JPH04505353A - パイプ取扱いシステムにおける装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 パイプ取扱いシステムにおける配置 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・−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。

東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。

４ｓ１１図は、平面図で水平断面の配置を示す。

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ＩＡに組み入れるようにつくる。設計の主な原理は、とくに３１１１図、第 ２ＡＩｍ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−フィンガーボードー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ビニオ 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 スビー下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、　Ｅｎｒａｄｒｉｖ ｅ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−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１、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′′のパイプっめ３ａに基づくであ ろう。パイプ取扱いマシンは、トリ、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パ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。下部のっめ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３ａ 、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、５１ｃｍ５ｎｓのロボットコン トロールシステム“５ＩＲＯＴＥＣＩＩＭｃ　”および“ＳＩＭＡＴＩＣＳ　５ １３５４　”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、頂部エレメン ト４は、すべてパイプ取扱いマシンｌの中心に向いた指４ａ〜４ｎを含んでいる 。

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９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ト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４８〜４ｎはスリムな先端４Ｔと幅の広い根元４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５ｄＥ１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２ ｂ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。

本発明はこれらの問題のいくっがを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、ガイドレールにががるカのモーメントを減するであろう。

これは、主として、ドリルブロックを側方に集中し、添付の特許請求の範囲で特 徴づけているように設計して配置することによって達せられる。

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。本発 明では、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Ｉ＋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ｊ１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１ ４′　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（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１Ｏ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、プラットホームデツキ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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１９９１年補正） 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−（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、好ましくは 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−（１）の まわりの共通の中心に向って開いでいることを特徴とするパイプ取扱いシステム における配置。 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記載の配 置。 ３．タワ−（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記載の配置。 ４．リング形施錠ユニット（４Ｒ）が、タワ−（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記載の配置。 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項記載の配置。 ６．作動アーム（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記載の配置。 ７．それが、また、上記アーム（２ａ，２ｂ）を上と下、内と外に駆動ずるため 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項記載の配置。 ８．駆動が好ましくは交流モータに基づくものである請求項７記載の配置。 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項記載の配置。 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項記載の配置。 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記載の配置。 １２．横への引込めシステム（１８〜２２）が、頂部駆動穿孔システムとともに 使用するように設計されていることを特徴とするパイプ取扱いシステムの配置。 １３．引込めシステム（１８〜２０）を標準デリックに組み入れることができる ことを特徴とする請求項１２記載の配置。 １４．とくに、垂直なガイドレール（１６）によって案内されるワゴン（１５） 上の装置ユニット（１３）を移動させるために、トップブロック（１８）へ、そ してこのトップブロックから走っているワイヤ（１７）を使用し、また継ぎ手連 結（２２）を経て引込めることのできるドリルブロック（１１）のついたデリッ ク（２４）であって、このドリルブロック（１１）をドリルパイプ（１４）の上 で中央の位置から引込めることができるような構成において、ドリルブロック（ １１）が平行して側方へ移すのに適合していることを特徴とする請求項１３記載 の配置。 １５．上記ワイヤ（１７）をドリルブロック（１１）と同じ方向に動くように圧 力で活動させるため、トップブロック（１８）の区域にワイヤガイド装置（２０ ）を設けることを特徴とする請求項１４記載の配置。 １６．ドリルブロック（１１）と装置（１３）用の上記ワゴン（１５）の間にス キッドメカニズム（１９），たとえば油圧シリンダ（１９）を配置することを特 徴とする請求項１５記載の配置。 １７．頂部ワイヤガイド装置が、油圧シリンダ（２２）の形でスキッドメカニズ ムと連結している加圧ローラ（２０）からなり、また、該加圧ローラ（２０）が 関節でつながったロッド（２１）によってトップブロック（１８）と継ぎ手連結 していることを特徴とする請求項１６記載の配置。