(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上から地中に任意の曲線路を有する地中配管を布設するに当り、大きな回転トルク及び推力を伝達するためのねじ構造と推力伝達部を備えたカップリングを用いて、ケーシングパイプ相互を接続し、ケーシングパイプの先端に弧状推進に用いられる掘削ツール及び経路測定器をケーシングパイプの先端に取り付けて該ケーシングパイプに回転トルク及び推力を伝達しながら前進掘削し、前記ケーシングパイプをそのまま地中配管とすることを特徴とする地中管布設方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地中管布設方法に関し、さらに詳しくは、地上から地中に任意の曲線路を掘削する技術において、掘削と配管を同時に行う地中管布設技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地上から地中に任意の曲線路を有する小径のパイロットホールをドリルストリングを用いて掘削し、このパイロットホールをリーマー等によって拡径すると共に拡径孔にケーシングパイプを導入して地中管路を形成する技術がある。例えば、米国特許ＵＳＰ３，８７８，９０３号には地表から地中にドリルストリングを用いて任意の曲線形状を有する孔を掘削する技術を開示し、それに続くいくつかの開示として、この孔（パイプロットホール）中のドリルストリングの先端にリーマを取り付けてドリルストリングを引き戻し、この引き戻し工程でパイロットホールを拡径し、次いで、ケーシングパイプをこの孔に押し込み又は引き込んで地中管を布設する弧状推進技術を開示している。このような従来技術では、地中管を布設するのに、パイロットホール掘削、リーマ拡径、リーマ戻し、地中管牽引の４工程を要するか又はリーマ拡径後地中管押し込みの３工程を要していた。
【０００３】
このような従来技術は、最初に掘削用のドリルストリングを用いて掘削を行う。ドリルストリングはドリルパイプを順次継ぎ足して延長するが、ドリルパイプは掘削専用の肉厚パイプ又は中空ロッドであり、その接続部は相互に緊結して回転力を伝達する雄、雌ねじと推力を伝達する当接端面とを有する。この接続部は、繰り返し取り付け取り外しを行うようになっており、ピッチの荒い強力なねじ山を有する雄、雌ねじを備え、少ない回動でドリルパイプの連結、離脱ができると共に、大きな回転トルクを伝達する機能を有している。この雄、雌ねじを接続してドリルストリングを形成するようになっており、繰返し使用を前提とした接続構造となっている。ドリルパイプは、目的に応じ直径が２  ３／８”（約６０ｍｍ）〜６  ５／８”（約１７０ｍｍ）のものがあり、さらに特殊なものとしては、１３”（約３３０ｍｍ）、２０”（約５１０ｍｍ）などの径のものがある。
【０００４】
これに対し、ケーシングパイプは、本来地中孔の壁面を保護するライニングの機能を有するパイプであって、接続部はスリーブ状のカップリングを介した細かいピッチのねじ構造となっており、漏洩を防止する緊密な構造となっている。ねじは大きな回転トルクを伝達する形式ではなく、また、通常、強力な推力を伝達する機構を備えていない。このねじは取り付け取り外しを繰返し行う形式のものではなく、ライニング管として接続するものであり継ぎ手のシール性能を重視した構造である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ドリルパイプを用いる掘削ではなく、ケーシングパイプを用いて地中孔を掘削すると共に地中配管を同時に施工する技術を開発し、これによって、従来３〜４工程を要していた地中配管を１工程で実施する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、地上から地中に任意の曲線路を有する地中配管を布設するに当り、大きな回転トルク及び推力を伝達するためのねじ構造と推力伝達部を備えたカップリングを用いて、ケーシングパイプ相互を接続し、ケーシングパイプの先端に弧状推進に用いられる掘削ツール及び経路測定器をケーシングパイプの先端に取り付けて該ケーシングパイプに回転トルク及び推力を伝達しながら前進掘削し、前記ケーシングパイプをそのまま地中配管とすることを特徴とする地中管布設方法である。本発明方法では、掘削専用のドリルパイプを連結したドリルストリングを使用しない。その代わりに、ケーシングパイプを用いる。ケーシングパイプは本来、大きな回転トルク及び推力を伝達する構造のものではない。しかし、継手効率を改善したカップリングも開発されており、トルク伝達性を付与したねじ構造を備え、金属接触のトルクショルダーを設けたカップリングも開発されている。これらのカップリングやケーシングパイプの内、適切な寸法、構造のものを利用することによって、適切な回転トルク及び推力を伝達することができることを知見し、本発明を完成したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。まず、従来技術について説明する。図９は、従来のドリルストリング２０を用いる地中孔掘削工程を示すものである。図示省略した掘削機を用いて地表５１から地中５０に掘削孔５２を掘削する。掘削ツールは、先頭端に掘削ビット１を備え、これを駆動するマッドモータ２が付属し、その後方にベントサブ３を取り付けている。その後方に測定器４を取り付け、さらに非磁性カラー５を経て、ドリルストリング２０が取り付けられている。ドリルストリング２０は、ドリルパイプを順次連結して掘削孔に進入する。ドリルストリング２０は図１１に接続部２１の断面を示すように、回転トルクを伝達するピッチが粗くねじ山の大きいねじ２２と推力を伝達する当該面２３とを有し、強力な回転トルク及び推力を伝達することができるようになっている。
【０００８】
図１０はドリルストリング２０で掘削孔５２を掘削した後、ドリルストリング２０の帰り工程で先端にリーマ３１を取り付け、このリーマ３１を用いてドリルストリング２０を回転させながら拡孔し、大径の掘削孔５３を形成し、同時にスイベル３２を介してパイプ３３を牽引して、地中配管を施工する工程を示している。
【０００９】
図１は本発明の実施例の地中配管布設方法を示すもので、図９のドリルストリング２０の代わりにケーシングパイプ１０を用いている。ビット１、マッドモータ２、ベントサブ３、測定器４、非磁性カラー５は図９と同様である。図１に示すように、掘削孔の形成と同時に一工程でケーシングパイプ１０を地中に配管することができる。
【００１０】
図２は掘削ツールの構造の一例を示すもので、先端ケーシング１１の先端部にシール１３を設けて掘削ツールを被覆し、内部に固定用リブ１４を設けて掘削ツールとケーシング１１とを固定している。図３は別の例を示すもので、ベントサブ３の後方に非磁性ケーシング１２、ケーシングパイプ１０を接続したものである。図４はマッドモータ２を用いない掘削ツールを示したもので、ジェットだけで掘削可能な土質条件の時に用いられる。図５〜図８は推力を伝達するように工夫されたケーシングパイプ１０のカップリング４１の構造を例示したものである。図５は台形ねじ４２を備え、推力伝達部４３、４４を備えたカップリング４１を例示し、図６はそのＡ部拡大詳細図を示すものである。図７は別のカップリング４１を例示するもので、推力伝達部４５、４６を備えたカップリング４１とケーシングパイプ１０の接続部の構造を示すもので、図８はそのＢ部拡大詳細図である。このような推力伝達機能を備えたカップリング４１と、適切な直径及び肉厚を有するケーシングパイプ１０を選定することにより、本発明を実施することができる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、地中孔を掘削する１工程で地中配管の布設を同時に施工することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の掘削部の側面図である。
【図２】実施例の掘削ツールの説明図である。
【図３】実施例の掘削ツールの説明図である。
【図４】実施例の掘削ツールの説明図である。
【図５】実施例のケーシングパイプの接続部の断面図である。
【図６】図５のＡ部拡大図である。
【図７】実施例のケーシングパイプの接続部の断面図である。
【図８】図７のＢ部拡大図である。
【図９】従来の掘削工程を示す側面図である。
【図１０】従来の拡孔工程の説明図である。
【図１１】従来のドリルストリングの接続部の説明図である。
【符号の説明】
１    掘削ビット
２    マッドモータ
３    ベントサブ
４    測定器
５    非磁性カラー
１０    ケーシングパイプ
１１    先端ケーシング
１２    非磁性ケーシング
１３    シール
１４    固定用リブ
２０    ドリルストリング
２１    接続部
２２    ねじ
２３    当接面
３１    リーマ
３２    スイベル
３３    パイプ
４１    カップリング
４２    ねじ
４３、４４、４５、４６    推力伝達部
５０    地中
５１    地表
５２    掘削孔
５３    拡大孔
【図１】
0003542108.tif 000002
【図２】
0003542108.tif 000003
【図３】
0003542108.tif 000004
【図４】
0003542108.tif 000005
【図５】
0003542108.tif 000006
【図６】
0003542108.tif 000007
【図７】
0003542108.tif 000008
【図８】
0003542108.tif 000009
【図９】
0003542108.tif 000010
【図１０】
0003542108.tif 000011
【図１１】
0003542108.tif 000012