JPS6364594B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は井戸掘削リグ中に配置することがで
き、ケーシング・ストリングを下降させてリグで
掘削された井戸の中に入れるために使用すること
のできる改良ジヤツキ機構に関する。このジヤツ
キはケーシング・ストリングが移動ブロツク及び
リグの他の通常の諸機器により吊下されかつ支持
されるには重すぎるような深い井戸に使用するこ
とが特に望ましい。このジヤツキは掘削中に回転
テーブルが配設されていた、リグ中の位置に配置
され、ケーシングを遂次下降させるように２個の
掴持ユニツトを比較的垂直な方向に作動するため
井戸の中心軸線の両側に配置されたピストン−シ
リンダ機構を含む。

本発明は上述の一般型のジヤツキの改良を提供
するものであつて、特にいくつかの点で、下降さ
せられる重量により及ぼされる荷重による力をリ
グの配置される位置における地面に、最少の構造
で、しかも、好ましくは上述の力をリグのフレー
ム構造それ自体に及ぼすことのないようにして、
低下させて伝達させる方法に関する。これらの成
果は荷重による力を地中に支持されたベースに伝
達するための荷重支持部材としてジヤツキを駆動
するピストン−シリンダ機構のシリンダを利用す
ることによつてその大部分が達成される。これら
ピストン−シリンダ機構は井戸の中心軸線の両側
で、好ましくはこの軸線に関して直径方向の両側
で垂直に延びるとともにベースに支持された下部
を有する。第１のパイプ掴持構造体は、そこから
及ぼされる力による荷重が下向にシリンダを通つ
て伝達されるような関係にあるピストン−シリン
ダ機構の上方部分によつて支持され、したがつて
前記掴持構造体はこれらシリンダを介して直接に
ベースから支持される。シリンダと共働するピス
トンはシリンダを超えて上方に突出するロツドを
有し、第２のパイプ掴持ユニツトがピストンによ
つて支持され、しかもケーシングを解放自在に掴
持、支持及び下降させるため両掴持ユニツトは２
つの上側構造体によつてそれぞれ支持される。ジ
ヤツキを組立てる際、２つのシリンダは位置決め
テンプレートの開口を通つて挿入され、この位置
決めテンプレートはシリンダを所定の離隔関係に
保持するように作用する。

本発明の上述の特徴及び目的とその他の特徴及
び目的については、添付図面に示す本発明の代表
的実施例についての以下の説明により明らかとな
ろう。

第２図において、フレーム構造の井戸掘削リグ
を全体として１０で示す。井戸掘削リグ１０は、
上方に突出するマストすなわち掘削やぐら１１、
やぐら１１の下端で地面１３から上方に隔設され
たリグの水平床１２、及び水平床１２とマスト１
１とを支持する下部構造体１４を含む。ドリル・
ストリング及びその他の機器を井戸中に吊下する
移動ブロツク１７を昇降させるべく引張装置１５
が索１６を介して働く。第２図は地中に井戸を実
際に掘削し終えたときのリグを示し、このとき本
発明が実施化されたジヤツキ１９はケーシング２
０のストリングを井戸の中に下降させるためにリ
グ内に配置される。

第１図は掘削作業中のリグを示し、この場合通
常の回転テーブル２１がリグの床１２の中心凹所
すなわち中心開口２２内に配置され、この回転テ
ーブルは凹所２２の下側を横断して延びる１対の
平行ビーム２３によつて支持される。ビーム２３
は図示のように同一の形ビームであつてよく、
これらはリグ及び井戸の垂直軸線の両側に配置さ
れ、しかもその両端でリグの下部構造体１４に連
結される。回転テーブル２１は２５として略示さ
れた通常のマスタ・ブツシング及び角形ブツシン
グを介して作動し、これにより非円形ケリー
（kelly）２６及びその連結掘削パイプ２７が軸線
２４のまわりで回転駆動させられて、井戸の掘削
が行なわれる。

ジヤツキ１９は充分な負荷処理能力を持つてよ
く、それは、マスト１１及び支持構造体１４から
なるリグ・フレーム構造体と、引張装置、作動索
１６、クラウン・ブロツク２８、移動ブロツク１
７及びその他の関連機器などとの負荷処理能力を
超える。たとえば、引張装置、リグ・フレーム構
造体、及びドリル・ストリング２７を吊下する関
連機器はドリル・ストリングを500トン以下の重
量まで支持して駆動することのできるようになつ
ている。このような負荷処理能力はドリル・スト
リングを所望の深さまで支持するのにまつたく充
分なものと思われるが、しかしその同一深さの穴
のライニングに必要なケーシング２０のストリン
グの一層大きな重量を支持することはできない。
それ故、ジヤツキ１９は引張装置などよりも相当
に大きな負荷処理能力、たとえば1000トンまでの
荷重を支持する能力を有し、このため掘削作業中
に一層重い荷重支持能力を持つリグを使用するこ
となく、上述のリグでもつて非常に重いケーシン
グを地中に降ろすことができる。

第３図を参照すると、ジヤツキ１９は２個の代
表的な同一のピストン−シリンダ機構２９を含む
ジヤツキからなり、これら機構はその下端部でベ
ース３０上に支持され、ベース３０は大地面から
支持される。

ケーシング・ストリングの重い荷重に応じるの
を助けるために、地中に明けられた穴すなわわち
凹所３２（第２図）の中にコンクリート基礎３１
を形成し、この基礎の上表面に地面の高さで２枚
の水平金属板３３を配置して、これら金属板３３
にベース３０を係合させて支持するようにするこ
とができる。ケーシング２０は両ピストン−シリ
ンダ機構２９間を下方に延び、さらに井戸の頂部
に取付けられた防噴装置３４を貫通する。

ベース３０は、好ましくは、多数の金属部品か
ら組立てられた剛直な構造体形式を取り、これら
金属部品は適当にボルト締めされるかまたは別の
方法で固着されて、ケーシング及び井戸の軸線の
両側で２つの同様な上方突出部分３５及び３６を
形成する。上方突出部分３５および３６は部分３
７及び３８（第７図）によつて強固に連結され、
部分３７及び３８は地面のちようど上側に配置さ
れ、しかも一番下の防噴装置の側方突出部分４０
の下側に位置するようになつている。ベース３０
の上方突出部分３５及び３６の頂部は水平金属板
３９の形式を取ることができその上にピストン−
シリンダ機構２９が載設される。

２つのピストン−シリンダ機構２９は全く同一
のものであつてよく、これらシリンダ機構２９は
２つの垂直平行軸線４０及び４１に沿つて垂直方
向に延び、これら軸線４０及び４１はリグ及び井
戸の主軸線２４に対し平行であり、しかもこの主
軸線に対し直径方向の両側に同主軸線から等間隔
に隔置されている。各ピストン−シリンダ機構２
９のシリンダ４２は管状側壁４３を有し、この側
壁の内側及び外側は軸線４０または４１のまわり
で円筒形となつており、またその下端部は水平底
壁４４によつて閉じられる。水平底壁４４は側壁
４２と係合してそこに溶接などで固着され、かつ
ベース３０の該当上部板３９の上側面に載置され
る。シリンダ４２の下端部は複数の位置決めラグ
もしくは位置決めフインガ４５によつてベース構
造体上の所定位置から水平方向に移動しないよう
に拘束され、位置決めフインガ４５は板３９に溶
接されしかもそこから上方に突出し、このとき位
置決めフインガ４５は該下端部の外表面と円周上
の離間位置で係合する。すなわち、フインガ４５
によつてソケツト構造体が形成され、シリンダ４
２の下端部は位置決め関係で該ソケツト構造体に
挿入可能となつている。第７図に示すように、４
つのラグ４５を各シリンダ４２のまわりに等間隔
で設けることができる。これらラグ４５の上端に
はカム面４６に設けることができ、カム面４６に
軸線４０または４１に向つて半径方向内側に進む
につれ下方に傾斜し、このためシリンダがソケツ
ト構造体内を下方に移動するとき、シリンダは中
心位置に案内される。

各ピストン−シリンダ機構２９のピストン４７
はシリンダ４２に摺動自在に係合し、かつ軸線４
０または４１に沿つて上下に往復運動をすること
ができる。ピストン４７はピストン・ロツド４８
を有し、ピストン・ロツド４８はシリンダ４２の
上端４９をシール関係で貫通して上方に突出す
る。加圧作動流体は、リグの床１２上のオペレー
タの制御下で、作動流体供給源５１から５０とし
て略示された管路を経て選択的にシリンダの上端
または下端に供給され、オペレータの制御はパネ
ル５２の制御要素を作動させることによつて、典
型的には適当なパイロツト弁組立体を介して作動
することによつて行なわれる。加圧作動流体をシ
リンダの下端から排出させ、また加圧作動流体を
その上端から流入させることにより、ピストンは
シリンダに対して下側に動き、一方作動流体ライ
ンの接続を逆にすると、ピストンは上側に動く。
ピストンの下降運動中、ピストンの下側から排出
される作動流体の流量について２つの調節自在の
チヨーク弁５３の開度を変えることによつて調節
することが好ましく、この場合ケーシング２０を
ジヤツキ２０でもつて下降する際の下降速度につ
いて正確にしかも確実に制御することができる。

両シリンダ４２の上端部はシリンダ位置決め兼
係止フレームすなわちテンプレート５４を下方に
挿通させることによつて所望の相互離隔関係で配
置される。テンプレート５４については本質的に
は偏平な金属板部材から作ることができ、これら
部材は第３図及び第６図に示すように適当に溶接
するなどして固着される。このテンプレートすな
わち枠５４は２つの同様な平行隔設剛性金属スト
リツプ５５からなり、これらストリツプは横連結
部材５６によつて剛直に連結され、これにより２
つの離隔した代表的には短形の開口５７が形成さ
れる。これら開口５７の寸法はシリンダ４２をぴ
つたり収容するような大きさになつており、しか
も軸線４０及び４１が適正な離隔関係に維持され
るようになつている。枠すなわちテンプレート５
４には、また、２つの短形開口５７の間で短形中
心開口５８が形成され、それはケーシング２０の
延長部を下方に貫通させるような寸法を有する。
ピストン−シリンダ機構２９をリグの床１２の中
心開口２２に下方に挿入する前に、枠５４は回転
テーブル支持ビーム２３の２つの水平フランジの
上側面に置かれるので、ピストン−シリンダ機構
をを開口５７に下方に挿通することができる。

シリンダ４２は、定位テンプレート５４の高さ
より上方で、その外表面に等間隔で周設された多
数の連結ブラケツトすなわち目付きラグ５９を担
持し、多数の代表的にはＵ字形リンク６１が水平
ピン６０でもつて目付きラグ５９に枢動自在に連
結される。ねじ１６１はリンク６１とテンプレー
ト５４との開口を貫通して垂直方向に延びる。ね
じ１６１には、リンクに対して下方に支承するへ
ツドと、テンプレートに対して上方に支承するナ
ツトとを設けることができ、これによりシリンダ
はテンプレートに対して保持され、シリンダの上
昇運動が阻止される。しかしがら、シリンダ４２
は、リンク６１とテンプレート５４との間に図示
のような垂直間隔が設けられていることから、テ
ンプレートに対して僅かばかり下方に動くことが
できる。というのは、シリンダのかかる下方運動
時にねじがテンプレートの挿通開口中をテンプレ
ートに対して下方に移動することができるからで
ある。

テンプレート５４は、多数のＬ形クランプすな
わち締結部材１２３などでもつてビーム２３に取
付けることによつて固定位置に保持される。クラ
ンプ１２３はテンプレート５４の開口を貫通して
延びて、その下端はビーム２３のフランジの下側
で曲げられ、クランプ１２３はその上端でのナツ
トによるねじ連結でもつて該フランジに対して締
付けられる。

各シリンダ４２は、連結ラグ５９のすぐ真上
で、環状フランジ６２を担持する。このフランジ
６２については、その外側に溶接された金属など
の剛性リングとして形成することができる。フラ
ンジ６２の上方で、シリンダ４２は第１の上部横
断支持構造体６３を支持し、この支持構造体６３
上には第１のケーシング掴持ユニツト６４が担持
される。ピストン・ロツド４８の上端は同様にし
て第２の上部支持構造体６５を担持して、同支持
構造体を垂直方向に作動する。支持構造体６５上
には第２の掴持ユニツト６６が担持される。支持
構造体６５については、代表的には、第５図の平
面図に図示するような外形を有してよい。また、
第４図に示すように、支持構造６５は、垂直に延
びる部材６８によつて固着された上側および下側
剛性金属水平板６７を含み、これら水平板は、ユ
ニツト６５を貫通しかつ軸線２４を中心とする比
較的大きな中心垂直開口６９を形成するような形
状にされ、また開口６９の両側にはシリンダの軸
線４０及び４を中心とする２つの小さな開口７０
が設けられる。開口７０の寸法については、ピス
トン・ロツド４８の縮少直径端部を正確に収容し
かつ該端部とぴつたり嵌合するようになつてお
り、このときピストン・ロツド４８の環状肩部は
上側に向いてユニツト６５の下側板６７と係合
し、このためそれはピストン・ロツドから支持さ
れることになる。ピストン桿の上側端部の溝に収
容される止め輪７３は開口７０のまわりで上側板
６７と係合し、これによりユニツト６５はピスト
ン・ロツドにロツクされて、該ピストン・ロツド
ともに上下運動するようになつている。掴持ユニ
ツト６６は水平下側面７４を有し、これは支持構
造体６５の上側板６７の水平上側面と係合し、こ
のときユニツト６６は、上側板６７に固着されか
つ円周に沿つて均一に隔設された多数の位置決め
ラグ７５（代表的には４つのラグ）間に収容され
ることにより、軸線２４に対して心決めされる。
ラグ７５には、好ましくは、カム面７６が設けら
れ、このカム面は半径方向内側に進むにつれて下
方に傾斜し、これによりユニツト６６が支持構造
体６５上で心決めされる。

シリンダが取付けられた支持構造体６３は上述
した構造体６５と本質的には同様に構成され、そ
こには、比較的大きな中心開口７７と、直径方向
の両側に配置された２つの小さな開口７８とが設
けられるが、開口７８は上側構造体６５の対応開
口７０よりも充分に大きく、このためシリンダ４
２が正確な位置で収容されるようになつている。
掴持ユニツト６４は構造体６３の上側水平板７９
の上側面に載置され、しかも構造体６５について
すでに述べたラグ７５に対応するラグ１７５によ
つて位置決めされる。

２つの掴持ユニツト６４及び６６は同一のもの
であつて、ケーシングを解放自在に掴持したり支
持したりする楔形すべり部材を有する周知のタイ
プのものである。掴持ユニツト６６の上部は第８
図に略示され、それは外側環状剛性本体８０を含
み、そこには、楔形すべり部材８２と係合可能
な、下方に向つてテーパの付けられた内側摺動面
８１が設けられ、これにより、すべり部材８２が
環状剛性本体８０に対して下降運動したときにカ
ム作用によつてすべり部材が内方に向かつて案内
されてケーシングと掴持係合することになる。す
べり部材８２の内側面８３は掴持ダイスすなわち
歯８４を備えるように形成され、これら歯８４は
ケーシングの表面にかみ込んで、それを効果的に
支持するようになつている。すべり部材８２はリ
ング８５によつて吊下され、このときスベリ部材
はリンク８６によつてリング８５に連結されるの
で、同部材が上下に作動させられるとき、リンク
８６は半径方向内側及び外側に動くことができ
る。このような上下作動は円周方向に沿つて隔設
された多数のピストン−シリンダ機構８７によつ
て行なわれ、この場合シリンダは剛性本体８０に
連結され、またピストンはリング８５に連結され
る。言うまでもなく、すべり部材が第８図に実線
で示す作動位置にあるとき、ケーシングは掴持ユ
ニツトによつて支持されるが、すべり部材が第８
図に破線で示す後退位置にあるとき、ケーシング
はすべり部材に対し下方に自由に動くことができ
る。

図示の装置の動作サイクルを簡単に要約して説
明するため、リグが先ず最初に第１図の状態にあ
るものと仮定する。すなわち、その状態では、回
転テーブル２１はリグの床１２の凹所２２内に配
置され、このとき回転テーブル２１はケリー２６
とそこに接続されたドリル・ストリングとを回転
させるべく作動し、同時にドリル・ストリングは
移動ブロツク１７によつて吊下されて、引張装置
１５の制御下で徐々に下降させられる。リグのフ
レーム構造、引張装置、移動ブロツク、索１６な
どは代表的には500トンの最大負荷処理能力を有
し、最大の孔深さにおけるドリル・ストリングの
全重量は充分にこの限界以内にある。掘削孔の中
に降下させるべきケーシングの重量がこの限界を
超えた場合には、回転テーブル２１はリグから外
され、リグ１９が第２図に図示するようにリグ中
に配置される。このジヤツキは代表的には1000ト
ンまでの負荷処理能力を有し、したがつて非常に
重いケーシングを支持するのに充分なものであ
る。第９図乃至第１１図には、ジヤツキをリグ中
に組込む際のいくつかの段階が略示されている。
最初の段階はシリンダ位置決めフレームすなわち
テンプレート５４をリグ中に位置決めすることで
あり、これはテンプレート５４をリグの床の凹所
２２の中に下降されて、第９図に示すように、ビ
ーム２３の上側面での支持位置にまで達するよう
にし、次いで要素１２３でもつてテンプレート５
４をビーム２３に取付けることによつて行なわれ
る。このようにテンプレート５４を位置決めして
係止させた後、２つのピストン−シリンダ機構２
９はリグの床面の上方の位置からそれぞれの軸線
４０及び４１に沿つてベース３０上の支持位置ま
で下降させられ、このときシリンダの下端部はラ
グ４５によつて形成されるソケツト構造内に収容
される。このようなピストン−シリンダ機構の挿
入位置は第９図に図示されている。

次の段階は、第１の上側支持構造体６３を第１
０図に示す破線位置から同図に示す実線位置まで
ピストン−シリンダ機構に対し下方に下降させる
ことであり、この実線位置においてシリンダは構
造体６３の開口７８内に収容され、かつ、構造体
６３の下側板８８の下側面は前口７８のまわりで
フランジ６２の水平上側面と係合し、これにより
支持構造体６３はシリンダ４２を介して効果的に
支持される。次いで、掴持ユニツト６４を構造体
６３上に位置決めし、第２の上方支持構造６５を
第１１図の破線位置から同図の実線位置まで下方
に移動させることができ、この実線位置ではピス
トン・ロツドの上端部は構造体６５の開口７０内
に収容され、しかも、構造体６５はピストン・ロ
ツドによつて効果的に支持されるとともに垂直方
向に作動可能であり、かつリング７３によつてピ
ストン・ロツド４８上に保持される。次いで、上
側掴持ユニツト６６を構造体６５上に置いて、ジ
ヤツキを作動可能な状態にすることができる。

ケーシング２０の各長さすなわち各区画を第２
図に示すように移動ブロツクによつて軸線２４に
沿つて井戸中に吊下されたケーシングの他のスト
リングに接続する位置まで下降させることができ
る。このようにしてケーシング・パイプの或る長
さを下降させている間、すでに井戸中に入れられ
たケーシング・ストリングは掴持ユニツト６４に
よつて掴持され、追加さるべきケーシング区画は
第２図に示すように上側掴持ユニツト６６によつ
て下降させられて、吊下ストリングの上端部に適
当に接続される。ケーシング区画をストリングに
接続している間もしくはその接続後、ピストン−
シリンダ機構２９はそのピストン、上側支持ユニ
ツト６５、及び同ユニツトに載置された掴持ユニ
ツト６６を第２図の破線位置まで上昇させるよう
に作動させられ、このとき掴持ユニツトのすべり
部材は解放状態にされ、その後に同すべり部材を
作動させることによりユニツト６６がケーシン
グ・ストリングを効果的に掴持して支持すること
ができるようになつている。次いで、下側掴持ユ
ニツト６４がそのすべり部材の上向き作動によつ
て解放させられ、これによりケーシング・ストリ
ングがジヤツキ１９の制御下で自由に下降運動を
することができるようになつている。このような
下降運動は、パネル５２の弁制御装置を作動させ
て加圧流体をシリンダ４２の下端から排出させる
とともに加圧流体を各シリンダの上端に流入させ
ることによつて行なわれ、この場合下端からの加
圧流体の排出は、その時の作動条件を満足する制
御可変流量で、ピストンとその関連部品とを下降
させるべくチヨーク弁５３によつて調節される。
上側掴持ユニツト６６とその支持構造体６５とが
第２図に示す実線位置まで下降させられた後、下
降中の掴持ユニツト６４のすべり部材はケーシン
グ・ストリングを再び掴持するように作動させら
れ、同時に上側ユニツト６６のすべり部材は開放
させられ、この開放により該ユニツトは上方に破
線位置まで戻されて、下降作動が繰り返される。
このようにして、ケーシングは掴持ユニツト６６
と構造体６５との上昇運動及び下降運動を反覆す
ることによつて段階的に遂次下降させられ、この
場合ケーシング・ストリングはユニツト６６の上
昇運動中はユニツト６４によつて吊下され、また
その下降運動中はユニツト６６によつて吊下され
る。

ジヤツキ作動中にケーシング・ストリングの重
量が掴持ユニツト６４によつて吊下されていると
き、ストリングの全荷重はユニツト６４とその支
持構造体６３からピストン・シリンダ機構２９の
シリンダ４２の側壁４３を介して下向に伝達さ
れ、支持ベース３０、その下方のコンクリート基
礎及び地面に達する。上側掴持ユニツト６６がス
トリングを支持しているときは、荷重の力は同様
にしてピストン−シリンダ機構を介して下方に伝
達される。

【図面の簡単な説明】

第１図は井戸掘削中の掘削リグの一部分破断図
である。第２図は回転テーブルを取外して本発明
のジヤツキを内部に配置した第１図のリグを示
す。第３図は第２図のジヤツキの一部分破拡大図
である。第４図は第３図の線４−４に沿う部分側
面図である。第５図は第３図の線５−５に沿う平
面図である。第６図及び第７図は第３図の線６−
６と線７−７に沿う水平断面図である。第８図は
スリツプ型掴持ユニツトの一つの、第５図の線８
−８に沿う縦断面図を略して示す。第９図、第１
０図及び第１１図はリグ上でジヤツキを組立てる
際の段階を示す図である。 １０……リグ、１１……マスト、１９……ジヤ
ツキ、２０……ケーシング、２４……中心軸線、
２７……ケーシング・ストリング、２９……ピス
トン−シリンダ機構、３０……ベース構造、４２
……シリンダ、４３……シリンダの壁、４７……
ピストン、６３……他のユニツト、６５……ケー
シング支持ユニツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上方に突出するマストを有する井戸掘削用リ
   グに使用されるジヤツキであつて、前記ジヤツキ
   は前記リグで坑井を掘削した後に、マストをその
   掘削位置に残したままで、マストの荷重支持能力
   よりも重いケーシング・ストリングを井戸の中に
   下降させるため作動可能であり、前記ジヤツキは
   井戸の中心軸線の個々の側においてシリンダ及び
   ピストンを含むと共に２個のケーシング支持ユニ
   ツトを含み、ケーシング支持ユニツトの一方は前
   記ピストンにより支持されるとともに上方及び下
   方に動くように前記ピストンによつて作動可能で
   あるジヤツキにおいて、掘削に使用される前記マ
   ストを介してケーシングの荷重による力が伝達さ
   れることなく、他のケーシングユニツトがシリン
   ダの下端におけるベース構造からシリンダの壁を
   介して前記シリンダの上方部分によつて支持され
   ることを特徴とするジヤツキ。