[发明专利]潜孔锤钻进设备及覆盖层钻进方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻进设备，特别是利用潜孔锤的钻进设备，以及涉及一种钻进方法，特别是用于覆盖层(overburden)钻进的钻进方法。

背景技术

称为“潜孔锤(down-the-hole hammer)”的钻进设备具有下降到钻孔中的旋转冲击钻进头。用于表示钻进设备的其它术语有“孔内锤(Inhole-hammer)”和“DTH锤”，在下文中将使用这些术语。

在本申请的情况下，覆盖层钻进用于表示其中至少在钻孔底部区域中拖拽为钻孔提供套管的管的钻进方法。

在公布的德国专利申请DE 43 10 726 A1中，描述了一种具有DTH锤的钻机，其中，利用分配器将作为冲洗介质的压缩空气从钻机的周边管道供应到钻头中央，并且通过布置在钻机中央的管道提升钻屑。

该公知设备还具有位于锤的区域中的下端开口的裙部，富含钻屑的压缩空气通过该裙部而被供给至分配器。

在美国专利申请US 2005/0103527 A1中，描述了一种双壁钻管，其内部件形成为通过其向上输送钻屑的软管，而钻浆被向下推动通过内外软管之间的空间。

在国际申请WO 02/081856 A1中，描述了一种钻进头，其中冲洗介质被向外供应到钻头的边缘，并且钻屑从钻头的中央部分被输送到钻进头的周边。

已经发现，公知的钻进设备一方面需要高的冲洗介质流速，另一方面在某些应用中，钻深不足，钻速在一定程度上不令人满意，或者形成的钻孔直径较小。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种克服现有技术的缺陷的钻进设备和方法；例如，通过具有增加的功效，即更快地或通过更小的冲洗介质流速提供更大的钻深或更大的钻孔直径。

根据第一方面，根据本发明的钻进设备具有：带有冲击钻头的DTH锤；钻管，其具有用于钻屑的废料管道和至少一个用于冲洗介质的供应管道；以及连接至所述钻头的覆盖层管。

根据本发明的一实施方式，在分配器上方安装有环，该环优选可围绕所述钻管旋转，在该环上布置有至少一个，优选两个至五个盘作为密封件。具体地说，采用被较小直径的塑料盘分开的橡胶盘，其中橡胶盘的外径对应于(即大约等于或略大于)所述覆盖层管的内径。所述橡胶盘和塑料盘的铺置优选通过两个直径较小的钢盘(它们被旋拧在一起)而保持在一起。在轴向上，所述盘和支撑所述盘的环的密封组件优选通过凸缘等固定。

通过该措施，可以实现降低冲洗介质通过岩石中间隙的压力损失。避免了由于钻进过程中钻孔容积增大而引起的附加压力损失。结果，驱动所述锤所必须的能量传递介质的量足以在离开所述锤之后用作冲洗介质，这基本上与周围岩石的特性(间隙、水)无关。

而且，本发明提供了利用空气提升的覆盖层钻进的方法。根据该方面，根据本发明的方法包括至少在钻深的主要部分上供应冲洗介质，具体在周边供应冲洗介质以运走钻屑，并沿着周围岩石附近的覆盖层管进行拖拽。这里，优选的是，所述覆盖层管不旋转，或者相对于周围岩石比布置在中央的钻管旋转得要慢得多，以供应冲洗介质和运走冲洗介质。

在优选实施方式中，根据本发明的方法还包括相对于钻孔开口密封钻孔底部，具体是沿着密封垫进行拖拽。所述垫相对于周围岩石至多以所述钻管的速度旋转，并且至少以所述覆盖层管的速度旋转。

根据另一方面，提供了一种旋转冲击钻进方法，该方法包括在使所述锤旋转的同时通过能量传递介质向布置在钻孔中的锤供应能量。

根据又一方面，根据本发明的钻进设备具有围绕所述锤的减小的自由横截面(free cross-section)，该自由横截面至多为废料管道中的自由横截面的十倍大。

在从属权利要求、下文的描述和附图中公开了其它的有利实施方式和细节。权利要求旨在为概括地限定本发明的非限制性方式。

附图说明

图1为根据本发明的钻进设备的纵向剖视图；

图2为根据本发明的钻进设备的横截面图；

图3为与本发明一起使用的插塞(plug)的横截面图；

图4为根据本发明的钻进设备的概略图；

图5为根据本发明的另一钻进设备的局部纵向剖视图。

具体实施方式