(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリルリグ（３）に取付けるドリルロッド交換機組立体（１）であって、前記組立体（１）は、縦軸（７）を有し、上下端（９，１１）に終わる細長い支持軸（５）と、前記支持軸（５）をドリルリグ（３）に前記縦軸（７）の周りに回転するように取付ける手段と、前記支持軸（５）上に前記支持軸の上端（９）に隣接してついており、ドリルロッド上端が通過する穴を有する上側ハウジング（２０）と、前記支持軸上に前記支持軸の下端（１１）に隣接してついており、ドリルロッド下端が通過する穴を備える下側ハウジング（３０）と、前記支持軸上についているドリルロッドスペーサ手段（１２０）と、前記上ロッドハウジング（２０）に隣接して配置された第１のグリッパアーム手段（７０）と、前記下ロッドハウジングに隣接して配置された第２のグリッパアーム手段（７４）と、前記第１及び第２のグリッパアーム手段（７０，７４）は互いにほぼ同時に作用するように適応され、前記第１と第２のグリッパアーム手段をドリルリグに取付ける手段と、前記支持軸（５）及び前記第１と第２のグリッパアーム手段を起動させる手段（９６，１１０）を備え、
前記第１及び第２のグリッパアーム手段の運動に応じて、ドリルロッドを前記上及び下ドリルロッドハウジング（２０，３０）の中に交互に保持したり、ドリルロッドを上及び下ドリルロッドハウジング（２０，３０）から動かすゲート手段と
を備えることを特徴とするドリルロッド交換機組立体。
【請求項２】
前記細長い支持軸（５）を前記回転軸（７）の周りに回転させる手段（４０）をさらに備える請求項１に記載の組立体。
【請求項３】
ドリルロッドスペーサ手段が前記細長い支持軸（５）に取付けられ、前記支持軸（５）の縦軸（７）に垂直な少なくとも一つの環状フランジ（１２２）を備え、前記フランジ（１２０）が複数の間隔を離したスプロケット（１２４）を上に備え、各対スプロケット（１２４）の間にドリルロッドを受けるくぼみ（１２６）を形成している請求項２に記細の組立体。
【請求項４】
前記第１のグリッパアームが
（ａ）ドリルリグに取付けるに適応したブラッケット（８０）、
（ｂ）第１の端（８４）において前記ブラケットに旋回自在に接続されたアーム（８２）、
（ｃ）前記アーム（８２）の第２の端（９０）に接続された第１のあご（８８）、前記第１のあご（８８）とアーム（８２）がドリルロッド貯蔵位置とドリルロッド使用位置の間を移動でき、
（ｄ）前記第１のあごに旋回自在に接続され、ドリルロッド掴み位置と離し位置の間を移動可能な第２のあご、
（ｅ）前記ブラケット（８０）に第１の端（１３２）で旋回自在に接続され、第１の位置と第２の位置の間の前記アームの運動に応じて前記アームに取付けられた案内を介して摺動可能な第２の端（１３６）を有する摺動ゲート部材（１３０）で、第１の位置において、前記ゲート部材（１３０）がドリルロッドを前記ドリルロッドハウジング（２０）の中に保持し、第２の位置において、前記ゲート部材（１３０）がドリルドッドの前記ドリルロッドハウジング（２０）からの移動を可能にし、
（ｆ）前記アーム（８２）と前記ブラケット（８０）に接続され、前記第１のあご（８８）とアーム（８２）を旋回させて所定の位置に出し入れする第１の油圧シリンダ（９６）、
（ｇ）前記アーム（８２）と前記第２のあご（１０６）に接続され、前記掴み位置と離し位置の間を前記第２のあご（１０６）を旋回させる第２の油圧シリンダ（１１０）を
備える請求項１に記載の組立体。
【請求項５】
前記上ドリルロッドハウジング（２０）が前記支持要素（５）に取付けられた管状体を備え、前記管状体が前記縦軸（７）を囲む側壁（３２）を備え、前記縦軸（７）に平行に伸び、前記ハウジングの穴が前記側壁（２２）の中に縦に伸びるスロット（２４）を形成し、前記管状体がドリルロッドを取り巻くのに適応している請求項４に記載の組立体。
【請求項６】
前記下ドリルロッドハウジング（３０）が前記支持要素（５）に取付けられた管状体を備え、前記管状体が前記縦軸（７）を囲む側壁（３２）を備え、前記縦軸（７）に平行に伸び、前記ハウジングの穴が前記側壁（３２）の中に縦に伸びるスロット（３４）を形成し、前記下ドリルロッドハウジング内の縦スロット（３４）が前記ドリルロッドハウジング（２０）にある前記縦スロットと整列し、前記管状体がドリルロッドを取り巻くのに適応している請求項５に記載の組立体。
【請求項７】
さらに、
（ａ）前記支持軸（５）が伸縮に適応され、
（ｂ）前記第１及び第２のグリップアーム組立体（７０，７４）を前記ドリルリグ（３）上で垂直に位置を直して前記伸縮支持軸に対応する手段を備える請求項６に記載の組立体。
【請求項８】
ドリルリグ（３）に取付けるためのドリルロッド組立体（１）であり、前記組立体（１）がドリルリグ（３）に取付けられ前記縦軸（７）に関して回転する細長い支持軸（５）と、前記支持軸についていて複数のドリルロッドを共同して収容する上ハウジング（２０）及び下ハウジング（３０）と、貯蔵位置から穿孔操作において使用する位置へドリルロッドを掴んで動かし、互いにほぼ同時に作用するようにした少なくとも一つのグリッパアーム手段（７０，７４）と、前記支持軸（５）と前記グリッパアーム手段を起動する手段を備え、前記第１及び第２のグリッパアーム手段の運動に応じてドリルロッドを前記上及び下ハウジング（２０，３０）の中に交互に保持したり、ドリルロッドを前記上及び下ドリルロッドハウジング（２０，３０）から動かすゲート手段をさらに備えることを特徴とするドリルロッド交換機組立体。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、一般的に言えば、ドリルリグに関し、さらに詳しく言えば、ドリルリグについている回転コンベヤ形ドリルロッド交換機に関する。穿孔操作において、ドリルロッドの長さ又はドリルロッドの直径を変えることが必要な場合がある。そのような交換の場合、従来のドリルリグは多くの個々の構成要素を焼き切るか取り外してそれらに代えて新しい構成要素を取付けるという複雑で時間のかかる処理を作業者に要求する。また作業員がドリルロッドを貯蔵回転式コンベヤに出し入れできるようにするために、必要なドリルロッド交換機の構成要素の数と複雑さを増大させた要求条件とは関係なく、ゲートを油圧又は電気的手段によって作動させなければならなかった。
このような従来技術のドリルロッド交換機組立体は１９９４年にランド三世（Ｌａｎｄ，III）に交付されたＵ．Ｓ．−Ａ−５，２８４，３７５に記載されている。Ｕ．Ｓ．−Ａ−５，２８４，３７５は、ドリルロッドをロッド貯蔵カルーセル内の位置から掴んでドリルロッドをドリルリグの中心線に置くグリップ手段を有する単動ドリルロッドグリップ機構を開示している。このグリップ手段は旋回可能に接続されグリッパアームを掴まれるドリルロッドの周りで開閉するのを制御する油圧式シリンダによって動力を与える二つのグリッパアームを備えている。しかし、これと他の従来技術のドリルロッドグリップ装置は貯蔵された位置にあるドリルロッドを保持するか又はドリルロッドを使用に供するときドリルロッドをグリップ手段に導き入れるためにグリップ手段と同時に相互作用するゲート手段を備えていない。
前述のことは現在のドリルロッド交換機にあると知られている限界を示している。したがって、上述の限界一つ以上を克服することを目的とした代替品を提供することが有益であることは明らかである。それゆえ、後でさらに完全に説明する特徴を備える適当な代替品を提供する。
発明の概要
本発明の一つの面において、これはドリルリグに取付ける以下のようなドリルロッド交換機組立体を提供することによって達成され、前記組立体は、縦軸を有し、上下端に終る細長い支持軸と、ドリルリグに前記支持軸を前記縦軸を中心に回転するように取付ける手段と、前記支持軸上に前記支持軸の上端に隣接して複数のドリルロッド端を収容し、ドリルロッド上端が通過する穴を有する上側ハウジングと、前記支持軸上に前記支持軸の下端に隣接して複数のドリルロッド下端を収容し、ドリルロッド下端が通過する穴を備える下側ハウジングと、前記支持軸上にあって前記上下ロッドハウジング内で前記支持軸にほぼ平行な位置に複数のドリルロッドの間隔をあけるドリルロッドスペーサ手段と、前記上ロッドハウジングに隣接して配置され前記上ロッドハウジング内の貯蔵位置から穿孔操作において使用する位置へ１本のドリルを同時に掴んで移動させる第１のグリッパアーム手段と、前記下ロッドハウジングに隣接して配置され前記下ロッドハウジング内の貯蔵位置から穿孔操作において使用する位置へ１本のドリルを同時に掴んで移動させる第２のグリッパアーム手段と、前記第１及び第２のグリッパアーム手段は互いにほぼ同時に作用するように適応され、前記第１と第２のグリッパアーム手段をドリルリグに取付ける手段と、前記支持軸及び前記第１と第２のグリッパアーム手段を起動させる手段を備え、前記第１及び第２のグリッパアーム手段の運動に応じて、ドリルロッドを前記上及び下ドリルロッドハウジングの中に交互に保持したり、ドリルロッドを上及び下ドリルロッドハウジングから動かすゲート手段とを備えている。
前述及びその他の面は添付図面と合わせて考慮するとき発明の以下の詳細な説明から明かになるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明のロッド交換機組立体の斜視略図である。
図２はドリルロッドを貯蔵する位置に旋回された本発明のグリッパアーム組立体の平面図である。
図３は図２のグリッパアーム組立体の底面図である。
図４は図２の線４−４に沿った図である。
図５は図２の線５−５に沿った図である。
図６は図２の線６−６に沿った図である。
図７は図２のグリッパアーム組立体の斜視図である。
図８は穿孔中心線を覆う位置に旋回された本発明のグリッパアーム組立体の底面図である。
図９は図８の線９−９に沿った図である。
図１０は図８の線１０−１０に沿った図である。
図１１は図８の線１１−１１に沿った図である。
図１２は図８のグリッパアーム組立体の斜視図である。
図１３はドリルロッドを貯蔵位置に保持する第１の位置にあるグリッパアーム組立体を描き取り除いた部品のある略図と形影図の第２の位置にあってドリルロッドの貯蔵位置から穿孔中心線を覆う位置への運動を描いている。
図１４は上支持ビーム、回転アクチュエータ及びトップドリルロッドハウジングを持った本発明の支持軸の頂端の立面図である。
図１５は図１４の線１５−１５に沿った断面図である。
図１６は図１４の線１６−１６に沿った図である。
図１７は図１４の線１７−１７に沿った図である。
図１８は本発明の運転のための略油圧回路である。
詳細な説明
図１は、形影図で示された従来のドリルリグ３に取付けられたものを描いた本発明のロッド交換機組立体１の斜視略図である。ロッド交換機１は、縦軸７を有する細長い支持軸５を備えている。支持軸５は上端９と下端１１に終っている。支持軸５をドリルリグ３に取付ける手段がボルトによるなどでフランジ１５においてリグ３に固定されている上支持ビーム１３を備えている。支持ビーム１３の第２の端は、その中に支持軸５の上端を支承している。下支持ビーム１７は、リグ３に上支持ビーム１３と同様の方法で固定されている。支持ビーム１７の第２の端がその中に支持軸５の下端１１を支承している。支持軸５は軸線７の周りに回転できる。
上ハウジング２０は、上端９の近くで支持軸５に接続されて複数のドリルロッド上端（図示なし）を収容する働きをしている。上ハウジング２０は、軸線７を囲み、それに平行に伸びる側壁２２を有する管状体を備えている。上ハウジング２０は、以下に説明するように、上ドリルロッド端の出し入れのための縦に伸びるスロット２４を備えている。上ハウジング２０は、底端２６が開いている。
下ハウジング３０は、下端１１の近くで支持軸５に接続されて複数のドリルロッド下端（図示なし）を収容する働きをしている。下ハウジング３０は、軸線７を囲み、それに平行に伸びる側壁３２を有する管状体を備えている。下ハウジング３０は、以下に説明するように、上ドリルロッド端の出し入れのための縦に伸びるスロット３４を備えている。スロット２４及び３４は、ドリルロッドが通過できるように互いに縦に整列している。下ハウジング３０は、上端３６で開いてドリルロッドを中に支持するために底端３８で閉じている。
支持軸５を回転する油圧アクチュエータ４０が支持軸５の上端９に上ハウジング２０の上端４２に隣接して接続されている。アクチュエータ４０は通常設計のものであってよい。図１４−１７に示されているように、支持軸５は、中空管であり、支持軸５の上端９は上ハウジング２０の中のフランジ４６に終っている。中空管状コネクタ４８が一端５０で支持軸５の中に溶接されている。管状コネクタ４８の第２の端５２が軸受５４の中に回転可能に支承されている。第２の端５２の内側側壁はハウジング２０に付いてついている取付け部材５８にボルト付けされているアクチュエータ４０の回転軸５６に付いている合せスプラインを受けるようにキーみぞを切られている。支持軸５は１区分材以上で構成されてもよく、その区分材はボルト付けフランジ６０によって隣接区分材に接続される。支持軸５の下端１１は同様にして軸受で支承されるが、他の通常の回転接続を用いることができる。上グリッパアーム組立体７０が上ハウジング２０に隣接してフランジ７２においてドリルリグ３にボルト付けされている。下グリッパアーム組立体７４が下ハウジング３０に隣接してフランジ７６においてドリルリグ３にボルト付けされている。グリッパアーム７０及び７４は同じであり、一方の説明が他方にも十分である。
図２−７を参照すると、上グリッパアーム組立体７０は、溶接によるなどでフランジ７２に接続された固定支持ブラケット８０を備えている。アーム８２は第１の端８４においてピボットピン８６のところでブラケット８０に旋回自在に接続されている。第１のあご８８がアーム８２の第２の端９０に接続されている。あご８８は、周知のように、ドリルロッドを掴むための着脱式耐摩パッド９２を付けている。第１のあご８８とアーム８２は、後述のように、二つの部材の間の相対運動なしに一体で動く単一構造体を形成する。
支持部ラケット８０は横板９５によって一つに溶接された２枚の間隔を離した板９４によって形成されている。アーム８２は２枚の間隔を離した板９３と横板９７（図７）によって形成されている。アーム８２は２枚の板９４の間を動くように位置決めされている。第１の油圧アクチュエータ９６はロッド９８においてブラケット８０にあるタブ９７にピボットピン１００において旋回自在に接続されている（図３）。シリンダ１０２はアーム８２にピボットピン１０４で旋回自在に接続されている。アクチュエータ９６は２枚の板９４の外側に位置決めされている（図６）。
第２のあご１０６が第１のあご８８にピボットピン１０８で旋回可能に接続されている。あご１０６は、周知のように、ドリルロッドを掴むための着脱式耐摩パッド９２を付けている。第２の油圧アクチュエータ１１０はロッド１１２において第２のあご１０６にピボットピン１１４において旋回自在に接続されている。シリンダ１１６はアーム８２にピボットピン１１７で旋回自在に接続されている。アクチュエータ１１０は２枚の板９３の間に位置決めされている（図６）。
したがって、アーム８２、第１のあご８８及び第２のあご１０６は穿孔中心線１１８上方の第１の位置（図８、１３）（本明細書においてドリルロッド使用位置という）と穿孔中心線から離れた第２の位置（図１、２及び１３）（本明細書おいてドリルロッド貯蔵位置という）の間を第１のアクチュエータに応答して動くことを理解できる。また、ロッド掴み位置とロッド離し位置の間で第２のアクチュエータ１１０に応答して動くことを理解できる。
図１は、軸線７に直角に支持軸５に取付けられた１対の環状フランジ１２２を備えるロッドスペーサ手段１２０（一般にロッド回転コンベヤという）を示す。一つのフランジが各ドリルロッドハウジング２０、３０に隣接して配置されている。各フランジは、周知のように、各１対のスプロケット１２４の間にドリルロッドを受けるくぼみ１２６を形成する複数の間隔を離したスポロケットを備えている。１対のフランジ１２２を好ましいとするが、それより少なくても多くてもよい。
図２、７、８、１２及び１３は、摺動ゲート部材１３０を示し、この部材の機能は、グリッパアームがドリルロッド貯蔵位置にあるとき、ドリルロッドをハウジング２０、３０及びロッドスペーサのくぼみ１２６の中に保持すること及びグリツパアームがドリルロッド貯蔵位置へ引っ込んでいる間ドリルロッドが穿孔中心線１１８の上方に留まることができるようにすることである。ゲート部材１３０は、ブラケット８０にピボットピン１３４で旋回自在に接続されている第１の端１３２を備える細長い板を備えている。第２の端１３６がアーム８２の運動に応じてアーム８２に取付けられた案内１３８を介して摺動可能である。したがって第１の位置、ロッド貯蔵位置、において、ゲート１３０は、案内１３８を介して、図１３において実線で示されたハウジング２０、３０の中のスロット２４、３４からドリルロッドが抜け出さないようにする位置へ摺動的に伸ばされる。第２の位置、ロッド使用位置、において、ゲート１３０は、案内１３８を介してグリッパアーム組立体７０、７４がドリルロッドを穿孔中心線１１８の上方に置いたにのちに図１３の実線で示されたロッド貯蔵位置に回転して戻ることができるようになる位置へ摺動的に引っ込められる。端１３６は、回転コンベヤ１２０がハウジング２０、３０の中のスロット２４、３４に隣接した新しいドリル位置へ回るとき、ドリルロッドをあご８８、１０６に関して適当な位置に案内するように片側で弓形である。
本発明のロッド交換機組立体は、異なるドリルロッド長さと直径に対して調節可能である、ドリルロッドの長さが変わる場合、支持軸５は、フランジ６０に接続された中間区分材を追加（または除去）することによって長くしたり（又は短くしたり）できる。各個々の副組立体、すなわち、支持ビーム１３、１７及びグリッパアーム組立体７０、７４、は穿孔リグから容易に取り外して新しいドリルロッド長さに適応するために垂直に位置決めし直しできる単一モジュール化装置として提供される。また、単一ドリルロッドだけをドリルストリングに追加することが必要な場合、回転コンベヤ１２０を除いて、大型のハウジング２０、３０を単一のドリルロッドを受け入れるのに適応した小型ハウジングで置き換えできる。異なるドリルロッド直径は耐摩パッド９２及び必要ならばドリルロッドスペーサ１２０を変えることによって適応できる。
【図１】
0003937243.tif 000002
【図２】
0003937243.tif 000003
【図３】
0003937243.tif 000004
【図４】
0003937243.tif 000005
【図５】
0003937243.tif 000006
【図６】
0003937243.tif 000007
【図７】
0003937243.tif 000008
【図８】
0003937243.tif 000009
【図９】
0003937243.tif 000010
【図１０】
0003937243.tif 000011
【図１１】
0003937243.tif 000012
【図１２】
0003937243.tif 000013
【図１３】
0003937243.tif 000014
【図１４】
0003937243.tif 000015
【図１５】
0003937243.tif 000016
【図１６】
0003937243.tif 000017
【図１７】
0003937243.tif 000018
【図１８】
0003937243.tif 000019