
ツシングされる。

ドリルの掘削物で負荷された流体の残部は、ダ
クト１０の開口部よりも或る距離上方で環状空間
に開口する面にダクト１１を介して排出される。

ノズル８は、装置４の体部に設けられる環状空
間１２を介して流体を供給される。

本発明の装置は、構造上要件により幾つかの部
分で形成される管状体部を備えている。支持腕１
６で体部１３，１４に結合されるロツド１５は、
体部の軸線に沿い懸吊される。

ピストン１７は、この体部のボア内に摺動自在
に装着され、シールリング１８と、ロツド１５が
シール状態で貫通する中心ボアとを有している。
ピストン１７は、管状要素１９で延長され、要素
１９の内径は、ロツド１５の直径よりも大きく、
要素１９の外径は、体部１３のボアの一部上に環
状空間２０を限定する。

管状要素１９の内部ボアは、減少した直径の部
分２１を有し、ロツド１５の自由端は、該部分２
１に対する閉塞具２２を備えている。

閉塞具２２は、例えば、部分２１に挿入可能な
円筒形部材から成る。従つて、部分２１と、閉塞
具２２とは、管状要素１９を閉塞する装置を形成
する。

管状要素１９は、該閉塞装置のレベルの上方に
少くとも１つのオリフイス２３を有し、体部１４
に設けられる環状凹所２４は、環状空間１２へそ
の下端で開口する少くとも１つのダクト２５に直
接連通する。管状要素１９は、例えば、溝２６
と、ピン２７とで形成される固定組立体で体部１
４と共に回転する如く固定され、ピンと、溝との
１つは、管状要素１９に固定され、他の１つは、
体部１４に固定される。これと異なり、この固定
組立体は、相互を固定する波形部で形成される組
立体で構成されてもよい。

ピストン１７は、少くとも１つの較正されたダ
クト２８で貫通され、体部１３の内部ボアは、ダ
クト２８を介して管状要素１９に連通する。

体部１３，１４に対する管状要素１９の軸方向
変位を制限する機構と、一端でピストン１７に当
接し、他端で体部１３と一体の肩３０に当接する
補償用ばね２９とは、環状空間２０内に収容され
る。

管状要素１９の軸方向変位を制限する機構は、
管状要素１９に装着される案内指３３と、体部１
４のまわりに自由に回転可能であり、体部１４に
対して静止した軸方向位置を夫々有する２つの輪
郭付きリング３１，３２とを備えている。これ等
のリングは、例えば、該リングが好適に固定され
るスリーブ３４で連結される。

第２図は、これ等のリングの輪郭を示す。上側
リング３１は、リングの軸線に平行な壁と、該軸
線に傾斜した他の壁とを有する、鋸歯の輪郭を備
えている。

４つの歯のみが示されているが、この数は、こ
れに制限されるものではない。下側リング３２
は、同一の数の同様な歯３６を有しているが、歯
３６は、同一の深さを有しリングの軸線に平行な
溝３７で分離され対にグループにされている。

歯３６の傾斜壁は、歯３５の傾斜壁に対して反
対に位置している。

２つのリングの歯は、喰違い、これ等の歯の輪
郭は、案内指３３が残りの自由空間内を変位可能
な如く、カムないしガイド路を形成する様に協働
する。

図示の用途では、装置４のセパレータ９は、管
状要素１９の自由端に固定され、要素１９は、オ
リフイス３８を有し、オリフイス３８の有用さ
は、この組立体の作用の下記の説明によつて明瞭
になる。

流体の循環が中断されるとき、ばね２９は、第
１Ａ図に破線で示す位置にピストン１７を保持す
る。これに関連して、案内指３３は、第３Ａ図に
示す上部位置にあり、リング３１の２つの歯の間
に維持される。

次に、この組立体は、矢印F₁（第１Ａ図）の
方向へ流れる穿孔用加圧流体を供給される。較正
されたダクト２８で形成される圧力降下は、ばね
２９の作用に抗して第１Ａ図の位置から下方に変
位するピストン１７の側部間に差圧△Ｐを生じ
る。案内指３３は、最初に第３Ｂ図に示す位置に
達し、リング３２の歯の傾斜した側壁に接触す
る。更に下方へ変位する際、指３３は、リング３
１，３２をR₁にわたり回転する如く駆動し、第
３Ｃ図の位置に達する。その変位の際、ピストン
１７は、管状要素を共に押圧し、従つて、オリフ
イス２３は、環状空間２４を露出し、一方、部分
２１は、閉塞具２２のレベルに位置し、オリフイ
ス３８は、ダクト１０（第１Ｃ図）を露出する。
このとき、この装置は、第１Ａ図乃至第１Ｄ図に
実線で示す位置にある。穿孔用流体は、較正され
た孔２８と、管状要素１９のボアとを介して矢印
F₁，F₂の方向へ流れ、次に、オリフイス２３
と、環状空間２４とを介してダクト２５へ流入
し、ダクト２５は、環状空間１２を介して装置４
に流体を供給する。ノズル８から出る流体ジエツ
トは、工具の中心ダクト６に負圧を形成し、従つ
て、該ダクトを介してドリルの掘削物で負荷され
た穿孔用流体の上方への流れを生じる。

ドリル掘削物で負荷された穿孔用流体の部分
は、ベンチユリを通過した後、ダクト１１（第１
Ｃ図）を介して表面へ上方に流れ、一方、ビツト
をフラツシングする流体の部分は、セパレータ９
を流通した後、ドリルビツトの求心フラツシング
を行う以前にオリフイス３８とダクト１０とを流
通する。

表面でのドリルストリングの圧力は、このとき
第１値P₁を有している。ドリルビツトのレベルで
フラツシング流体の流れ方向を逆にすることが所
望であれば、その操作は、次の通りでなければな
らない。

穿孔用流体の供給は、中断され、次にピストン
１７は、ばね２９の作用の下で上方へ移動する。

この軸方向変位の際、案内指３３は、最初に、
リング３１の歯の傾斜した、側壁に達する（第３
Ｄ図）。更に変位する際、リング３１，３２の回
転R₂が生じる。案内指３３は、その最上位置に
達し（第３Ｅ図）。ピストン１７は、その最初の
位置に戻る。穿孔用流体の供給を再度開始するこ
とで、ピストン１７は、図示の位置から再度下方
へ移動する。

案内指３３は、溝３７の底に達する（第３Ｈ
図）以前に、第３Ｆ図の位置に達するとき、リン
グ３１，３２の回転R₃を生じる（第３Ｇ図）。

この位置では、管状要素１９は、ダクト１０，
１１の入口オリフイスと同様に、環状空間２４を
完全に被う（第１Ｃ図に鎖線で示す位置）。これ
と同時に、減少したボア直径の部分２１は、第１
Ｂ図の鎖線で示す位置にあり、従つて、閉塞具２
２は、部分２１から完全に離脱する。

較正されたダクト２８を去つた後、穿孔用流体
は、鎖線の矢印F₃で示す如く、管状要素１９を
流通し、装置４のダクト７を介してビツトの中心
ダクト６に直接供給され、従つて、ドリルビツト
の遠心フラツシングが行なわれる。ドリル掘削物
で負荷された流体は、穿孔壁と、ドリルストリン
グとの間に限定される環状空間を介して表面へ上
昇する。これ等の操作条件の下では、ドリルスト
リング内の圧力は、P₁とは異なる第２値P₂を有し
ている。

穿孔用流体の流れは、再度中断され、ピストン
１７は、ばね２９で上方へ戻る如く付勢され、案
内指３３は、最初に第３Ｉ図に示す位置に達した
後、リング３３，３４を更に回転する（第３Ｊ
図）。

このとき、この装置は、その最初の位置に戻
り、次に、流体の供給の中断を件う流体供給時期
の継続により、ビツトのレベルでの穿孔用流体の
流れの方向を再度反転することが可能である。従
つて、ピストン１７と、管状要素１９と、閉塞装
置２１，２２とは、加圧流体の流れの作用の下で
体部の中心ボア内を変位可能な分配組立体を形成
し、該組立体は、工具の第１作用モードを形成す
る如く、流体が中心ボアを介してのみ排出される
第１位置と、工具の第２作用モードを形成する如
く、ダクト２５を介してのみ流体が排出される第
２位置とを有し、流体の供給と、中断との継続す
る、作用の結果として、１つの位置から他の位置
への交互の変位が可能である。

本発明の上述の装置では、減圧を生じる装置４
に関連して非限定的な実施例により説明された。
しかしながら、管状要素１９のボアを介して通常
のドリルビツトを中心ボアに直接供給し、ビツト
の作用面の遠心フラツシングを行うか、またはビ
ツトを包囲する環状空間と、ドリルストリングと
穿孔壁との間に限定される環状空間に連通する如
く体部１４の外側壁に開口するダクト２５とから
ビツトに供給する様にこの装置を使用することも
可能である。

その他の変更は、本発明の範囲を逸脱すること
なく可能である。例えば、指３３の通路ないし案
内カムを限定するリングは、この装置の体部に対
して静止状態にあつてもよく、指３３は、このと
き、管状要素１９を回転する如く駆動する。管状
要素のボアを閉塞する装置は、フラツプ弁と、弁
座との協働で形成されてもよく、これ等の１つ
は、ロツド１５と一体であり、他の１つは、要素
１９と一体である。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図乃至第１Ｄ図は地中穿孔工具に適合す
る本発明の装置の断面図、第２図は管状要素の軸
方向変位を制限する機構の輪郭の図、第３Ａ図乃
至第３Ｊ図は本発明の装置の作用の図を示す。 １……反転する装置、２……ドリルストリン
グ、５……ドリルビツト、７……ベンチユリ型軸
方向ダクト、１３，１４……体部、１７……ピス
トン、１８……シールリング、１９……管状要
素、２２……閉塞具、２３……オリフイス、２５
……ダクト、２８……較正されたダクト、３１，
３２……輪郭付きリング、３３……案内指。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ドリルストリングを介してドリルビツトに供
   給する加圧流体の流れの方向の反転装置におい
   て、前記ドリルストリングと、ドリルビツトとの
   間に固定される体部を具備し、該体部が、前記ド
   リルストリングに連通する第１端部を有する軸方
   向ボアを備え、更に、該軸方向ボアへ開口して前
   記体部に設けられるダクトと、該軸方向ボア内に
   収容される分配装置とを具備し、該分配装置が、
   前記ドリルビツトの第１供給モードを形成する如
   く、前記軸方向ボアの第２端部を介してのみ加圧
   流体の排出される第１位置と、前記ドリルビツト
   の第２供給モードを形成する如く、前記ダクトを
   介してのみ加圧流体の排出される第２位位置とを
   有し、加圧流体の流れの作用の下で変位可能であ
   り、前記流体供給の中断の期間で分離される流体
   供給期間の連続により、前記第１位置から第２位
   置へまたこの反対へ作用可能に切換えられる反転
   装置。 ２ 前記分配装置が、前記軸方向ボア内をシール
   状態で摺動可能なピストンを備え、該ピストン
   が、弾性装置を介して前記体部に結合され、更
   に、前記ドリルビツトに前記体部の結合される側
   部へ該ピストンを延長する管状要素と、前記軸方
   向ボアと、該管状要素の内部ボアとを連通する該
   ピストンの較正されたダクトと、該管状要素の壁
   に設けられるオリフイスと、該管状要素の自由端
   を閉塞する装置と、第１位置では、前記オリフイ
   スを前記ダクトに連通すると共に、前記管状要素
   の自由端を前記閉塞装置で完全に閉鎖し、第２位
   置では、前記管状要素の自由端から前記閉塞装置
   を完全に解放すると共に、前記ダクトにも早や前
   記オリフイスを連通しない様に、前記管状要素の
   軸方向変位を制限する機構とを備える 特許請求の範囲第１項記載の反転装置。 ３ 前記機構が、案内指と、前記分配装置の軸方
   向変位を制限する如く協働するカムとを備え、前
   記指と、カムとの１つが、前記体部と一体であ
   り、他の１つが、前記分配装置と一体である 特許請求の範囲第２項記載の反転装置。