專利名稱：鑿巖方法和鑿巖機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的、用于產(chǎn)生沖
擊波脈沖的脈沖鉆機(jī)。本發(fā)明還涉及一種根據(jù);K利要求18的前序部分 所述的、用于產(chǎn)生沖擊波脈沖的方法。此外，本發(fā)明涉及一種鉆井裝 置。
背景技術(shù)：
在鑿巖期間，以壓力脈沖的形式產(chǎn)生沖擊波脈沖，這些脈沖從沖 擊波產(chǎn)生裝置，比如脈沖裝置，通過鉆柱傳遞到鉆頭。鉆頭嵌入固定 塊由此以高強(qiáng)度壓緊巖石，并在遇到的巖石中實(shí)現(xiàn)壓碎和形成裂隙。
在常規(guī)鑿巖機(jī)中，沖擊波脈沖借助于沖擊活塞產(chǎn)生，該沖擊活塞 撞擊釬尾以將沖擊波進(jìn)一步傳遞到鉆柱上。
然而，本發(fā)明涉及另一種類型的產(chǎn)生沖擊波的鑿巖機(jī)，本文叫做 脈沖鉆機(jī)。這些機(jī)器與裝有沖擊活塞的上述機(jī)器操作不同，就是使流 體壓力產(chǎn)生一力，定期地作用在呈脈沖活塞形式的活塞適配器上，該 脈沖活塞又壓緊鉆柱，并將沖擊波脈沖傳遞到其上。不要將脈沖活塞 與常規(guī)鉆機(jī)中的沖擊活塞相混淆，這種活塞具有在這方面看到的小質(zhì) 量，這對(duì)于脈沖鉆機(jī)的功能沒有任何重要影響。WO2004/073933作為 背景技術(shù)的示例可能敘述過。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種如最初提到的裝置和方法，該裝置和方 法是關(guān)于已知脈沖鉆機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展和提高，并且特別使具有更高效 的鑿巖可能性。
這些目的根據(jù)最初提到的裝置和方法通過專利的獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分的特點(diǎn)達(dá)到。
通過本發(fā)明提供抑制在鉆井期間發(fā)生的巖石反射的可能性，由此 實(shí)現(xiàn)許多重要優(yōu)點(diǎn)，比如使鉆井具有提高鑿巖效率的可能性。此外還 實(shí)現(xiàn)能保護(hù)鉆機(jī)免受由反射沖擊波發(fā)生的應(yīng)變，這預(yù)期導(dǎo)致根據(jù)本發(fā) 明建造的鉆機(jī)更長(zhǎng)的工作壽命。
在以前所知包括沖擊活塞的沖擊鉆機(jī)中，所謂減震活塞的目的是 將對(duì)巖石的進(jìn)給力從機(jī)殼傳遞到鉆套，進(jìn)一步經(jīng)過適配器、經(jīng)過鉆柱 到鉆頭，以其接觸靠在巖石上。根據(jù)背景技術(shù)，減震活塞通過液壓/ 氣動(dòng)彈簧被預(yù)加應(yīng)力，該液壓/氣動(dòng)彈簧由室中的液壓流體組成，該室 經(jīng)常與液壓/氣動(dòng)蓄能器連接。
如果由沖擊活塞通過鉆柱產(chǎn)生的沖擊波與巖石阻抗不匹配，則反 射通過鉆柱返回。如果巖石與沖擊波力相比很硬，則主要得到壓縮反 射，該壓縮反射的振幅可等于入射沖擊波的振幅的兩倍。
壓力反射強(qiáng)迫鉆套和減震活塞朝離開鉆柱的方向，由此液壓油被 加載到蓄能器中。其中的壓力因此將減震活塞和鉆套推回到初始位置 靠在機(jī)殼中的機(jī)械環(huán)索上。連接的蓄能器的靈活性提供彈性功能，該 彈性功能保護(hù)鉆機(jī)免受高應(yīng)變和振動(dòng)。這提高鉆機(jī)的工作壽命，并且 使更大的功率能被傳遞。
因此，在沖擊活塞裝置中，使用了單獨(dú)的部件，以便得到減震功
能。然而已經(jīng)證明，這種系統(tǒng)在高頻(>200Hz)的鉆井期間操作不良。 通過本發(fā)明得到的是，脈沖鉆機(jī)的脈沖活塞本身用來提供減震功
能。因此避免需要單獨(dú)的部件，比如特殊減震活塞。優(yōu)點(diǎn)是， 一方面
得到非?？焖贉p震系統(tǒng)的可能性，另一方面減少活動(dòng)零件和部件的數(shù)
量，這導(dǎo)致更加節(jié)約。
通過將流體流道連接到壓力流體蓄能器上，實(shí)現(xiàn)了快速減震過程
的增強(qiáng)可能性。
通過使第一流體室是徑向地布置在脈沖活塞外部的單獨(dú)減震室而 實(shí)現(xiàn)減震活塞和相關(guān)聯(lián)液壓系統(tǒng)能在尺寸上被分別控制，只考慮減震 功能而不考慮可能的其它功能。通過流體流道包括節(jié)流口 ，而特別是在外殼與脈沖活塞之間的節(jié) 流槽而實(shí)現(xiàn)被反射的能量以有利的方式被吸收。
通過將用于流體的供給通道連接到用于提供泄漏流的減震室上， 使能在鉆機(jī)中提供冷卻減震能量并由此增強(qiáng)操作性能。
通過使第一流體室是與脈沖活塞軸向鄰接的室，達(dá)到簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì) 的構(gòu)造，該構(gòu)造使一個(gè)室能用于多個(gè)功能。因此優(yōu)選的是，第一流體 室被連接到高壓流體源上。特別是，第一流體室或永久地連接到高壓 流體源上，或是斷續(xù)地連接到高壓流體源上。
通過布置用于檢測(cè)第一流體室中的壓力的裝置，使有可能使用關(guān) 于檢測(cè)壓力的信號(hào)能用于鉆井控制。
通過使影響脈沖活塞的流體壓力的突然改變的所述裝置從在第一 流體室中檢測(cè)壓力開始便可控制，有可能控制用于產(chǎn)生沖擊波脈沖的 裝置。這特別是為了調(diào)節(jié)產(chǎn)生沖擊波脈沖的頻率。這是為了朝減少?zèng)_ 擊波反射的方向調(diào)節(jié)。
優(yōu)選的是，布置有用于在流體流道中調(diào)節(jié)流體流并由此調(diào)節(jié)減震 的裝置。
特別有利的是，隨著檢測(cè)的沖擊波反射來控制沖擊波脈沖的長(zhǎng)度。 這樣可使用本發(fā)明，以便使得以可控制方式按照例如將被鑿的巖石的 波動(dòng)硬度實(shí)時(shí)地調(diào)節(jié)鉆井參數(shù)。
就對(duì)應(yīng)方法的權(quán)利要求而言，得到關(guān)于不同裝置方面與以上優(yōu)點(diǎn) 相對(duì)應(yīng)的本發(fā)明的裝置的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的另外特征和優(yōu)點(diǎn)及其不同方 面通過如下詳細(xì)描述將一目了然。


現(xiàn)在將通過實(shí)施例和參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中
圖1概略地示出本發(fā)明的脈沖發(fā)生器的第一實(shí)施例的軸向截面
圖2概略地示出本發(fā)明的脈沖發(fā)生器的第二實(shí)施例的軸向截面
7圖3示出本發(fā)明的脈沖發(fā)生器的另外實(shí)施例的軸向截面圖；及 圖4表示本發(fā)明實(shí)施例的方法的方塊圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，本發(fā)明的脈沖鉆機(jī)的脈沖發(fā)生器通常用l表示。在外 殼2中，脈沖活塞4可受限制地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。脈沖活塞在分隔段處接觸 倚靠鉆柱的上部，該上部用13表示。鄰接內(nèi)部脈沖活塞4的下側(cè)布置 反力室7，該反力室7用反壓力Pm加壓，以朝與鉆具方向R相反的 方向使反力作用在脈沖活塞上。
室7中的壓力被控制，因?yàn)殚y9定期地將初始?jí)毫谋肐O經(jīng)過壓 力導(dǎo)管8傳遞到該室7中。從該閥還將儲(chǔ)槽導(dǎo)管18引導(dǎo)到儲(chǔ)槽12， 用于第一流體室7的定期釋放。
鄰接脈沖活塞4的另一側(cè)布置加壓室3，該加壓室3能夠以壓力 Pa加壓用于產(chǎn)生朝鉆具方向R作用的力。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，室3中的壓力實(shí)際上是恒定的，這經(jīng)壓力 導(dǎo)管7的壓力泵6保持，并由(未示出的)蓄能器調(diào)平。
在脈沖發(fā)生器1的外殼上進(jìn)一步如常規(guī)那樣作用有朝所述鉆具方 向R的進(jìn)給力F。
通過轉(zhuǎn)換閥9突然降低反力室7中的壓力，脈沖活塞借助加壓室 3中的壓力接受朝所述方向R的向前運(yùn)動(dòng)，這又導(dǎo)致沖擊波被誘導(dǎo)到 鉆柱13中，用于傳遞到未示出的鉆頭上。
當(dāng)脈沖這樣完成時(shí)，通過使閥9復(fù)位以將導(dǎo)管恢復(fù)成與泵10接觸， 再次加壓反力室7，于是使脈沖活塞4再次移動(dòng)一定距離(在圖中右 面；朝與鉆具方向R相反的方向)，于是發(fā)生器準(zhǔn)備好下次脈沖循環(huán)。
在所示的實(shí)施例中，脈沖活塞4構(gòu)造有第一減震活塞部分41，該 第一減震活塞部分41由脈沖活塞4的環(huán)形徑向延長(zhǎng)部組成。第一減震 活塞部分41通過與鉆具方向R方向相反的第一環(huán)形減震活塞表面40 與第一流體室/減震室14相配合，該第一流體室/減震室14又由徑向 地設(shè)置在脈沖活塞4外側(cè)的環(huán)形室組成，該減震活塞表面40朝鉆具方
8向受第一流體室14中壓力的影響。圖1中裝置的減震功能借助于液壓 減震流保持，該液壓減震流通過呈第一減震通道11形式的流體流道被 供給到第一流體室14中。當(dāng)?shù)诙p震通道16的口部未被第一減震活 塞部分覆蓋時(shí)，液壓減震流體通過在脈沖活塞前進(jìn)位置中的第二減震 通道16抽空。然而，當(dāng)脈沖活塞處于該圖的位置時(shí)，其中外殼內(nèi)的第 二減震通道16的口部被覆蓋，而在第一流體室14內(nèi)產(chǎn)生有壓力，該 壓力朝鉆具方向R經(jīng)過第一減震活塞表面40在脈沖活塞上產(chǎn)生一力。 這個(gè)力可被設(shè)定成比進(jìn)給力大，以便產(chǎn)生外殼位置相對(duì)于鉆柱定位的 可能性。當(dāng)?shù)谝涣黧w室14中的壓力產(chǎn)生的力與進(jìn)給力相對(duì)應(yīng)時(shí)，便得 到平衡，這可命名為"浮動(dòng)位置"。在第二減震通道16中可以使用節(jié)流 口 17，以確保在第一流體室14中產(chǎn)生的選擇最小力作用在脈沖活塞 上。
第一減震通道11也可設(shè)有蓄能器(未示出)，以便使快速?zèng)_擊波 反射和由此引起的脈沖活塞的快速移動(dòng)能減震。由于下面將說明的原 因，完全也有可能合理地與減壓閥(未示出)組合將節(jié)流設(shè)置在第一 減震通道ll中。
在操作中和通過鉆柱接受巖石撓曲(flexes),被反射(壓縮)的 沖擊波將在與鉆具方向R相反的方向上驅(qū)動(dòng)脈沖活塞。因此脈沖活塞 將分別由加壓室3中和在第一流體室14中的壓力產(chǎn)生的力反作用。特 別是脈沖活塞將由第一流體室14中產(chǎn)生的平衡減震力反作用。當(dāng)節(jié)流 存在于第 一減震通道中時(shí)，得到有由流過節(jié)流口的流有利的能量吸收， 并由此得到脈沖活塞的反射運(yùn)動(dòng)的能量接受。
圖1的實(shí)施例還示出可選擇的單獨(dú)第二流體室/減震室15，該第二 流體室/減震室15與同樣可選擇的第二減震活塞部分43相配合，該第 二減震活塞部分43也由脈沖活塞4的環(huán)形徑向延長(zhǎng)部組成。第二減震 活塞部分43通過與鉆具方向R方向相反的第二環(huán)形減震活塞表面42 與笫二流體室15相配合，該第二流體室15又由徑向地設(shè)置在脈沖活 塞4外側(cè)的環(huán)形室組成，該減震活塞表面42在鉆具方向上由在第二流 體室15中的壓力致動(dòng)。在這種變型中，并根據(jù)圖l的位置，第二流體室15經(jīng)過流體流道將被抽空到第一流體室14,該流體流道在脈沖活 塞與外殼之間以節(jié)流縫隙18的形式設(shè)立在這個(gè)位置。在第二流體室 15中壓力增加一方面導(dǎo)致減震力，另一方面通過流過節(jié)流縫隙的流導(dǎo) 致能量吸收，并由此導(dǎo)致脈沖活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量接受。
當(dāng)脈沖活塞朝鉆具方向重新獲得移動(dòng)時(shí)，流體將再次通過同一節(jié) 流縫隙18流到笫二流體室15。可將具有單向閥的供給導(dǎo)管合理地連 接到第二流體室上(未示出)。
可布置CPU，以探測(cè)第一流體室14中的壓力，以^更從此開始確 定巖石反射的大小和特征，并從該位置控制發(fā)生器參數(shù)，比如象脈沖 頻率、進(jìn)給力、節(jié)流、減震流、減震壓力、壓力在反力室中下降的過 程以及壓力在加壓室中增加的出現(xiàn)率，以便朝提高效率的方向控制鉆 井、或用于鉆井的任何其它標(biāo)準(zhǔn)。
圖1中所示的實(shí)施例可作為變型操作，使得在全部脈沖循環(huán)期間 朝鉆具方向作用在脈沖活塞上的第二力被設(shè)定成比在與所述鉆具方向 相反的方向上脈沖活塞上的第一力大。第一力通過反力室7中的第一 流體壓力產(chǎn)生。朝鉆具方向的第二力可通過加壓室3中的流體壓力產(chǎn) 生，或者另一種作法是在脈沖活塞4的這側(cè)上作用由彈性件，比如金 屬、橡膠、合成材料制的彈簧，或者通過金屬桿等產(chǎn)生的力。因此定 期使進(jìn)給力F與第一力一起超過第二力。這樣定期，即在脈沖循環(huán)的 一部分下，使作用在脈沖發(fā)生器l上的進(jìn)給力F和所述第一力之和超 過所述第二力，以便相對(duì)于外殼2在與鉆具方向相反的方向上實(shí)現(xiàn)脈 沖活塞4的移動(dòng)。因此進(jìn)給力與第一力一起這樣被用來在與鉆具方向 相反的方向上提供脈沖活塞的移動(dòng)。第一流體壓力隨后下降立即導(dǎo)致 在鉆柱或其它類似物中誘發(fā)沖擊波脈沖。在這個(gè)變型中，具有第一流 體室和第二流體室的減震系統(tǒng)可用來得到脈沖發(fā)生器更穩(wěn)定限定的浮
動(dòng)位置。這通過下述方式實(shí)現(xiàn)，即在操作中，借助于進(jìn)給力將壓入引 導(dǎo)到脈沖活塞的延長(zhǎng)部分形成與所述室減震配合的位置中。這樣，有 可能實(shí)現(xiàn)脈沖活塞位置的液壓調(diào)節(jié)。
在圖2中可替換的實(shí)施例中，同樣和對(duì)應(yīng)的元件用與圖1中相同
10的附圖標(biāo)記表示。圖2中所示的實(shí)施例與圖1中的實(shí)施例不同之處是 第二減震通道16被連接到第二流體室15上。蓄能器A被連接到通道 11上。
在兩個(gè)實(shí)施例和圖l和2所描述變型中，通過第一流體室(一個(gè)/ 多個(gè))的流可用來冷卻在減震期間產(chǎn)生的熱量。
在圖3中脈沖發(fā)生器l'的可替換實(shí)施例中，將加壓室3'用作系統(tǒng) 的第一流體室。因此，第一流體室依據(jù)存在的脈沖發(fā)生器的那種類型 永久地或是斷續(xù)地被連接到高壓流體源HP上。
這導(dǎo)致不必將單獨(dú)的流體或減震室布置成與脈沖活塞4'連接，而 是將呈減震通道19形式的流體流道連接到加壓室3'上，該減震通道 19例如超過某一確定壓力的在加壓通道中一定壓力下的減壓閥20而 使流通過節(jié)流口 21流動(dòng)，以便得到減震和能量吸收。作為替換方案或 補(bǔ)充，在減壓閥的下游可插入用于提供所需減震力的蓄能器(未示出)。
在圖1、 2及3中為了控制減震所有減震通道的節(jié)流口均可調(diào)節(jié)。
在被突然下降的反作用室中反力壓力產(chǎn)生沖擊波脈沖的背景下已 描述了本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)，就脈沖鉆機(jī)而言本發(fā)明也可適用，其中， 沖擊波脈沖代之以是通過突然增大另 一 個(gè)流體壓力來產(chǎn)生，該流體壓 力是加壓室中的壓力。然而，以這些不同方式來產(chǎn)生沖擊波脈沖的裝 置本身早已為人所知，因此這里不需要再論述。
本發(fā)明的方法程序的^例概略地在圖4中示出，其中
位置30表示程序的開始和加壓室3的加壓；
位置31表示最初將進(jìn)給力F施加到發(fā)生器上；
位置32表示將閥切換，以加壓反力室7;
位置33表示在反力室7中作用在脈沖活塞上的流體壓力突然下 降，以產(chǎn)生沖擊波脈沖；
位置34表示，CPU探測(cè)第一流體室14中的壓力，以便由此確定 巖石反射的大小和特征，并且由此控制發(fā)生器參數(shù)，比如象脈沖頻率、 進(jìn)給力、節(jié)流、減震流、減震壓力、壓力在反作用室中下降的過程以 及壓力在加壓室中增加的出現(xiàn)率，以便朝提高效率的方向控制鉆井、或任何其它鉆井標(biāo)準(zhǔn)。
程序此后返回到位置32或位置35，該位置35表示程序結(jié)束。 圖1中的CPU具有調(diào)節(jié)發(fā)生器的能力，使得在新的脈沖循環(huán)中沖 擊波將被誘發(fā)，該沖擊波具有與以前沖擊波不同的長(zhǎng)度或形狀。作為 示例，進(jìn)給力被調(diào)節(jié)，以改變脈沖活塞被推入外殼中的距離。CPU還 可被布置來控制閥的頻率和開啟與關(guān)閉特征，以便影響沖擊波。就調(diào) 節(jié)來說，對(duì)CPU的輸入接口 (用3個(gè)箭頭表示)可供給涉及多個(gè)參數(shù)， 比如反射沖擊波的大小和/或特征、傳送到發(fā)生器的能量、被加工巖石 的量等的輸入信號(hào)。CPU此后可朝例如提高效率的方向控制發(fā)生器的 脈沖發(fā)生過程。
本發(fā)明在專利的權(quán)利要求書范圍內(nèi)可被修改。脈沖長(zhǎng)度如以上所 示的那樣可通過實(shí)現(xiàn)脈沖發(fā)生的多個(gè)控制參數(shù)之一 ，尤其是進(jìn)給力的 調(diào)節(jié)來控制，由此低進(jìn)給力導(dǎo)致與鉆具方向相反的短運(yùn)動(dòng)和短脈沖長(zhǎng) 度，而高進(jìn)給力產(chǎn)生與鉆具方向相反的長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)和長(zhǎng)脈沖長(zhǎng)度。此外， 不同室中壓力的變化或者另外脈沖循環(huán)的持續(xù)時(shí)間，分別為脈沖循環(huán) 的部分，當(dāng)發(fā)生壓入時(shí)在這方面可能產(chǎn)生影響。用于調(diào)節(jié)進(jìn)給力的裝 置可能是現(xiàn)有技術(shù)普通的、作用在沖擊鉆具上的進(jìn)給裝置，該裝置被 改進(jìn)，以便使能控制作用力的大小。
分別考慮控制沖擊波脈沖的長(zhǎng)度，可利用能從檢測(cè)沖擊波反射讀 出的巖石特征。
另一種調(diào)節(jié)方式是控制沖擊波特征，比如特別是沖擊波長(zhǎng)度，從 選定的最低效率或者另外選定的最低鉆速開始，以便例如將供給到鉆 機(jī)能量降至最小程度。在提高鉆機(jī)工作壽命的方向上也可有控制，其 中，例如較高頻率和較低脈沖能量可成為一個(gè)問題。在為提高生產(chǎn)節(jié) 約控制的情況下，總體考慮所有相關(guān)涉及的系統(tǒng)。
在通過反作用壓力突然釋放而產(chǎn)生沖擊波的情況下，壓力也能通 過彈性裝置，比如金屬、橡膠等制的彈簧，金屬桿等得到。根據(jù)本發(fā) 明能控制振幅、頻率以及形狀。關(guān)于沖擊波的形狀，例如可以控制儲(chǔ) 槽的閥9開啟操作，以便控制沖擊波脈沖的上行波前(up-flank)如何整形。突然開啟原則上產(chǎn)生陡的上行波前，而較長(zhǎng)開啟產(chǎn)生較傾斜 的上行波前。較傾斜的上行波前能有助于減小巖石反射，但引起閥的
效率損失。此外，沖擊波的下行波前的形狀可由例如閥9的運(yùn)動(dòng)型式 控制。
閥9優(yōu)選是具有旋轉(zhuǎn)閥體本身已知的閥，該旋轉(zhuǎn)閥體設(shè)有用于得 到其功能的開口。
脈沖頻率的控制可通過調(diào)節(jié)閥體的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。許多其它類型的 閥9成為一個(gè)問題，例如電》茲閥或所謂的噴灑器閥(spreader valve )。
閥9可包括在控制裝置中，該控制裝置包括用于在反力室中調(diào)節(jié) 減壓過程的調(diào)節(jié)裝置。這具有如下優(yōu)點(diǎn)根據(jù)被鉆物質(zhì)的性質(zhì)能調(diào)節(jié) 沖擊波的上升時(shí)間和/或持續(xù)時(shí)間，使得沖擊波能量的較大部分能由被 鉆物質(zhì)接收，結(jié)果減小了反射。
用于減壓的裝置可包括用于連接到反力室的控制閥，由此控制閥 可包括至少一個(gè)開口 ，以在操作中通過釋放在室內(nèi)所裝的壓力介質(zhì)來 控制所述減壓。通過對(duì)控制閥開啟過程的控制可調(diào)節(jié)減壓。例如，控 制閥可構(gòu)造有用于調(diào)節(jié)減壓的卸壓槽。這具有如下優(yōu)點(diǎn)減壓的過程 能以簡(jiǎn)單方式調(diào)節(jié)。
傳遞到脈沖發(fā)生器的反力室和加壓室的不同壓力可以改變，或者 通過相應(yīng)泵的控制或者通過未示出的中間調(diào)壓閥。在簡(jiǎn)單的變型中， 對(duì)于兩個(gè)室的鉆機(jī)，系統(tǒng)壓力是主要的。作為原理，較高壓力產(chǎn)生脈 沖的較大振幅，'并且產(chǎn)生相同的脈沖長(zhǎng)度、較高的脈沖能量。
1權(quán)利要求
1. 一種用于在鉆具方向(R)上產(chǎn)生沖擊波脈沖的脈沖鉆機(jī)(1；1′)，該鉆機(jī)(1；1′)包括外殼(2)，在該外殼中布置有脈沖活塞(4；4′)；并且該鉆機(jī)包括裝置(9)用于影響脈沖活塞的流體壓力的突變，以便在鉆具方向上在脈沖活塞上得到合力，并由此在鉆柱(13；13′)中產(chǎn)生沖擊波脈沖，所述鉆柱(13；13′)連接到鉆機(jī)上，其中，在所述外殼內(nèi)布置有第一流體室(14；3′)，在該第一流體室(14；3′)內(nèi)布置操作中的壓力流體，以在鉆具方向上施加壓力到脈沖活塞上，其特征在于，流體流道(11；18；19)，其包括用于使從所述第一流體室流過流體流道的流體流減震的裝置；在鉆井期間當(dāng)在與鉆具方向(R)相反的方向上由鉆柱中的巖石反射來影響脈沖活塞(4；4′)時(shí)，得到該流體流道。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖鉆機(jī)，其特征在于，流體流道包括 節(jié)流口 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脈沖鉆機(jī)，其特征在于，流體流道 被連接到壓力流體蓄能器(A)上。
4. 根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的脈沖鉆機(jī)，其特征在于， 第一流體室(14)是單獨(dú)的減震室，該減震室徑向地布置在脈沖活塞 (4)的外部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖鉆機(jī)，其特征在于，流體流道包括 在外殼(2)與脈沖活塞(4)之間用于能量吸收的節(jié)流縫隙(18)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的脈沖鉆機(jī)，其特征在于，用于流體 的供給通道(11)被連接到減震室(14)上以提供冷卻泄漏流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的脈沖鉆機(jī)，其特征在于， 第一流體室(3')是與脈沖活塞(4')軸向鄰接的室。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的脈沖鉆機(jī)，其特征在于，流體流道包括 減壓閥。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的脈沖鉆機(jī)，其特征在于，第一流體 室被連接到高壓流體源(HP)上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7、 8或9所述的脈沖鉆機(jī)，其特征在于，第一 流體室被永久地連接到高壓流體源上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7、 8或9所述的脈沖鉆機(jī)，其特征在于，第一 流體室被斷續(xù)地連接到高壓流體源上。
12. 根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的脈沖鉆機(jī)，其特征在于， 設(shè)有用于檢測(cè)第一流體室中壓力的裝置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的脈沖鉆機(jī)，其特征在于，用于影響脈 沖活塞的流體壓力突變的所述裝置(9 )從在第一流體室中被檢測(cè)的壓 力開始是可控制的，以便能控制產(chǎn)生的沖擊波脈沖。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11-13中的任一項(xiàng)所述的脈沖鉆機(jī)，其特征在于， 設(shè)有用于調(diào)節(jié)用于產(chǎn)生沖擊波脈沖的頻率的裝置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1-14中的任一項(xiàng)所述的脈沖鉆機(jī)，其特征在于， 設(shè)有用于調(diào)節(jié)在流體流道中流體流并由此調(diào)節(jié)減震的裝置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的脈沖鉆機(jī)，其特征在于，設(shè)置有可控 制節(jié)流口。
17. —種鑿巖裝置，其包括如權(quán)利要求1-16中的任一項(xiàng)所述的脈 沖鉆機(jī)。
18. —種在脈沖鉆機(jī)中用于在鉆具方向(R)上產(chǎn)生沖擊波脈沖的 方法，該脈沖鉆機(jī)包括外殼(2),在該外殼中布置有脈沖活塞(4), 其中，影響脈沖活塞的流體壓力的突變使在鉆具方向上在脈沖活塞上 產(chǎn)生合力，并由此在連接到鉆機(jī)上的鉆柱中產(chǎn)生沖擊波脈沖，其中， 在外殼內(nèi)布置有第一流體室，在該第一流體室內(nèi)操作中壓力流體在鉆 具方向上將壓力施加到脈沖活塞上，其特征在于，連接到第一流體室的流過流體流道的流體流被減震，在鉆井期間 當(dāng)在與鉆具方向相反的方向上由鉆柱中巖石反射來影響脈沖活塞時(shí)， 得到該流體流道。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，流體流被節(jié)流。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，其特征在于，流體流被引 導(dǎo)到壓力流體蓄能器(A)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18-20中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，設(shè) 有冷卻泄漏流。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18-21中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，流 體流被引導(dǎo)經(jīng)過減壓閥。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18-22中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，第 一流體室被連接到高壓流體源(HP)上。
24. 根據(jù)權(quán)利要求18-23中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，第 一流體室(14)中的壓力被探測(cè)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，用于影響脈沖活 塞的流體壓力的突變的所述裝置(9)從第一流體室中的所述壓力開始 被調(diào)節(jié)以控制被產(chǎn)生的沖擊波脈沖。
26. 根據(jù)權(quán)利要求18-25中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，調(diào) 節(jié)用于產(chǎn)生沖擊波脈沖的頻率。
27. 根據(jù)權(quán)利要求18-26中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，調(diào) 節(jié)在流體流道中的流體流并由此調(diào)節(jié)減震。
全文摘要
一種用于在鉆具方向(R)上產(chǎn)生沖擊波脈沖的脈沖鉆機(jī)(1；1′)，該鉆機(jī)(1；1′)包括外殼(2)，其中，布置脈沖活塞(4；4′)；并且包括用于影響脈沖活塞的流體壓力突然的變化的裝置(9)，以便在鉆具方向上在脈沖活塞上得到合力，并由此在鉆柱(13；13′)中產(chǎn)生沖擊波脈沖，所述鉆柱(13；13′)連接到鉆機(jī)上，其中，在外殼內(nèi)布置有第一流體室(14；3′)，在該第一流體室(14；3′)內(nèi)布置操作中的壓力流體，以將壓力朝鉆具方向施加到脈沖活塞上。鉆機(jī)的特點(diǎn)是流體流道(11；18；19)，該流體流道(11；18；19)包括用于使從所述第一流體室流過流體流道的流體流減震的裝置，在鉆井期間當(dāng)朝與鉆具方向(R)相反的方向由鉆柱中巖石反射影響脈沖活塞(4；4′)時(shí)，得到該流體流道。
文檔編號(hào)B25D9/14GK101535004SQ200780041358
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月16日
發(fā)明者G·圖奧馬斯 申請(qǐng)人:阿特拉斯科普科鑿巖機(jī)股份公司