JPS6311792A - 負荷重量自動制御方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、坑井掘削方法に係り、特に掘削深さに応じて
負荷重量を自助１ｂｌｌ　ｎｌｌできる負荷重量自動制
御方法に関するものである。

［従来の技術］ 海上石油開削リグ、海上鉱物資源３削りグ及石油掘削リ
グなと坑井の掘削においては、ドリルパイプ先端の掘削
用ビットで地中を掘削しながら坑井を掘削するが、地盤
が軟弱な場合、掘削用ビットを回転せず、そのままドリ
ルパイプの自重を利用してドリルパイプを挿入している
。この場合ドリルパイプは、ワイヤにより支持され、こ
のワイヤの繰り出し速度を制御することでビットの降下
速度が１ＩｉＩＩＩＯされるようになっている。

この坑井の掘削において、地中内の層は掘削方向で一様
でなく、またドリルパイプは゛、掘削に伴なって順次接
続され、掘削深度に応じてその負荷重量が増大するため
、負荷重量に見合ったビットの降下速度をＩＩＪＩＩｌ
する必要がある。

従来この降下速度の制御は、手動にて荷重計などを見な
がら行なっていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、手動のため、掘削用ビットにかかる負荷
を正確に調整することは困難であり、掘削用ビットが過
摩耗したり、ドリルパイプが曲がってしまうなどの問題
がある。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので掘削用ビ
ットにかかる負荷を、その深度に応じて自動的に調整で
きる負荷重量自動制御方法を提供することを目的とする
。

ｒ問題点を解決するための手段及び作用１本発明は、上
記の目的を達成するために、先端に月間用ビットを設け
たドリルパイプを、ワイヤで吊設すると共に、そのワイ
ヤを掘進駆動手段で繰り出しながらドリルパイプの自重
で地中に挿入する負荷重聞出１ｌＩＩ１１　ｔｉ１１方
法において、ワイヤの張力を検出すると共に、ドリルパ
イプの挿入深度を検出し、その深度に応じたドリルパイ
プの重量と検出した張力で上記掘進駆動手段のワイヤ繰
出速度を制御するようにしたもの１、ドリルパイプの挿
入深度を検出することでドリルパイプの真重量を求め、
その真重量に対してワイヤの張力を検出することで掘削
用ビットにかかる負荷を求めることができ、その負荷に
応じて掘進駆動手段でのワイヤ繰出速度を制御すること
で負荷ＩＪ量副調整行なえるようにしたものである。

［実施例］ 以下、本発明に係る負荷重聞出１７１シｌ　Ｉ）ｔ１方
法の好適−実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の方法を実施する装置を示し、図におい
て１は櫓で、掘削すべき地盤２上に設置される。

槽１にはドリルパイプ３が上下移動自在に設けられ、そ
の先端に掘削用ビット４が取り付けられる。ドリルパイ
プ３の上端にはワイヤ５が連結され、そのワイヤ５が櫓
１の上部に設けた滑車６に掛けられると共に掘進駆動手
段７に連結され、ドリルパイプ３がワイヤ５により吊設
される。

掘進駆動手段７は、例えばドロー９−クス用直流電動機
９とその電動機９に連結したドラム１゜とからなり、そ
のドラム１０にワイヤ５が巻き付けられ、ドラム１００
巻き出しによりワイヤ５が繰り出され、ドリルパイプ３
が降下されるようになっている。

ドリルパイプ３は一定の長さを有し、その掘削挿入深度
に応じて順次３１〜３０本接続されるようになっている
。

滑車６にはドリルパイプ３の挿入深度を検出する深度計
１１が接続され、また滑車６と掘進駆動手段７間のワイ
ヤ５には、そのワイヤ５の張力を検出するロードセル１
２が接続される。

深（資）計１１と０−ドセル１２の検出信号は、コント
ローラ１３に入力され、これら信号に応じてコントロー
ラ１３は掘進駆動手段７の直流電動機９の回転数を制御
する直流モータ制御盤１４に出力信号を出力し、この出
力信号に応じて直流モータ制御Ｉ盤１４が直流電動機９
に駆！ｌｌＪ電流を供給しその回転数をυ制御するよう
になっている。

この深度計１１、Ｏ−ドセル１２及びコントローラ１３
からなる制御回路１５を第２図により更に詳しく説明す
る。

先ず、ｌｌ１ｔＩ６の回転がセルシンモータからなる深
度計１１により検出され、その深度信号ａがドリルパイ
プ３の接続本数（１〜ｎ本）ごとの深度比較器１６．１
７．１８に入力される。この各深度比較器１６．１７．
１８には、ドリルパイプ３の本数（１〜ｎ）に見合った
深度信号す、ｃ、ｄを出力する可変抵抗からなる深度基
準器１９゜２０．２１が接続される。

深度比較器１６．１７．１８は夫々１〜ｎ個のリレーコ
イル２２ａ　、２３ａ　、２４ａを励磁し、その各接点
２２ｂ、２３ｂ、２４ｂを閉じるようになっている。各
接点２２ｂ、２３ｂ、２４ｂは、直列に接続されると共
に各接点２２ｂ　、２３ｂ　。

２４ｂに並列に１〜ｎ個の抵抗器２５．２６゜２７が接
続される。各抵抗器２５，２６．２７は、直列に接続さ
れ、その初段の抵抗器２５に直流正電源が接続され、最
終段（ｎ）の抵抗器２７に、他端が接地された分圧用抵
抗器２８が接続されると共に最終段のリレー接点２４ｂ
が接続され、その接続点の深度信号「が侵述する減算器
２つに入力される。

一方、ロードセル１２は、ドリルパイプ３の見掛重量を
ワイヤ５の張力で検出し、その信＠ｅを減算器２８に入
力する。減ｎ器２８は、ロードヒル１２よりの信号ｅか
ら深度計１１による真重量に対応した信号ｆを減算し、
屁削用ビット４にかかつ一〇いる負荷重量に対応した電
圧１ｎ号９を上限比較器３０と下限比較器３１に出力す
る。

上限比較器３０には、予め掘削用ビット４の定格負荷重
量の上限値に対応した上限基準電圧信号りを出力する正
電源に接続された可変抵抗からなる上限基準器３２が接
続され、また下限比較器３１には、予め掘削用ビット４
の定格負荷重量の下限値に対応した下限基準電圧信号１
を出力する負電源に接続された可変抵抗からなる下限基
準器３３が接続される。

上限比較器３０は、リレーコイル３４ａを励磁し、その
接点３４ｂ＠閉じるようになっており、また同様、下限
比較器３１は、リレーコイル３５ａを励磁し、その接点
３５ｂを閉じるようになっている。両接点３４ｂ、３５
ｂは直列に接続され、上限側接点３４ｂは、正７１ＨＡ
に接続された可変抵抗からなる充電器３６に接Ｍされ、
また下限側接点３５ｂは、負電源に接続された可変抵抗
からなる放電器３７に接続され、かつ両接点３４ｂ、３
５ｂの接続点が積分器３８に接続される。

積分器３８は、上限側接点３４ｂが閉じている間、充電
器３６の正電圧を積分し、その出力電位信号ｊを一定的
に上昇させ、また下限側接点３５ｂが閉じている間、放
′／！ｉ器３７の負電源を積分し、その出力電位信号ｊ
を一定的に下降させてい（。この積分器３８の出力電位
信号ｊは減算器３９に入力される。減ｎ器３９には、掘
進駆動手段７のドローワークス用直流電動機９の定格回
転数における繰り出し速度に対応した速度基準電圧信号
ｈ＠−設定する速度基準器４０が接続される。

この速度基準器４０は正電源に接続された可変抵抗から
なっている。

減算器３９は速度基準器４０よりの速度基準電圧信号ｋ
から積分器３８よりの信号ｊを減算した結果を、電圧信
＠βとしてｌＱ１０５１１１１４に出力することでドロ
ーワークス用直流電動機９でのワイヤ５の繰り出し速度
を制御し、掘削用ビット４の負荷重量を一定にするよう
になっている。

次にこの制御回路１５による負荷重湯制御方法を、第２
図及び第３図の各信号ａ−２の電圧波形のフローチャー
トにより説明する。

先ず、上述したように掘削用ビット４はドリルパイプ３
を吊設したワイヤ５により支持され、掘進駆動手段７の
ワイヤ繰り出し速度で、その降下速度が制御される。ま
たドリルパイプ３の一本分の長さ掘削用ビット４が降下
掘進したならば順次ドリルパイプ３が接続されていく。

掘進中、深度計１１の深度信号ａは第３図のグラフ八に
示すよう直線的に電圧が上昇し、その信、号ａが各深度
比較器１６．１７．１８に入力される。また深度比較器
１６．１７．ｉｓにはグラフＡに示すように、各深度基
準器１９．２０．２１より各ドリルパイプ３の接続本数
（１〜ｎ）に見合った電圧信号す、Ｃ，ｄが入力され、
深度信号ａが各信号す、ｃ、ｄに達したとき、深度比較
器１６．１７．１８は、その各リレーコイル２２ａ２３
ａ　、　２４ａを順次励磁し、各接点２２ｂ。

２３ｂ　、２４ｂを順次閉じていく。従って抵抗２２５
〜２７と分圧用抵抗器２８で分圧される信号ｆはグラフ
Ｂが示すように深度に応じた真重伍に対応する階段状の
電圧を出力する。

この電圧信号「を減算器２９は、グラフＢで示すように
０−ドセル１２による見ｌＩ）重量に対応する電圧信号
ｅより減算し、グラフＣで示すように負荷重量に対応し
た電圧信号９を上限及び下限比較器３０．３１に出力す
る。上限及び下限比較器３０．３１には、上限及び下限
基準器３２．３３より夫々グラフＣで示すように、上限
基準電圧信＠ｈ及び下限基準電圧信号１が入力されてお
り、電圧信＠９が上限基ｔ＄電圧信号りを越えた３０合
、上限比較器３０は、その越えている時間１＋だけリレ
ーコイル３４ａを励磁して上限側接点３４ｂを閉じ、そ
の結果充電器３６の電圧が積分器３８によりグラフ（Ｄ
）のように積分され、信号ｑが、上限基準電圧信号りよ
り低くなったならば、接点、　　３４ｂを開き、積分器
３８は、その積分して上界したままの信号ｊを出力する
。その後ｔ２時間杼：　　過後信号Ｑが下限基準電圧信
号ｉより下がったならば、下限比較器３１４よ、信号ｑ
が再び信号ｉを越えるまでの時間℃３だけリレーコイル
３５ａを励磁し、下限側接点３５ｂを閉じる。その結果
、積分器３８は、それまでの信号ｊの電位を放電器３７
からの負電圧で積分して下げる。

このように積分器３８での信号ｊがグラフＤのように変
化すると、減算器３９はグラフＥが示すように速度基準
器４０の電圧信号により電圧信号ｊを減算し、出力信号
（をυ制御５１ｉ１１４に出力し、ドローワークス用直
流′ｔＦｉｅ　Ｉｊ！Ｉ’）の回転速度を制御し、掘削
用ビット４にかかる負荷１ｍが一定の範囲内に入るよう
、その降下速度をあり御することとなる。

尚、充電器３６及び放電器３７の可変抵抗値を変えれば
、積分器３８での信号ｊの上昇、下降傾斜を変えられる
。また深度計１１には可変抵抗４１を有し、その−抵抗
値をドリルパイプ３の一本の長さに応じて変えることが
できる。

［Ｒ明の効果］ 以上詳述してきたことがら旧らかなように本発明によれ
ば次のごとき浸れた効果を発揮する。

（１）　　ドリルパイプの挿入深度を検出すると共にワ
イヤの張力を検出し、深度に応じたドリルパイプの重量
と検出した張力で掘削用ビットの降下速度を制御するこ
とで掘削用ビットにかかる負荷重量を一定に制御でき、
掘削用ビットの過摩耗やドリルパイプの曲りを防止でき
る。

（２）掘削用ビットの降下速度を負荷重量に応じて自動
調整できるので、安全性が向上すると共に作業性の良い
坑すｔ掘削化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の一例を示す図、
第２図は第１図の制御回路の詳細図、第３図は第２図の
回路の各信号の電圧波形を示す図である。 図中、３はドリルパイプ、４は掘削用ビット、５はワイ
ヤ、７は掘進駆動手段、１１は深度計、１２はロードセ
ル、１５は制卸回路である。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 先端に掘削用ビットを設けたドリルパイプをワイヤで吊
   設すると共にそのワイヤを掘進駆動手段で繰り出しなが
   らドリルパイプの自重で地中に挿入する負荷重量自動制
   御方法において、ワイヤの張力を検出すると共にドリル
   パイプの挿入深度を検出し、この深度に応じたドリルパ
   イプの重量と検出した張力で上記掘進駆動手段のワイヤ
   繰出速度を制御することを特徴とする負荷重量自動制御
   方法。