(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶、ポンツーン、ジャッキアップを含むグループから選択されるプラットフォーム（１）を有しており、且つ前記プラットフォーム（１）に駆動可能に接続されるとともに、随意にヒーブ動作補正器（４）が設けられたドリルストリング（７）をさらに有するような海洋掘削設備において、
その下端部で前記ドリルストリング（７）には、ドリルビット（５）が設けられており、前記プラットフォーム（１）から懸垂可能な海底桁受け（２６）が、海底（２７）に配置可能であり、前記海底桁受け（２６）に取り付けられたクランプ手段が、前記海底桁受け（２６）に対して前記ドリルストリング（７）を固定するために設けられており、前記クランプ手段は、前記ドリルストリングの回転を可能にしながら、前記ドリルストリング（７）をクランプするように構成されているチャック（８，１１，１２）として形成されており、
前記チャック（８，１１，１２）は、前記海底桁受け（２６）によって支持されたハウジング（２８）を有しており、前記ハウジング（２８）において、くさび形クランプ手段（３５）、好適にはクランプブロックが、前記ドリルストリング（７）をクランプするために設けられており、くさび形クランプ手段（３５）は、前記ハウジング（２８）との結合を可能にするような回転体を有しており、前記くさび形クランプ手段（３５）は、くさび形裏当てリング（３６）に摺動可能に接続されており、それらの接触面は、前記くさび形クランプ手段（３５）が前記ドリルストリング（７）に係合するときに、前記ドリルストリング（７）の長手方向に対して斜めになっており、且つ上向きにテーパーが付けられている、
海洋掘削設備。
【請求項２】
前記クランプ手段は、第１チャック（１１）及び第２チャック（１２）を含むように形成されており、第１チャック及び第２チャックは、前記ドリルストリング（７）の回転を可能にしながら、前記ドリルストリングを上下方向にクランプするように構成される、
請求項１に記載の海洋掘削設備。
【請求項３】
第１チャック（１１）及び第２チャック（１２）は、独立して動作可能である、
請求項２に記載の海洋掘削設備。
【請求項４】
前記チャック（８，１１，１２）は、少なくとも１２５〜２５０ミリメートル（ｍｍ）の範囲のドリルストリングの直径を収容することができる、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の海洋掘削設備。
【請求項５】
前記チャック（８）又は複数のチャック（１１，１２）は、その下端部にドリルビット（５）と、該ドリルビットの上方にツール継手又はドリルカラーとを含むドリルストリング（７）が通過するのを可能にするように拡張することができる、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の海洋掘削設備。
【請求項６】
前記チャック（８）又は複数のチャック（１１，１２）には、それぞれ上下方向の駆動手段（９，１３，１４）が設けられている、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の海洋掘削設備。
【請求項７】
前記チャック（８）又は複数のチャック（１１，１２）には、前記チャック（８）又は複数のチャック（１１，１２）を前記海底桁受け（２６）に接続する油圧シリンダ（９，１３，１４）が設けられている、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の海洋掘削設備。
【請求項８】
前記くさび形クランプ手段（３５）は、内管（４０）に固定されており、該内管（４０）は、前記内管（４０）及びクランプ手段（３５）が、前記ハウジング（２８）内で一緒に回転するが、依然として前記ハウジング（２８）に対して上下方向に移動不可能であるように配置されるように、軸受（２９，３２）を前記ハウジング（２８）に接続する、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の海洋掘削設備。
【請求項９】
前記くさび形裏当てリング（３６）は、前記ハウジング（２８）に駆動可能に接続された支持リング（３４）によって軸受（３０，３１）を介して支持される、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の海洋掘削設備。
【請求項１０】
前記ハウジング（２８）には、前記くさび形裏当てリング（３６）を支持するような前記支持リング（３４）を駆動するためのアクチュエータ手段（３３）が設けられている、
請求項９に記載の海洋掘削設備。
【請求項１１】
海洋掘削方法であって、当該方法は：
船舶、ポンツーン、ジャッキアップを含むグループからプラットフォーム（１）を選択するステップと；
前記プラットフォーム（１）にドリルストリング（７）を設けるステップと；
前記プラットフォーム（１）に前記ドリルストリング（７）用の駆動部（２）を設けるステップと；
随意に前記プラットフォームにヒーブ動作補正器（４）を設けるステップと；
前記ドリルストリング（７）の下端部にドリルビット（５）を設けるステップと；
前記プラットフォーム（１）から海底桁受け（２６）を懸垂するとともに、該海底桁受け（２６）を海底（２７）に配置するステップと；
前記海底桁受け（２６）に対して前記ドリルストリング（７）を固定するために、前記海底桁受け（２６）にクランプ手段を設けるステップと；
前記クランプ手段は、第１チャック（１１）及び第２チャック（１２）を含むように形成されており、第１チャック及び第２チャックは、前記ドリルストリングの回転を可能にしながら、前記ドリルストリング（７）を上下方向にクランプするように構成するステップと；
前記チャック（１１，１２）に上下方向の駆動手段を設けるステップと；を含み、
くさび形クランプ手段（３５）が、くさび形裏当てリング（３６）に摺動可能に接続されており、それらの接触面は、前記くさび形クランプ手段（３５）が前記ドリルストリング（７）に係合するときに、前記ドリルストリング（７）の長手方向に対して斜めになっており、且つ上向きにテーパーが付けられており、
第１チャック（１１）及び第２チャック（１２）は、独立して駆動可能であり、且つ交互に繰り返し駆動されて、前記ドリルストリング（７）を下向きに押す又は前記ドリルストリング（７）を上向きに引っ張るように構成される、
海洋掘削方法。
【請求項１２】
第１チャック（１１）及び第２チャック（１２）は、第１チャック（１１）及び第２チャック（１２）が上下方向に配置されるタンデム構成で駆動されるように配置される、
請求項１１に記載の海洋掘削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶、ポンツーン、ジャッキアップを含むグループから選択されるプラットフォームを有しており、且つプラットフォームに駆動可能に接続されるとともに、随意にヒーブ(heave)動作補正器が設けられたドリルストリングをさらに有するような海洋掘削設備に関するものである。その下端部でドリルストリングには、ドリルビットが設けられており、プラットフォームから懸垂可能な海底桁受けが、海底に配置可能である。海底桁受けに取り付けられたクランプ手段が、海底桁受けに対してドリルストリングを固定するために設けられており、クランプ手段は、ドリルストリングの回転を可能にしながら、ドリルストリングをクランプするように構成されているチャックとして形成されている。本発明は、このような海洋掘削設備を使用する海洋掘削方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
既知の海洋掘削設備及び既知の海洋掘削方法は、国際公開第０２／３６９３１号によって公開されており、図１を参照して説明することができる。
ＵＳ−Ａ−３７４１３２０に公開されている海底掘削とは対照的に、海洋穴開け掘削は、通常、図１に示されるように（浮遊式）船舶１等のプラットフォーム又はポンツーン又は（脚部を介して海底に固定される）ジャッキアップ上の水面上に取付けられた掘削装置を用いて行われる。
【０００３】
この掘削装置は：
−ドリルストリングを組み立てる（構築する）及び分解する（解体する）手段と；
−ドリルストリング７を回転させるモータ２と；
−ドリルストリング７を下降させ、持ち上げ及び送りを提供するウインチ３と；
−浮遊式船舶の場合に、ヒーブ動作補正器４と；を有する。
【０００４】
この従来技術の設備では、ドリルビットの下向きに作用する重量であるビットに作用する重量（ＷＯＢ；weight on bit）及びドリルビット５の貫通速度（ＲＯＰ）の制御は、プラットフォームから行われている。ドリルストリング７は、このドリルストリングが目標深さに到達するまで、連続的に又は不連続的に駆動される。典型的なアプリケーションは、地質工学調査である。地質工学調査のための海洋掘削では、ダウンホール用ツールが、強度等の表層土タイプの様々なパラメータを決定するために使用される。これらのツールは、良好な品質データを収集するために、海底２７に対して固定されたドリルビット５を必要とする。この点において、ヒーブ動作４を補正するための水面上に取付けられた手段は、理想的ではなく、ドリルビット５において位置ズレや力の変動をもたらすようなエラーを有している。通常の動作では、これらの変動は、ドリルビット５に直接的に伝達され、ドリルビット５の下の表層土に障害を形成する。一旦、ドリルビット５が関心のある特定の深さに進むと、回転が停止され、ドリルストリング７は、固定クランプ１５を用いて海底桁受け２６に固定される。ヒーブ動作のエラーをサンプリングする間に、ヒーブ動作補正器４は、海底桁受け２６に移送され、そしてこの桁受けから底２７に移送される。この桁受けは、誤差動作が、許容レベルにまで低減されるような重量及び軸受領域を有するようにサイズ決めされているが、業界は、依然として改良することを期待している。
【０００５】
国際公開０２／３６９３１号による海底桁受けに取り付けられたクランプ手段は、依然としてドリルストリングの回転を可能にしながら、ドリルストリングをクランプするようなチャックとして形成されている。パイプの上下方向の移動を制約しながら、自由な回転を可能にするような、様々なチャックの設計が存在する。これによって、（海底で）その下端部でドリルパイプを制御することが可能になり、この制御は、ドリルビットでの位置ズレエラーと力の変動エラーとが、より良く制御された掘削プロセスにおいて殆どない場合に、ドリルパイプ上部の制御に対して大きな利点を有する。水面上に取付けられた掘削装置を含むような従来技術の他の海洋掘削設備は、サンプリングが行われるときに、ドリルストリングをクランプするだけであり、パイプは回転していない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、海洋掘削方法及び海洋掘削設備が、添付の特許請求の範囲の一つ以上に従ってここで提案される。
本発明の海洋掘削設備に使用されるチャックは、海底桁受けによって支持されるようなハウジングを有する。このハウジングには、くさび形クランプ手段が、ドリルストリングをクランプするために設けられている。くさび形クランプ手段は、ハウジングとの結合を可能にするような回転体を有する。更なる有益な特徴が、従属請求項において提供される。
【０００７】
例えば、上下方向に移動する駆動手段を含むチャックを提供することは有益である。ドリルビットに作用するより多くの重量が、水面上で制御する場合と比較して、駆動手段において利用可能な下向きのスラスト（推力）によって生成される場合に、ドリルストリングは、水面上で制御する場合には、水柱での比較的長い支持されていない長さによって座屈が発生し易くなる。本発明のこの態様によって、
−限られた長さしか利用できないこと起因して十分な重量を追加できないような比較的浅水域で；
−ドリルストリングが、チャックによって半径方向に支持される場合に、駆動手段が必要な下向きの力を発生させるような地面の一番上の層で；
−一般的に硬質層に遭遇したときに、駆動手段がドリルストリング自体の重量に依存することなく下向きのスラスト（推力）を提供するように、掘削が軽量のドリルストリングを使用して行うことができる、
ようなハード構成で掘削する可能性がもたらされる。
【０００８】
好適には、チャックには、このチャックを海底桁受けに接続するような油圧シリンダ（複数可）が設けられている。油圧シリンダは、よく知られており、チャックを上下方向に駆動するために有利に使用することができるような効果的な駆動手段である。
【０００９】
別の好ましい実施形態では、クランプ手段は、第１チャック及び第２チャックを含むように形成されており、第１チャック及び第２チャックは両方とも、ドリルストリングの回転を可能しながら、ドリルストリングをクランプするように構成される。第１チャック及び第２チャックから構成される駆動手段は、好適には、独立して動作可能である。第１チャック及び第２チャックが独立して駆動可能であり、且つ交互に繰り返し駆動されるように構成することによって、ドリルストリングを下向きに押す、又はドリルストリングを上向きに引っ張ることが可能になる。次に、第１チャック及び第２チャックが両方とも、これらチャック自体が上下方向に移動する駆動手段を有るようなこれら２つのチャックを用いることによって、連続的な送り（貫通速度）を生成することができる。繰返し動作のチャックを使用することにより、一方のチャックが、ドリルストリングを下向きに押す間に、他方のチャックは、一旦他方のチャックがストロークの終了点に到達すると、下向き動作を引き継ぐために再ストロークが与えられる。ドリルビットが、目標深さに到達するまで、さらにストロークが与えられ、前進させられる。固定クランプは、チャックの駆動手段が故障した場合に、「通常」モードで作業を継続するように、バックアップとして追加することができる。２つのチャックは、タンデム構成で使用することもでき、利用可能な下向きのスラスト（推力）を倍にすることができる。
【００１０】
本発明の海洋掘削設備の更なるもう一つの態様では、チャック（複数可）は、少なくとも１２５〜２５０ミリメートル（ｍｍ）までの範囲のドリルストリングの直径を収容することができる。この大きなクランプ範囲によって、標準ドリルパイプ及びドリルカラーの使用が可能になる。チャックは、こうして、従来のドリルパイプ本体、ツール用継手又はドリルカラー等のドリルストリングにおいて遭遇する多種多様な直径をクランプすることができる。
【００１１】
チャック（複数可）は、好適には、下端部にビットを含むドリルビットと、このドリルビットの上方に任意のツール継手又はドリルカラーとの通過を可能にするように拡張することができる。このビットがチャックを通過することができた場合には、ドリルストリングは、海底桁受けの操作とは独立して操作することができる。これによって、プラットフォームのデッキでの操作の複雑性が殆どなくなり、掘削穴の比較的容易な再突入が可能になる。再突入は、時々、ドリルビットを再配置又は検査する必要があり、又は悪天候により、この掘削穴を放棄する必要があり、それによって、掘削を開始又は継続することができなくなり、ドリルストリングをデッキに引き戻さなければならない。海底桁受けは、この掘削穴の上方の同じ位置の海底に留まることができ、天候が回復したときにドリルビットを再配置した場合に、ドリルストリングを、掘削穴内に降下させることができ、最後に到達した高さで掘削を継続することができる。
【００１２】
互いに独立して適用可能であり、且つ本発明の海洋掘削設備で好適に使用されるチャック（複数可）を特徴付けるような他の有益な特徴は、次の通りである。
−くさび形クランプ手段は、内管に固定されており、内管及びクランプ手段が、ハウジング内で一緒に回転するが、依然としてハウジングに対して上下方向に移動不可能となるように構成されるように、軸受をハウジングに接続する；
−くさび形クランプ手段は、くさび形裏当てリングに摺動可能に接続されており、それらの接触面は、くさび形クランプ手段がドリルストリングと係合するときに、ドリルストリングの長手方向に対して斜めになっており、且つ上向きにテーパーが付けられている；
−くさび形裏当てリングは、ハウジングに駆動可能に接続された支持リングによって、軸受を介して支持されている；
−ハウジングには、くさび形裏当てリングを支持するような、支持リングを駆動するためのアクチュエータ手段が設けられている。
本発明は、以下に、添付の特許請求の範囲に関して限定されないような、本発明による装置の例示的な実施形態の図面を参照してさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来技術による海洋掘削設備を示す図である。
【図２】単一のチャックが適用されるような本発明による海洋掘削設備の第１の実施形態を示す図である。
【図３】２つのチャックが適用されるような本発明による海洋掘削設備の第２の実施形態の詳細を示す図である。
【図４】本発明による海洋掘削設備に適用されるようなチャックを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面において同一の参照符号が適用されるときに、これらの参照符号は、同一の部品を指す。
ここで図２を参照すると、本発明による海洋掘削設備が示されており、この海洋掘削設備は、プラットフォーム１（あるいはまた、ポンツーンやジャッキアップとすることができる）として船舶を有しており、且つプラットフォーム１に駆動可能に接続されるとともに、ヒーブ動作補正器４が設けられたドリルストリング７をさらに有する。その下端部でドリルストリング７には、ドリルビット５が設けられており、プラットフォーム１から昇降ワイヤ１７で懸垂される海底桁受け２６が、海底２７に配置されている。チャック８として形成されるクランプ手段が、海底桁受け２６に対してドリルストリング７を固定するために、海底桁受け２６に取り付けられている。チャック８は、ドリルストリングの回転を可能にしながら、ドリルストリング７をクランプするように構成されている。
【００１５】
図３は、クランプ手段が、第１チャック１１及び第２チャック１２を含むように形成された別の構成を示している。第１チャック１１及び第２チャック１２は両方とも、ドリルストリングの回転を可能にしながら、ドリルストリングをクランプするように構成される。この実施形態では好適には、第１チャック１１及び第２チャック１２は、独立した上下方向の駆動手段１３，１４を用いて独立して動作可能であり、第１チャック１１及び第２チャック１２を交互に繰返して駆動して、ドリルストリングを下向きに押す、又はドリルストリングを上向きに引っ張るように構成することができる。次に、第１チャック１１及び第２チャック１２をタンデム構成で駆動するように構成することも可能である。好適には、チャック１１，１２の駆動手段は、チャック１１，１２を海底桁受け２６に接続するような油圧シリンダ（複数可）１３，１４として形成される。
【００１６】
更なる好適な特徴は、チャック８又は複数のチャック１１，１２が、最大直径１２５ｍｍまでのドリルストリングを収容することができ、且つチャック８又は複数のチャック１１，１２が、その下端部にドリルビット５と、このドリルビット５の上方に任意のツール継手又はドリルカラーとを含むドリルストリング７が通過するのを可能にするように拡張することができる。
【００１７】
ここでチャックに関して本質的な図４を参照すると、チャックは、海底桁受け２６によって支持されるハウジング２８を有していることが示されており、このハウジング２８内では、くさび形クランプ手段３５（好適には、クランプブロック）が、ドリルストリング７をクランプするために設けられており、くさび形クランプ手段３５は、ハウジング２８との結合を可能にするような回転体を有している。くさび形クランプ手段３５は、内管４０に固定されており、内管４０は、ハウジング２８との結合を可能にする回転体を提供する軸受２９，３２をハウジング２８に接続して、それによって、内管４０及びクランプ手段３５が、ハウジング２８内で一緒に回転するが、依然としてハウジング２８に対して上下方向に移動不可能であるように構成される。
【００１８】
図４は、くさび形クランプ手段３５が、くさび形裏当てリング３６と摺動自在に接続されることを示しており、その接触面は、くさび形クランプ手段３５が、ドリルストリング７と係合するときに、ドリルストリング７の長手方向に対して斜めにされており、且つ上向きにテーパーが付けられている。支持リング３４内に設けられており且つ支持リング３４によって支持されるようなくさび形裏当てリング３６は、軸受３０，３１内で懸垂されており、くさび形リング３６が、軸受３０，３１によって上下方向の移動が制約されるが、自由に回転できることを可能にする。支持リング３４は、ハウジング２８に駆動可能に接続される。この駆動可能に接続する目的のために、ハウジング２８には、くさび形裏当てリング３６を支持する支持リング３４を駆動するために、アクチュエータ手段３３が設けられている。
【００１９】
動作では、アクチュエータ３３、例えばハウジング２８に取り付けられた油圧ラムのセットが、支持リング３４を駆動する（上下に移動させる）ように使用されている。くさび形リング３６内部のクランプ手段３５は、以下に説明するように、その結果半径方向に移動することができる。同時に、クランプ手段３５は、外側ハウジング２８に対して上下方向に固定される内管４０内での上下方向の移動が制約されるが、−上述したように−、クランプ３５手段は、軸受２９，３２によって、ハウジング２８の内部で自由に回転することができる。
【００２０】
クランプ手段３５は、摺動機構４１を介してくさび形リング３６に接続される。これによって、くさび形裏当てリング３６が上に移動するときに、クランプ手段３５が外向きに移動する。逆に、支持リング３４を押し下げることによって、くさび形裏当てリング３６は、クランプ手段３５を強制的に下に降下させて、ドリルストリング７にクランプするように内向きに移動する。
【００２１】
シール３８，３９，３７が、ハウジング２８をシールするとともに圧力補正を可能にするためにチャックに設けられており、可動部品を潤滑させ且つ埃やデデブリがないように保持する。クランプ手段３５が、ドリルストリングをクランプするときに、ドリルストリング７は、チャック内の上下方向の移動が制約されるが、依然として自由に回転することができる。ハウジング２８は、上下方向の駆動手段に接続されており、特に、ドリルストリング７が回転していないときにも、ドリルストリング７を下又は上に駆動するように油圧シリンダ９に接続されている。
【００２２】
本発明につて、本発明による海洋掘削設備及び海洋掘削方法の例示的な実施形態を参照して上記で議論してきたが、本発明は、本発明の要旨から逸脱することなく多くの方法で変更することができるような、説明した特定の実施形態に限定されるものではない。従って、議論した例示的な実施形態は、その例示的な実施形態に従って厳密に添付の特許請求の範囲を解釈するために用いてはならない。むしろ、実施形態は、特許請求の範囲を実施形態に限定することを意図せずに、添付の特許請求の範囲の文言を説明することを単に意図している。従って、本発明の保護の範囲は、添付の特許請求の範囲に従ってのみ解釈されるものとし、特許請求の範囲の文言における曖昧性は、実施形態を用いて解決されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0005989816.tif 000005