專利名稱：鉆探方法和鉆探設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及按照獨立的權利要求1的前序所述的方法，該方法特別用于提高地面鉆探的效率。
一種以比先有技術更先進的方式進行地面鉆探的方法，早先例如見于芬蘭專利No.95618。在這方面使用的鉆探設備的鉆探組件的鉆探頭如

圖1中所示由第一框架部件和第二框架部件形成，其鉆探面中已設置鉆探機構，如第一和第二鉆探工具或換句話說導向器和擴孔器的鉆頭等。在上述解決方案中，用于除去所產生的鉆屑廢物的沖洗裝置的第二機構被配置成利用一個屬于對置表面構造的組合件來引導鉆屑廢物，該構造對于互相不轉動的鉆探情況和沿縱向的兩個方向將所述鉆探工具連接在一起，換句話說，這是通過屬于一個沿縱向安置在第一框架部件外周緣中的卡口聯軸器的寬松溝槽而作為有利的實施例而實施的。
上述的解決方案已從該技術的專業人員獲得極好的反饋和國內外的極大市場份額。上述解決方案的巨大成功基礎在于當時的全新的結構，后者允許將沖洗介質傳輸到鉆探面并從其有利地除去該沖洗介質而不會以任何方式減弱鉆探設備的其它結構。
另一方面特別在采樣鉆探中，鉆探廢屑或待收集的采樣物質的未擾動的和均勻的返回流的意義被認為是非常重要的。在這方面，在以前通常使用的采樣鉆探中，已使用一種所謂返回流或逆循環(RC原理)，在例如圖2中所示的原理方面，沖洗介質的送入及其返回流兩者是在一個安置在鉆探裝置中心處的介質流組合件中受到引導的，從該裝置沖洗介質進一步沿徑向被引到鉆探表面并最終利用沿徑向安置在鉆探裝置的鉆探端部處的返回流組合件而返回該裝置中的。通過以這種方式將返回流從鉆頭外周緣引導到安置在其中心的返回流通道，可以決定性地改善采樣的質量，特別是在上述目的中。
按照芬蘭專利No.95618所述的解決方案在實施中效果非常好，雖然特別是在與傳統采樣鉆探有關的那些結構中，那時按照傳統的做法鉆探廢屑的排出流通道在鉆探中心部分和外殼部件之間的空間中形成，討論中的解決辦法在某些情況下已導至鉆機部件的不成比例的大尺寸，以便返回流有足夠高的流動速度而沖洗介質有盡可能低的體積。在其它情況下也可能面對相應的問題，此時鉆探設備中使用的部件的尺寸例如在一定程度上偏離標準尺寸。
按照本發明的方法的目的是在上述問題中獲得決定性的改進，從而大大提高先有技術的水平。為了達到該目的，按照本發明的方法的主要特征給出在與該方法有關的獨立的權利要求的特征部分中。
作為本發明方法的最重要優點，可以提到該方法的使用和裝置結構的簡單性和操作可靠性，首先可以最優地制作鉆探設備的尺寸。由于這一點，例如可以避免不適當的龐大結構，這進一步使操作鉆探設備的驅動裝置的尺寸最優化。因此本發明的方法具有直接和間接的效果來提高工作效率和額外地降低鉆探設備部件的制造和操作費用。
在與本方法有關的獨立的權利要求中已闡明了本發明方法的有利的實施例。
本發明也涉及一種按照上述方法操作的鉆探設備。按照本發明的鉆探設備已經在與其有關的獨立的權利要求的前序中更詳細地描述，在相應的權利要求的特征部分中已列舉了其關鍵的特征性特點。
作為本發明鉆探設備的最重要優點是該設備及其使用的簡單性和結構的操作可靠性，由此本發明的操作設備完全可以在最適合每個實施例的方式下在所有情況下都最優化。采用本發明的鉆探設備，傳統鉆探和以返回流為基礎的鉆探兩者只要用一個本發明的第一框架部件來代替鉆探設備的普通的第一框架部件和有一個沖洗介質流用的內引導組合件就可以進行了。
本發明的鉆探設備在這些方面也是有利的，就是該設備可以使用已有的有利的鉆探設備結構，因為本發明所需的改造主要涉及鉆探組件的鉆探頭。由于本發明，可以用一個沖洗介質流來足夠地進行通常的鉆探和所謂采樣鉆探。在本發明的鉆探設備方面，也可以使用已有的其它有利的結構如用于將外殼部件引入鉆孔中的法蘭裝置或在鉆探工具之間的非常簡單和可靠的鎖定裝置如卡口聯軸器之類。
在與本方法有關的獨立的權利要求中已闡明了本發明的鉆探設備的有利的實施例。
下面參照附圖詳細地描述了本發明，附圖中圖1示出一臺先有技術的鉆探設備的縱向截面圖2示出一臺已按逆循環原理進行的先有技術的鉆探設備的縱向截面圖；圖3示出一臺利用本發明方法的有利的鉆探設備的縱向截面圖。
本發明涉及一種用鉆探設備進行鉆探的方法，參考圖3中特別示出的有利的實施例，該鉆探設備有一鉆探裝置1，該鉆探裝置1包括一個外殼部件2，基本上在外殼部件2的內部至少在鉆探情況下有一個鉆探組件3，在組件3的鉆探頭I中至少有鉆中心孔用的第一鉆探工具4和為外殼部件2而對中心孔擴孔的第二鉆探工具5以及用于沖洗產生的廢屑的沖洗流構造6，如用于供給鉆探用的沖洗介質和用于清除基本上在外殼部件2內部產生的鉆探廢屑。至少在鉆探情況下，第一鉆探工具4聯接到動力傳輸上，而為了使該工具從鉆孔移出，一個可移出的構造如卡口聯軸器之類與第二鉆探工具5聯接。其次，外殼部件2被配置成被引入通過第一和/或第二鉆探工具鉆探的鉆孔中。在中心完成的沖洗介質的進給流6a通過屬于第一鉆探工具4的第一框架部件4a內部的內鉆孔X1輸送到其外周緣，而為了完成所謂沖洗介質的逆循環，沖洗介質的返回流6b從第一框架部件4a的鉆探面pp2通過其中的內鉆孔X2輸送到第一框架部件4a和外殼部件2之間的空間Z中。
作為有利的實施例，本方法應用于例如與屬于如圖1中所示的先有技術的鉆探設備相連接，該設備中鉆探裝置1的鉆探組件3的鉆探頭I由至少一個第一框架部件4a′和一個第二框架部件5a形成，其鉆探面已經配置鉆探機構10a、10b，如第一和第二鉆探工具4、5的均勻切削部件、獨立的鉆頭或部件之類。沖洗介質與鉆探裝置1相連通地至少通過由至少第一和/或第二鉆探工具形成的鉆探面(如所述框架部件4a′、5a之間的)而被引導，以便將沖洗介質和鉆探廢屑從框架部件4a′和外殼部件2之間的空間一直移回驅動端。相反，在圖2中所示的RC-鉆探中，特別從空間利用觀點看，通過安置在框架部件4a″中心的返回管的返回流6b是不利地產生的，在這種情況下，本發明中被利用的中部空間設有被利用。從實施觀點看，上述“雙管結構”在其它方面，例如從錘擊裝置與鉆探管之間的聯接配置和結構的觀點看，具有不相稱的困難。
其次，作為一個有利的實施例，被沿中心送入的沖洗介質的輸送流6a在圖3中所示原理上由通過介質流的導管6b′引導到第一框架部件4a和外殼部件2之間的空間Z，特別是為了調節返回流6b如從鉆探面pp2產生的采樣流。作為另一個有利的實施例，在通過介質流的導管6b′中產生的介質流利用節流控制器或以相應方式調節。
上述方法能夠以傳統鉆探和例如以圖2所示的RC-原理進行的鉆探兩者來利用如在圖1中所示的同一鉆探設備，只要用本發明使用的第一框架部件4a來代替鉆探裝置的普通的第一框架部件4a′，部件4a有一個按照本發明完成的用于沖洗介質流的內引導組合件。
本發明也涉及一種具有鉆探裝置1的鉆探設備，如圖3中所示，鉆探裝置1包括一個外殼部件2，基本上在外殼部件2的內部至少在鉆探情況下有一個鉆探組件3，在組件3的鉆探頭I中至少有鉆中心孔用的第一鉆探工具4和為外殼部件2而對中心孔擴孔的第二鉆探工具5以及用于沖洗產生的廢屑的沖洗流構造6，如用于供給鉆探用的沖洗介質和用于清除基本上在外殼部件2內部產生的鉆探廢屑。至少在鉆探情況下，第一鉆探工具4聯接到動力傳輸上，而為了使該工具從鉆孔移出，一個可移出的構造如卡口聯軸器之類與第二鉆探工具5聯接。其次，外殼部件2被配置成被引入通過第一和/或第二鉆探工具鉆探的鉆孔中。在屬于第一鉆探工具4的第一框架部件4a內部配置一個第一輸送構造X1和一個第二輸送構造X2，該第一輸送構造X1用于將沿中心完成的沖洗介質的進給流6a通過內鉆孔輸送到第一框架部件4a的外周緣，而第二輸送構造X2用于通過內鉆孔將返回流6b從第一框架部件4a的鉆探面pp2引入第一框架部件4a和外殼部件2之間的空間Z而完成一個所謂沖洗介質的逆循環。
作為一個有利的實施例，被沿中心送入的沖洗介質的輸送流6a由通過介質流的導管6b′引導到第一框架部件4a和外殼部件2之間的空間Z，特別是為了調節返回流6b如從鉆探面pp2產生的采樣流。在通過介質流的導管6b′中產生的介質流利用節流控制器或以相應方式調節(這一點在所討論的附圖中沒有更詳細地表示)。
上述鉆探設備因此可以以普通方式使用和在基于逆循環原理的鉆探中使用，只要用按照本發明完成的框架部件4a來代替鉆探設備的傳統的第一框架部件4a′，部件4a有一個用于沖洗介質流的內引導組合件。
顯然本發明不限于上述實施例，它能在基本思想內每次按照需要進行修改。因此可以例如在鉆探組件的鉆探頭中應用比上述更多數目的框架部件，由此例如鉆頭可以用一個一體化的切削部件連接在第一框架部件的頭部上。當然不需要使用一個特別在附圖中示出的實施例中存在的外殼瓦，但可以用安置在外殼部件頭部的內表面和/或外表面中的整體組合件構造的同一類型的組合件。相應地上述外殼瓦可以做成允許它相對于第二框架部件成扭轉運動并至少部分限制同樣物件的相互縱向運動，使得外殼瓦安置在到達外殼部件內部的第二框架部件的引導表面上，其中第二框架部件還間接安置在第一框架部件的導向突出部上。當然鉆探工具之間的相互對應的組合件可以以極不相同的方式構造。這樣，第一框架部件和第二框架部件可以通過例如一個螺旋結合部互相連接，其中同樣物件之間的鎖定是通過機械的增壓流體和/或電裝置來達到的。當然這些部件可以只通過一個螺旋結合部而彼此連接，但是這種解決辦法可能造成部件彼此分離的問題，因為這些部件在鉆探期間可能太緊地互相阻塞。這些框架部件也可以通過快速聯接原理而連接，以一種兩個部件都有沿縱向彼此配合的齒的方式。但是在這種情況下不可能用簡單的配置來獲得框架部件之間的實際的縱向鎖定。那時例如存在風險，使得在某些操作情況下，框架部件無意地分開，由此需要額外的安裝階段來將它們重新聯接。采用討論中的解決辦法，在每一種操作情況下關于被足夠長地互相上緊的框架部件沒有完全的不確定性，在這種情況下另一方面鉆探結果受到損失，因為中心鉆不能達到足夠遠的鉆探，而另一方面框架部件之間的咬合可能由于破裂而出故障。
當然第二鉆探工具可以只連接在第一鉆探工具上，在這種情況下，存在一種風險，就是當第一鉆探工具從鉆孔移出時第二鉆探工具旋轉到鉆孔底部的一個不適當位置，因此甚至可能妨礙被鉆探的孔的利用。在按照本發明所述的鉆探設備中，可以使用利用極不相同的制造方法生產的通常材料制成的部件。此外，例如可以利用一種振蕩運動來作為鉆探設備的鉆孔運動。
權利要求
1.用一種鉆探設備進行的鉆探方法，該鉆探設備有一鉆探裝置(1)，該鉆探裝置包括一個外殼部件(2)，基本上在外殼部件(2)的內部至少在鉆探情況下有一個鉆探組件(3)，在其鉆探頭(I)中至少有鉆中心孔用的第一鉆探工具(4)和對外殼部件(2)中心孔擴孔的第二鉆探工具(5)以及用于沖洗所產生的廢屑的沖洗流構造(6)，這些廢屑如用于供給鉆探用的沖洗介質和用于清除基本上在外殼部件(2)內部產生的鉆探廢屑，由此至少在鉆探情況下該第一鉆探工具(4)被聯接到動力傳輸上，而為了使該工具從鉆孔移出，一個可移出的構造如卡口聯軸器之類與第二鉆探工具(5)聯接，由此該外殼部件(2)被配置成被引入通過第一和/或第二鉆探工具鉆探的鉆孔中，其特征在于，在中心完成的沖洗介質的進給流(6a)通過屬于第一鉆探工具(4)的第一框架部件(4a)內部的內鉆孔(X1)被輸送到其外周緣，而為了完成所謂沖洗介質的逆循環，沖洗介質的返回流(6b)從第一框架部件(4a)的鉆探面(pp2)通過其中的內鉆孔(X2)被輸送到第一框架部件(4a)和外殼部件(2)之間的空間(Z)中。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，特別是為了調節返回流(6b)，如從鉆探面(pp2)產生的采樣流，沿中心被送入的沖洗介質的輸送流(6a)由通過介質流的導管(6b′)引導到第一框架部件(4a)和外殼部件(2)之間的空間(Z)。
3.按照權利要求2所述的方法，其特征在于，在通過介質流的導管(6b′)中產生的介質流利用節流控制器或以相應方式調節。
4.一種具有鉆探裝置(1)的鉆探設備，該鉆探裝置(1)包括一個外殼部件(2)，基本上在其內部至少在鉆探情況下有一個鉆探組件(3)，在其鉆探頭(I)中至少有鉆中心孔用的第一鉆探工具(4)和對外殼部件(2)中心孔擴孔的第二鉆探工具(5)以及用于沖洗產生的廢屑的沖洗流構造(6)，這些廢屑如用于供給鉆探用的沖洗介質和用于清除基本上在外殼部件(2)內部產生的鉆探廢屑，由此至少在鉆探情況下該第一鉆探工具(4)被聯接到動力傳輸上，而為了使該工具從鉆孔移出，一個可移出的構造如卡口聯軸器之類與第二鉆探工具(5)聯接，由此該外殼部件(2)被配置成被引入通過第一和第二鉆探工具鉆探的鉆孔中，其特征在于，在屬于第一鉆探工具(4)的第一框架部件(4a)內部配置一個第一輸送構造(X1)和一個第二輸送構造(X2)，該第一輸送構造(X1)用于將沿中心實現的沖洗介質的進給流(6a)通過內鉆孔輸送到第一框架部件(4a)的外周緣，而第二輸送構造(X2)用于通過內鉆孔將返回流(6b)從第一框架部件(4a)的鉆探面(pp2)引入第一框架部件(4a)和外殼部件(2)之間的空間(Z)而完成一個所謂沖洗介質的逆循環。
5.按照權利要求4所述的鉆探設備，其特征在于，特別是為了調節返回流(6b)，如從鉆探面(pp2)產生的采樣流，被沿中心送入的沖洗介質的輸送流(6a)由通過介質流的導管(6b′)引導到第一框架部件(4a)和外殼部件(2)之間的空間(Z)。
6.按照權利要求5所述的鉆探設備，其特征在于，在通過介質流的導管(6b′)中產生的介質流是利用節流控制器或以相應的方式調節的。
全文摘要
本發明涉及一種用一鉆探設備進行的鉆探方法，該設備有一鉆探裝置(1)，該裝置包括一外殼部件(2)和一鉆探組件(3)，在其鉆探頭(I)中有鉆中心孔用的第一鉆探工具(4)和對外殼部件(2)中心孔擴孔的第二鉆探工具(5)以及用于沖洗所產生的廢屑的沖洗流構造(6)。至少在鉆探情況下該第一鉆探工具(4)聯接到動力傳輸上，而為了使該工具從鉆孔移出，一個可移出的構造如卡口聯軸器之類與第二鉆探工具(5)聯接。在中心完成的沖洗介質的進給流(6a)通過屬于第一鉆探工具(4)的第一框架部件(4a)內部的內鉆孔(X1)輸送到其外周緣，而為了完成所謂沖洗介質的逆循環，沖洗介質的返回流(6b)從第一框架部件(4a)的鉆探面(pp2)通過其中的內鉆孔(X2)輸送到第一框架部件(4a)和外殼部件(2)之間的空間(Z)中。本發明也涉及一種上述方法使用的鉆探設備。
文檔編號E21B10/00GK1500175SQ02807756
公開日2004年5月26日 申請日期2002年2月18日 優先權日2001年4月4日
發明者喬馬·賈維拉, 維沙·賈維拉, 喬馬 賈維拉, 賈維拉 申請人:喬馬·賈維拉, 維沙·賈維拉, 喬馬 賈維拉