專利名稱：倒劃井眼工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于擴(kuò)展由鉆柱(串接在一起的鉆桿組)產(chǎn)生的導(dǎo)孔的倒劃井眼工具。
背景技術(shù)：
定向鉆井(特別是水平鉆井)用于在無(wú)需連續(xù)挖掘的情況下產(chǎn)生可接收管、公用事業(yè)管線等的孔。首先利用鉆柱鉆出一個(gè)導(dǎo)孔。接著該孔被擴(kuò)大以接收所需的管、公用事業(yè)管線等。利用倒劃井眼方便地進(jìn)行擴(kuò)孔，所述倒劃井眼方法包括使倒劃井眼工具與從導(dǎo)孔凸出的鉆柱的前端相連，接著在鉆柱旋轉(zhuǎn)的同時(shí)沿著相反的方向?qū)@桿通過(guò)導(dǎo)孔拉動(dòng)。當(dāng)?shù)箘澗酃ぞ咄ㄟ^(guò)在鉆柱端部上的導(dǎo)孔被拉動(dòng)時(shí)，它擴(kuò)大并且壓實(shí)孔壁。
已經(jīng)提出了各種倒劃井眼工具，US-A-5,921,331中示出了一個(gè)實(shí)例。盡管這樣的工具在較軟的土地中能夠以令人滿意的方式工作，但是當(dāng)土地中包含連續(xù)的或者間斷的巖石、卵石等時(shí)會(huì)遇到問(wèn)題。這樣的倒劃井眼工具易于在土地中卡住或者僅能夠非常緩慢地前進(jìn)，因此當(dāng)面對(duì)巖石和卵石時(shí)它們自身被磨削。
WO99/19596描述了一種能夠在巖石中進(jìn)行有效地定向鉆井的定向鉆井工具。它還描述了一種倒劃井眼工具，其中鉆柱與沖擊錘結(jié)合使用。
沖擊錘(也被稱為“掘進(jìn)機(jī)(moles)”)在挖掘領(lǐng)域中是已知的。通常以氣動(dòng)的方式對(duì)它們進(jìn)行操作，但是其它驅(qū)動(dòng)裝置也是已知的。這樣的沖擊錘在向前和在相反的方向被驅(qū)動(dòng)也是已知的。WO91/19073中示出了具有后退機(jī)構(gòu)的沖擊錘的一個(gè)實(shí)例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于擴(kuò)展由鉆柱產(chǎn)生的導(dǎo)孔的倒劃井眼工具，所述倒劃井眼工具包括與鉆柱結(jié)合的氣動(dòng)沖擊錘，鉆柱可轉(zhuǎn)動(dòng)并且可反向通過(guò)導(dǎo)孔以利用氣動(dòng)沖擊錘進(jìn)行倒劃井眼；其中，氣動(dòng)沖擊錘具有與鉆柱前端鄰接的第一端、遠(yuǎn)離鉆柱的第二端和壓縮空氣輸入管，所述壓縮空氣輸入管通過(guò)第一端并且進(jìn)入到所述錘的工作缸中，從而使工作缸能夠往復(fù)移動(dòng)并且在第一端處的所述錘內(nèi)端表面上施加錘擊；其中，所述壓縮空氣輸入管與鉆柱的前端相連，以使壓縮空氣通過(guò)鉆柱被供給到空氣輸入管中，并且所述壓縮空氣輸入管以可縱向滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)固定的方式與氣動(dòng)沖擊錘相連，從而使氣動(dòng)沖擊錘能夠相對(duì)于鉆柱縱向調(diào)節(jié)但可根據(jù)鉆柱的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，以這樣的方式使空氣輸入管相對(duì)于工作缸定位，即，當(dāng)所述錘縱向接近鉆柱端部時(shí)使供給到工作缸中的壓縮空氣被切斷或者處于中性位置，接著隨著所述錘逐漸遠(yuǎn)離鉆柱而恢復(fù)壓縮空氣的供給，以防止錘擊落在鉆柱的前端上。
本發(fā)明還提供一種擴(kuò)展已經(jīng)由鉆柱產(chǎn)生的導(dǎo)孔的方法，所述方法包括使氣動(dòng)沖擊錘與鉆柱前端相連，使壓縮空氣通過(guò)鉆柱被供給到氣動(dòng)沖擊錘并且在鉆柱轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)使鉆柱反向通過(guò)所述孔，從而利用氣動(dòng)沖擊錘進(jìn)行導(dǎo)孔的倒劃井眼；其中，通過(guò)供給壓縮空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)沖擊錘以朝向鉆柱產(chǎn)生錘擊；以及其中，當(dāng)所述錘縱向接近鉆柱端部時(shí)使供給到氣動(dòng)沖擊錘的壓縮空氣被切斷或者處于中立位置，接著隨著所述錘逐漸遠(yuǎn)離鉆柱而恢復(fù)壓縮空氣的供給，以防止錘擊落在鉆柱的前端上。
也可在所述錘和鉆柱之間使用減震裝置以進(jìn)一步確保錘擊不撞擊鉆柱。


現(xiàn)將參照附圖，在附圖中圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所涉及的倒劃井眼工具的側(cè)視圖，其中被供給到氣動(dòng)沖擊錘的壓縮空氣被切斷；圖2是與圖1相應(yīng)的視圖，其中壓縮空氣供給已經(jīng)被恢復(fù)以開(kāi)始錘擊循環(huán)；圖3是與圖2相應(yīng)的視圖，其中示出了錘擊出現(xiàn)的位置；圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所涉及的倒劃井眼工具的側(cè)視圖，其中示出了外部結(jié)構(gòu)特征；圖5可用于倒劃井眼工具中的能夠改變尺寸的頭部的示意圖；
圖6和圖7是與倒劃井眼工具結(jié)合使用的頭部的前視圖和后視圖；以及圖8和圖9示出了可使用的頭部的其他實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
首先參見(jiàn)圖1、2和3，其中示出了構(gòu)成本發(fā)明所涉及的倒劃井眼工具的一部分的氣動(dòng)沖擊錘1。氣動(dòng)沖擊錘1本身采用常規(guī)設(shè)計(jì)。它具有前端2和后端3，并且其在后端3處與鉆柱(未示出)的前端相連。在所示的實(shí)施例中，氣動(dòng)沖擊錘1適于以“反向”模式操作，即，錘擊朝向后端3。但是，本發(fā)明不限于這種布置形式，也可使氣動(dòng)沖擊錘的前端與鉆柱的前端相連，并且所述氣動(dòng)沖擊錘接著以“正向”模式移動(dòng)。
所述氣動(dòng)沖擊錘具有可縱向地在圓筒形室5內(nèi)滑動(dòng)的錘部件4。錘部件4具有內(nèi)工作缸6。通道7在工作缸6和圓筒形室5之間連通。壓縮空氣輸入管8通過(guò)氣動(dòng)沖擊錘的后端3并且加入到工作缸6中。壓縮空氣輸入管8在其前端9處是開(kāi)放的以將壓縮空氣供給到工作缸6中。利用螺紋接頭等使壓縮空氣輸入管8在其后端10處被固定到鉆柱的前端。壓縮空氣通過(guò)鉆柱被供給到壓縮空氣輸入管中。
壓縮空氣輸入管8在其端部中間具有一個(gè)縱向帶鍵或者帶鍵槽(keged)的套環(huán)，它構(gòu)成了能夠與一個(gè)內(nèi)部帶鍵或者帶鍵槽的凹入式部件相互配合的凸出式部件，所述內(nèi)部帶鍵或者帶鍵槽的凹入式部件構(gòu)成了氣動(dòng)沖擊錘的后端結(jié)構(gòu)的一部分。該帶鍵或者帶鍵槽的連接能夠使壓縮空氣輸入管8相對(duì)于氣動(dòng)沖擊錘1縱向滑動(dòng)。當(dāng)壓縮空氣輸入管8固定在鉆柱上時(shí)，氣動(dòng)沖擊錘1本身可相對(duì)于鉆柱縱向調(diào)節(jié)。在壓縮空氣輸入管8和氣動(dòng)沖擊錘1之間的帶鍵或者帶鍵槽的連接還意味著鉆柱的轉(zhuǎn)動(dòng)將使氣動(dòng)沖擊錘1進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
壓縮空氣輸入管8的前端部分具有一個(gè)控制閥11，控制閥11是可在工作缸6的孔內(nèi)滑動(dòng)的直徑增大的部分。根據(jù)壓縮空氣輸入管8的縱向位置，控制閥11能夠覆蓋通道7的端部以防止工作缸6和圓筒形室5之間的連通。
在圖1中所示的位置中，控制閥11已經(jīng)被推到其最靠前的位置處，即，氣動(dòng)沖擊錘1比較接近鉆柱的端部。在該位置處，控制閥11覆蓋通道7，并且錘4抵靠在圓筒形室5的前內(nèi)端。錘4的移動(dòng)停止在該位置處。當(dāng)鉆柱繼續(xù)反向通過(guò)導(dǎo)孔時(shí)，鉆柱和壓縮空氣輸入管8的后端10之間的連接開(kāi)始反向拉動(dòng)控制閥11，這是由于作用在抵靠孔的側(cè)面的氣動(dòng)沖擊錘的外表面上的拉力導(dǎo)致的。接著到達(dá)圖2中所示位置。控制閥11已經(jīng)移動(dòng)到通道7的后端，從而使這些通道不再被覆蓋，并且來(lái)自于工作室6的壓縮空氣可通過(guò)通道7進(jìn)入圓筒形室5。錘4的前部具有能夠使壓縮空氣通往圓筒形室5的前部的側(cè)溝槽(未示出)。接著，如圖3中所示，壓縮空氣作用在錘4的前表面上，以向后驅(qū)動(dòng)錘4，直至錘4的背表面撞擊在圓筒形室5的內(nèi)后端上。在該位置處，通道7目前已經(jīng)通向控制閥11的后部，并且壓縮空氣目前反向通過(guò)這些通道進(jìn)入到工作缸6的后部，然后，通過(guò)排出溝槽12通向氣動(dòng)沖擊錘的外部。接著，利用通過(guò)壓縮空氣輸入管8的前端進(jìn)入工作缸6中的壓縮空氣重復(fù)該循環(huán)。所產(chǎn)生一系列的反向錘擊使氣動(dòng)沖擊錘1開(kāi)始趕上反向通過(guò)導(dǎo)孔的鉆柱。當(dāng)氣動(dòng)沖擊錘1再次到達(dá)鉆柱的前端時(shí)，控制閥11再次被推進(jìn)并且停止錘循環(huán)。這樣，可防止當(dāng)氣動(dòng)沖擊錘接近鉆柱時(shí)產(chǎn)生錘擊。
在當(dāng)氣動(dòng)沖擊錘趕上反向通過(guò)導(dǎo)孔的鉆柱時(shí)的階段中，氣動(dòng)沖擊錘反向施加錘擊。這能夠使氣動(dòng)沖擊錘起到倒劃井眼作用。采用環(huán)形部件的頭部13被安裝在氣動(dòng)沖擊錘的后端3上。頭部13最好具有一個(gè)平的后表面。如圖4中所示，該表面上可具有滲碳齒14。頭部13是一個(gè)可拆卸的部件，如圖5中所示，并且可提供不同尺寸的頭部13以適應(yīng)不同的土地環(huán)境和鉆孔要求。
圖4還示出了在壓縮空氣輸入管的后端10和鉆柱的前端16之間的螺紋連接15。圖4中還示出了用于氣動(dòng)沖擊錘的外殼17，外殼17能夠使氣動(dòng)沖擊錘在導(dǎo)孔中存在水時(shí)被使用，不會(huì)因進(jìn)水而影響正常的操作?；蛘?，所述錘可構(gòu)造有單向排氣通道以防止水的進(jìn)入。
圖6至圖9示出了切割頭部13的各種設(shè)計(jì)形式?？擅娉胺胶秃蠓皆O(shè)置通道，并且可與軸線形成一定的角度。這些使空氣或者流體(諸如水、膨潤(rùn)土或者泡沫)通過(guò)頭部。如附圖標(biāo)記18所示，還可在周向上設(shè)置較大的通道，或者如附圖標(biāo)記19所示，還可設(shè)置比較接近中心的通道以排出挖掘的土。該頭部也可具有如圖8所示的星形形狀一個(gè)減小的或者非中斷的周向表面使粉末狀的挖掘土被該空氣壓迫并且被壓縮到土地中的裂縫、空隙等中，同時(shí)未中斷的表面使孔平滑。
頭部13的工作面最好是平的。這能夠使最大的作用力被施加在土地上，并且特別是施加在巖石和卵石上。確保這些材料在能夠被壓回到頭部通道中或者在通過(guò)頭部通道之前被完全切割和粉碎。這與通常是逐漸縮小并且易于在土地中卡住或者幾乎停止以及當(dāng)面對(duì)巖石和卵石時(shí)其本身被磨光的常規(guī)倒劃井眼工具相反。它們還易于移去通過(guò)刮刀或者切割輪和位于孔中的整個(gè)或者部分巖石，或者它們移去完全塌陷的孔。因此，本發(fā)明所涉及的倒劃井眼工具的設(shè)計(jì)形式能夠克服這樣的問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種用于擴(kuò)展由鉆柱產(chǎn)生的導(dǎo)孔的倒劃井眼工具，所述倒劃井眼工具包括與鉆柱結(jié)合的氣動(dòng)沖擊錘(1)，鉆柱可轉(zhuǎn)動(dòng)并且可反向通過(guò)導(dǎo)孔以利用氣動(dòng)沖擊錘進(jìn)行倒劃井眼；其特征在于，氣動(dòng)沖擊錘具有與鉆柱前端鄰接的第一端(3)、遠(yuǎn)離鉆柱的第二端(2)和壓縮空氣輸入管(8)，所述壓縮空氣輸入管通過(guò)第一端并且進(jìn)入到所述錘的工作缸中(6)，從而使工作缸能夠往復(fù)移動(dòng)并且在第一端處的所述錘內(nèi)端表面上施加錘擊；其特征在于，所述壓縮空氣輸入管(8)與鉆柱的前端相連，以使壓縮空氣通過(guò)鉆柱被供給到空氣輸入管中，并且所述壓縮空氣輸入管以可縱向滑動(dòng)和可轉(zhuǎn)動(dòng)固定的方式與氣動(dòng)沖擊錘相連，從而使氣動(dòng)沖擊錘能夠相對(duì)于鉆柱縱向調(diào)節(jié)但可根據(jù)鉆柱的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；其特征在于，以這樣的方式使空氣輸入管(8)相對(duì)于工作缸(6)定位，即，當(dāng)所述錘縱向接近鉆柱端部時(shí)使供給到工作缸中的壓縮空氣被切斷或者處于中立位置，接著隨著所述錘逐漸遠(yuǎn)離鉆柱而恢復(fù)壓縮空氣的供給，以防止錘擊落在鉆柱的前端上。也可在所述錘和鉆柱之間使用減震裝置以進(jìn)一步確保錘擊不撞擊鉆柱。
2.如權(quán)利要求1所述的倒劃井眼工具，其特征在于，所述倒劃井眼工具還包括在所述錘和鉆柱之間的減震裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的倒劃井眼工具，其特征在于，所述氣動(dòng)沖擊錘在其第二端(2)處具有帶平表面的頭部。
4.一種擴(kuò)展已由鉆柱產(chǎn)生的導(dǎo)孔的方法，所述方法包括使氣動(dòng)沖擊錘(1)與鉆柱前端相連，使壓縮空氣通過(guò)鉆柱被供給到氣動(dòng)沖擊錘并且在鉆柱轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)使鉆柱反向通過(guò)所述孔，從而利用氣動(dòng)沖擊錘進(jìn)行導(dǎo)孔的倒劃井眼；其特征在于，供給壓縮空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)沖擊錘以朝向鉆柱產(chǎn)生錘擊；以及其特征在于，當(dāng)所述錘縱向接近鉆柱端部時(shí)使供給到工作缸中的壓縮空氣被切斷，接著隨著所述錘逐漸遠(yuǎn)離鉆柱而恢復(fù)壓縮空氣的供給，以防止錘擊落在鉆柱的前端上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于擴(kuò)展由鉆柱產(chǎn)生的導(dǎo)孔的倒劃井眼工具，所述倒劃井眼工具包括與鉆柱結(jié)合的氣動(dòng)沖擊錘(1)，鉆柱可轉(zhuǎn)動(dòng)并且可反向通過(guò)導(dǎo)孔以利用氣動(dòng)沖擊錘進(jìn)行倒劃井眼。氣動(dòng)沖擊錘能夠相對(duì)于鉆柱縱向調(diào)節(jié)。該布置是這樣的，即，當(dāng)所述錘縱向接近鉆柱端部時(shí)使供給到錘的工作缸中的壓縮空氣被切斷，接著隨著所述錘逐漸遠(yuǎn)離鉆柱而恢復(fù)壓縮空氣的供給。
文檔編號(hào)E21B4/14GK1443266SQ0181149
公開(kāi)日2003年9月17日 申請(qǐng)日期2001年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月26日
發(fā)明者A·G·卡耶斯 申請(qǐng)人:歐洲伊瑟奇有限公司