(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削システムであって、
井戸中心部を有する掘削デッキと、
掘削デッキに配備された掘削構造と、
掘削構造に配備され、第１チューブ状体を井戸中心部に向けて前進させる１次チューブ状体前進ステーションと、
第２チューブ状体が略垂直位置にあるとき、第２チューブ状体を第３チューブ状体と接続するスタンドアームを具える補助チューブ状体取扱いステーションと、
補助チューブ状体取扱いステーションに隣接して配置され、第２チューブ状体を、補助チューブ状体取扱いステーションへ案内する経路案内アームと、を具えており、
第１チューブ状体が井戸中心部に移動する際、第１チューブ状体は、スタンドアーム及び経路案内アームに接触することなく移動する、掘削システム。
【請求項２】
１次チューブ状体前進ステーションの上方に配置された第１チューブ状体ラッキングステーションと、
補助チューブ状体取扱いステーションの上方に配置された補助チューブ状体ラッキングステーションと、さらに具えている請求項１のシステム。
【請求項３】
１次チューブ状体前進ステーションは、第１チューブ状体を回転させるトップドライブを具えている請求項１又は２のシステム。
【請求項４】
１次チューブ状体前進ステーションは、第１チューブ状体を回転させる回転テーブルを具えている請求項１又は２のシステム。
【請求項５】
引き上げ用のくみ上げ機械をさらに具えている請求項１乃至４の何れかのシステム。
【請求項６】
１次チューブ状体前進ステーションは、井戸中心部から径方向外向きに配置された狭い出入り口をさらに具えている請求項１乃至５の何れかのシステム。
【請求項７】
経路案内アームは、狭い出入り口と井戸中心部との間で交差しないように制御される請求項６のシステム。
【請求項８】
経路案内アームは、狭い出入り口及び井戸中心部を含む第２平面に略平行な第１平面内で回転する請求項６のシステム。
【請求項９】
第２チューブ状体はドリルパイプである請求項１乃至８の何れかのシステム。
【請求項１０】
第２チューブ状体はケーシングである請求項１乃至８の何れかのシステム。
【請求項１１】
第２チューブ状体はライザー管である請求項１乃至８の何れかのシステム。
【請求項１２】
第２チューブ状体は生産用チュービングである請求項１乃至８の何れかのシステム。
【請求項１３】
第２チューブ状体はライナーである請求項１乃至８の何れかのシステム。
【請求項１４】
掘削システムであって、
井戸中心部を有する掘削デッキと、
掘削デッキに配備された掘削構造と、
第１チューブ状体を、略水平位置から、井戸中心部上方の略垂直位置へ前進させる１次チューブ状体前進ステーションと、
掘削構造に配備され、第２チューブ状体を取り扱うスタンドアームと、
スタンドアームに隣接して配置され、第２チューブ状体を、略水平位置から、スタンドアームに隣接した略垂直位置まで案内する経路案内アームと、を具えており、
スタンドアームと経路案内アームは、第１チューブ状体が井戸中心部の方へ前進するとき、１次チューブ状体前進ステーションから独立して作動するよう構成される、掘削システム。
【請求項１５】
掘削システムであって、
掘削デッキと、
掘削デッキに配置された掘削構造と、
井戸中心部を有し、掘削構造に配備されて第１チューブ状体を井戸中心部へ前進させる１次チューブ状体前進ステーションと、
第２チューブ状体を取り扱う補助チューブ状体取扱いステーションと、
前記掘削デッキは、補助チューブ状体取扱いステーションに配置され、第２チューブ状体を収容する準備孔を有しており、
第２チューブ状体を、準備孔上方の略垂直位置に配置する補助チューブ状体取扱い装置と、
補助チューブ状体取扱いステーションの上方に配置され、第２チューブ状体を、補助チューブ状体取扱いステーションから保持する補助チューブ状体ラッキングステーションであって、第１チューブ状体が１次チューブ状体前進ステーションを通り井戸中心部に向けて独立してかつ同時に前進するとき、第２チューブ状体は、準備孔に収容され、準備孔上方の略垂直位置に配置されるか又は補助チューブ状体ラッキングステーションにて保持されることができる補助チューブ状体ラッキングステーションと、
補助チューブ状体ラッキングステーションと井戸中心部との間で第２チューブ状体を移動させることができるブリッジラッカークレーンと、を具えており、
補助チューブ状体取扱い装置は、第２チューブ状体を、補助チューブ状体ラッキングステーションに直接配置できるように構成され、
補助チューブ状体取扱い装置は、ブリッジラッカークレーンとは独立してて動作可能である、掘削システム。
【請求項１６】
１次チューブ状体前進ステーションの上方に配置され、少なくとも１つのチューブ状体を、補助チューブ状体ラッキングステーションから受ける１次チューブ状体ラッキングステーションをさらに具えている請求項１５のシステム。
【請求項１７】
補助チューブ状体取扱い装置は、第２チューブ状体を、準備孔と補助チューブ状体ラッキングステーションの間で移動させるスタンドアームを具えている請求項１５又は１６のシステム。
【請求項１８】
ブリッジラッカークレーンは、第２チューブ状体を、１次チューブ状体ラッキングステーションと補助チューブ状体ラッキングステーションとの間を移動させることができるように構成される請求項１６又は１７のシステム。
【請求項１９】
ブリッジラッカークレーンは、第２チューブ状体を、井戸中心部と１次チューブ状体ラッキングステーションとの間を移動させることができるように構成される請求項１６乃至１８の何れかのシステム。
【請求項２０】
補助チューブ状体取扱い装置は、複数のチューブ状体を組み立てることができるように構成され、準備孔に移された複数のチューブ状体のうちの第１チューブ状体は、組み立てられたチューブ状体の最上部に位置する請求項１７乃至１９の何れかのシステム。
【請求項２１】
複数のチューブ状体をボアホールに移動させる方法であって、チューブ状体は、少なくとも一部は１次チューブ状体前進ステーションから、少なくとも一部は補助チューブ状体取扱いステーションから供給され、
(a)  掘削デッキ内の井戸中心部を通してボアホールを掘削するステップ、
(b)  少なくとも第１チューブ状体を、井戸中心部を通りボアホールの一部に進入させるステップ、及び
(c)  ステップ(a)及びステップ(b)を実行する時間のうちの少なくとも一部の間、(i)第２チューブ状体を、井戸中心部と交差しない案内経路の中を補助チューブ状体取扱いステーションに移動させるステップと、(ii)第２チューブ状体を移動させるステップの後、第２チューブ状体が掘削デッキ下方の略垂直位置にあるとき、第２チューブ状体の一部を下降させるステップと、を有しており、
ステップ(c)は、ステップ(a)及びステップ(b)と同じ時間の少なくとも一部の間、独立して実行され、ステップ(c)は略垂直な第１平面内で実行される、方法。
【請求項２２】
第１チューブ状体を、略垂直な第２平面内で、掘削デッキを越えて井戸中心部まで移動させるステップを更に含んでおり、第１平面は前記略垂直な第２平面と略平行である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
ステップ(b)及びステップ(c)は、本質的に同じ時間で完了する請求項２１又は２２に記載の方法。
【請求項２４】
第２チューブ状体を、第１の略水平位置から第２の略水平位置へ持ち上げるステップと、
第２チューブ状体を、第２の略水平位置から、補助チューブ状体取扱いステーションに隣接する掘削デッキの準備孔と略同一線上にある略垂直位置に案内するステップと、を更に含んでいる請求項２２又は２３に記載の方法。
【請求項２５】
第２チューブ状体を、準備孔と略同一線上にある垂直位置から外側に向けて移動させるステップを更に含んでいる請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
第３チューブ状体を、第１の略水平位置から第２の略水平位置へ持ち上げるステップと、
第３チューブ状体を、第２の略水平位置から、準備孔と同一線上にある略垂直位置へ案内するステップと、を更に含んでいる請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
補助チューブ状体取扱いステーションにて、第２チューブ状体と第３チューブ状体を接続するステップ、
接続されたチューブ状体を、準備孔と略同一線上にある垂直位置から外側に向けて移動させるステップと、を更に含んでいる請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
接続されたチューブ状体を、準備孔から第１チューブ状体ラッキングステーションへ持ち上げるステップを更に含んでいる請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
接続されたチューブ状体を、第１チューブ状体ラッキングステーションから、井戸中心部と略同一線上にある略垂直位置へ移動させるステップを更に含んでいる請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
接続されたチューブ状体を、第１チューブ状体ラッキングステーションから第２チューブ状体ラッキングステーションへ移動させるステップを更に含んでいる請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
第２チューブ状体は掘削パイプである請求項２１乃至３０の何れかに記載の方法。
【請求項３２】
第２チューブ状体はケーシングである請求項２１乃至３０の何れかに記載の方法。
【請求項３３】
第２チューブ状体は生産用チュービングである請求項２１乃至３０の何れかに記載の方法。
【請求項３４】
複数のチューブ状体を掘削デッキを通ってボアホールへ移動させる方法であって、複数のチューブ状体は、少なくとも一部が１次チューブ状体前進ステーションから供給され、少なくとも一部は補助チューブ状体取扱いステーションから供給され、
(a) 掘削デッキ内で井戸中心部を通るボアホールを掘削するステップ；
(b) 少なくとも第１チューブ状体を、１次チューブ状体前進ステーションから井戸中心部を通り、ボアホールの一部に進入させるステップ；
(c) ステップ(a)及びステップ(b)を実行する時間の少なくとも一部の間、(i)第２チューブ状体を、経路案内アームにより、案内経路の中を井戸中心部と交差しないように移動させるステップ、(ii)第２チューブ状体を移動させるステップの後、第２チューブ状体の一部を、経路案内アームにより、掘削デッキ内の準備孔の中に配置するステップと、を有しており、ステップ(c)は、ステップ(a)及びステップ(b)と同じ時間の少なくとも一部の間、独立して実行され、ステップ(a)乃至(c)の間、第１チューブ状体は経路案内アームとは接触しない、方法。
【請求項３５】
第２チューブ状体を移動させるステップは、第２チューブ状体を、井戸中心部及び該井戸中心部の径方向外向きに配置された狭い出入り口を含む第２平面と略平行な第１平面内を案内するステップを含んでいる請求項３４の方法。
【請求項３６】
複数のチューブ状体を掘削デッキからボアホールへ移動させる方法であって、少なくとも一部は１次チューブ状体前進ステーションから実行され、少なくとも一部は補助チューブ状体取扱いステーションから実行され、
(a) 掘削デッキ内に井戸中心部を通るボアホールを掘削するステップ；
(b) 第１チューブ状体を、１次チューブ状体前進ステーションにより、井戸中心部を含む略垂直な第１平面内で井戸中心部へ移動させるステップ；
(c) ステップ(a)及びステップ(b)を実行する時間の少なくとも一部の間、(i) 第２チューブ状体を、第１平面と交差しないように、略垂直な第２平面内で案内経路内を移動させるステップ；(ii) 第２チューブ状体の一部を、掘削デッキ内の第２平面内の準備孔の中に配置するステップ；(iii) 第２チューブ状体を、補助チューブ状体ラッキングステーションへ持ち上げるステップを含んでおり、ステップ(c)は、ステップ(a)及びステップ(b)と同じ時間の少なくとも一部の間、独立して実行される、方法。
【請求項３７】
第２チューブ状体を移動させるステップは、
第２チューブ状体を、井戸中心部及び該井戸中心部の径方向外向きに配置された狭い出入り口を含む第１平面と略平行な第２平面内で回転させるステップを含んでいる請求項３６の方法。
【請求項３８】
複数の補助チューブ状体を、補助チューブ状体取扱いステーションの中で接続するステップ、及び
接続されたチューブ状体を、補助チューブ状体取扱いステーションから補助チューブ状体ラッキングステーションまで持ち上げるステップをさらに含んでいる請求項３６又は３７の方法。
【請求項３９】
接続されたチューブ状体を、補助チューブ状体ラッキングステーションから、井戸中心部と略同一線上の位置へ移動させるステップをさらに含んでいる請求項３８の方法。
【請求項４０】
接続されたチューブ状体を、補助チューブ状体ラッキングステーションから、１次チューブ状体ラッキングステーションへ移動させるステップをさらに含んでいる請求項３８の方法。
【請求項４１】
第２チューブ状体は掘削パイプである請求項３６乃至４０の何れかに記載の方法。
【請求項４２】
第２チューブ状体はケーシングである請求項３６乃至４０の何れかに記載の方法。
【請求項４３】
第２チューブ状体は生産用チュービングである請求項３６乃至４０の何れかに記載の方法。
【請求項４４】
掘削システムであって、
井戸中心部を有する掘削デッキと、
掘削デッキに配置された掘削構造と、
第１チューブ状体を、略水平位置から井戸中心部上方の略垂直位置へ前進させる１次チューブ状体前進ステーションと、
掘削構造に配備され、第２チューブ状体が略垂直位置にあるとき、第２チューブ状体を第３チューブ状体と接続するスタンドアームであって、１次チューブ状体前進ステーションが、第１チューブ状体を井戸中心部の方へ前進させている間、１次チューブ状体前進ステーションとは独立して作動するよう構成されたスタンドアームと、
スタンドアームに隣接して、掘削デッキ上方に持ち上げられ、第２チューブ状体をスタンドアームから保持する第１チューブ状体ラッキングステーションと、
第１チューブ状体ラッキングステーションと井戸中心部の間で第２チューブ状体を移動させることができるように構成されたブリッジラッカークレーンと、を具えており、スタンドアームは、第２チューブ状体を第１チューブ状体ラッキングステーションに直接配置できるように構成された、掘削システム。
【請求項４５】
掘削デッキ上方に配置され、第２チューブ状体を保持する第２チューブ状体ラッキングステーションを更に具えており、ブリッジラッカークレーンは、第２チューブ状体を、第２チューブ状体ラッキングステーション及び第１チューブ状体ラッキングステーションとの間で移動させることができるように構成された請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
掘削システムであって、
掘削デッキと、
掘削デッキに配置された掘削構造と、
井戸中心部を有し、掘削構造に配備され、第１チューブ状体を井戸中心部へ前進させる１次チューブ状体前進ステーションと、
第２チューブ状体を取り扱う補助チューブ状体取扱いステーションと、
第２チューブ状体を略垂直位置に配置する補助チューブ状体取扱い装置と、
補助チューブ状体取扱いステーションの上方に持ち上げられ、第２チューブ状体を補助チューブ状体取扱いステーションから保持する第１チューブ状体ラッキングステーションであって、第２チューブ状体は、第１チューブ状体が１次チューブ状体前進ステーションを通り、前記井戸中心部へ前進する間、掘削デッキ上方の略垂直位置に配置され、第１チューブ状体ラッキングステーションに保持される第１チューブ状体ラッキングステーションと、
第２チューブ状体を、第１チューブ状体ラッキングステーションと井戸中心部との間で移動させるブリッジラッカークレーンと、を具えており、補助チューブ状体取扱い装置は、第２チューブ状体を前記第１チューブ状体ラッキングステーションに直接配置できるように構成され、ブリッジラッカークレーンとは独立して作動する、掘削システム。
【請求項４７】
掘削デッキの上方に配置され、第２チューブ状体を保持する第２チューブ状体ラッキングステーションを更に具えており、ブリッジラッカークレーンは、第２チューブ状体を第２チューブ状体ラッキングステーション及び井戸中心部との間で移動させることができるように構成される請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
補助チューブ状体取扱いステーションはスタンドアームを具え、システムは、スタンドアームに隣接して配置され、第２チューブ状体を、略水平位置からスタンドアームに隣接した略垂直位置へ案内する経路案内アームを更に具えており、スタンドアーム及び経路案内アームは、１次チューブ状体前進ステーションが第１チューブ状体を井戸中心部へ前進させる間、１次チューブ状体前進ステーションとは独立して作動するよう構成される請求項４７のシステム。
【請求項４９】
スタンドアームは、ブリッジラッカークレーンとは独立して作動する請求項４８に記載のシステム。
【請求項５０】
第１チューブ状体はスタンドアームとは接触しない請求項４８又は４９に記載のシステム。
【請求項５１】
第１チューブ状体は、スタンドアーム及び水平位置から垂直位置へ案内する経路案内アームと接触しない請求項４８又は４９に記載のシステム。
【請求項５２】
スタンドアームは、ブリッジラッカークレーンとは独立して作動する請求項４８乃至５１の何れかに記載のシステム。
【請求項５３】
複数のチューブ状体を掘削デッキからボアホールへ移動させる方法であって、少なくとも一部は１次チューブ状体前進ステーションから実行され、少なくとも一部は補助チューブ状体取扱いステーションから実行され、
(a) 掘削デッキ内で井戸中心部を通るボアホールを掘削するステップ；
(b) 第１チューブ状体を、１次チューブ状体前進ステーションにより、井戸中心部へ移動させるステップ；
(c) ステップ(a)及びステップ(b)を実行する時間の少なくとも一部の間、(i) 第２チューブ状体を井戸中心部と交差しないように移動するステップ、(ii) 第２チューブ状体を移動させるステップの後、第２チューブ状体が略垂直位置にあるときに、第２チューブ状体を第３チューブ状体と接続するステップ、(iii) 接続された第２チューブ状体及び第３チューブ状体を、スタンドアームを用いて、掘削デッキ上方に上昇したチューブ状体ラッキングステーションに持ち上げるステップ、及び(iv) 持ち上げるステップの後、接続された第２チューブ状体及び第３チューブ状体をスタンドアームから直接チューブ状体ラッキングステーションに吊すステップと、を含んでおり、ステップ(c)は、ステップ(a)及びステップ(b)と同じ時間の少なくとも一部の間、独立して行われ、第１チューブ状体は、ステップ(a)乃至ステップ(c)の間、スタンドアームとは接触しない、方法。
【請求項５４】
第２チューブ状体を移動させるステップ及び第２チューブ状体を第３チューブ状体に接続するステップは、略垂直な第１平面内で行われる請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
第１チューブ状体は、第２平面内で掘削デッキを通り、井戸中心部へ移動し、第１平面は第２平面に略平行である請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
第２チューブ状体を移動させるステップは、第２チューブ状体を、掘削デッキを通り井戸中心部へ移動する第１チューブ状体を含む第２平面に略平行な第１平面内で回転させるステップを含んでいる請求項５３乃至５５の何れかに記載の方法。
【請求項５７】
第２チューブ状体を、第１の略水平位置から第２の略水平位置へ持ち上げるステップと、
第２チューブ状体を、第２の略水平位置から、掘削デッキの準備孔と略同一線上にある略垂直位置に案内するステップと、を更に含んでいる請求項５３乃至５６の何れかに記載の方法。
【請求項５８】
第２チューブ状体を、井戸中心部と交差しない案内経路内をスタンドアームへ移動させるステップ、及び
第２チューブ状体を案内経路内を移動させるステップの後、第２チューブ状体が掘削デッキ下方の略垂直位置にある間、第２チューブ状体の一部を下降させるステップ、を更に含んでいる請求項５３乃至５７の何れかに記載の方法。
【請求項５９】
掘削システムであって、
井戸中心部を有する掘削デッキと、
掘削デッキに配置され、掘削作業及び該掘削作業の補助作業を同時に行なう掘削構造と、
掘削構造に配備され、第１チューブ状体を井戸中心部へ前進させる１次チューブ状体前進ステーションと、
掘削構造に配備され、第１チューブ状体を前進させる１次チューブ状体前進ステーションと同時に第２チューブ状体を取り扱う補助チューブ状体取扱いステーションと、
補助チューブ状体取扱いステーションに隣接して配置され、第２チューブ状体を、略水平位置から、補助チューブ状体取扱いステーション上方の略垂直位置まで案内する経路案内アームと、を具えており、
第１チューブ状体は、第１チューブ状体が掘削デッキを越えて井戸中心部へ移動する際、補助チューブ状体取扱いステーション及び経路案内アームとは接触しない、掘削システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
該当無し
【０００２】
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
該当無し
【０００３】
「マイクロフィッシュ付録」への言及
該当無し
【０００４】
１．発明の分野
【０００５】
本発明は、単一の掘削デッキ、デリック及び回転システムの中並びに周辺部において、掘削作業を同時かつ独立的に行いつつ、油田チューブ状体の運搬、組立、保管、解体を行う新規な方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００６】
２．関連技術の説明
【０００７】
回転式掘削リグを用いた石油やガスの掘削は、沖でも陸上でもますます深部に及ぶようになっている。深度が深くなれば、結果としてより長時間の掘削とコスト上昇を招く。このような掘削リグを稼働させるコストは既に相当額である（沖の掘削リグの中には、１日のレンタル料がUS$４０万〜５０万の範囲を超えるものもある）。それゆえ、どんな生産的操業も、掘削作業とは独立して遂行することができ、掘削工程の時間を少しでも節約することができるのであれば、経済的に意義深いことである。
【０００８】
本明細書で用いる「チューブ状体(tubular)」という語は、ドリルパイプ(HEVI-WATE(商標) チューブなどの、高重量のドリルパイプも含む)、ケーシング、ドリルカラー、ライナー、坑底孔アッセンブリ、その他当該技術分野で知られている他の種類のチューブの全ての形態を意味する。HEVI-WATE(商標)はテキサス州ヒューストンのSmith International社の登録商標である。掘削作業においては、チューブ状ストリングの小さな一部が掘削デッキ上に延在すると、しばしば作業を停止せねばならない。収納ラックから追加のチューブを移動させて、チューブ状の紐の上端で接続させなければならず、これが掘削作業に著しい遅れを生じさせることになる。ドリルパイプの単一セクションの典型的な長さは３０フィート（約１０ｍ）である。スタンドはチューブ状体の２以上の単一セクションを接続することによって造られている。以前のスタンドはチューブ状体の４又は５の単一セクションから組立てられ構成されていた。ドリルストリングを回転させるのに、回転テーブルに代えてトップドライブ回転システムがしばしば用いられ、現在では回転掘削の方法として普及している。トップドライブ式のメリットのひとつとして、予め組み立てられたチューブ状スタンドで掘削できる点がある。それゆえ、掘削工程とは独立してチューブ状スタンドの製作及び取り扱うことは時間及びコストの節約において重要な方法となり得る。
【０００９】
チューブの取扱いを掘削作業と同時に行う方法及びシステムは、Lundに付与された米国特許第４８５０４３９号に記載されており、その開示はあらゆる目的のために引用を以て本願への記載加入とする。Lundはオフラインのスタンド構築のために、準備孔と補助ホイストを提案している。Lundは、掘削作業が行われている間、補助ホイストが上方に移動すると第１のチューブ状体を垂直位置に持ち上げることを提案しており、チューブ状体はケーブルから旋回し、それが終わると次に準備孔の中に降りる。Lundは、別のチューブ状体を第１のチューブ状体の上を旋回させて接続させることを提案している（‘４３９号特許第７欄５８行−第８欄１９行）。Lundは、第３のチューブ状体については、準備孔の上面より下の自由空間が２本のチューブ状体の長さより短い場合、別の補助ホイストを提案している。このような状況では、準備孔を第１の補助ホイストの垂直下降ラインから移動させるか又は傾けなければならない（’４３９号特許第９欄５８行−第１０欄４６行）。
【００１０】
別のオフライン式スタンド構築方法及びシステムが、シンガポールのSmedvig Asia Ltd. によって提案されている。Smedvig社は自立式のオフショアテンダーリグで、プラットフォーム上で掘削設備を移動させて組み立てることを提案している。Smedvig社は掘削設備をプラットフォーム上で組み立てた後、チューブ上体をテンダーリグからプラットフォームへと移動させるハイラインケーブルシステムと、掘削デッキと平行に移動するデリック上面のラッカークレーンと、２つの準備孔とを提案している。
【００１１】
Smedvig社は、プラットフォーム上で掘削作業が行われている間、リグ上の単一チューブ状体は、ハイラインケーブルシステムに対して水平位置の状態で両端が手動で接続されることができることを提案している。ハイラインケーブルシステムは、チューブ状体を持ち上げてリグからプラットフォーム上のパイプランプ（pipe ramp）まで水面を移動させるために用いられ、チューブ状体は手動によって分離される。さらに把持装置がケーブルでラッカークレーンのホイストに連結されており、該把持装置は、パイプランプのチューブ状体上端部に手動で接続される。次にチューブ状体は垂直位置に巻き上げられ、ケーブルから第１準備孔の上を旋回する。チューブ状体は次に孔の中を下降し、把持装置が解放される。この工程は第２のチューブ状体でも繰り返され、旋回して第２の準備孔の中に配置される。この工程は第３のチューブ状体でも繰り返され、第１のチューブ状体と接続されてダブルスタンドとなる。このダブルスタンドはラッカークレーンにより巻き上げられ、そこから下降して第２のチューブ状体と接続され、トリプルスタンドとなる。完成したスタンドはラッカークレーンにより巻き上げられ、デリック上面で垂直なチューブ状収納ラックへ運ばれる。またSmedvig社は、第１の準備孔が、異なる大きさのチューブ状体を収容できる調節可能な底部を有してもよいことを提案している。
【００１２】
他のオフライン式スタンド構築方法及びシステムが、Berryに付与された米国特許第６９７６５４０号において提案されており、あらゆる目的のために、その開示内容は引用を以て本明細書に記載加入されるものとする。Berryは特に、パイプを積載し準備する取扱い装置（以下「準備装置」）、収納パイプ取扱い装置の収納装置（以下「収納装置」）、及びデリック上面にあるチューブ状収納領域を提案している。準備装置は長手方向の軸回りに回転可能な垂直トラスを含んでいる。準備装置は、垂直トラスから延びる巻上げケーブルの端部に取り付けられた把持装置を含んでいる。把持装置は狭い通路（catwalk）又はパイプランプ上の準備装置の近傍に配置されたチューブ状体の一方の端部に手で取り付けられている。それゆえ、ケーブルが準備装置の方へ引き戻されると、持ち上げられたチューブ状体は、ケーブルから旋回する。これはLundやSmedvig社のシステムと同様である。
【００１３】
Berryは次に、そのトラスが、垂直チューブ状体を円形軌道で旋回させて、該軌道上にある第１の準備孔へ移動させることを提案している。準備装置は次に、第１のチューブ状体を第１の準備孔の中へ下降させる。Smedvig社のシステムと殆ど同じように、２つの準備孔を用いてスタンドが組み立てられる。組み立てられたスタンドは、次に準備装置によりデリックの上面まで垂直方向に持ち上げられ、収納装置と直接交換されるので、掘削作業用の収納装置の収納又は運搬が可能となる（’５４０号特許第７欄２６−４０行、８欄３０−３５行）。
【００１４】
石油産業では、これまでチューブ状体をパイプラック上の水平位置から井戸中心部の上の垂直位置へオンライン移動させるシステムが用いられてきた。その一例が、Brittianらに付与された米国特許第４８３４６０４号にて提案されており、その開示は全ての目的のために引用をもって本明細書に記載加入されるものとする。Brittianは、リグに隣接した基部に回動可能に取り付けられたブームに接続されたストロングバックを提案している。このストロングバックにより、チューブ状体をV字状ドアを通って直接水平位置から垂直位置へ直接移動させることができ、チューブ状体とチューブ状ストリングとを連結させることができる。
また別のシステムが、Sorokanに付与された米国特許第６２２０８０７号において提案されているが、その開示内容は全て目的のために、引用を以て本明細書に記載加入されるものとする。オンラインのパイプ取扱いシステムは、掘削リグに回動可能に接続されたバイセップ（bicep）アームアッセンブリと、該バイセップアームアッセンブリに回動可能に接続されたフォアアームアッセンブリ及びグリッパヘッドアッセンブリとを用いるために提案された。 グリッパヘッドアッセンブリは、リグに隣接したパイプラック上で水平に配置されたチューブ状体を掴み、該チューブ状体を井戸中心部の上の垂直位置まで回転させる。
【００１５】
水平−垂直式パイプ取扱いシステムは、米国特許出願公開第２００６／０１５１２１５号においてSkogerboにより提案されている。Skogerboが開示したEagle Light /HTV-Armは、テキサス州ヒューストンAker Kvaerner MH社により販売されている。Eagle Light /HTV（水平から垂直）装置は、チューブ状体を狭い通路での水平位置から、井戸中心部のすぐ上のデリック内の垂直位置、又は狭い出入り口の中へとオンライン移動させることを提案している。Aker Kvaerner MH社はまた、橋形クレーンシステム及びストレージフィンガーボードを販売している。テキサス州ヒューストンNational Oilwell Varco社も、同様なHTVオンラインパイプ取扱い装置を製造している。
【００１６】
チューブ状体を、パイプラック上の水平位置と井戸中心部の上の垂直位置の間で移動させるための他のオンライン方法及び装置が、Simpson他に付与された米国特許第６７０５４１４号において提案されている。Simpsonはバッキング機を用いてチューブ状スタンドを狭い通路の水平位置に構築することを提案した。完成したスタンドは台車の積み込み位置にて水平であり、リグのフロア入口にて垂直となる。スタンドは台車に固定されているのであるが、ケーブルウインチ機でもって軌道沿い及び軌道上方に引っ張られる。上部デリックに位置した垂直パイプラッキング装置により、スタンドを台車から直接移動させることが提案されている。
【００１７】
上記のチューブ状体取扱い方法及びシステムの欠点として、人とチューブ状体及びリフティング装置との物理的接触の回数及び場所がおびただしいことがあり、これらは結果として費用のかかる遅延と負傷の可能性を孕んでいる。調節及び移動作業は長時間を要し複雑である。オフラインのスタンド構築におけるチューブ状体の経路は十分に制限されておらず、それによって遅延及び安全上の問題が生じる。装置がオンラインの掘削作業に使用されている時、オフラインのスタンド構築作業は中断されることがある。それゆえ、より効率的なチューブ状体取扱いの方法及びシステム、つまり人とチューブ状体及びリフティング装置との物理的接触を最少にするか又は排除し、オフライン作業の全体を通じてチューブ状体の経路を制限及び制御し、チューブ状体の非効率的な動きを最少にし、そしてチューブ状体の構築及び掘削工程が中断される可能性を排除するような方法及びシステムが望まれている。
【発明の概要】
【００１８】
ここで開示する油田チューブ状スタンドの構築及び取扱いのためのシステム及び方法は、単一のデリック、掘削デッキ及び回転システムを利用し、掘削工程をオフラインのスタンド構築工程から分離するものである。経路案内用水平−垂直アーム（“ＨＴＶ”）が、狭い通路に水平に収納されたチューブ状体を持ち上げて該チューブ状体を単一垂直面内で移動させることにより、掘削工程での障害を無くし、複数の関節動作を減らすことができる。ＨＴＶにより、チューブ状体を狭い通路と準備孔の間で移動させて、チューブ状スタンドが組立て又は分解される。スタンドアームの位置は、チューブ状体が準備孔に出没できるようにチューブ状体を昇降させると共に、デリック上部の補助チューブ状体ラッキングステーションへ収納するために、チューブ状体を垂直方向に移動できるように定められる。
【００１９】
デリック上部にはブリッジラッカークレーンが配備され、該ブリッジラッカークレーンは、チューブ状スタンドを補助チューブ状体ラッキングステーションから移動させて、トップドライブ又はデリック内の別の補助チューブ状体ラッキングステーションの何れかへ移送する。補助チューブ状体ラッキングステーションを用いることにより、ブリッジラッカークレーンが同時進行中の掘削作業に使用され利用できない時でも、オフラインのスタンド構築作業は中断されずに済むという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
図面に示された様々な実施例に関する以下の詳細な説明により、本発明の理解はより一層高められるであろう。
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施例に係る掘削リグの正面図である。
【００２２】
【図２】図２は、図１の２−２線に沿う断面図であり、狭い通路、チューブ状体推進ステーション、チューブ状体取扱いステーション、及び補助チューブ状体取扱いステーションを示す。
【００２３】
【図２Ａ】図２Ａは、スタンドアーム、準備孔、及び補助チューブ状体ラッキングステーションが、図２及び他の図面と比べて、互いに交互となる位置にあることを示す平面図である。
【００２４】
【図３】図３は、図１の３−３線に沿う断面図であり、ブリッジラッカークレーン、補助チューブ状体ラッキングステーション、そして第１及び第２のチューブ状体ラッキングステーションを示す。
【００２５】
【図４】図４は、図１の４−４線に沿う正面断面図であり、ブリッジラッカークレーン、第１及び第２のチューブ状体ラッキングステーションを示しており、ケーシングフレームが有る場合と無い場合とで異なる位置のブリッジラッカークレーンを仮想線で示す。
【００２６】
【図５】図５は、図１の５−５線に沿う正面断面図であり、掘削リグのＶドア及び水平位置から垂直位置へ経路案内するアーム（“ＨＴＶ”）を示す。
【００２７】
【図６】図６は、ＨＴＶの拡大正面図であって、チューブ状体は、水平位置を実線で示し、垂直位置を仮想線で示している。
【００２８】
【図７】図７は、ＨＴＶの正面図であり、垂直軸の周りを図６から９０°回転させたもので、チューブ状体は水平位置にある。
【００２９】
【図８】図８は、本発明のブリッジラッカークレーンの拡大詳細正面図である。
【００３０】
【図９】図９は、ケーシング部あるいはスタンドを取り扱うためのブリッジラッカークレーンのアタッチメントの詳細正面図である。
【００３１】
【図１０】図１０は、準備孔の一部破断正面図であり、プーリケーブル部分を仮想線で示している。
【００３２】
【図１１】図１１は、準備孔の正面図であり、垂直軸の周りを図１０から９０°回転させた状態を示している。
【００３３】
【図１２】図１２は、図１１に示した本発明の準備孔の拡大詳細図である。
【００３４】
【図１３】図１３は、図１０の１３−１３線に沿う準備孔の断面図である。
【００３５】
【図１４】図１４は、図１０の１４−１４線に沿う準備孔の断面図である。
【００３６】
【図１５】図１５は、図１０の１５−１５線に沿う準備孔の断面図である。
【００３７】
【図１６】図１６は、図２の１６−１６線に沿う正面図であり、第１水平位置にあるチューブ状体を掴むために下降するＨＴＶを示している。
【００３８】
【図１７】図１７は、図１６に近似した図であり、第２の水平位置に上昇したＨＴＶ及びチューブ状体を示している。
【００３９】
【図１８】図１８は、図１６と同様な図であって、準備孔に合わせてチューブ状体を垂直位置に案内するＨＴＶ（図１０及び１１参照）と、ケーシングセクションをオンラインキャリッジに運んで井戸中心部に前進させるデッキクレーンを示している。
【００４０】
【図１９】図１９は、図１６と同様な図であって、ＨＴＶは、チューブ状体を準備孔の中へ下降させ、ケーシングセクションがオンラインキャリッジ上に同時に配置されることを示している。
【００４１】
【図２０】図２０は、図１６と同様な図であって、ＨＴＶが上昇し、スタンドアームがドリルパイプセクションを持ち上げて準備孔から外れ、オンラインキャリッジによって井戸中心部の方へ動かされたケーシングセクションはトップドライブにより同時に把持されている状態を示している。
【００４２】
【図２１】図２１は、図１６と同様な図であって、ＨＴＶが第２ドリルパイプセクションを把持し、ケーシングセクションは井戸中心部上方のオンライントップドライブによって同時に下降している状態を示している。
【００４３】
【図２２】図２２は、図１６と同様な図であって、第２ドリルパイプセクションが準備孔の中へ案内され、ケーシングセクションはオンライントップドライブによって井戸中心部の中へ下降した状態を示している。
【００４４】
【図２３】図２３は、図１６と同様な図であって第２ドリルパイプセクションが準備孔の中へ下降し、チューブ状体組立装置により第１ドリルパイプセクションと接続され、ケーシングセクションが同時に井戸中心部の中へと下降した状態を示している。
【００４５】
【図２４】図２４は、図１６と同様、ＨＴＶを示す図であって、上昇した第２水平位置にある第３ドリルパイプセクションは、準備孔と接続された第１及び第２のドリルパイプセクションと同一線上に案内される前は、準備孔から外れたスタンドアームにより持ち上げられており、第３チューブ状体が準備孔の中へ収容されることができる。
【００４６】
【図２５】図２５は、図１６と同様な図であって、第１及び第２のチューブ状体がチューブ状体組立装置により第３のチューブ状体と接続された状態を示している。
【００４７】
【図２６】図２６は、図１６と同様な図であって、スタンドアームが３本のチューブ状体のスタンドを、準備孔から補助チューブ状体ラッキングステーションへと持ち上げることを示している。
【００４８】
【図２７】図２７は、図１６と同様な図であって、ブリッジラッカークレーン（図３、４及び８参照）が、補助チューブ状体ラッキングステーションからチューブ状体のスタンドを把持し、該スタンドをドリルパイプラッキングステーションへ移動させることを示している。
【００４９】
【図２８】図２８は、図１６と同様な図であって、ケーシングセクションが第２水平位置にあるＨＴＶを示しており、ブリッジラッカークレーンは、図９のケーシングアタッチメントにより、ケーシングスタンドを補助チューブ状体ラッキングステーションに同時に配置することを示している。
【００５０】
【図２９】図２９は、図１６と同様な図であって、ケーシングセクションがトップドライブにより井戸中心部から持ち上げられ、キャリッジに載せられたキャリッジ上面にある台車が矢印の方向に駆動されるとケーシングセクションが傾くことを示している。
【００５１】
【図３０Ａ】図３０Ａは、本発明の同時パイプ取扱い装置の回路構成を示す図である。
【図３０Ｂ】図３０Ｂは、本発明の同時パイプ取扱い装置の回路構成を示す図である。
【図３０Ｃ】図３０Ｃは、本発明の同時パイプ取扱い装置の回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
＜発明の詳細な説明＞
本発明は、掘削作業を同時にかつ独立して行ないつつ、チューブ状スタンドをオフライン構築するシステム及び方法に関する。図面に示されるとおり、このオフライン式スタンド構築方法は、チューブ状体を、デリック(10)のＶ字状ドア(26)に隣接する狭い通路(22)上の水平位置から移動させ、水平−垂直アーム(48)により、チューブ状体を同じ面内で垂直位置になるまで持ち上げる工程と、準備孔(46)の真上の垂直位置と同じ面内に案内して持ち上げ、垂直に位置決めされたチューブ状体が垂直位置で移動するように、スタンドアーム(58)を用いて、チューブ状体を準備孔(46)の中を下降させる工程と、補助チューブ状体組立装置(56)によりスタンドに接続し、スタンドを垂直方向に移送して、デリック(10)上部の補助チューブ状体ラッキングステーション(60)に運ぶ工程を含んでいる。ブリッジラッカークレーン(86)は、チューブ状体スタンドを、補助チューブ状体スタンドラッキングステーション(60)から、トップドライブ(12)、又は、第１チューブ状体スタンドラッキングステーション(128)若しくは第２チューブ状体スタンドラッキングステーション(130)へ運ぶ。
【００５３】
本発明の代表的な掘削リグは図１に示され、全体をＲとして表している。オフショア式の片持ちレバージャッキアップリグＲを示しているが、オフショア及び陸上の両方で掘削を行なうために、他の掘削リグ又は掘削構造体を本発明に用いることもできる。例えば、本発明は、半潜水型海洋掘削装置、潜水型海洋掘削装置、掘削船、バージ型掘削装置、プラットフォーム型掘削装置及び陸上掘削リグ等の掘削リグに対しても等しく適用可能である。また、以下の説明は油田掘削に関するものであるが、開示した実施例は、非石油流体における他の作業環境においても使用されることができる。また、トップドライブ又はパワースイベルの使用が好ましいが、本発明は、回転テーブルに限定されることなく、他の回転システムと共に使用されることができる。
【００５４】
図１及び図２を参照すると、掘削構造体、即ちデリック(10)が掘削デッキ(16)の上方に延在している。ドリルストリング及びビットを試錐孔(borehole)の中で回転させるのに、トップドライブ(12)又はパワースイベルが好適に使用される。トップドライブ(12)は、従来の要領でトラベリング・ブロックから吊されている。掘削ホイスト、即ちくみ上げ機械(drawworks)は、当業者に知られているように、デリック(10)に搭載されている。トップドライブ(12)は、掘削デッキ(16)内の井戸中心部(14)と垂直方向の同一線上にある。デッキ回転クレーン(18)はリグＲの上に取り付けられ、チューブ状体(20)を持ち上げて移動させるのに用いられる。
【００５５】
＜狭い通路(catwalk)＞
【００５６】
図２において、狭い通路(22)は掘削デッキ(16)に隣接するキャットウォークトラス構造(24)(図５及び１７を参照)の上面に支持されている。図５に最もよく示されているように、狭い通路(22)は掘削デッキ(16)と同じ面内にあり、デリック(10)のＶ字状ドア(26)に隣接している。図示のＶ字状ドア(26)は一つであるが、デリックは２以上のＶ字状ドアを有することもできること、また、本発明において、チューブ状体の移送又は移動は、異なるＶ字状ドアを通って段階的に行われてもよいことは理解されるべきである。図２を再び参照すると、オンライン、即ち一次側の狭い通路は、１次チューブ状体取扱いステーション(28)を有しており、長手方向軸、即ち中心線が井戸中心部(14)と略同一線上にあるキャリッジ(30)を含んでいる。チューブ状体(36)を、井戸中心部(14)へ、又は井戸中心部(14)から移動させるために、キャリッジ(30)上に、機械的に駆動されるプッシャートロリー(38)が配備される。図示の狭い通路(22)及びキャットウォークトラス構造(24)は一つであるが、２つの異なる狭い通路及び補助構造を、１次チューブ状体取扱いステーション(28)及び補助チューブ状体取扱いステーション(全体を符号(54)で示す)を支持するために使用できることは理解されるべきであり、これについては後で説明する。また、２つの異なる狭い通路は、異なる向き及び／又は高さに設定されることができる。キャットウォークトラス構造(24)を支持するカラムの基部(25)(図１７参照)は、図示では、固定されているが、基部にローラを井戸の中を移動可能に配備し、キャットウォークトラス構造(24)を掘削デッキ(16)とデリック(10)と共に回転させることもできることは理解されるべきである。
【００５７】
１次チューブ状体前進ステーション(13)は、少なくとも井戸中心部(14)を含んでいる。また、掘削ホイスト、トップドライブ(12)、チューブ状体作製装置(42)、及びチューブ状体を井戸中心部(14)の中に前進させるのに必要な他の装置を、１次チューブ状体前進ステーション(13)に設けることもできる。狭い出入口(mousehole)(32)は井戸中心部(14)から径方向外向きに配置され、井戸中心部(14)とキャリッジ(30)の長手方向中心線との間の線上に、実質上配置されている。キャリッジは、狭い通路(22)の最上部に配備された２本の平行レール(34)上を走行する車輪を有している。レール(34)は、掘削デッキ(16)を横切り、井戸中心部(14)の近傍位置まで延びている。
【００５８】
図２に示されるように、キャリッジ(30)の上面には単一のチューブ状体(36)が配備されている。キャリッジ(30)は、チューブ状体(36)をレール(34)に沿って、１次チューブ状体取扱いステーション(28)から狭い出入口(32)又は井戸の中心部(14)まで運ぶ。車輪がキャリッジ(30)の最上部に配備された２本の平行レール(34)上を走行するプッシャートロリー(38)は、チューブ状体(36)を井戸中心部(14)又は狭い出入口(32)に向かって押す。油圧ジャッキ(39)(図２０に正面図で示されている)は井戸中心部(14)に最も近いキャリッジ(30)の端部に配置されている。キャリッジ(30)の上面部はヒンジ接続されており、油圧ジャッキ(39)でヒンジ接続されていない端部を持ち上げて、井戸中心部(14)に最も近いチューブ状体(36)の端部を上昇させる。トップドライブ(12)又は他の同様な装置は次に、チューブ状体(36)に係合して持ち上げることができる。チューブ状体(36)が井戸中心部(14)から取り除かれると、キャリッジ(30)が井戸中心部(14)近くに動かされた時、プッシャートロリー(38)に代わってレイダウントロリー(40)(図２に収納時、図２９に使用時の状態が示されている)が、垂直チューブ状体の低い方の端部を受ける。遠隔操作可能なチューブ状体製造装置(42)（当業者にはアイアンラフネック(iron roughneck)としても知られてもいる）が、井戸中心部(14)及び狭い出入口(32)の近くに配置され、チューブ状体スタンドの組立て及び分解に用いられる。
【００５９】
＜ＨＴＶ＞
【００６０】
図２にさらに示されるように、狭い通路(22)のオフライン側、即ち補助面側にはチューブ状体を水平方向に段階的に配置するためにパイプラック(43)がある。以下に説明するように、パイプラック(43)は１つのチューブ状体(44)が準備孔(46)と略同一線上に揃うように構成される。以下で詳細に説明するように、チューブ状体(44)は準備孔(46)と同一線上にあることが望ましく、水平−垂直アーム(48)(ＨＴＶと称する)によるチューブ状体の経路案内移動が容易に行われるようにする。パイプラック(43)は約５本の補助チューブ状体を収納できることが望ましい。どの種類のチューブ状体でも、ＨＴＶ(48)によってピックアップできる領域に配置されることができる。図５の正面図で最もよく示されているとおり、パイプラック(43)は油圧で操作されるインデキシング式アームアッセンブリ(50)を有しており、チューブ状体をＨＴＶ(48)のピックアップ位置へ回転させる。油圧で作動するセパレータ(52)で１つのチューブ状体(44)が分離され、該チューブ状体はＨＴＶ(48)で把持される。またパイプラック(43)にはインデックス又はマークが付されることで、デッキクレーン(18)の作業者はチューブ状体を常に同じ場所に配置することができる。デッキクレーン(18)はチューブ状体を狭い通路(22)の両側に配置するために用いられる(図１８を参照)。キャリッジ(30)及びパイプラック(43)上のチューブ状体はいずれも水平位置にあり、互いに平行で、デリック(10)のＶ字ドア(26)に自由に出入りできる。
【００６１】
補助チューブ状体取扱いステーションは、図２において全体を符号(54)で示している。補助チューブ状体取扱いステーション(54)は、少なくともスタンドアーム又はピックアップアーム(58)を具えている。また、ＨＴＶ(48)及び準備孔(46)及び補助チューブ状体製造装置(56)(例えば、アイアンラフネック)は補助チューブ状体取扱いステーション(54)の中及び／又は隣接して配備されることができる。図２Ａはスタンドアーム(58)がチューブ状体を把持する機能を示しており、チューブ状体は、スタンドアームが下降した際は掘削デッキ(16)の準備孔(46)の中で把持され(仮想図で示す)、上昇した際はデリックの中で上部に配備された補助チューブ状体取扱いステーション(60)の中で把持される。図２Ａは、図２に示されたもの、及び補助チューブ状体ラッキング(60)に連繋されたスタンドアーム(58)の位置について他の図に示されたものとは別の構造を示している。図５及び図７は、補助チューブ状体取扱い装置、即ちＨＴＶ(48)を狭い通路(22)から見た時の状態を示している。図６は、ＨＴＶ(48)グリッパアッセンブリ(62)のグリッパ(62A)又は(62B)が、図６及び７で示されるチューブ状体(44)を把持することを最もよく示している。ＨＴＶ(48)は単一のアームを有する。ＨＴＶ(48)は垂直方向かつ掘削デッキ(16)と直交した状態で移動する。その移動には、デリック(10)に接続された実質上垂直なフレーム(68)に付属された２本のレール(66)に配備されたホイスト(65)(図16を参照)駆動トロリーアッセンブリ(64)が用いられる。ホイストはまた、掘削デッキ(16)の上にも配備される。ホイスト駆動システムに代えて、ラック及びピニオン又は油圧シリンダ機構を、用いることもできる。ＨＴＶ(48)は、実質上水平のチューブ状体を狭い通路(22)のオフライン側にあるパイプラック(43)から把持し、狭い通路(22)から垂直方向にチューブ状体を持ち上げることができるように作られており、その間チューブ状体は第２の水平位置(図１７に示す)と略水平に維持され、その後チューブ状体は同じ面内で９０°案内され、チューブ状体(72)は準備孔(46)(図１８に示す)と垂直方向で同一線上に揃えられる。ＨＴＶの大きさ、形状、及び構造は例示的及び図示的なものであって、チューブ状体の案内を同じように行うために、他の大きさ、形状、及び構造を用いることはできる。
【００６２】
＜準備孔＞
【００６３】
準備孔(46)は図１０乃至図１５において詳細に示されている。準備孔(46)の深さは、その中に配置されるチューブ状体の様々な長さに合わせて調節され得る。例えばドリルパイプの長さは２７〜３２フィート、ケーシングの長さは３７〜４３フィートであり、これらを収容する必要がある。準備孔(46)の深さは、チューブ状体が掘削デッキ(16)の上方に充分突出するように調節可能であり、補助チューブ状体製作装置(56)は孔(46)の中のチューブ状体を把持し、孔(46)上方にあるもう一つのチューブ状体と接続又は分離させることができる。ＨＴＶ(48)はチューブ状体の低端部を準備孔(46)の中に配置することもでき、図１０乃至図１５に示すように、チューブ状体はＨＴＶから解放されると、独立して孔の内部へ進むことができる。準備孔(46)はチュービング(例えば外径2-7/8インチ)などの小径チューブ状体、及びケーシング(例えば外径9-5/8インチ)などの大径チューブ状体を収容することができる。直径が異なるチューブ状体が準備孔(46)の中に配置されるため、準備孔(46)にはチューブ状体と中心を一致させるセントラライザー(centralizer)を含むこともできる。これによって、チューブ状体の垂直中心線を準備孔(46)の垂直中心線と垂直方向の整列が維持されることができる。セントラライザーは、チューブ状体と中心を合わせるために、膨張可能な部材又は油圧で径方向内向きに駆動する部材を具えることができる。
【００６４】
＜スタンドアーム＞
【００６５】
図２及び図２Ａを再び参照すると、スタンドアーム(58)は単一のチューブ状体(20)又は２以上のチューブ状体からなるスタンドをピックアップすることができる。望ましくは、スタンドアーム(58)は伸縮アーム(76)の端部に取り付けられたグリッパヘッド(74)を有している。チューブ状体はネジが形成されているので、グリッパヘッド(74)はその内部でチューブ状体を回転させることができる。チューブ状体がピックアップされる箇所はチューブ状体の外径(OD)が変化するアプセット(upset)位置よりも少し下である。図２０に最もよく示されているとおり、スタンドアーム(58)はホイスト(78)駆動トロリーアッセンブリ(80)(図２Ａの平面図を参照)に配備され、垂直方向かつ掘削デッキ(16)と直交して移動する。トロリーアッセンブリは２本の垂直レール(82)の上を走行し、前記レールはデリック(10)に配備された略垂直フレーム(84)に取り付けられている。ホイストは垂直フレーム(84)の上面に示されているが、ホイストは掘削デッキ(16)の上に配備されてもよいことは理解されるべきである。図示のホイスト駆動システムに代えて、ラック及びピニオン又は油圧シリンダ駆動システムを用いることもできることは理解されるべきである。図２に示すように、スタンドアーム(58)は、トロリーアッセンブリ(80)の長手方向軸に沿って水平面内を移動することができる。
これは、チューブ状体(44)及び準備孔(46)の間のラインと平行である。伸縮アーム(76)(図２Ａを参照)を用いて、スタンドアーム(58)を、チューブ状体(44)と準備孔(46)の間のラインと直交する水平面内で前進及び後退させることができる。スタンドアーム(58)が、図２で示すように垂直軸の周りを回転していない間は、図２Ａで示すように他の実施例であるスタンドアーム(58)がピボットピン(58A)の周りを、垂直軸の周りを水平面内で回動できる。いずれの実施例においても、スタンドアームが掘削デッキ(16)近傍の最も低い位置にある時は、伸縮アーム(76)が延びて、準備孔(46)から外側へ突出するチューブ状体をヘッド(74)で把持することができる。スタンドアーム(58)は準備孔(46)から出たチューブ状体又はスタンドを持ち上げて、引っ込めて、移動又は回転させることができるように作られており、チューブ状体又はスタンドは、補助チューブ状体取扱いステーション(54)の領域内であるが、ＨＴＶにより準備孔(46)へと動かされたチューブ状体の経路から外れた位置で略垂直位置に保持される。
スタンドアーム(58)はまた、チューブ状体又はスタンドの移動を制御するステップを逆転させることができるように作られており、チューブ状体又はスタンドを、補助チューブ状体ラッキングステーション(60)から準備孔(46)へと移動させて、補助チューブ状体製作装置(56)で分離することができる。スタンドアーム(58)の長さ及び負荷能力は、大きさが異なるチューブ状体がどのように組み合わせられた場合にも対応できるよう調節可能である。スタンドアーム(58)はさらに、デリック(10)上方の垂直位置にあるチューブ状体スタンドの移動を制御し、補助チューブ状体ラッキングステーション(60)に配置することができる。
【００６６】
＜ブリッジラッカークレーン＞
【００６７】
図３及び図４に示されているとおり、ブリッジラッカークレーン(86)はデリック(10)の上部に配備されている。ブリッジクレーン(86)用の２本の平行かつ水平な支持ビーム(88)が、デリックの上部とデリック垂直材(90)に取り付けられている。各支持ビーム(88)は井戸中心部(14)から等距離に配置されることが望ましく、それによりブリッジクレーン(86)の中心が井戸中心部(14)の垂直方向に沿って移動することができる。レール(92)は、各々の支持ビーム(88)の上面に配備される。クレーンブリッジのビーム(94)は２本の支持ビーム(88)の間に水平に配備され、支持ビームと直交している。クレーンブリッジビームのキャリッジアッセンブリ(96)(図４及び８を参照)には、車輪(98)がそれぞれのレール(92)上に取り付けられている。図４に示されるように、少なくとも一端部のキャリッジアッセンブリはブリッジビーム(94)をレール(92)に沿って移動させるためのラック及びピニオン駆動ユニット(100)を有している。交差移動ユニット(102)は、図４及び図８の断面図にて示されるように、ブリッジビーム(94)の上に配備される。交差移動ユニット(102)は、ブリッジビーム(94)上を走行する車輪(104)と、ブリッジビーム(94)の長さに沿って交差移動ユニット(102)を移動させるラック及びピニオン駆動ユニット(106)とを有している。交差移動ユニット(102)下方の回転リング(108)は、交差移動ユニット(102)下方に配備されたマスト及びシリンダーガードトラス(110)と接続する。図４に最もよく示されるように、回転リング(108)はトラス(110)を垂直軸の周りで回転させることができる。図８に示すように、グリップヘッドアッセンブリ(112)はトロリーアッセンブリ(114)によってトラス(110)に配備される。トロリーアッセンブリ(114)の車輪(116)はトラス(110)上に配備された垂直レール(118)の上を走行する。トロリーアッセンブリ(114)はプーリー系(120)により上昇あるいは下降させられる。プーリー系(120)が示されているが、他のシステム、例えばラック及びピニオン並びに油圧シリンダ等が用いられることは理解されるべきである。
【００６８】
ケーシングとドリルパイプとは長さが異なるため、ケーシングスタンドは通常２つのチューブ状体から構成されるのに対し、ドリルパイプスタンドは通常３つのチューブ状体から構成される。図９に示すとおり、ケーシングが操作されている間、ケーシングフレーム(122)はトラス(10)上に設けられたトロリーアッセンブリ(114)に取り付けられることができる。ケーシングフレーム(122)は、ケーシングフレーム(122)の収納ハンガーポイント(124)にてトロリーアッセンブリ(114)に取り付けられる。ケーシングフレーム(122)にはケーシンググリッパヘッド(126)があり、アプセット位置又はカラー(collar)にてケーシングを垂直位置に把持するのに用いられることができる。
【００６９】
＜チューブ状体ラッキングステーション＞
【００７０】
図３及び図４に示すように、チューブ状体スタンドを収納するために、３つのチューブ状体ラッキングステーションが上部デリック(10)に設けられている。第１のチューブ状体又はケーシングラッキングステーション(128)(図４の正面図にて示される)が、第２のチューブ状体又はドリルパイプラッキングステーション(130)よりも低い高さに配置される。例えばケーシング等の短いチューブ状体スタンドは、第１のチューブ状体ラッキングステーション(128)の中に配置され、一方、例えばドリルパイプ等の長いチューブ状スタンドは、第２のチューブ状体ラッキングステーション(130)の中に配置されることはできるであろう。第１及び第２のチューブ状体ラッキングステーション(128)(130)はいずれも、当業者には公知のフィンガーボードである。遠隔操作可能なスピア(spears)又はランス(lances)(129)は、チューブ状体を収納位置に保持しておくために用いられる。デリックの配置によりスピア又はランス(129)がデリック(10)の移動領域を越えて延びることができない場合は、例えば、第１(128)又は第２(130)のチューブ状体ラッキングステーションで用いられる従来のフィンガーが用いられる。補助ラッキングステーション(60)は第１のチューブ状体ラッキングステーション(128)の下方に取り付けられている。ブリッジラッカークレーン(86)は３つの全てのラッキングステーションの領域と、井戸中心部(14)の上を走行することができる。ブリッジラッカークレーンを操作して、チューブ状体を３つのチューブ状体ラッキングステーション全てにおいて出し入れできる。ブリッジクレーンもまた、チューブ状体を３つのラッキングステーションのいずれかとトップドライブ(12)との間で移動させる。作業者用デリック制御ステーションキャブ(132)(図４に示す)は、上部デリック(10)に配備され、ブリッジクレーン(86)、補助チューブ状体ラッキングステーション(60)、並びに第１(128)及び第２(130)のチューブ状体ラッキングステーションが制御される。作業者用デリック制御ステーションキャブ(132)の制御ブロック図が、図３０Ａに示されている。ドリルフロア制御ステーションキャブ(134)は、掘削デッキ(16)(図５に示す)上方のデリック(10)に配備され、ＨＴＶ(48)、スタンドアーム(58)、準備孔(46)、及びキャリッジ(30)が制御される。ドリルフロア制御ステーションキャブ(134)の制御ブロック図が、図３０Ｂに示されている。図３０Ｃは、両方のコントロールステーションと集中パワーユニット(140)との接続状態を示している。
【００７１】
＜使用方法＞
【００７２】
＜オフライン式＞
【００７３】
本発明はまた、掘削作業を同時かつ独立的に行いつつ、オフライン式のスタンドを構築する方法に関するものである。オフライン式のスタンド構築作業を以下に記載するように行っている間、掘削作業も同時に行っていることは理解されるべきである。例えば、オフライン式のスタンド構築作業が行われている間、ブリッジラッカークレーン(86)はこれら３つのチューブ状体ラッキングステーション(60)、(128)又は(130)のいずれかのステーションから完成したチューブ状体スタンドを除去し、それらをトップドライブ(12)まで運び、井戸中心部(14)に配置して掘削が行われる。或いは又、単一の水平チューブ状体（例えばチューブ状体(36)）を、キャリッジ(30)から直接井戸中心部(14)の近傍位置まで前進させることもできる。トップドライブ(12)は、単一チューブ状体(20)の端部に取り付けて(図２０を参照)、該端部を垂直位置に持ち上げ(図２１を参照)、前記端部を、井戸中心部(14)上方に突出しているチューブ状体の中を通過させるか又は該チューブ状体に打ち込むことができる。トップドライブ(12)は掘削を行うもので、もう一つのチューブ状体が必要になったときはこの工程を繰り返すことができる。
【００７４】
３つのチューブ状体のスタンド構築方法を以下に記載するが、異なる数のチューブ状体を有するスタンド構築にも同じ方法を用いることができるということもまた理解されるべきである。この理解をもってすれば、本発明の方法のある１つの実施例に従って、オフライン式のチューブ状体スタンドは次のようなやり方で組み立てられるであろう。
【００７５】
図１６に示されるように、ＨＴＶ(48)は、狭い通路(22)のオフライン側のパイプラック(43)上にある単一のチューブ状体(44)(第１チューブ状体と称する)を、第１水平位置の状態で把持する。図１７に示されるように、第１チューブ状体(44)は狭い通路(22)と直交する方向に真っ直ぐに第２水平位置まで持ち上げられ、次に、チューブ状体は同じ面内で９０°回転させられ、準備孔(46)(図６(仮想図)及び図１８参照)と垂直方向に整列した位置に合わせる。図１９に示されるように、ＨＴＶ(48)は次に、垂直なチューブ状体(44)を準備孔(46)の中へ真っ直ぐ下降させ、そこでチューブ状体(44)はＨＴＶ(48)から解放される。チューブ状体(44)が解放されたときにチューブ状体(44)の一部が掘削デッキ(16)の上方に残るように、準備孔(46)は調節される。ＨＴＶ(48)は垂直方向に真っ直ぐ上方に移動し、同時に第２水平位置(図２０を参照)まで９０°回転を戻す。ＨＴＶ(48)の上記動作が同時に行われている間、掘削デッキ(16)(図２Ａの仮想図を参照)近くの最も低い垂直位置にあるスタンドアーム(58)は、準備孔(46)まで延びて第１チューブ状体(44)を把持する。図２０に示されるように、チューブ状体を垂直位置に維持した状態で、スタンドアーム(58)はチューブ状体(44)を持ち上げて準備孔(46)から取り出す。スタンドアーム(58)はその後、後退し、移動及び／又は回転して、補助チューブ状体取扱いステーション(58)の領域にて、垂直なチューブ状体を移動させて、準備孔(46)との垂直方向整列位置を解除するが、ＨＴＶ(48)の経路を妨げることなく行われる。
【００７６】
図２１に示されるように、ＨＴＶ(48)は第１水平位置まで下降し、そこで、狭い通路(22)(図５を参照)のオフライン側にあるパイプラック(43)上のインデキシングアームアッセンブリ(50)を用いて、第１水平位置へ回転させられたもう１つの単一チューブ状体(70)(第２チューブ状体と称する)を把持する。ＨＴＶ(48)は次に第２水平位置まで真っ直ぐに上昇し、図２０の位置と同じように、第２チューブ状体の位置を揃えて同じ面内で再び９０°回転させて、準備孔(46)(図２２)の上方で垂直になるようにする。
ＨＴＶ(48)は第２チューブ状体(70)を準備孔(46)の中まで下降させた後、解放する。その後ＨＴＶ(48)は同時に真っ直ぐ上昇し、９０°回転させて、第２水平位置まで戻す。図２３に示されているとおり、これが同時に起こっている間、スタンドアーム(58)の延び動作、移動即ち回転は同時に行われ、準備孔(46)の上方で第１チューブ状体(44)と垂直方向位置が揃えられる。スタンドアーム(58)は次に、第１チューブ状体(44)を下降させ、補助チューブ状体製作装置(56)は第１チューブ状体を第２チューブ状体(70)(図２３を参照)と接続する。スタンドアーム(58)は次に、チューブ状スタンド(44,70)を持ち上げて準備孔(46)から脱出させ、再び垂直なスタンド(44,70)を引き出し及び移動即ち回転させて、ＨＴＶ(48)と準備孔(46)との整列を解除する。図２４に示すように、スタンドアーム(58)がこのような作業を行っている間、ＨＴＶ(48)は同時に第３のチューブ状体(72)を前述と同じやり方でピックアップし、持ち上げ、そして回転させる。ＨＴＶ(48)は第３チューブ状体(72)を準備孔(46)の中まで下降させ、解放する。この場合も同様に、第３チューブ状体(72)の一部が掘削デッキ(16)上方の準備孔(46)から外側へと延在したままになっている。スタンドアーム(58)はチューブ状スタンド(44,70)を移動させて準備孔(46)と同一線上の位置まで戻し、該スタンド(44,70)を第３チューブ状体(72)上方で下降させて、チューブ状体製作装置(56)(図２５を参照)により接続される。
【００７７】
図２６に示すとおり、スタンドアーム(58)は完成したスタンド(44,70,72)を持ち上げて準備孔(46)から脱出させ、補助ラッキングステーション(60)に対して垂直な位置の中を移動させ、配置及び解放する。スタンドアーム(58)は延出及び移動又は必要に応じて回転することができ、チューブ状体は、準備孔(46)(図２Ａの仮想図を参照)と補助ラッキングステーション(60)(図２Ａの実線を参照)との間に配置される。補助ラッキングステーション(60)は、約１０本のチューブ状スタンドを収容できることが望ましい一方、他の本数を収容することもできる。
【００７８】
図２７に示すとおり、オンライン式の作業を行っていないとき、ブリッジクレーン(86)はチューブ状スタンド(例示目的でドリルパイプスタンド(44)(70)(72)を示しているが、他のスタンドをステーション(60)の中で用いることもできる)を補助ラッキングステーション(60)から除去することができる。ブリッジクレーン(86)は、スタンドを適宜必要に応じて第１(128)又は第２(130)チューブ状体ラッキングステーションのいずれかへと移動させることができ、或いはスタンドをトップドライブ(12)へ直接移動させることもできる。ケーシングのチューブ状スタンド(44A)(70A)についても同様の動作が、図２８に示されている。第１チューブ状体ラッキングステーション(128)に配置されたケーシングスタンドを操作するために、ケーシングフレーム(122)がブリッジクレーン(86)に取り付けられている。遠隔操作可能なランス(129)の端面が、第１チューブ状体ラッキングステーション(128)の中に示されている。
【００７９】
上記から分かるように、ブリッジクレーン(86)がオンライン式の作業に使われている間も、オフライン式のスタンド構築作業は妨げられることなく継続することができる。ブリッジクレーン(86)は、オフライン式のスタンド構築作業においてクリティカルパス(critical path)ではない。ブリッジクレーン(86)がオフライン又はオンライン式作業のどちらの作業に使用される場合でも、他方の作業のスピード及び機能を妨げることはないであろう。
【００８０】
＜オンライン式＞
【００８１】
図１６乃至図２８に関する上記説明は、上記のとおりオフライン式作業に関するものであるのに対し、図１８乃至図２２は、主要な、即ちオンライン式の掘削作業がこれらオフライン式作業といかにして同時に進行するかを示している。図１８に示されるように、デッキクレーン(18)はオフライン式作業が行われている間、チューブ状体(20)をキャリッジ(30)に載置する。図１９乃至図２０に示されるとおり、キャリッジ(30)はチューブ状体(20)を移動させ、掘削デッキ(16)を横断して、井戸中心部(14)に向かわせる。油圧で作動するフロントパイプリフター(39)は井戸中心部(14)の近くでチューブ状体(20)の端部を僅かに持ち上げ、そこでチューブ状体はトップドライブ(12)により把持される(図２０を参照)。トップドライブ(12)は次に、井戸中心部(14)と整列した垂直位置までチューブ状体(20)を持ち上げて(図２１を参照)、その後チューブ状体(20)を下降させる(図２２を参照)。上記の工程は第２チューブ状体でも再び行われることで、第２チューブ状体は、井戸中心部上方に延在しているチューブ状体とチューブ状体製造装置(42)により接続される位置に置かれる。
【００８２】
＜載置(laydown)＞
【００８３】
オンライン及びオフライン式作業は、チューブ状体の除去、分離、及び載置において、上述した順序と逆の順序で同時かつ独立して行うことができる。主要な又はオンライン式の作業において、トップドライブ(12)はチューブ状ストリングを井戸中心部(14)を通して引き上げ、チューブ状体製造装置(42)を用いて、単一のチューブ状体又はチューブ状スタンドのどちらかを、ストリングから分離する。分離されたチューブ状スタンドは、デリック(10)まで持ち上げられてブリッジクレーン(86)まで移され、チューブ状体ラッキングステーションの一つへと運搬されることができる。チューブ状スタンドは、同時かつ独立して分離され、スタンドアーム(58)及びＨＴＶ(48)を用いて狭い通路(22)のオフライン側にあるパイプラック(43)へ移される。単一のチューブ状体(例えばチューブ状体(20)(図２９を参照))が分離されると、トップドライブ(12)で操作され、垂直なチューブ状体(20)の低い方の端部が、井戸中心部(14)の近くの位置にあるキャリッジ(30)の端部に配置されたレイダウントロリー(40)に載置される。キャリッジはその後井戸中心部(14)から取り除かれ、図２９に示されるように狭い通路(22)に戻される。
【００８４】
発明の上述した開示及び説明はその例示であって、例示されたシステム及び構造、並びに作業方法の詳細における様々な変更は、本発明の精神から逸脱することなく行うことができる。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３０Ｃ】
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