[發(fā)明專利]用于進行鉆孔和給鉆孔布設內襯的設備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380019016.0
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN104220691A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設計）人: 弗雷德里克·埃格斯特倫
• 申請（專利權）人: 路卡布瓦薩拉股份公司
• 主分類號: E21B7/20
• 分類號: E21B7/20;E21B4/00;E21B17/14
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;李靜

本發(fā)明涉及根據權利要求1的用于在巖石或土壤層中潛孔鉆孔(down-the-hole?drilling)的鉆取以及內襯管道的安裝的裝置。

在現有技術的鉆機布置中，鉆機用于內襯管道的安裝，即例如在松動的巖石上鉆孔之后，其中內襯管道被永久地留在鉆孔中，或者其中流體(諸如水或油)被導入到管道中，描述了旨在安裝在使用軸或頸部的潛孔鉆機中的卡盤(chuck)中的中央定心鉆頭(pilot?drill?bit，導向鉆頭)，撞擊從卡盤傳遞到定心鉆頭。控制器件相對于彼此引導鉆機和內襯管道，使得鉆機能相對于內襯管道自由地旋轉。耦接布置結構，通常為卡口耦接的形式，定位在鉆機與控制器件之間，其中耦接布置當在其自由情況下時允許鉆機與潛孔鉆機通過內襯管道一起退回。鉆機旨在鉆取鉆孔，該鉆孔允許內襯管道附隨鉆機進入到鉆孔中。外殼靴(casing?shoe)，已經焊接在內襯管道的前端部處，該外殼靴確保內襯管道和鉆機一起被驅動到鉆孔中并且將撞擊從鉆機傳遞至內襯管道。鉆機具有用于供給清洗劑的內部清洗通道，并且鉆機具有用于移除鉆屑和清洗劑的排出通道。鉆孔通過撞擊與旋轉運動的結合而發(fā)生。

現有技術的鉆機布置中，撞擊傳遞到內襯管道通過外殼靴并通過鉆頭的一部分的前撞擊表面作用在外殼靴的后撞擊表面上，以及以該種方式使外殼靴啟動到間歇的、軸向的撞擊運動而發(fā)生，該運動反過來又傳遞到內襯管道中。該種設計的一個問題是撞擊機構的一部分的錘的輸出動力必須被限定，使得撞擊能量不足以大到使外殼靴與內襯管道之間的焊接連接破壞。在所述零件之間的焊接連接傳遞撞擊能量，因此構成了薄弱點。即使焊接是高品質的，當安裝內襯管道時撞擊能量也通常必須被限定。作為撞擊機構的低動力的結果，不能獲得預期的鉆孔速度，并且因此設備用于安裝內襯管道的總體性能也受到限制。

此外，如果饋送的力太低，還產生鉆頭變得磨光的問題，這些磨光的器件很快失去其切割能力。由于過熱的產生，最壞情況下鉆頭可能被損壞。應當注意的是，對于操作者注意到外殼靴與內襯管道之間的焊接連接破壞或由于鉆頭的切割能力喪失而鉆孔速度減小的可能性是受限制的，并且修復存在這些問題的設備既費時又昂貴。因此，存在用比以前錘動力高的相當多的錘動力驅動該種類型的鉆機布置成為可能的要求，不僅為了獲得增加的鉆孔速度，而且為了減小鉆頭發(fā)生磨光的風險。

從WO?9934087?A1以及US?2004/0104050?A1已知的鉆機通過從定心鉆頭通過外殼靴將撞擊直接傳遞到內襯管道，將內襯管道驅動到孔中。從DE?4000691?A1已知的鉆機通過外殼靴與鉆機的固定零件之間的相互作用將內襯管道按壓進入到鉆孔中，這些零件不能在其相對的接觸表面處轉動。

因此，本發(fā)明的第一目的是在鉆機處實現用于內襯管道的安裝的布置結構，該布置結構允許顯著地提高的鉆孔速度并且同時減小由于在外殼靴與內襯管道之間的焊接連接失效而失效的風險。本發(fā)明的第二目的是在鉆機處實現使無需任何顯著地減小撞擊機構的動力而實施內襯管道的安裝(即在大體完全的錘動力下安裝內襯管道)成為可能的布置。根據本發(fā)明的鉆機布置與流體動力的潛孔錘鉆一起使用是適當的。

出人意料的證實的情況是，在鉆頭的前面的有效的水洗具有潤滑效果，在幾乎全部情況中實現了減小在土壤層中腔體的外圍壁與內襯管道之間的摩擦，現有技術的鉆機具有的撞擊力通過外殼靴施加到內襯管道上以將內襯管道驅動到鉆孔中，是沒有必要的：能通過潛孔錘鉆的合適地選擇的固定零件傳遞的壓力(不是撞擊力)在幾乎全部情況中都是足夠的。由于本發(fā)明中的外殼靴并非用作撞擊部件，由于其功能性，原則上將該外殼靴稱為內襯管道的領部或外殼領部是恰當的。

本發(fā)明的兩個目的通過具有安裝內襯管道功能的潛孔鉆機的鉆機布置而實現，鉆機布置表達了在權利要求1中詳細說明的區(qū)別特征與特定特性。鉆機布置大體包括特定地設計的鉆機與潛孔錘鉆的組合。本發(fā)明的更多的優(yōu)點通過非獨立權利要求而更加清晰明確。

參考附圖，將在下文更加詳細地描述本發(fā)明的實施方式，在附圖中：

圖1示出了根據本發(fā)明的在鉆機處的布置結構的前部零件的立體圖；

圖2示出了環(huán)狀鉆頭的局部剖視立體圖，所述環(huán)狀鉆頭是鉆機布置的部件并且[語法，缺少“where?a”？]外殼靴耦接在內襯管道的前端處，因此，定心鉆頭是鉆機的從環(huán)狀鉆頭釋放并且從內襯管道縮回一定距離的部件；

圖3示出了根據本發(fā)明的通過鉆機的縱向截面；以及