用于進行鉆孔和給鉆孔布設內襯的設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及在鉆機處在隨后的內襯管道（58)前面用于潛孔鉆孔的布置，所述布置包括：鉆頭(2)，用于在其頸部（2a)處插入到潛孔鉆機（100)中的卡盤中，撞擊從該卡盤傳遞到鉆頭；控制器件（5)，用于相對于彼此引導鉆機與內襯管道并且允許鉆機相對于內襯管道旋轉；卡口耦接或類似形式的耦接布置(24a,24b;46、47)，使用該耦接布置所述鉆機能以允許其分離的方式耦接至控制器件（5)，并且在耦接布置自由的情況下允許鉆機和潛孔鉆機一起通過內襯管道退出；清洗通道（32c)，用于在鉆機的前面供給清洗劑；以及排出通道，用于一起移除鉆屑和清洗劑。為了實現(xiàn)增加的鉆孔效率，該布置包括外殼靴（4)，所述外殼靴能應用在內襯管道（58)的前端部處并且通過與布置在外殼靴處的接觸表面（59a)和布置在潛孔鉆機（100)的固定部分處的接觸表面（59b)的相互作用，使內襯管道向前移位并且進入到鉆孔中。
【專利說明】用于進行鉆孔和給鉆孔布設內襯的設備
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權利要求1的用于在巖石或土壤層中潛孔鉆孔(down-the-holedrilling)的鉆取以及內襯管道的安裝的裝置。
[0002]在現(xiàn)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?？刂破骷鄬τ诒舜艘龑с@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(jīng)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。
[0003]現(xiàn)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。
[0004]此外，如果饋送的力太低，還產(chǎn)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(chǎn)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。
[0005]從WO 9934087 Al以及US 2004/0104050 Al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 Al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。
[0006]因此，本發(fā)明的第一目的是在鉆機處實現(xiàn)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(xiàn)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(jù)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?shù)摹?br> [0007]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(xiàn)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(xiàn)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?shù)摹?br> [0008]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(xiàn)，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。
[0009]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:
[0010]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的在鉆機處的布置結構的前部零件的立體圖；
[0011]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；
[0012]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的通過鉆機的縱向截面；以及
[0013]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的鉆機布置的具有分離的零件的零散X射線視圖，其中，零件是撞擊機構的部件，該撞擊機構是鉆機的一部分，為清楚起見而移除了該撞擊機構。
[0014]在圖1至圖4中示出的鉆機布置是兩個基本部件的組合，也就是用于安裝內襯管道的鉆機I與水動力的潛孔錘鉆100，被稱為DTH鉆機，如由圖3和圖4最清楚地示出的。潛孔錘鉆與頂部錘鉆的不同在于潛孔錘鉆向下通入到孔中并且在鉆孔的底部處用鉆頭直接操作。由于潛孔鉆機通常僅僅實施撞擊功能，旋轉和鉆柱的給進借助于孔外部的設備發(fā)生。如潛孔錘鉆的實例,可參考在商品名稱mssara?下銷售以及在其他文獻中描述的水動力型號SE526252。
[0015]下文描述的鉆機I已經(jīng)被基本地熟知。在這方面中應當理解的是，本發(fā)明能應用于多種不同類型的已知的鉆機，不僅是下文描述的用于實例的目的類型，該類型示出的中央定心鉆頭具有圍繞其的環(huán)狀鉆頭，同樣也能應用于可獲得的偏心系統(tǒng)類型，該偏心系統(tǒng)類型缺少環(huán)狀鉆頭且與能徑向地延伸的墊片一起工作，并且具有在鉆機鉆頭與內襯管道之間作用的分離的控制器件，以用于鉆機與內襯管道的互相引導。
[0016]參考圖1和圖2，示出了是本發(fā)明鉆機布置的部件的鉆機1，該鉆機由兩個零件組成，鉆機的鉆頭包括壓碎器件。該壓碎器件由硬金屬或其他耐磨材料的插入件組成，用來執(zhí)行壓碎巖石的任務。該壓碎器件錨定在出現(xiàn)在鉆頭的端部表面中的缺口(indentat1n)中。鉆機I包括中央定心鉆頭2和圍繞中央定心鉆頭的環(huán)狀鉆頭3，其中每個鉆頭都具有相對于幾何中心軸線旋轉對稱的基本形式，并且這些鉆頭包括前端部和后端部，這些鉆頭通過耦接布置以允許它們分離的方式彼此約束，該耦接布置具有卡口耦接的設計，當鉆孔完成時該耦接布置允許定心鉆頭從環(huán)狀鉆頭釋放并且從鉆孔退出。
[0017]如圖2和圖4明確示出的，定心鉆頭2具有一種基本形式，該基本形式是柱形表面8與中心軸線C共軸的旋轉對稱，并且該柱形表面在前端部9與后端部10之間延伸。前端部不僅包括中央平面端表面11，而且包括圍繞該中央平面端表面的錐形端表面12。環(huán)形凸起或環(huán)帶(girdle) 13形成在離前端部一定距離處，環(huán)帶由前環(huán)形端表面14和后環(huán)形端表面15軸向地限定。如通過在圖3中左邊的細節(jié)放大圖最明確示出的，前環(huán)形表面14形成旨在與在環(huán)狀鉆頭上的相應的撞擊表面14b相互作用的撞擊表面14a。其意圖是在鉆孔時定心鉆頭2在圖1中的箭頭R的方向上旋轉。
[0018]如通過圖2和圖4明確示出的，環(huán)帶13由三個通道21中斷，三個通道圍繞環(huán)帶的周圍均勻分布并且因此分離圍繞的周緣。
[0019]定心鉆頭2具有形成為L形突起的三個支架24，這些支架具有大致平行六面體形的鉤的基本形式，這些支架圍繞表面8的周圍均勻地分布。支架24示出了第一部分24a，該第一部分沿定心鉆頭的縱向軸線延伸并且終止在定心鉆頭的前端部9處并且終止在橫向的第二部分24b中。所述橫向的第二部分24b形成為鉤，該鉤在卡口耦接中起作用。每個支架24都包括前端部表面，與兩個側表面26、27以及外表面一起形成定心鉆頭的前端部9的一部分。圖1中的參考字母A表示弧度范圍，該弧度范圍是支架24圍繞周緣相對于通道21在環(huán)帶13中移位的角度范圍，其中該環(huán)帶通過旋轉已經(jīng)移位。
[0020]如通過圖3明確不出的，定心鉆頭2的后端部10在孔31中敞開，定心鉆頭的后端部形成用于清洗劑的通道的一部分，通道在定心鉆頭的前端部處包括通道的兩個徑向地定向的區(qū)段32a、32b，該兩個區(qū)段在兩個相鄰的支架之間敞開到定心鉆頭3的表面中，并且通道的第三區(qū)段32c敞開到端部表面11中。
[0021]參考圖1，可以明確示出的是清洗通道的區(qū)段32c敞開到定心鉆頭的平面端部表面11中，因此供給的清洗水從敞口 32c橫跨表面11分配。
[0022]參考圖1和圖4，如定心鉆頭2同樣具有的，環(huán)狀鉆頭3具有表面37的內含物與中心軸線C同心的旋轉對稱的基本形式，并且表面的內含物稍微呈錐形，與兩個相對的環(huán)形表面38、39 —起形成環(huán)狀鉆頭的前端部和后端部。通過參考標號40表示的一個內表面是柱形的。錐形端部表面41定位在平面環(huán)形前端部表面38的外側。圖1和圖2示出了如何將在硬金屬插入件形式的壓碎器件安裝到平面端部表面38與錐形端部表面41中。應當注意的是為清楚起見，在圖3和圖4中示出的鉆機不具有壓碎器件。
[0023]如圖4示出的，表面37圍繞的前材料部分42具有比后材料部分43更大的直徑。圓形凹槽45以這種方式形成在這些材料部分之間的表面44中。在內部表面40中的多個凹陷整體地形成在環(huán)狀鉆頭3中。更準確的，以120°分離的三個第一凹槽46形成為凹陷，凹槽在環(huán)狀鉆頭的前端部與后端部之間軸向地延伸。這些凹槽46在其前部處將每個都過渡進入到槽體47中，槽體從相關的凹槽向側面延伸并且槽體部分地由從中心軸線C垂直延伸的底部表面(在附圖中未示出)限定，并且部分地由軸向地定向的接觸表面(也未在附圖中示出)限定。凹槽46和槽體47與支架24a、24b —起形成在上述說明中已經(jīng)提及的卡口耦接。
[0024]此外值得注意的是第二凹槽50形成在相鄰的第一凹槽46之間的區(qū)域中。與第一凹槽類似，第二凹槽以120°分離地定位并且在環(huán)狀鉆頭的前端部38與后端部39之間軸向地延伸。借助于脊部或分離壁51，每個這種第二凹槽50都與相鄰的第一凹槽46分離，脊部或分離壁的內表面形成環(huán)狀鉆頭的內表面的一部分。此外，具有肩部的特性的部分具有比環(huán)狀鉆頭3的后平面端部表面39更小的直徑，在環(huán)狀鉆頭3處的撞擊表面14b旨在與在定心鉆頭2處的撞擊表面14a相互作用。
[0025]特別的參考圖4，外殼靴4包括旋轉對稱的基本形式，該基本形式具有前表面53a和后表面53b，前表面和后表面中的每一個都是柱形的并且與中心軸線C同心。外殼靴在環(huán)形端部表面54、55的形式的前端部與后端部之間延伸。表面的前部分53a具有的直徑大于后部分53b的直徑。具有稍大內徑的凹槽形凹陷57形成在外殼靴4的柱形內表面56上。具有較小直徑的外殼靴4的后端部53b已經(jīng)給定了相對于由參考標號58表示的內襯管道的內徑而可選擇的軸向長度和外部直徑，設計為管狀連接件的后部分，適配到內襯管道的前端部中并且能占據(jù)內襯管道的前端部中以形成接觸表面59a，所述接觸表面以朝向內襯管道58的中心軸線C突出方式軸向地延伸，旨在與潛孔錘鉆的固定部分相互作用，該固定部分作用為相對的軸向地定向的接觸表面5%。應當注意的是，為了形成在外殼靴4與內襯管道58的前端部之間用于焊接接合的凹部53c，前部分53a與后部分53b之間的過渡是錐形的。如在圖3中的右側細節(jié)放大明確示出的，管狀連接的外殼靴4的環(huán)形后端部表面55形成軸向接觸表面59a，該軸向接觸表面旨在與潛孔錘鉆100的共心地設置在內襯管道的下部分中的固定部分(非撞擊部分)相互作用，在該種情況下，固定部分由設置在潛孔錘鉆的前端部中的驅動卡盤套管112組成，但是固定部分能由任何其他合適的零件組成，例如機器殼體或潛孔錘鉆的后部分。本發(fā)明的該部分將在下文詳細的說明。
[0026]圖3中示出了在其組裝情況下的本發(fā)明的鉆機布置，可以明確示出的是朝向中心軸向地定向的具有減小的內徑的環(huán)形突起56被限定在外殼靴4的前端部表面與凹陷57的前軸向限定壁之間，凹陷具有凹槽的形式。環(huán)形突起56適配到并且定位在周緣凹槽45中，周緣凹槽形成在環(huán)狀鉆頭的表面44中，并且這些零件一起形成控制器件，由參考標號5總體地表示，控制器件相對于彼此引導鉆機與內襯管道。因此環(huán)形突起56與凹槽形的凹陷57 一起形成控制器件5，控制器件確保外殼靴4軸向地附隨環(huán)狀鉆頭3并且允許環(huán)狀鉆頭相對于外殼靴轉動。換言之，控制器件5使引導鉆機成為可能，該鉆機由定心鉆頭2和環(huán)狀鉆頭3組成，并且內襯管道58相對于彼此布設管道。周緣凹槽45的軸向寬度適合外殼靴4與環(huán)狀鉆頭3彼此軸向地附隨，但是外殼靴基本不受定心鉆頭2通過相互作用的撞擊表面14a、14b施加在環(huán)狀鉆頭3上的撞擊的影響，同時允許環(huán)狀鉆頭3相對于外殼靴4自由旋轉。周緣凹槽45的寬度與環(huán)形突起56的寬度彼此互相適應，使得環(huán)狀鉆頭3被允許在所述撞擊的影響下相對于外殼靴軸向地移動一定的距離，該一定的距離比撞擊的幅度稍大，也就是說，提供環(huán)形突起56相對于周緣凹槽45的一定的自由度。由于環(huán)形突起56與周緣凹槽45使環(huán)狀鉆頭與外殼靴僅軸向地聯(lián)合而不是周向地聯(lián)合，環(huán)狀鉆頭3能相對于外殼靴4自由地旋轉。
[0027]如在說明中已經(jīng)提及的，本發(fā)明的鉆機布置使用潛孔鉆機，潛孔鉆機已給定了總體的參考標號100。
[0028]如由圖3最明確示出的，定心鉆頭2的頸部2a以固定的方式設置在卡盤中，卡盤是所述潛孔鉆機的部件，并且卡盤共心地設置在內襯管道58內。潛孔鉆機以傳統(tǒng)的方式示出了具有機器殼體管道111、驅動卡盤112以及后端部件的機器殼體，驅動卡盤通過例如擰到管道中的螺紋固定在機器殼體管道的前端部，后端部件是鉆柱適配器的形式(附圖中未示出)，優(yōu)選地通過擰入而附接至機器殼體管道的后端部。鉆柱(在附圖中未示出)由連接的鉆機桿形成，鉆機桿能以已知的方式固定到端部件中。潛孔鉆機100的鉆柱因此軸向地且共心地延伸到連接的內襯管道58的柱的內側。驅動卡盤112保持定心鉆頭2的頸部2a。頸部2a具有連接到驅動卡盤112的花鍵耦接118以及不具有花鍵的部分119。環(huán)件120夾緊在套管112與機器管道111之間，并且防止鉆機鉆頭脫落。環(huán)件120被軸向地分開使得安裝它是可能的。因此，定心鉆頭2能在后端部位置與前端位置之間軸向地移動，在后端部位置中示出了抵靠套管112的端部支撐的頭部2c，在前端位置處頸部2a的花鍵的后部分21抵靠在環(huán)件20上。定心鉆頭具有中央清洗通道31，清洗洗通道從其頸部2a穿過而到鉆頭的前端部，用于供應清洗流體。
[0029]繼續(xù)參考圖3，機器殼體管道111的前端部以傳統(tǒng)的方式設置有內部螺紋111a，并且驅動卡盤112的后部分設置有相應的外部螺紋112a，使得驅動卡盤通過螺紋緊固能錨定在機器管道111的前端部。驅動卡盤112示出了前軸向延伸部分112b，該部分像凸緣，該部分限定了環(huán)形表面，該部分的外徑適合于內襯管道的內徑，并且該部分的軸向的延伸長度可如此選擇使得表面能以允許與內襯管道58的內表面滑動的方式相互作用，依次以該種方式借助于定位在鉆孔外部的鉆機設備通過以傳統(tǒng)方式發(fā)生的鉆柱的旋轉與供給的影響而旋轉并且軸向地移位到內襯管道中。驅動卡盤112的凸緣112b從中心C向外軸向地定向因此形成接觸表面59b，該接觸表面軸向地定向為朝向鉆孔的底部，該接觸表面旨在在內襯管道58內部與布置為外殼靴4的管狀連接的一部分的徑向接觸表面59a相互作用。活塞127布置在鉆頭2的后面，因此活塞能在外管111的內部在軸向方向上向前和向后移位?；钊?27設置有鉆凹口，鉆凹口軸向地延伸并且形成用于清洗劑的中央通道31a，清洗劑的流動向前流動至定心鉆頭2中的開口。在定心鉆頭2的頸部2a與驅動卡盤112之間的旋轉轉換經(jīng)在軸的外部表面上的所述花鍵與在驅動卡盤的腔體的壁上的所述花鍵的輔助而實現(xiàn)。為了鉆機鉆屑與清洗劑一起的退出和移除，驅動卡盤3的徑向地延伸的凸緣狀部分112b通過定向在軸向方向上的一系列通道112c滲透，在鉆孔形式的通道圍繞該部分的周圍均勻地分布，并且因此圍繞周緣分離開。在由連接的鉆桿形成的鉆柱(在附圖中未示出)的端部中的一個處，并且在潛孔鉆機的機器管道殼體111的外表面與內襯管道58的內表面之間，環(huán)形通道34被限定為用于引導鉆屑的流從鉆孔流出。通過鉆孔的外部的旋轉布置的影響，旋轉運動傳遞至鉆柱，傳遞到機器管道殼體111 ;驅動卡盤112將旋轉運動傳遞至鉆頭I使得鉆頭旋轉與每次撞擊都相關的預定數(shù)量的角度。
[0030]在圖4中以X射線視圖的方式示出了鉆機布置，其中具有分離的零件。此外，附圖明確示出外殼靴4是如何旨在被焊接到內襯管道的前端部上，以及驅動卡盤112是如何固定附接在鉆機的機器殼體管道111上。此外，附圖示出了中央定心鉆頭2和環(huán)狀鉆頭3如何能以允許它們通過卡口耦接(當完成打孔時，卡口耦接允許定心鉆頭和液壓鉆機一起從環(huán)狀鉆頭釋放并且從孔與內襯管道中退出)分離的方式連接的。
[0031]上面描述的用于安裝內襯管道的鉆機布置以下列方式實現(xiàn)功能:
[0032]當為了在巖石或土壤中安裝內襯管道的目的而鉆孔時，相應的內襯管道58首先通過焊接與外殼靴4結合。在下一步中,環(huán)狀鉆頭3連接至外殼靴4。鉆機100在隨后的步驟中來準備:通過驅動卡盤112被固定到鉆機的機器殼體管道111的前端部內并且定心鉆頭2的頸部2a以保持方式進入接觸并插入到是鉆機的部件的卡盤中。在最后的步驟中，環(huán)狀鉆頭3連接至定心鉆頭2。這通過將鉆機100引入到內襯管道58中以及通過將定心鉆頭2的支架24軸向地引入穿過凹槽46直到它們定位在環(huán)狀鉆頭的前端部處的槽體47的水平高度而發(fā)生。定心鉆頭大體在工具的旋轉的方向R上旋轉使得在支架24處的驅動表面26接觸是槽體47的一部分的接觸表面49。在這種情況下鉆機已準備好用于鉆孔操作。鉆機因此共心地定位插入到內襯管道58中。
[0033]鉆孔通過撞擊與旋轉運動的結合而發(fā)生，因此巖石由鉆頭的壓碎器件壓碎。更準確地，直接地傳遞到定心鉆頭2的壓碎器件的撞擊，通過定心鉆頭的影響通過相互作用的撞擊表面部分地傳遞到環(huán)狀鉆頭3的壓碎器件。由于外殼靴的環(huán)形下端表面55形成與由潛孔錘鉆的驅動卡盤組成的固定部分59b(不產(chǎn)生撞擊的部分)相互作用的接觸表面59a，在鉆孔的附隨下，通過潛孔鉆錘的驅動卡盤將內襯管道驅動到鉆孔內。在定心鉆頭與環(huán)狀鉆頭之間的撞擊運動的傳遞的發(fā)生不受外殼靴的任何影響，外殼靴能沿環(huán)狀鉆頭以所需的自由度軸向地移動，該外殼靴通過與在環(huán)狀鉆頭3的表面上的外殼靴的徑向地面向內的突起56和周緣凹槽44的相互作用被引導并連接。環(huán)狀鉆頭相對于外殼靴、并且因此相對于內襯管道的旋轉，該旋轉需要環(huán)狀鉆頭附隨定心鉆頭從而借助于支架24使壓碎器件發(fā)生間歇地位移，該壓碎器件是環(huán)狀鉆頭的部件，所述支架保持與環(huán)狀鉆頭的槽體47相互作用。
[0034]在鉆孔過程中，當支架24與槽體47相互作用時，清洗水和附隨的鉆屑通過通道被排出，該通道一方面由在環(huán)狀鉆頭3的內表面中的通道50界定，并且另一方面由定心鉆頭2的表面8界定。在該位置上的通道50通過在定心鉆頭2上的環(huán)帶與后通道21軸向對準地定位。這意味著清洗水流穿過鉆機通過第二通道50的形式的通道而發(fā)生，第二通道與第一通道46分離，在鎖定、驅動的情況下需要應用卡口耦接的支架24。換言之，單獨的污水流被線性地引導穿過通道50和在環(huán)帶13中的軸向后通道21。當定心鉆頭2從環(huán)狀鉆頭3釋放并且從孔收回時，當完成鉆孔時或當必須執(zhí)行監(jiān)測和監(jiān)控時，定心鉆頭在與旋轉方向R相反的方向上旋轉通過一個弧度范圍。支架24以該種方式定位在與通道46—致的位置中并且能通過這些支架向后退出，并且進一步與潛孔鉆機100 —起向后退出保留在孔中的內襯管道58。
[0035]本發(fā)明顯著的優(yōu)勢是來自于錘機構的撞擊力通過卡口耦接的支架24而主要地排他地從定心鉆頭2傳遞到環(huán)狀鉆頭3。因此，外殼靴4大體上撞擊隔離。替代地，內襯管道58通過固定部分將被驅動到在附隨的鉆機100下的鉆孔中，在本情況下固定部分由鉆機的驅動卡盤112組成。由于在外殼靴4與內襯管道58之間的焊接連接不遭受來自撞擊機構的撞擊，鉆機能在大致全動力下驅動，這有助于增加鉆孔速度并且因此也顯著地改善整體性能。由于清洗水在鉆機鉆頭的前面，獲得的潤滑效果將在腔體的壁與內襯管道之間的摩擦減小到用于相同的驅動而無需通過在現(xiàn)有技術的布置中的外殼靴施加的撞擊力的程度:通過與潛孔鉆機的驅動卡盤的相互作用施加到內襯管道上的壓力(不是撞擊力)是足夠的。
[0036]本發(fā)明不限于上面說明的以及附圖中示出的:在由所附的專利權利要求限定的創(chuàng)造性的概念的范圍內，能以許多不同的方式改變和修改本發(fā)明。
【權利要求】
1.一種在鉆機處用于潛孔鉆孔的布置，旨在用于在隨后的內襯管道(58)的前面鉆取孔，并且所述布置包括鉆頭(2)，所述鉆頭具有軸或頸部(2a)，所述軸或頸部旨在插入到潛孔鉆機(100)中的卡盤中，撞擊從所述卡盤傳遞到所述鉆頭；控制器件(5)，所述控制器件用于相對于彼此引導所述鉆機與所述內襯管道，并且允許所述鉆機相對于所述內襯管道旋轉；耦接布置(24a、24b;46、47)，所述耦接布置為卡口耦接或類似形式的，使用所述耦接布置所述鉆機能以允許所述鉆機移除的方式耦接至所述控制器件(5)并且在所述耦接布置自由的情況下允許所述鉆機和所述潛孔鉆機一起通過所述內襯管道退出；清洗通道(32c)，所述清洗通道用于將清洗劑供給在所述鉆機的前面；以及排出通道(34)，所述排出通道用于一起移除鉆屑和所述清洗劑，其特征在于，所述布置包括外殼靴(4)，所述外殼靴能應用在所述內襯管道(58)的前端部處，并且用于通過布置在所述外殼靴處的接觸表面(59a)與布置在所述潛孔鉆機(100)的固定部分(112b)處的接觸表面(59b)的相互作用，使所述內襯管道向前移位并且進入到鉆孔中，因此，所述接觸表面形成滑動軸承以允許所述潛孔鉆機的所述固定部分(112b)相對于所述外殼靴(4)旋轉。
2.根據(jù)權利要求1所述的布置，其中，相互作用的兩個接觸表面(59a;59b)轉向至面對彼此并且布置成在隔室中相互作用，所述隔室由所述內襯管道(58)的內表面限定。
3.根據(jù)權利要求1至2中任一項所述的布置，其中，相互作用的兩個接觸表面(59a；59b)布置在與所述內襯管道(58)的中心軸線垂直的平面中。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的布置，其中，所述外殼靴(4)定義突起部分(53b)，所述突起部分在向著所述內襯管道(58)的中心的方向上徑向地延伸一段距離，所述外殼靴的接觸表面(59a)布置在所述突起部分處。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的布置，其中，所述外殼靴(4)包括在所述外殼靴的后端處的管道領部，所述管道領部的端部表面(55)作為管狀連接突起到所述內襯管道(58)的前端部的內表面中一段距離，形成了所述外殼靴的接觸表面(59a)。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的布置，其中，所述固定部分布置在驅動卡盤(112)的突起部分(112b)處，所述驅動卡盤是所述潛孔鉆機(100)的部件，所述突起部分從所述內襯管道(58)的中心軸線向外徑向地延伸一段距離并且所述潛孔鉆機的接觸表面(59a)形成在所述突起部分處。
7.根據(jù)權利要求6所述的布置，其中，所述驅動卡盤(112)的所述突起部分(112b)徑向地延伸并且是環(huán)形的，并且定義了外徑，所述外徑選定為使得所述部分的表面形成控制器件以允許所述潛孔錘鉆(100)以允許滑動的方式與所述內襯管道(58)的內表面相互作用。
8.根據(jù)權利要求7所述的布置，其中，徑向地延伸的所述部分(112b)被一個或多個軸向地定向的通道(112c)穿透，所述通道形成用于清洗劑的通道(31a)的一部分以引導鉆屑的流從所述鉆頭離開。
9.根據(jù)權利要求8所述的布置，其中，軸向通道(112c)包括多個軸向地定向的孔或開口，所述孔或開口圍繞軸向地延伸的所述部分(112b)的周圍均勻地分布。
10.根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的布置，其中，用于清洗劑流的排出并用于鉆屑從所述鉆孔的底部的導出的環(huán)形通道(31a)被限定在所述內襯管道(58)的內表面與鉆柱之間，所述鉆柱延伸到所述內襯管道中并且所述潛孔鉆機(100)附接在所述鉆柱的下端部處。
11.根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的位于鉆機處的布置，其中，所述鉆機是包括兩個鉆頭的類型的，所述兩個鉆頭設置有壓碎器件，所述兩個鉆頭包括中央的定心鉆頭(2)和圍繞所述定心鉆頭的環(huán)狀鉆頭(3)，所述鉆頭分別具有相對于幾何中心軸線旋轉地對稱的基本形式，并且所述鉆頭包括前端部和后端部(9、10 ;38、39)，其中兩個鉆頭能借助于卡口耦接以允許它們分離的方式彼此耦接，所述卡口耦接包括位于所述鉆頭中的一個中的多個槽體(47)，支架(24)能被引入到所述槽體中以用于將驅動旋轉運動從所述定心鉆頭傳遞至所述環(huán)狀鉆頭，所述支架是第二個鉆頭的一部分，并且當所述卡扣耦接在自由狀態(tài)下時，允許所述定心鉆頭通過所述內襯管道向上縮回，其中，在操作過程中所述定心鉆頭(2)插入到所述潛孔鉆機(100)的所述卡盤中，其中撞擊從所述卡盤傳遞至所述定心鉆頭并且通過所述卡口耦接從所述定心鉆頭向前傳遞至所述環(huán)狀鉆頭，其特征在于，所述外殼靴(4)定義下列區(qū)別特征的組合； -控制器件(5)，所述控制器件配置有耦接件(56，45)，所述耦接件在所述外殼靴(4)與所述環(huán)狀鉆頭(3)之間起作用并且允許自由的運動，通過在所述耦接件的軸向方向上預先確定的間隙的影響，所述耦接件確保所述外殼靴當不承受撞擊的載荷的情況下，在軸向運動過程中能附隨所述環(huán)狀鉆頭進入到鉆孔中并且同時允許所述環(huán)狀鉆頭(3)通過能旋轉的軸承的作用而相對于所述外殼靴(4)旋轉，所述能旋轉的軸承是所述耦接件的一部分， -接觸表面(59a)，所述接觸表面以突起的方式向所述內襯管道(58)的中心徑向地延伸一段距離，并且在所述潛孔鉆機向前并進入到所述鉆孔中的運動過程中，所述接觸表面與所述潛孔鉆機(100)的固定部分的接觸表面(59b)以此種方式相互作用，所述方式為，這兩個表面形成滑動軸承，所述滑動軸承允許所述固定部分(112b)相對于所述外殼靴(4)旋轉。
12.根據(jù)權利要求11所述的布置，其中，所述外殼靴(4)設計為環(huán)形套管，所述環(huán)形套管在其前端部處定義了突起(56)，所述突起朝向所述布置的中心徑向地定向并且所述突起適配并插入到所述環(huán)狀鉆頭(3)的表面(44)中形成的凹槽形周緣凹陷(45)中。
13.根據(jù)權利要求11至12中任一項所述的布置，其中，所述外殼靴(4)在環(huán)形端表面(54、55)的形式的前端部與后端部之間延伸，其中作為所述外殼靴的一部分的前部分(53a)的表面具有的直徑大于后部分(53b)的表面的直徑，并且其中表面的更寬的所述前部分布置成圍繞所述環(huán)狀鉆頭(3)的一部分，同時較窄的所述后部分形成能被放置到所述內襯管道的前端部中的管狀連接，并且其中后環(huán)形端部表面(55)形成與所述潛孔鉆機(100)的固定部分相互作用的接觸表面(59a)。
14.根據(jù)權利要求13所述的布置，其中，所述外殼靴(4)的前部分(53a)與后部分(53b)之間的過渡是凹部(53c)，所述凹部用于所述外殼靴與所述內襯管道(58)的前端部之間的焊接連接。
【文檔編號】E21B7/20GK104220691SQ201380019016
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年3月11日 優(yōu)先權日:2012年4月4日
【發(fā)明者】弗雷德里克·埃格斯特倫 申請人:路卡布瓦薩拉股份公司