JP2769923B2 - パイプ取扱いシステムにおける装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、パイプ取扱いシステム、とくに新しい好ま
しくは電気的に作動するパイプ取扱いシステムに関す
る。

本発明は、また、新しいタイプのフィンガーボード、
とくに電気的に駆動される好ましくはパイプ形のパイプ
取扱いマシンと協力するためのフィンガーボードに関す
る。

本発明は、また、横への引込めシステムに関する。

発明の背景 本発明の目的は、パイプ取扱いシステムを改善するこ
とである。この目的は、添付特許請求の範囲で明確にさ
れており、また以下に述べるような本発明の特徴によっ
て達せられる。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明によるパイプ取扱いシステムにおけ
る配置の実施態様を示す模式透視図である。

第2A図と第2B図は、それに含まれるパイプ取扱いマシ
ンの側面図である。

第３図は、それに含まれるパイプ取扱いフィンガーボ
ードの平面図である。

第4a図は、従来技術のフィンガーボードを示す。

第4b図〜第4c図は、本発明によるこれに代るフィンガ
ーボードを示す。

第5a図〜第5d図は、本発明によるパイプ取扱いの主な
機能を描写する説明図である。すなわち、 第5a図は、井戸の中央でパイプ取扱いマシンがパイプ
をつかむのを示す。

第5b図は、パイプを指で施錠するリングの溝に引き入
れるために、パイプ取扱いアームが引込んでいるのを示
す。

第5c図は、指を選択するために、パイプ取扱いアーム
が回転しているのを示す。

第5d図は、パイプを指の間に引き入れるために、パイ
プ取扱いアームが伸びているのを示す。

第6a図〜第6c図は、本発明によるフィンガーボードの
施錠リングの各種の展望図である。

第7a図〜第7d図は、本発明による横への引込めシステ
ムの操作の原理を示す説明図である。

第８図は、本発明によるドリルブロックを備えたデリ
ックの側面図で、ドリルパイプの上で中央に置かれてい
るのを示す側面図である。

第９図は、ドリルブロックが中央の位置から引込み、
追加されるドリルパイプ区分をそれに連結した側面図で
ある。

第10図は、第９図と同じ位置の配置を示すが、ドリル
ブロックおよび連結した装置が上部の位置にあるものを
示す側面図である。

第11図は、平面図で水平断面の配置を示す。

実施態様の説明 添付の図面を参照して、本発明の種々の実施態様およ
びそれに関する種々の概念を説明する。

パイプ取扱いシステムおよびそれに含まれるマシン
は、デリックまたは掘削床の設計1Aに組み入れるように
つくる。設計の主な原理は、とくに第１図，第2A図およ
び第2B図に示されている。

マシンは、たとえば700mm径のパイプからつくったタ
ワー１に基づいており、タワー１には２本の操作アーム
2a,2bが組み込まれている。これは非常にきれいな外面
設計となっている。タワー１をデリックと掘削床の中の
ある位置に固定し、井戸の中央−フィンガーボード−狭
い物置の間ですべてのパイプ操作を取扱う。

主荷重は掘削床にかかる。パイプは、はさみの腕と比
較することのできる２本の独立操作のアーム2a,2bによ
って取扱う。

用いられているはさみの腕の原理により、水平に内と
外の動きができる。この原理は、位置の正確さに関して
コントロールが容易である。

はさみの腕の原理を用いることにより、伸びる範囲を
非常によくコントロールすることができる。この原理を
用いることによって、タワー／アーム／運び台にかかる
力は他の設計よりも小さい。

すべての駆動は、好ましくは、ギヤボックスを介して
駆動するディスクブレーキのついた交流モーターに基づ
くものであり、このギヤボックスはラックとピニオンで
作動してアームを上と下、内と外に駆動する。交流モー
タは変換機によってスピードコントロールをする。モー
タ，ブレーキ，ギヤボックス，変換機の供給業者を指名
すれば、標準の部品を使用するS.E.W.Enrodriveであ
る。交流モータ駆動を用いると、高速をコントロールす
ることができ、パイプ取扱いマシンが非常にきれいであ
る（油圧の漏れがない）。

パイプ取扱いマシンは、鉄製のラフネックと機械的に
連結されていない独立したユニットである。これは、他
の設計では、ユニットが一緒に連結されているために休
止時間が多過ぎることを含む問題を生じた。これまでの
設計では、また、パイプの取扱いと鉄製のラフネックの
作業を井戸の中央にきわめて近いところで実施する必要
があり、頂部駆動／ブロックによるパイプ取扱いでは、
ぶつかる可能性があるという問題を含んでいた。コント
ロールシステム，鉄製のラフネック，頂部駆動を介して
他のマシンと連結しているだけの独立ユニットは、より
良好な解決法である。

上部および下部アーム2a,2bは一般に同じ設計であ
り、図示の実施態様では、機械的にはともに連結されて
おらず、コントロールシステムによって電気的に連結さ
れているだけである。必要があれば、アームは独立した
アームとして操作することができ、またパイプの種々の
角度で操作することができる（他の設計では、連結され
たアームが機械的にしか操作できず、また非常に限られ
ているので、この連結アームに問題がある）。

好ましい実施態様は、２トンの揚力をもつ５″のパイ
プつめ3aに基づくであろう。パイプ取扱いマシンは、ド
リルパイプを高速で作動させるように設計されている。
ドリルカラーを取扱うには、マシンは、荷重を持ち上げ
るためのドローワークスを用いて、ドリルカラーをセッ
トバックに位置させればよい。これにより、操作時間の
95％以上の間、パイプの取扱いをより速くすることがで
きる。

2.5mで２トンの揚力であることから、支持体およびフ
ィンガーボードを含めたマシンの全重量は14,403kgであ
ることが推算される。

つめの設計は、空気作動のシリンダによる滑りの原理
に基いている。これは安全を保障する機構の装置であ
る。滑りが作動できる前に荷重を除かなければならな
い。下部のつめ3aだけが荷重を支える。上部のつめ3bは
パイプをその位置に保つだけに使う。パイプ取扱いマシ
ンにロードセルを内蔵させて、操作員とコントロールシ
ステムにつめ内の重量についての情報を与える。つめ3
a,3bは、また、つめの内側のパイプを探知するためのセ
ンサをもっている。

コントロールシステムは操作員との連絡および他のシ
ステム（例えば鉄製のラフネック，フィンガーボード，
頂部駆動，ブロックの位置，滑りなど）とインターフェ
ースで接続するため、Siemensのロボットコントロール
システム“SIROTEC RMC"および“SIMATIC S 51354"に基
づいてもよい。

パイプ取扱いマシンは、１人の操作員によりロボット
による半自動的な方式で働くように設計する。操作員
は、また、必要ならば、遠隔手動方式で操作することも
できる。コントロールシステムは、高精度，高操作スピ
ード，高保障用に設計し、他のシステム間のインターフ
ェースを超えてきわめて良好なコントロールができるよ
うにする。

保守装置は、掘削機械技師と電気技師にその装置を早
く理解してもらえるように、標準のモータ／ギヤボック
ス／ラックとピニオン駆動を用いることによって考慮し
た。

この設計は、ドリルパイプ4Pに近いところで働く人員
の数を減らすであろう。操作員は、穿孔する人ときわめ
て良好な連絡ができるであろう。すべてのパイプの位置
をプログラムに組むことができるため、パイプ取扱いの
コントロールは操作が非常に容易である。これによって
仕事が少なく緊張が減ることになり、ひいては作業の安
全性と効率を高める。

全体の設計は、今日稼働している現存のパイプ取扱い
ユニットに比べて、改善された指導ユニットとしてい
る。本発明は、とくに、電気および機械装置とコントロ
ールシステムを都合よく組合せて、効果的な自動パイプ
作動マシンをつくり上げている。

第３図〜第６図は星型のフィンガーボードの概念を示
したもので、フィンガーボード４は、すべてパイプ取扱
いマシン１の中心に向いた指4a〜4nを含んでいる。

指4a〜4nをこのように配向する理由は、パイプ取扱い
マシン１を、最小の動きで所定の位置に取付けるためで
あり、マシン１はその“固定の”垂直な回転軸1cのまわ
りを回転し、アーム2a,2bを井戸の中央あるいは実際の
指の方へ誘導するので、アーム2a,2bはパイプを支える
指スロット4xの内または外へ真直ぐに誘導される。

星形のフィンガーボードの概念はすべてのタイプのデ
リックまたはマストに適合し、その利点はつぎのようで
ある。

−星形のフィンガーボードの概念はパイプ取扱いマシン
１の位置を固定させる。位置の固定はつぎのことに関し
て利益を与える。

ａ）動きが少なく、コントロールが容易。

ｂ）力，重量，スペースが小さいため、形状がスリム。

ｃ）パイプの取扱いがより速く、より安全。

−星形のフィンガーボード４は、ラッキング能力がよ
い。

−指の施錠は、パイプ取扱いタワー１の頂部のまわりの
施錠リング4Rによってきわめて容易に行うことができ
る。

ｄ）指4a〜4nはスリムな先端4Tと幅の広い根元によって
丈夫である。

ｅ）星形のフィンガーボードはまた手動で操作するのが
容易である。

第4a図は、従来技術のフィンガーボードを示したもの
で、パイプの取扱いに稼働ユニットすなわちワゴン4Mを
使わなければならない。

第4b図〜第4c図は、多様なパイプの種類および寸法に
適合したフィンガーボードの各種の実施態様を示す。

第5a図〜第5d図は、本発明によるパイプ取扱いの原理
機能を描写するものである。すなわち、 第5a図は、パイプ取扱いマシンのアーム2bが井戸の中
央でパイプ4Pをつかんでいるのを示す。

第5b図は、パイプ4Pを指で施錠するリングの溝4Gに引
き入れるためにパイプ取扱いアームが引込んでいるのを
示す。

第5c図は、パイプ取扱いアームが選ばれた指または指
スロット4xに向って回転しているのを示す。

第5d図は、パイプ4Pを指の間に引き入れるためにパイ
プ取扱いアーム2bが伸びているのを示す。

第6a図〜第6c図は、施錠リング4Rの詳細を示す。

第７図〜第11図には、頂部駆動穿孔システムで使用す
るように設計した横への引込めシステムが示されてい
る。

頂部駆動穿孔システムは、穿孔タワーの頂部におい
て、ワイヤブロックシステムと機能しており、各種の装
置を上げたり下ろしたりする目的に役立つ。そのような
装置の１つの例は、ドリルパイプを回転するための穿孔
マシンで、この装置は、継ぎ手を経て、垂直なガイドレ
ールによって案内されるワゴンの形をとるブロックに連
結されている。

水，ガスまたは原油用に穿孔するときには、ドリルパ
イプをその穿孔位置に維持しながら、装置を連結した穿
孔ブロックを上下させることが必要である。

ガイドレールとドリルパイプの間でブロックを装置と
ともに引込めることにより、今日この問題は解決されて
いる。

これはスペースを費やし、望ましくないワイヤの曲り
を生ずる。穿孔中、力のモーメントが大きくなり、応力
ファクターが大きくなるであろう。この結果、必要な大
きさが増す。

このような問題は以下に説明する横への引込めシステ
ムによって解決することができ、より小さなスペースし
か必要としないデリックを設計することが可能になる。
これは、ドリルパイプの上の対称の位置から引込めると
き、ワイヤが曲るのを避けるだけでなく、ガイドレール
にかかる力のモーメントを減ずるであろう。

ドリルブロックの側方集中設計によって、引込めの操
作に必要なスペースが小さくなるであろう。これは、ス
ペースの臨界面積において非常に重要であり、以前の方
法に比べて、構造を寸法的に大きく減少できる結果にな
るであろう。本システムでは、ワイヤはマイナスの応力
ファクターをもたないであろう。

同封の図面と説明を参照し、横への引込めシステムの
実施態様を説明すれば、以下のようである。

第７図〜第11図において、参照番号11はデリック中の
ドリルブロックである。ドリルブロック11は、継ぎ手リ
ンク12を経て、装置ユニット13、たとえば、ドリルパイ
プ14の穿孔用の穿孔マシンと連結している。

装置13は、ワゴン15によって、垂直なガイドレール16
で案内される。

穿孔位置では、装置13を連結したドリルブロック11
は、中央の位置でドリルパイプ14の上に保たれている。

デリックの頂部にあるトップブロック18へ、またこの
トップブロック18から、ワイヤ17が連結されている。

ドリルブロック11には、油圧シリンダで作動するスキ
ッドメカニズム19が連結されており、これはまたワゴン
15に取付けられている。

デリックの垂直な中心線にもっとも近いワイヤの方向
を変えるために、トップブロック18は回転可能のローラ
20からなるが、これは継ぎ手アーム21によってトップブ
ロック18に連結されている。スキッドシステムは、トッ
プブロック18と連結している油圧シリンダ22でローラ20
を案内することによって配置する。ブロック18とガイド
ローラ20は隣接するワイヤに圧力をかけることができ、
ワイヤの方向を選択した位置へ中心からはずす効果を有
する。これは、とくに、ドリルブロック11が引込んだ位
置にあるときそのようになる。第９図と第10図ならびに
第11図の点線の位置を参照のこと。

装置13を連結したドリルブロック11が引込んで新しい
パイプ区分14′にスペースを与えるとき、油圧シリンダ
19が活動して、ドリルブロック11をドリルパイプの上の
中央の部分から中心を（側方へ）はずさせるであろう。
これは、ドリルブロック11が上部の位置に引込む前で
も、新しいドリルパイプ区分14′を接続する可能性を開
く。

ワイヤ17もドリルブロック11と同じ方向に動かし、こ
れもデリックの中央部分から側方へもってくるために、
トップブロック18のところにある油圧シリンダ22が、相
接するワイヤ対17に対してスキッドローラ20を動かす。

ワイヤを含めて、装置を連結したドリルブロックが引
込んだ位置に引き入れられるとき、第９図および第10図
に示す部材は第11図の点線の位置によって示される位置
をとるであろう。

第11図は、プラットホームデッキ23,デリック24およ
びドリルパイプ区分が垂直の位置に貯えられているフィ
ンガーボード25を示す。これまでに述べたパイプ取扱い
マシンを使用し、また第5a図〜第5d図に示したフィンガ
ーボードの配置によって、各種のドリルパイプをフィガ
ーボード25と狭い物置の間で移動させることができる。

本システムによれば、引込んだドリルブロック11は側
方で中心からはずれているが、これは中心軸が平行に移
動することを意味する。

第11図に示すように、この動きは、ドリルブロック11
をフィガーボードスロット25′だけでなくガイドレール
16に平行に動かすことによって生ずる。

本システムは、デリックの外部限界に向けて、ガイド
レール16とドリルパイプ14の間にドリルブロックを引込
める従来の既知の方法よりも、モーメントの力を小さく
し、必要なスペースを小さくする。

トップブロックのところでワイヤを案内することによ
り、通常の技術によると同じように、マイナスのファク
ターは起らないであろう。

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】とくにデリックに関連したパイプの取扱い
   であって、該デリックが、フィンガーボードと井戸の中
   央の間でパイプの全長を取扱うためのタワー（１）と操
   作アーム（2a,2b）からなるパイプ取扱いシステムにお
   いて、フィンガーボード（４）が固定の指（4a〜4n）を
   含み、これらの指はいずれも、固定されているが回転で
   きるように取付けられているパイプ形のタワー（１）の
   まわりの共通の中心に向って開いていることを特徴とす
   るパイプ取扱いシステムにおける装置。
2. 【請求項２】固定の指（4a〜4n）が、種々のギャップ
   （4x）を形成することができるように、種々の大きさと
   外形のものであることを特徴とする請求項１記載の装
   置。
3. 【請求項３】タワー（１）が、連合したフィンガーボー
   ドパイプ貯蔵ユニット４のための施錠装置として作動す
   る頂部取付けのディスクまたはリング形ユニット（4R）
   からなることを特徴とする請求項１または２記載の装
   置。
4. 【請求項４】リング形施錠ユニット（4R）が、タワー
   （１）のアーム（2a,2b）の主作動面と同じ方向のスリ
   ット開口部（4G）からなることを特徴とする請求項３記
   載の装置。
5. 【請求項５】パイプ形のタワーが、個々に作動する２本
   のアーム（2a,2b）からなることを特徴とする請求項１
   〜４のうちのいずれか１項記載の装置。
6. 【請求項６】操作アーム（2a,2b）が、パイプ（4P）を
   実質的に水平または斜めの位置で取扱い、該パイプを前
   と後に動かすように、はさみの腕として協力することを
   特徴とする請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】操作アーム（2a,2b）が、該アーム（2a,2
   b）を上と下、内と外に駆動するための駆動も含むこと
   を特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１項記載の
   装置。
8. 【請求項８】駆動が交流モータに基づくものである請求
   項７記載の装置。
9. 【請求項９】パイプ取扱いの配置が独立した配置、すな
   わち鉄製ラフネックなどから独立して構成されることを
   特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の装置。
10. 【請求項１０】各アーム（2a,2b）がその自由端にパイ
    プつめ（3a,3b）を備えていることを特徴とする請求項
    １〜９のいずれか１項記載の装置。
11. 【請求項１１】下部アーム（2a）のパイプつめ（3a）が
    パイプ荷重をつかまえるように設計され、上部アーム
    （2b）のつめ（3b）がパイプ（4P）の位置を決めるよう
    に設計されることを特徴とする請求項10記載の装置。