(57)【要約】   本発明に係るパルス式削岩装置（１；１’）は、工具方向（Ｒ）に衝撃波パルスを発生させるパルス式削岩装置（１；１’）であって、内部に衝撃ピストン（４；４’）が配置されたハウジング（２）を備え、かつ、衝撃ピストン上に、工具方向の力をもたらし、それにより、パルス式削岩装置に連結されたドリルストリング（１３；１３’）に衝撃波パルスを発生させるために、衝撃ピストンに影響を及ぼす流体圧力を急激に変更する手段（９）を有し、ハウジング（２）の内部に、第一流体チャンバ（１４；３’）を配置し、前記第一流体チャンバの内部に、動作中に圧力流体が配置され、衝撃ピストン上に工具方向の圧力を与える。この削岩装置は、流体流通路（１１；１８；１９）を有し、該流体流通路が、ドリリング中にドリルストリングにおける岩の反射力によって、工具方向（Ｒ）とは反対の方向の力が衝撃ピストン（４；４’）に及ぼされる時に、前記第一流体チャンバから流れる流体流を減衰するための手段を備えている。【選択図】図１
2010510412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具方向（Ｒ）に衝撃波パルスを発生させるパルス式削岩装置（１；１’）であって、
内部に衝撃ピストン（４；４’）が配置されたハウジング（２）を備え、かつ、
衝撃ピストン上に、工具方向の力をもたらし、それにより、パルス式削岩装置に連結されたドリルストリング（１３；１３’）に衝撃波パルスを発生させるために、衝撃ピストンに影響を及ぼす流体圧力を急激に変更する手段（９）を有し、
ハウジング（２）の内部に、第一流体チャンバ（１４；３’）を配置し、
前記第一流体チャンバの内部に、動作中に圧力流体が配置され、衝撃ピストン上に工具方向の圧力を与える
パルス式削岩装置において、
流体流通路（１１；１８；１９）を有し、
該流体流通路が、ドリリング中にドリルストリングにおける岩の反射力によって、工具方向（Ｒ）とは反対の方向の力が衝撃ピストン（４；４’）に及ぼされる時に、前記第一流体チャンバから流れる流体流を減衰するための手段を備えている
ことを特徴とするパルス式削岩装置。
【請求項２】
流体流通路が制限手段を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載のパルス式削岩装置。
【請求項３】
流体流通路が、圧力流体蓄圧器（Ａ）に接続されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパルス式削岩装置。
【請求項４】
第一流体チャンバ（１４）が、別体の減衰チャンバであり、該チャンバが衝撃ピストン（４）の径方向外側に配置されている
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のパルス式削岩装置。
【請求項５】
流体流通路が、ハウジング（２）と衝撃ピストン（４）との間に、エネルギを吸収するための絞りスリット（１８）を備えている
ことを特徴とする請求項４に記載のパルス式削岩装置。
【請求項６】
流体の供給通路（１１）が、冷却リーク流を供給するために減衰チャンバ（１４）に接続されている
ことを特徴とする請求項４又は５に記載のパルス式削岩装置。
【請求項７】
第一流体チャンバ（３’）が、衝撃ピストン（４’）に軸線方向に隣接するチャンバである
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のパルス式削岩装置。
【請求項８】
流体流通路が、減圧バルブを備えている
ことを特徴とする請求項７に記載のパルス式削岩装置。
【請求項９】
第一流体チャンバが、高圧流体源（ＨＰ）に接続されている
ことを特徴とする請求項７又は８に記載のパルス式削岩装置。
【請求項１０】
第一流体チャンバが、高圧流体源に恒久的に接続される
ことを特徴とする請求項７〜９の何れか一項の記載のパルス式削岩装置。
【請求項１１】
第一流体チャンバが、高圧流体源に断続的に接続される
ことを特徴とする請求項７〜９の何れか一項の記載のパルス式削岩装置。
【請求項１２】
第一流体チャンバ内の圧力を検知する手段を備えている
ことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載のパルス式削岩装置。
【請求項１３】
衝撃ピストンに作用する流体圧力を急速に変更する前記手段（９）が、発生した衝撃波パルスの制御を可能にするために、第一流体チャンバ内で検知された圧力から制御し始めることができる
ことを特徴とする請求項１２に記載のパルス式削岩装置。
【請求項１４】
衝撃波パルスの発生の周波数を調整する手段を備えている
ことを特徴とする請求項１１〜１３の何れか一項に記載のパルス式削岩装置。
【請求項１５】
流体流通路における流体流を調整し、それにより、減衰する手段を備えている
ことを特徴とする請求項１１〜１４の何れか一項に記載のパルス式削岩装置。
【請求項１６】
制御可能な制限手段が設けられている
ことを特徴とする請求項１５に記載のパルス式削岩装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６の何れか一項に記載のパルス式削岩装置を備えた削岩リグ。
【請求項１８】
内部に衝撃ピストン（４；４’）が配置されたハウジング（２）を備え、工具方向（Ｒ）に衝撃波パルスを発生させるためのパルス式削岩装置における方法であって、
衝撃ピストンに影響を及ぼす流体圧力を急激に変更して、衝撃ピストン上に、工具方向の力をもたらし、それにより、パルス式削岩装置に連結されたドリルストリング（１３；１３’）に衝撃波パルスを発生させ、
ハウジング（２）の内部に、第一流体チャンバ（１４；３’）を配置し、
前記第一流体チャンバの内部で、動作中に圧力流体が衝撃ピストン上に工具方向の圧力を及ぼす
パルス式削岩装置における方法において、
ドリリング中、ドリルストリングにおける岩の反射力によって、工具方向（Ｒ）とは反対の方向の力が衝撃ピストン（４；４’）に及ぼされる時に、前記第一流体チャンバに接続された流体流通路を通して流れる流体流を減衰する
ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
流体流が絞られる
ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
流体流が、圧力流体蓄圧器（Ａ）に導かれる
ことを特徴とする請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
冷却リーク流が提供される
ことを特徴とする請求項１８〜２０の何れか一項に記載の方法。
【請求項２２】
流体流が、減圧バルブを通して導かれる
ことを特徴とする請求項１８〜２１の何れか一項に記載の方法。
【請求項２３】
第一流体チャンバが、高圧流体現（ＨＰ）に接続される
ことを特徴とする請求項１８〜２２の何れか一項に記載の方法。
【請求項２４】
第一流体チャンバ（１４）内の圧力が検知される
ことを特徴とする請求項１８〜２３の何れか一項に記載の方法。
【請求項２５】
衝撃ピストンに影響を及ぼす流体圧力を急激に変更する前記手段（９）が、発生した衝撃波パルスを制御するために第一流体チャンバ内の前記圧力から調整し始められる
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
衝撃波パルスを発生する周波数が調整される
ことを特徴とする請求項１８〜２５の何れか一項に記載の方法。
【請求項２７】
流体流通路における流体流とそれによる減衰が調整される
ことを特徴とする請求項１８〜２６の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に従って衝撃波パルスを発生させるためのパルス式削岩装置に関する。また、本発明は、請求項１８の前文に従って衝撃波パルスを発生させる方法に関する。さらに、本発明は削岩リグに関する。
【背景技術】
【０００２】
削岩中、衝撃装置のような衝撃波発生装置からドリルストリングを介してドリルビットへ伝達される圧力パルスの形態で衝撃波パルスが発生させられる。ドリルビット挿入ボタンは、それにより、岩に対して強力に押圧され、面する岩を粉砕し裂け目を形成することを達成する。
【０００３】
従来の削岩装置では、衝撃ピストンを用いて衝撃波パルスが発生させられ、衝撃ピストンは、ドリルシャンクを打撃し、さらにドリルストリングへ衝撃波を伝達する。
【０００４】
しかし、本発明は、この明細書ではパルス式削岩装置と称する異なる形式で衝撃波を発生する削岩装置に関する。これらの装置は、衝撃ピストンを装備した上述した装置とは異なる動作をする。即ち、流体圧力が、衝撃ピストンの形態のピストンアダプタに周期的に作用する力を生み出し、衝撃ピストンが、ドリルストリングに対して押圧され、ドリルストリングに衝撃波パルスを伝達する。前記衝撃ピストンは、従来の装置における衝撃ピストンとは区別され、これに関しては小さなマスを有し、衝撃装置の作用に重要な影響を及ぼさない。国際公開ＷＯ２００４／０７３９３３号（特許文献１）が、従来技術の一例として説明され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００４／０７３９３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、公知のパルス式削岩装置に関してさらに進歩させて改善させ、特に、より良い削岩効率を実現する上述の装置及び方法を提供することにある。
【０００７】
これらの目的は、特許請求の範囲の独立項の特徴部分を通して上述の装置及び方法に関して得られる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明を通して、掘削中に発生する岩の反射力の減衰が可能になり、それにより、削岩効率を向上させた掘削が可能になるような多数の重要な利点が得られる。また、装置を、反射衝撃波から生じる歪みに対して保護することができるという利点も有し、本発明に従って構成された装置の使用寿命を長くすることができる。
【０００９】
衝撃ピストンを備えた公知の衝撃削岩装置において、所謂、減衰ピストンの目的は、装置ハウジングからの岩に対する送り力を、アダプタを通してドリルブッシングに伝達し、ドリルビットを岩に接触させるために、ドリルストリングを通してドリルビットに伝達することにある。従来技術によれば、減衰ピストンは、しばしば油圧／空気圧蓄圧器に接続されるチャンバ内にある油圧流体から成る油圧／空気圧スプリングを通して予めストレスがかけられている。
【００１０】
ドリルストリングを通して衝撃ピストンによって発生させられた衝撃波が岩の抵抗に適合しないと、ドリルストリングを通して反射力が戻ってくる。岩が衝撃波力に比べて硬いと、主として、圧縮された反射力が得られ、その振幅は、与えた衝撃波の振幅の２倍と同じ位になり得る。
【００１１】
圧力反射力は、ドリルブッシング及び減衰ピストンを、ドリスストリングからの方向に押し、それにより、油圧オイルが蓄圧器に取り込まれる。それにより、その時に、圧力が減衰ピストン及びドリルブッシングを、装置ハウジング内の機械的停止部材に接触するまで初期位置に押し戻す。接続された蓄圧器の柔軟性が、削岩装置を高い歪み及び振動から保護する回復機能を提供する。これは、削岩装置の使用寿命を延ばし、伝達されるべき力をより大きくすることを可能にする。
【００１２】
打撃ピストン装置では、減衰作用を得るために別体の構成要素が用いられる。しかし、このシステムは、高い周波数（＞２００Ｈｚ）で掘削している間に悪い動作をすることが証明されている。
【００１３】
本発明を通して、パルス式削岩装置の衝撃ピストン自身が減衰作用を提供するために用いられる。これにより、特に減衰ピストンのような別体の構成要素の必要性がなくなる。一方で、超高速減衰システムを得ることを可能にするという利点があり、他方で、複数の可動部材及び構成要素を減らし、よりよい経済性が得られるという利点がある。
【００１４】
圧力流体蓄圧器に接続された流体流通路によって、高速プロセスを減衰することの改善された実現性が達成される。
【００１５】
衝撃ピストンの径方向外側に配置された別体の減衰チャンバになる第一流体チャンバによって、減衰ピストン及び関連する油圧システムを排除でき、かつ、他の機能を考慮することなく減衰機能のみを考慮して制御することが可能になる。
【００１６】
制限手段、特に、ハウジングと衝撃ピストンとの間の絞りスロットを備えた流体流通路によって、反射エネルギを有利な方法で吸収することが達成される。
【００１７】
リーク流を提供する減衰チャンバに供給通路を接続することによって、装置内の減衰エネルギを冷却し、それにより、動作特性を改善することが可能になる。
【００１８】
第一流体チャンバを衝撃ピストンの軸線方向に隣接するチャンバとすることによって、簡単で経済的な得られ、複数の機能に対して一つのチャンバを使用することが可能になる。好ましくは、第一流体チャンバは、高圧流体源に接続される。具体的には、第一流体チャンバは、高圧流体源に恒久的に接続されるか、高圧流体源に断続的に接続される。
【００１９】
第一流体チャンバ内にある圧力を検知することによって、検知した圧力に関する信号を掘削制御に利用することが可能になる。
【００２０】
衝撃ピストン上に作用する流体圧力を急激に変更する前記手段を、第一流体チャンバにおいて検知された圧力から制御し始めることができるようにすることによって、衝撃波パルスを発生する手段を制御することが可能になる。これにより、衝撃波パルスの発生周波数を調整することが可能になる。これは衝撃波反射力を低減する方向で調整するためにある。
【００２１】
好ましくは、流体流通路内の流体流と、それによる減衰を調整する手段が配置される。
【００２２】
衝撃波パルスの長さを、検知された衝撃波反射力に応じて制御することが特に有利である。本発明によるこの方法は、管理可能な方法で、例えば、掘削すべき岩の硬さを変更するためにリアルタイムで掘削パラメータを調整するために用いられ得る。
【００２３】
様々な装置の特徴に関する上述した利点に対応する本発明による装置の利点は、対応する方法の特許請求の範囲に関しても得られる。本発明のさらなる特徴及び利点、並びにその様々な特徴は、以下に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明によるパルス発生装置の第一実施例を図式的に示す軸線方向断面図である。
【図２】本発明によるパルス発生装置の第二実施例を図式的に示す軸線方向断面図である。
【図３】本発明によるパルス発生装置の別の実施例を示す軸線方向断面図である。
【図４】本発明の実施例による方法のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１を参照すると、本発明によるパルス式削岩装置のパルス発生装置が全体として符号１で示されている。ハウジング２の内部では、衝撃ピストン４が前後に限定的に移動可能にされている。        衝撃ピストン４は、分割部分で、ドリルストリングの上側部分１３に接触する。内部の衝撃ピストン４の底面に隣接して、反力チャンバ７が配置されている。この反力チャンバ７は、工具方向Ｒと反対方向に衝撃ピストン上に反力を作用させるために、逆圧Ｐｍによって加圧される。
【００２６】
チャンバ７内の圧力は、バルブ９が、周期的に、ポンプ１０からの初期圧力を圧力導管を通してチャンバ７に伝達するように制御される。また、周期的に第一流体チャンバ７を解放するために、そのバルブ１０からは、タンク導管１８がタンク１２まで導かれている。
【００２７】
衝撃ピストン４の他方の側面に隣接して、工具方向Rに作用する力を生じさせるために圧力Paで加圧可能な加圧室３が配置されている。
【００２８】
本発明の実施例では、チャンバ３内の圧力は、圧力導管７を通して、蓄圧器（図示せず）によって安定化された圧力ポンプ６によって、実質的に一定に維持される。
【００２９】
衝撃装置１のハウジング上には、さらに、従来の方法で、前記工具方向Rに送り力Fが作用する。
【００３０】
バルブ９を切り替えることで急速に解放される反力チャンバ７内の圧力によって、加圧チャンバ３内の圧力を介して衝撃ピストンは前記工具方向Rに前進させられ、その結果、ドリルストリング１３に、不図示のドリルビットへ伝達するための衝撃波が生じる。
【００３１】
衝撃が終わった時、反力チャンバ７は、バルブ９を再設定することによって、再び、加圧され、ポンプ１０につながる導管を元の状態に戻し、衝撃ピストン４を、再び、（図面における右側、即ち、工具方向Rの反対方向に）所定の距離、移動させ、装置に次のパルスサイクルの準備をさせる。
【００３２】
図示実施例では、衝撃ピストン４は、第一減衰ピストン部分４１を備え、この第一減衰ピストン部分４１は、衝撃ピストン４のリング状径方向拡張部から成る。第一減衰ピストン部分４１は、工具方向Rと対向する向きの第一リング状減衰ピストン表面４０を介して、第一流体チャンバ／減衰チャンバ１４と協慟する。前記チャンバ１４は、衝撃ピストン４の径方向外側に位置決めされたリング状チャンバから成る。また、前記表面４０は、第一流体チャンバ１４内の圧力によって工具方向の影響を受ける。図１による装置の減衰作用は、第一減衰通路１１の形態の流体通路を介して第一流体チャンバ１４に供給される流体圧減衰流を用いて維持される。流体圧減衰流は、第二減衰通路１６の口が、第一減衰ピストン部分によって覆われなくなった時に、衝撃ピストンの前進位置において第二減衰通路１６を通して排出される。しかし、衝撃ピストンが図面に示す位置にあり、ハウジングにある第二減衰通路１６の口が覆われている時には、第一流体チャンバ１４の内部には圧力が生じ、衝撃ピストンには第一減衰ピストン表面４０を通して工具方向Rの力が生じる。この力は、ドリルストリングに対するハウジングの位置合わせを可能にするために、送り力より大きく設定され得る。第一流体チャンバ１４内の圧力によって発生させられた力が、送り力に対応する時に、「フローティング位置」と称し得る平衡状態が得られる。第一流体チャンバ１４内に発生させられる衝撃ピストン上に作用する力を最小限に選択することを確実にするために、制限手段１７を第二減衰通路１６に設けることができる。
【００３３】
また、第一減衰通路１１には、高速衝撃波の反射作用と、それにより生じる衝撃ピストンの高速移動を減衰することを可能にするために、蓄圧器（図示せず）が設けられ得る。また、以下に説明する理由のために、場合によっては圧力低減バルブ（図示せず）と組み合わせて、第一減衰通路１１内の絞りを適当に位置決めすることも全体として可能である。
【００３４】
動作中で、ドリルストリングを介して岩をほぐしている時、反射した（圧縮）衝撃波が、衝撃ピストンを工具方向Ｒと反対の方向に動かす。これにより、衝撃ピストンは、加圧チャンバ３及び第一流体チャンバ１４の各々の圧力によって発生させられる力による反作用を受けることになる。具体的には、衝撃ピストンは、第一流体チャンバ１４において発生させられた平衡減衰力による反作用を受けることになる。第一減衰通路に絞りがあると、制限手段を介して流れる流れと、それによる衝撃ピストンの反射動作のエネルギレセプションとによって、有利なエネルギ吸収が得られる。
【００３５】
また、図１の実施例は、任意の別の第二流体／減衰チャンバ１５を示している。このチャンバ１５は、同様に任意の第二減衰ピストン部分４３と協動する。前記ピストン部分４３も、衝撃ピストン４のリング状径方向拡張部から成る。この第二減衰ピストン部分４３は、第二流体チャンバ１５と協動する。このチャンバ１５は、衝撃ピストン４の径方向外側に配置されたリング状チャンバから成る。衝撃ピストン４は、工具方向Ｒと反対方向に向けられた第二リング状減衰ピストン面４２を介して、第二流体チャンバ１５内の圧力によって工具方向に作動させられる。この変形例では、図１に示した位置において、この位置において衝撃ピストンとハウジングとの間に絞りスリット１８の形態で確立された流体通路を通して、第二流体チャンバ１５は第一流体チャンバ１４に排液されることになる。圧力は、第二流体チャンバ１５において、一方で、減衰力を確立し、他方で、絞りスリットを通して流れる流れと、それによる衝撃ピストンの反作用動作のエネルギレセプションとによるエネルギ吸収を確立する。
【００３６】
衝撃ピストンが、工具方向への移動を取り戻すと、流体は、再び、同じ絞りスリット１８を通して第二流体チャンバ１５へ流れることになる。場合によっては、一方向弁を備えた供給導管が、第二流体チャンバに接続され得る（図示せず）。
【００３７】
第一流体チャンバ１４内の圧力を検知し、岩の反射力のサイズや特徴を決め、その位置から、例えば、パルス周波数、送り力、絞り、減衰流、減衰圧力、反力チャンバにおける圧力解放プロセス、及び加圧チャンバにおける圧力のような装置パラメータを制御し、ドリリングの効率を向上させ、任意の他のドリリングの特徴を制御するためにＣＰＵが設けられ得る。
【００３８】
図１に示した実施例では、完全衝撃サイクルの間に衝撃ピストン上に工具方向に作用する第二の力を、衝撃ピストン上に前記工具方向とは反対の方向に作用する第一の力より大きく設定するように動作させることができる。第一の力は、反力チャンバ７内の第一流体圧力を通して発生させられる。第二の力は、加圧チャンバ３ないの流体圧力によって発生させられ得る。また、選択的に、衝撃ピストン４のこちら側には、金属製、ゴム製又は合成材料製のスプリングのような弾性材料や、若しくは、金属ロッド等を介して発生させられる力が作用する。これにより、送り力Ｆは、第一の力と一緒に、第二の力を周期的に上回るようにされる。従って、衝撃装置１上に作用する送り力Ｆと前記第一の力との合計は、周期的に、衝撃サイクルの一部分に基づいて、前記第二の力を上回るようにされ、ハウジング２に対して衝撃ピストン４を、工具方向とは反対の方向に移動させることを可能にする。これにより、送り力は第一の力と共に、衝撃ピストンを工具方向とは反対の方向に移動させるために利用される。第一流体圧力を解放すると、ドリルストリング等において衝撃波パルスが生じる。この実施例では、第一流体チャンバ及び第二流体チャンバを備えた減衰システムが、より安定的に決められた衝撃装置のフローティング位置を得るために用いられ得る。これは、作動中に、送り力による押し込みが、衝撃ピストンの延長部分が前記チャンバと協動する減衰を成立させる位置に導かれるような方法で達成される。これにより、衝撃ピストンの位置を水圧で調整することを達成することが可能になる。
【００３９】
図２の変形実施例では、類似の対応する構成要素には図１と同じ符号が付されている。図２に示した実施例は、第二減衰通路１６が前記流体チャンバ１５に接続されている点で、図１に示した実施例とは異なる。蓄圧器Ａは、通路１１に接続されている。
【００４０】
図１及び図２に係る両方の実施例では、一つ又は複数の第一流体チャンバを通る流体が、減衰中に発生される熱を冷却するために用いられ得る。
【００４１】
図３に示した衝撃発生装置１’の変形実施例では、加圧チャンバ３’がシステムの第一流体チャンバとして使用される。従って、第一流体チャンバは、衝撃発生装置の種類に応じて恒久的に又は断続的に高圧流体源ＨＰに接続される。
【００４２】
これにより、別体の流体又は減衰チャンバを、衝撃ピストン４’と接続するように設ける必要がなくなり、代わりに、加圧チャンバ３’が減衰通路１９の形態の流体通路に接続される。前記減衰通路１９は、例えば、加圧通路内における所定の圧力を超える特定の圧力で減圧する減圧弁２０を介して、減衰及びエネルギ吸収を得るための制限手段２１を、流体が通ることを可能にする。選択的に、又は補足的に、減圧弁の下流には、所望の減衰力を提供するための蓄圧器（図示せず）が挿置され得る。
【００４３】
図１〜図３における減衰通路の全ての制限手段は、減衰を制御するために調整可能である。
【００４４】
本発明は、急激に解放される反作用チャンバ内の反力圧力によって衝撃波パルスを発生する背景技術で説明された。また、本発明は、加圧チャンバ内の圧力である他の流体圧力を急激に増加することによって、衝撃波パルスが代わりに発生させられるパルス式削岩装置に関する限り適用可能であることが強調されるべきである。しかし、これらの異なる方法において衝撃波パルスを発生する手段は、それ自体が、既に公知であり、従って、この明細書では、さらなる説明を必要としない。
【００４５】
本発明による方法シーケンスの実施例は、図４に図式的に示されている。
図４において、ポジション３０は、シーケンスの開始を示しており、ここでは、加圧チャンバ３が加圧される。
ポジション３１は、装置への送り力Ｆの加え始めを示している。
ポジション３２は、反力チャンバ７を加圧するためのバルブの切換を示している。
ポジション３３は、衝撃波パルスを発生させるために衝撃ピストン上に作用する反力チャンバ７内の流体圧力の急激な解放を示している。
ポジション３４は、ＣＰＵで第一流体チャンバ１４内の圧力を検出し、それに基づいて、岩反射力の大きさ及び特性を決め、それに基づいて、例えば、パルス周波数、送り力、絞り、減衰流、減衰圧力、反作用チャンバ内の圧力の解放プロセス、及び向上した効率又は任意の他の掘削基準の方向でドリリングを制御するための加圧チャンバ内における圧力の確立のような装置パラメータを制御することを示している。
【００４６】
その後、シーケンスは、ポジション３２に戻されるか、又はシーケンスの終りを示すポジション３５に向かわされる。
【００４７】
図１におけるＣＰＵは、新しい衝撃サイクルにおいて、前の衝撃波とは異なる長さ又は形状の衝撃波が生じることになるように、装置を調整する能力を有する。例えば、衝撃ピストンがハウジングに押し込まれる距離を変更するために送り力が調整される。また、ＣＰＵは、衝撃波に影響を与えるためにバルブの周波数及び開弁閉弁特性を制御するように設けられ得る。
調整に関しては、ＣＰＵの入力インターフェイス（３本の矢印で示されている）に、反射衝撃波の大きさ及び／又は特性、装置に送られるエネルギ、又は作業岩石の量のような複数のパラメータに関する入力信号が、供給され得る。その後、ＣＰＵは、例えば、効率を上げる方向で、装置における衝撃発生プロセスを制御し得る。
【００４８】
本発明は、特許請求の範囲の範囲内で変更することができる。パルス長は、上述したように、パルスを発生させる複数の制御パラメータの一つ、特に、送り力を調整することによって制御され得る。送り力を低くすると、工具方向と反対の方向への動きが短くなり、かつ、パルス長も短くなるのに対して、送り力を高くすると、工具方向の反対の方向への動きが長くなり、かつ、パルス長も長くなる。また、異なるチャンバ内の圧力変動又は選択的に圧入が発生した時のパルスサイクルの一部分のパルスサイクルのデュレーションは、これに関する原因の一つになり得る。送り力を調整する手段は、従来技術によって通常使われている衝撃工具上に作用する送り手段であり得、加える力の大きさを制御することを可能にするために変更され得る。
【００４９】
検知された衝撃波反射力から読み取れる岩石特性は、衝撃波パルスの長さを制御するために利用され得、考慮され得る。
【００５０】
調整の他の方法は、例えば、装置に供給されるエネルギを最低限にするために、特に、選択した最低の効率から開始する衝撃波長又は選択した最低のドリリングレートから開始する衝撃波長のような衝撃波特性を制御することにある。また、制御は、装置の使用寿命を改善する方向でも行われ得、例えば、高い周波数で低いパルスエネルギが問題になり得る。生産の経済性を改善するために制御を行う場合、システム内に組み込まれた全ての関連部材が、全体で考慮される。
【００５１】
また、衝撃波が、反作用圧力の急激な解放を通して発生させられる場合には、圧入力は、金属やバネ等から成るスプリング又は金属ロッド等のような弾性手段を介して達成され得る。大きさ、周波数及び形状は、本発明に従って制御され得る。衝撃波の形状に関しては、衝撃波パルスのアップフランクをどのようにして形付けるかを制御するために、例えば、タンクへのバルブ９の開弁プロセスが制御され得る。バルブ９を急激に開弁すると、原理上は、アップフランクは急勾配になり、時間をかけて開弁すると、アップフランクはより傾いたものになる。より傾斜したアップフランクは、岩の反射力の低減の要因の一つになり得るが、バルブにおける効率損失を生じさせる。また、衝撃波のダウンフランクの形状は、例えば、バルブ９の移動パターンによって制御され得る。
【００５２】
バルブ９は、好ましくは、本質的に公知のバルブであり、その機能を得るための開口が設けられた回転バルブ本体を備えている。
【００５３】
衝撃周波数の制御は、バルブ本体の回転速度を調整することによって達成され得る。多くの他の形式のバルブ９、例えば、ソレノイドバルブや、所謂、スプレッダーバルブが問題になる。
【００５４】
バルブ９は、反力チャンバ内の減圧プロセスを調整するための調整手段を備えた制御装置に包含され得る。このことは、衝撃波の上昇時間及び／又はデュレーションを、掘削材料の特性に基づいて調整でき、その結果、衝撃波エネルギの大部分が掘削材料によって受けられ、反射力を低減することができるという点で有利を有する。
【００５５】
減圧のための手段は、反力チャンバに接続するための制御バルブを有し得る。前記制御バルブは、動作中にチャンバの内部に収容された圧力媒体の解放による前記減圧を制御するために少なくとも一つの開口を有し得る。減圧は、制御バルブの開弁プロセスを制御することによって調整され得る。例えば、制御バルブは、減圧を調整するための圧力解放溝が形成され得る。このことは、減圧のプロセスを簡単な方法で調整できるという利点を有する。
【００５６】
衝撃装置の反力チャンバと加圧チャンバとに送られる異なる圧力は、各ポンプの制御を通して、又は、不図示の中間圧力調整バルブを通して、変更することができる。簡単な変形例では、両方のチャンバにリグ用のシステム圧力が使用される。原則として、圧力を高くすると、パルス振幅が大きいパルスが得られ、同じパルス長でより高いパルスエネルギが得られる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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