マルチラムドリルリグおよび操作方法
ドリルリグ（１０）は、タワー（１２）と、タワー（１２）において上下に線形に移動可能なドリルヘッド（１４）とを含む。ドリルヘッド（１４）は、ドリルヘッド（１４）に取付けられたドリルストリング（１６）、したがってドリルストリング（１６）の遠位端に結合されるドリルの刃（１８）にトルクを与える。ドリルヘッド（１４）は、複数のラム（２２ａ、２２ｂ）および（２２ｃ）（以下概して「ラム２２」と称する）によってタワー（１２）に沿って動く。ラム（２２）は、ドリルヘッド（１４）を介してドリルの刃（１８）に対して引戻しおよび引下げを与える。ラム（２２）は、ドリルの刃に適用される引戻しおよび引下げが選択的に変動可能にするよう選択的に動作可能である。したがって、第１の深さまで穴を開ける際に、たとえばラム（２２ａ）のうちの第１のものが動作するよう選択される。次いで、より大きな第２の深さまで穴をあける際にはラム（２２ｂ）および（２２ｃ）が動作するよう選択される。最後に、さらに大きな第３の深さまで穴をあける際には、３つのラム（２２ａ、２２ｂ）および（２２ｃ）のすべてが動作するよう用いられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、マルチラムドリルリグと、このようなドリルリグを操作する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
典型的なドリルリグは、ドリルストリングを回転させるドリルヘッドを支持するタワーを含む。タワーにおいて、ドリルヘッドはドリルを穴の中へ移動させる目的および穴から出す目的のために上下に摺動され得る。このドリルヘッドの移動は、１つ以上の油圧ラムによって制御される。用いられるラムのサイズは、ドリルリグの最大穴あけ深さに依存する。たとえば８００ｍまでの相対的に浅い穴の場合、ドリルリグは、各々の直径が１２０ｍｍ（約５″）である２つのラムを含み得る。このようなドリルリグは、約４００ｈｐを提供するパワーパックを必要とし、１日につき約９６０Ｌの燃料を消費し得る。比較して、深さ約２０００ｍまでドリルで穴あけするよう設計されるドリルリグは、各々が３００ｍｍ（１２″）である２つのラムを統合し、２５００ｈｐのパワーパックを必要とし、１日につき約８４００Ｌの燃料を消費する。より深い穴をあけるのにより大きいラムが必要とされる理由は、穴の深さの増加とともにドリルストリングの重量が増加するので、ドリルストリングが刃に適用する有効重量の制御を可能にするのに必要とされる引戻し（hold back）をドリルリグが適用することを確実にするためである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
発明の概要
一局面では、本発明はマルチラムドリルリグを提供する。このマルチラムドリルリグは、ドリルタワーと、トルクをドリルの刃に適用することが可能なドリルヘッドとを含み、上記ドリルヘッドは、上記ドリルタワーに沿った移動のために上記ドリルタワー上に支持され、上記マルチラムドリルリグはさらに、上記ドリルタワーに沿った線形の移動のために上記ドリルタワー上に支持されるとともに上記ドリルヘッドに結合される移動滑車トロリーを含み、上記移動滑車トロリーに対して一方向に適用される力は、上記ドリルヘッドに対して反対方向に作用する力として伝達され、上記マルチラムドリルリグはさらに、上記タワーと上記移動滑車トロリーとの間に結合される複数のラムを含み、上記ラムは選択的に変動可能な力をドリルタワーに沿っていずれかの方向に上記移動滑車トロリーに対して対称的に適用するよう選択的に作動され、上記選択的に変動可能な力は、上記移動滑車トロリーによって上記ドリルヘッドに伝達されて、上記ドリルヘッドに結合されるドリルの刃に引戻しおよび引下げを適用する。
【０００４】
一実施例では、上記複数のラムは、上記移動滑車トロリーに力を適用するラムの数を１つずつ段階的に増加させるよう作動可能および上記移動滑車トロリーに結合可能である。
【０００５】
上記ラムの一方の端部が上記ドリルタワーの上端に結合され、上記ラムの対向する端部が上記移動滑車トロリーに結合されてもよい。
【０００６】
上記移動滑車トロリーおよび上記ドリルヘッドは、前後に並置される別個の平行な面に配置されてもよい。
【０００７】
上記移動滑車トロリーには滑車の２つの集合とロープの２つの集合とが設けられ、ロープの第１の集合はその一方の端部が上記ドリルタワーの上端に取付けられ、上記滑車の第１の集合の周りを延在し、その対向する端部が上記ドリルヘッドの上端に結合され、ロープの第２の集合はその一方の端部が上記ドリルタワーの下端に取付けられ、上記滑車の第２の集合の周りを延在し、その対向する端部が上記ドリルヘッドの下端に結合されてもよい。
【０００８】
上記移動滑車トロリーおよび上記ラムは、上記ラムが伸張する際にラムが適用する力が上記ドリルの刃に対して引戻しとして伝達され、上記ラムが収縮する際にラムが適用する力が上記ドリルの刃に対して引下げとして伝達されるように配されてもよい。
【０００９】
上記移動滑車トロリーは、上記ラムの収縮または伸張によって引き起こされる第１の距離についての上記移動滑車トロリーの移動により、上記ドリルヘッドへの距離の２倍の移動が発生される態様で上記ドリルヘッドに結合されてもよい。
【００１０】
上記マルチラムドリルリグは、選択的にラムを上記移動滑車トロリーに結合するための結合システムを含んでもよい。
【００１１】
一実施例では、上記複数のラムは、上記トロリーの長手方向の中心線に沿った位置にて、力を上記移動滑車トロリーに適用するよう動作可能な少なくとも１つの一次ラムを含む。さらに、上記複数のラムは、単一の一次ラムと偶数個の二次ラムとを含み、上記二次ラムは対で配され、各対における上記ラムは上記一次ラムの周りに対称的に配置されるてもよい。
【００１２】
代替的な実施例では、上記複数のラムは、引戻しおよび引下げをドリルの刃に与えるよう連続的に動作可能な２つの一次ラムを含む。この実施例では、上記複数のラムは、上記一次ラムの周りまたは間に対称的に配される奇数個の二次ラムを含み、上記二次ラムのうちの第１のものが上記一次ラム同士の間の中間に位置する。
【００１３】
上記マルチラムドリルリグは、約４００ｈｐ〜５００ｈｐの最大動力出力を与えるとともに、少なくとも２０００ｍまでの深さまでドリルで穴をあけることが可能なパワーパックを含んでもよい。
【００１４】
第２の局面では、本発明はドリルで穴をあける方法を提供する。この方法は、ドリルタワーを設けるステップと、トルクをドリルの刃に適用することが可能なドリルヘッドと移動滑車トロリーとを上記ドリルタワー上に、上記ドリルヘッドおよび上記トロリーの両方が上記ドリルタワーに沿って線形に移動することが可能になるような態様で支持するステップと、一方向における上記トロリーの移動が、反対方向における上記ドリルヘッドの移動を引き起こす態様で上記トロリーを上記ドリルヘッドに結合するステップと、上記移動滑車トロリーに対して対称的に段階的に増加する力を適用するよう、複数のラムのうち１つ以上を選択的に作動するステップとを含む。
【００１５】
上記１つ以上のラムは、上記移動滑車トロリーに力を適用するラムの数を１つずつ増加するよう選択的に作動される。
【００１６】
ここで、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に従ったマルチラムドリルリグの第１の実施例の側面図である。
【図２】ドリルリグに統合される移動滑車トロリーの概略図である。
【図３】図３に示されるトロリーの断面Ａ−Ａの図である。
【図４】トロリーへのラムの結合を説明する、ドリルリグの一部の拡大図である。
【図５】ドリルリグに統合されるラムおよび滑車システムの第１の構成の正面図である。
【図６】ドリルリグに統合されるラムおよび滑車システムの第２の構成の正面図である。
【図７】ドリルリグに統合されるラムおよび滑車システムの第３の構成の正面図である。
【図８】マルチラムドリルリグの第２の実施例の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
好ましい実施例の詳細な説明
本発明の実施例は、ドリルヘッドと、ドリルヘッドによって回転される関連するドリルの刃とに引戻しおよび引下げ（pull down）が、力が均衡または対称的な態様で適用されるように、適用するラムの数を段階的に増加させるよう選択的に作動され得る複数のラムを有するドリルリグを提供する。たとえば一実施例では、ドリルリグは、ドリルヘッドに結合されるドリルの刃に引戻しおよび引下げを適用し得る３つのラムを含んでもよい。これらのラムは、初めは１つのラムが活性化され、次いで２つのラムが活性化され、次いで３つすべてのラムが活性化されるように段階的に作動され得る。ラムは、段階的に作動されると、これらのラムの力が均衡または対称的な態様で適用されるように配される。これは、ラムとドリルヘッドとの間に接続される移動滑車トロリーを使用することによって促進される。このトロリーおよびドリルヘッドは、移動滑車トロリーが一方向へ移動するとドリルヘッドが反対方向に移動するような態様で互いに結合される。ラムは、移動滑車トロリーに力を適用するラムの数を段階的に１つずつ増加させるよう、作動され得るとともに移動滑車トロリーに結合され得る。ラムが適用する力は、正味の力がトロリーの移動の中心線に沿ってまたは当該中心線の周りに等しく適用されるという点で、均衡または対称的である。これにより、トロリーに対するモーメントまたはトルクの発生を回避する。移動滑車トロリーとドリルヘッドとの間の結合は実質的に、一方向に移動滑車トロリーに適用される力がドリルヘッドに反対方向に伝達および適用される連続的な力伝達ループを形成する。さらに、ドリルヘッドの重力が移動滑車トロリーに伝達され、その後、ラム上に伝達される。移動滑車トロリーには、滑車の第１および第２の集合が設けられる。滑車の第１および第２の集合の周りには、それぞれケーブルまたはロープが延びる。ラムのこの構成により、滑車の第１の集合の周りを延在するロープの各々に適用される荷重は同一となる。同様に、滑車の第２の集合の周りを延在するロープの各々に適用される荷重は同じになる。しかしながら、滑車の第１および第２の集合の周りのロープの数が同じでないならば、第１の滑車の周りを延在するロープに適用される荷重は第２の滑車の周りを延在するロープ上の荷重と同じになることはない。
【００１９】
図１は、マルチラムドリルリグ１０の第１の実施例を示す図である。ドリルリグ１０は、ドリルタワー１２と、タワー１２において上下に線形に移動可能なドリルヘッド１４とを含む。ドリルヘッド１４は、ドリルヘッド１４に取付けられるドリルストリング１６、したがってドリルの刃１８にトルクを与える。ドリルの刃１８は、ドリルストリング１６の遠位端に結合される。ドリルヘッド１４は、複数のラム２２ａ、２２ｂおよび２２ｃ（以下、概して「ラム２２」と称する）を統合する油圧システム２０によってタワー１２に沿って動く。ラム２２は、ドリルヘッド１４を介してドリルの刃１８に対して引戻しおよび引下げを与える。油圧システム２０は、加圧された油圧液２４の供給部を含む。当該供給部は自身の内部にたとえば、油圧モータと油圧油貯蔵タンクとの組合せとともに、油圧弁２５と、ラム２２を供給部２４に結合するホース２６とを含んでもよい。
【００２０】
ラム２２は、ドリルの刃に適用される引戻しおよび引下げが選択的に変動され得るように選択的に動作可能である。さらにラムは、引戻しおよび引下げをドリルの刃１８に適用し得るラムの数を１つずつ段階的に増加させて、その結果、段階的により大きな深さへの穴あけを可能にするよう選択的に動作される。したがってたとえば、第１の深さへの穴あけの際に、これらラムのうちの第１のラム２２ａが動作するよう選択され、次いで、より大きな第２の深さへの穴あけの際に、ラム２２ｂおよび２２ｃが動作するよう選択され、最後に、より大きな第３の深さへの穴あけの際に、３つのラム２２ａ、２２ｂおよび２２ｃのすべてが動作するよう選択される。
【００２１】
引戻しおよび引下げは、ドリルヘッド１４／ドリルの刃１８に滑車システム２８を介して適用される。滑車システム２８は、移動滑車トロリー３０と、上部アイドラ３２と、底部アイドラ３４とを含む。上部アイドラ３２および底部アイドラ３４は、タワー１２の対向する端部に線形に固定される軸の周りを回転する。
【００２２】
滑車トロリー３０は、ラム２２に選択的に結合され、ガイド構造（図示せず）に沿ってタワー１２において線形に移動する。滑車システム２８は、トロリー３０に結合される油圧ラム２２の伸張により適用される力がドリルの刃１８に引戻しとして伝達されるとともに、ラム２２の収縮によって適用される力がドリルの刃１８に引下げとして伝達されるように配される。
【００２３】
特に図２−図４を参照して、移動滑車トロリー３０は、滑車の２つの集合４２および４４を含む。滑車の第１の集合４２は、滑車トロリー３０の対向する側上に配され、共通軸４３の周りを回転可能な滑車４２ａおよび４２ｂを含む。滑車４２ａには溝Ｇａ１、Ｇａ２、およびＧａ３が設けられ、滑車４２ｂには溝Ｇｂ１、Ｇｂ２、およびＧｂ３が設けられる。滑車の第２の集合４４は２つの滑車４４ａおよび４４ｂを含む。滑車４４ａおよび４４ｂは、ドリルタワーが直立位置にあるときには、移動滑車トロリー３０の各側上に当該滑車が１つ存在する状態で、滑車４２の下に位置する。滑車４４は、軸４３に平行な共通軸４５の周りでの回転のために搭載される。滑車４４ａおよび４４ｂにはそれぞれ単一の溝Ｇａ４およびＧｂ４が設けられる。
【００２４】
ロープＲａ１、Ｒａ２、Ｒａ３、Ｒｂ１、Ｒｂ２およびＲｂ３の第１の集合（以下、概して「第１のロープＲ１−３」と称する）が滑車４２の周りを延在するとともに、それぞれ溝Ｇａ１、Ｇａ２、Ｇａ３、Ｇｂ１、Ｇｂ２、およびＧｂ３内に載置する。ロープＲａ４およびＲｂ４の第２の集合（以下、概して「第２のロープＲ４」と称する）が滑車４４の周りを延在するとともに、それぞれ溝Ｇａ４およびＧｂ４内に載置する。
【００２５】
第１のロープＲ１−３の各々の一端は、タワー１２の長さの中間の位置Ｌ１にて、ドリルタワー１２に結合される（図１参照）。次いで、第１のロープＲ１−３はそれぞれの滑車４２の周りを延在し、上方向へと回って上部アイドラ３２に到達し、次いでドリルヘッド１４の上部に接続する。第２のロープＲ４の各々の一端は、ドリルタワーの下部領域Ｌ２に接続され、それぞれの滑車４４の周りを延在し、次いで下方向に延在し、下部領域Ｌ２の下に位置する底部アイドラ３４の周りを回って、次いで上方向に延在してドリルヘッド１４に接続する。この結合の結果、移動滑車トロリー３０の下方向への移動によって、ドリルヘッド１４の上方向への移動が対応して引き起こされ、移動滑車トロリーの上方向への移動によってドリルヘッド１４の下方向への移動が発生することになることが明らかであろう。したがって、トロリー３０に対して下方向に適用される力はドリルヘッド１４に対して上方向の力（引戻し）として伝達および適用されるとともに、トロリー３０に適用される上方向の力は、ドリルヘッド１４に下方向の力（引下げ）として伝達および適用される。
【００２６】
トロリー３０およびドリルヘッド１４は、相互に互いに平行であるとともにドリルタワー１２の長さと平行であるが前後に位置するそれぞれの面において線形に移動する。さらに、ラム２２は、トロリー３０を含む同じ面に位置する。
【００２７】
ラム２２は、対応するシリンダ６０とピストン６２とを有する。各ラム２２、より特定的には、その対応するシリンダ６０は一端がタワー１２の上端に結合される。各ラム２２のピストン６２は、結合システム６４によってトロリー３０に選択的に結合される（図２−図４参照）。結合システム６４は、それぞれのピストン６２と係合および遊離するよう選択的に動かされ得る複数のロックキー６６を含む。各ピストン６２は、低減された首径部６８を有するように形成される。この首径部６８は、トロリー３０に形成される対応する穴７０の中に延在され得る。ロックおよびキー６６は各穴に設けられ、首部６８を選択的に係合および遊離するよう油圧シリンダ７２を操作することにより横方向に動くことができる。
【００２８】
トロリー３０に係合していないラム２２には、対応するピストン６２を収縮状態に保持するようパイロット圧が加えられる。より大きな引戻しおよび引下げを適用するのにラム２２をトロリー３０と係合する必要がある場合、油圧システムにおける油圧弁２５は開かれる。これにより、対応するピストン６２がシリンダ６０から延在して、首部６８がトロリー３０のそれぞれの穴７０にロックおよびキー６６によって係合され得る位置に位置する状態で受け入れられる位置まで到達するのを可能にする。次いで、ロックキー６６を操作するシリンダ７２が作動され、ロックキーを首部６８と係合する位置、したがって対応するラムをトロリー３０に係合する位置に移動する。ロックおよびキー６６を適切な位置に保つようパイロット圧がシリンダ７２に適用される。次いで、ドリルヘッド１４に、したがってドリルヘッドに結合されるドリルの刃１８に伝達される力を引戻しまたは引下げとしてトロリー３０に適用するようラムが通常の態様で操作されてもよい。
【００２９】
図５−図７は、ドリルの刃１８に適用される引戻しおよび引下げをラム２２がどのように段階的にまたは選択的に変動させるよう選択的に操作されるかを示す図である。
【００３０】
この実施例におけるドリルリグ１０は、３つのラム２２ａ、２２ｂ、および２２ｃを含む。
【００３１】
深さが約２０００ｍの穴をドリルであけることが必要とされているとする。この深さの穴をあけるためにはまず、上記油圧ラムのうちの第１の油圧ラム２２ａには加圧された油圧流体が油圧システム２０を介して供給される。ラム２２ａのピストン６２ａは、そのシリンダ６０ａから延在し、最終的に首部６８がトロリー３０における対応する穴７０に入る。シリンダ７２は作動され、ロックキー６６を首部６８の周りに係合してラム２２ａをトロリー３０に結合する位置に動かす。ドリルで穴をあけるとき最初はラム２２ａのみが、必要とされる引戻しおよび引下げを刃１８に供給する。ラム２２ａが適用する正味の力は、トロリー３０の中心線に沿って適用されるので、均衡または対称的な態様でトロリー３０に作用する。モーメントまたはトルクのいずれもがトロリー３０上においてラム２２ａによって発生されることはない。
【００３２】
穴の深さが増加すると、ドリルストリング１６の総重量が増加する。したがって、刃１８に適用されるこの重量を制御するためにより大きな引戻し力が必要とされる。したがって、たとえば穴の深さがひとたび５００ｍを超えると、上記ラムのうちの２つ、すなわちラム２２ｂおよび２２ｃが、ラム２２ａに関連して上述したのと同じ態様でトロリー３０に結合され、対応するロックキー６６を収縮させることによりラム２２ａがトロリー３０から分離される。ピストン６２ａは収縮され、パイロット圧の適用により収縮状態に保持される。
【００３３】
ここで、これらの２つのラム２２ｂおよび２２ｃにより、ドリルの刃１８に引戻しおよび引下げが与えられる。この関係は図６に示される。図６では、ラム２２ｂおよび２２ｃのそれぞれのピストンロッド６２ｂおよび６２ｃがトロリー３０に結合されている。ラム２２ｂおよび２２ｃが適用する正味の力は、均衡または対称的な態様でトロリー３０に作用する。なぜならば両方のラムによって、トロリー３０の中心線の周りに均等に間隔をおいた点において同じ方向に同じ力が与えられるからである。モーメントまたはトルクのいずれもがこれらのラムによってトロリー３０上に発生されることはない。
【００３４】
これら２つのラム２２ｂおよび２２ｃは、ドリルリグ１０に対して十分な引戻しおよび引下げを与え、これによりたとえば１０００ｍの深さまで穴あけを継続することができる。その後は、３つのラム２２ａ、２２ｂ、および２２ｃのすべてが引戻しおよび引下げを与えるように図７に示されるように動作するよう選択される。この構成では、ラム２２の各々は、油圧モータ２４に結合され、そのそれぞれのピストンロッドがトロリー３０に結合される。また、適用される正味の力は均衡または対称的である。
【００３５】
ロープＲ１−３の各々は互いに同じ荷重を有する。ロープＲ４も同様である。
しかしながら、ロープＲ４（２つのロープ）の数に対してロープＲ１−３（６つのロープ）の数が異なるので、ロープＲ１−３の各々が有する荷重は、ロープＲ４の各々が有する荷重とは異なる。
【００３６】
したがって、要約すると、ドリルリグの実施例は、ラムの段階的な操作を可能にし、これによりドリルの刃１８に適用され得る引戻しおよび引下げを制御またはそうでなければ選択的に変動させるということが分かり得る。ドリルリグ、特に油圧システムは、ドリルヘッドに結合されるラムの数が段階的に増加するので、ラムが引戻しおよび引下げを対称的または均衡な態様で与えるように操作することが可能である。
【００３７】
図５−図７に示される実施例では、ラム２２ａ、すなわち中央のラムが単一の一次ラムとして考えられる。この実施例では、上記複数のラムは、単一の一次ラムと、偶数個（２つ）の二次ラム、すなわちラム２２ｂおよび２２ｃを含む。これらの二次ラムは、一次ラム２２ａの周りに配置される対称的な対で配される。しかしながら、本発明の実施例は、３つのラムしか含まないリグまたは一次ラムを１つしか含まないリグに限定されない。たとえば図８は、油圧システムが５つのラム２２ａ−２２ｅを含む実施例を示す図である。この実施例では、ラム２２ａは単一の一次ラムとして考えられる。ラム２２ｂおよび２２ｃは、二次ラムの第１の対を形成するものとして考えられ、ラム２２ｄおよび２２ｅは二次ラムの第２の対として考えられてもよい。以下の表は、ラム２２ａ−２２ｅが引戻しおよび引下げを増加させるよう段階的に切替および／または操作される油圧システムに対する１つの可能な操作の場合を説明する表である。
【００３８】
【表１】
【００３９】
上記の表では、文字「Ｃ」は、ラムが油圧システムと結合し、引戻しを与えるよう動作可能であることを示す。文字「Ｄ」は、ラムが分離されており、したがって引戻しを与えることができないことを示す。「合計の引戻し力」という欄は、油圧システムが適用可能な最大の引戻し力を全体として力「Ｆ」の単位で示すものである。容易に明らかとなるように、油圧システムに結合されるラム２２の数が順次増加すると、単一のラム２２ａのみが結合される際の力である１Ｆから、５つのラム２２ａ−２２ｃのすべてが結合される際の最大の力である５Ｆまで引戻し力も増加する。図８に示される５つのラムの実施例は、図５−図７に示される３つのラムの実施例よりも深い穴をあけるのに用いられ得る。たとえば、図８のラムを含むリグは、たとえば深さ４０００ｍまで穴をあけることができる。このリグのラムが表１のシーケンスに従って操作されると、最初は単一のラム２２ｃだけを用いて穴があけられる。これはスピードと経済性のためである。穴の深さが増加するにしたがって、作動されるラムの数が順次、２、３、４、および５へと増加される。
【００４０】
以下の表２は図５に示されるラム２２ａ−２２ｅについての代替的な操作シーケンスを示す。この操作シーケンスでは、ラム２２ｂおよび２２ｃは引戻しおよび引下げを与えるよう連続的に操作される一次ラムの対であると考えられる。ラム２２ａ、２２ｄおよび２２ｅは、二次ラムであると考えられる。したがってこの構成では、偶数個の一次ラムと奇数個の二次ラムとが存在する。二次ラム２２ａ、２２ｄおよび２２ｅは、二次ラム２２ａが一次ラム２２ｂおよび２２ｃの間の中間に位置した状態で、一次ラム２２ｂおよび２２ｃの周りまたは間において対称的に配される。この構成では、最初にドリルリグが与える最小の引戻しは２Ｆである。なぜならば、一次ラム２２ｂおよび２２ｃの両方が最小の引戻しおよび引下げを与えるよう同時に操作されるからである。次に、穴あけ深さの増加にしたがって引戻しを増加させるよう、二次ラム２２ａが当該システムの中に結合され、３Ｆの引戻しを与え得る。その後、二次ラム２２ａが分離され、外側の２つの二次ラム２２ｄおよび２２ｅが接続されて合計４Ｆの引戻しを与え得る。最後に、二次ラム２２ａ、２２ｄ、および２２ｅのすべてが接続されると、最大の引戻しである５Ｆが利用可能になる。
【００４１】
【表２】
【００４２】
この構成の結果、深い穴用のリグのために、従来の深い穴リグのためのパワーパックよりも小さなパワーパックが使われ得る。したがって、たとえば約４００ｈｐ〜５００ｈｐ以下のパワーパックを有するリグが、少なくとも１０００ｍまで穴をあけるよう用いられ得るとともに、さらに２５００ｈｐのパワーパックを有するリグと同じ深さまで穴をあけるよう用いられる。たとえば８００ｍの最初の穴あけ深さのためには、引戻しおよび引下げを与えるのに５００ｈｐ未満、典型的には約４００ｈｐしか必要とされないからである。穴の深さが増加するとともにさらなるラムが選択的に操作されても、同じパワーパックによって、２５００ｈｐのリグの深さまで穴をあけるのに必要とされる引戻しおよび引下げを提供するために必要とされる油圧を提供できるが、送り速度、すなわちドリルヘッドがタワーを上下に動く速度が減少する。しかしながら、送り速度は安全性および設備メンテナンスの理由で通常低減されるので、実際にはこれは重要ではない。
【００４３】
本発明の実施例を詳細に記載してきたが、基本的な発明の概念から逸脱することがなければ多くの修正および変形がなされ得るということが当業者ならば明らかであろう。たとえば、記載した実施例において、分離されたラム２２は、トロリー３０から物理的に分離された対応するピストンロッドを有するように示されている。しかしながら、代替的な実施例では、このピストンロッドは結合ブロック３０に常に物理的に接続されてもよいが、特定の分離されたラムに対する油圧が、対応するシリンダ内の油圧流体がシリンダの一端から他端に単純に流れることを可能にする再循環回路に切り替えられてもよい。さらに、物理的にピストンロッドを結合ブロック３０に結合するために任意の簡便な構成が用いられてもよい。これには、ボルトまたはピンといった機械的な留め具の使用を含むか、または電気的もしくは空気的に作動されるピンまたはウェッジを含んでもよい。さらに、ドリルリグ１０は、原動機上で運ばれる移動型ドリルリグの一部であってもよく、または代替的には穴あけの場所で直立されるその場リグ（in situ rig）であってもよい。すべてのこのような修正例および変形例は、本発明の範囲内であると考えられ、その性質は上記の説明から決定されることになる。
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、マルチラムドリルリグと、このようなドリルリグを操作する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
典型的なドリルリグは、ドリルストリングを回転させるドリルヘッドを支持するタワーを含む。タワーにおいて、ドリルヘッドはドリルを穴の中へ移動させる目的および穴から出す目的のために上下に摺動され得る。このドリルヘッドの移動は、１つ以上の油圧ラムによって制御される。用いられるラムのサイズは、ドリルリグの最大穴あけ深さに依存する。たとえば８００ｍまでの相対的に浅い穴の場合、ドリルリグは、各々の直径が１２０ｍｍ（約５″）である２つのラムを含み得る。このようなドリルリグは、約４００ｈｐを提供するパワーパックを必要とし、１日につき約９６０Ｌの燃料を消費し得る。比較して、深さ約２０００ｍまでドリルで穴あけするよう設計されるドリルリグは、各々が３００ｍｍ（１２″）である２つのラムを統合し、２５００ｈｐのパワーパックを必要とし、１日につき約８４００Ｌの燃料を消費する。より深い穴をあけるのにより大きいラムが必要とされる理由は、穴の深さの増加とともにドリルストリングの重量が増加するので、ドリルストリングが刃に適用する有効重量の制御を可能にするのに必要とされる引戻し（hold back）をドリルリグが適用することを確実にするためである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
発明の概要
一局面では、本発明はマルチラムドリルリグを提供する。このマルチラムドリルリグは、ドリルタワーと、トルクをドリルの刃に適用することが可能なドリルヘッドとを含み、上記ドリルヘッドは、上記ドリルタワーに沿った移動のために上記ドリルタワー上に支持され、上記マルチラムドリルリグはさらに、上記ドリルタワーに沿った線形の移動のために上記ドリルタワー上に支持されるとともに上記ドリルヘッドに結合される移動滑車トロリーを含み、上記移動滑車トロリーに対して一方向に適用される力は、上記ドリルヘッドに対して反対方向に作用する力として伝達され、上記マルチラムドリルリグはさらに、上記タワーと上記移動滑車トロリーとの間に結合される複数のラムを含み、上記ラムは選択的に変動可能な力をドリルタワーに沿っていずれかの方向に上記移動滑車トロリーに対して対称的に適用するよう選択的に作動され、上記選択的に変動可能な力は、上記移動滑車トロリーによって上記ドリルヘッドに伝達されて、上記ドリルヘッドに結合されるドリルの刃に引戻しおよび引下げを適用する。
【０００４】
一実施例では、上記複数のラムは、上記移動滑車トロリーに力を適用するラムの数を１つずつ段階的に増加させるよう作動可能および上記移動滑車トロリーに結合可能である。
【０００５】
上記ラムの一方の端部が上記ドリルタワーの上端に結合され、上記ラムの対向する端部が上記移動滑車トロリーに結合されてもよい。
【０００６】
上記移動滑車トロリーおよび上記ドリルヘッドは、前後に並置される別個の平行な面に配置されてもよい。
【０００７】
上記移動滑車トロリーには滑車の２つの集合とロープの２つの集合とが設けられ、ロープの第１の集合はその一方の端部が上記ドリルタワーの上端に取付けられ、上記滑車の第１の集合の周りを延在し、その対向する端部が上記ドリルヘッドの上端に結合され、ロープの第２の集合はその一方の端部が上記ドリルタワーの下端に取付けられ、上記滑車の第２の集合の周りを延在し、その対向する端部が上記ドリルヘッドの下端に結合されてもよい。
【０００８】
上記移動滑車トロリーおよび上記ラムは、上記ラムが伸張する際にラムが適用する力が上記ドリルの刃に対して引戻しとして伝達され、上記ラムが収縮する際にラムが適用する力が上記ドリルの刃に対して引下げとして伝達されるように配されてもよい。
【０００９】
上記移動滑車トロリーは、上記ラムの収縮または伸張によって引き起こされる第１の距離についての上記移動滑車トロリーの移動により、上記ドリルヘッドへの距離の２倍の移動が発生される態様で上記ドリルヘッドに結合されてもよい。
【００１０】
上記マルチラムドリルリグは、選択的にラムを上記移動滑車トロリーに結合するための結合システムを含んでもよい。
【００１１】
一実施例では、上記複数のラムは、上記トロリーの長手方向の中心線に沿った位置にて、力を上記移動滑車トロリーに適用するよう動作可能な少なくとも１つの一次ラムを含む。さらに、上記複数のラムは、単一の一次ラムと偶数個の二次ラムとを含み、上記二次ラムは対で配され、各対における上記ラムは上記一次ラムの周りに対称的に配置されるてもよい。
【００１２】
代替的な実施例では、上記複数のラムは、引戻しおよび引下げをドリルの刃に与えるよう連続的に動作可能な２つの一次ラムを含む。この実施例では、上記複数のラムは、上記一次ラムの周りまたは間に対称的に配される奇数個の二次ラムを含み、上記二次ラムのうちの第１のものが上記一次ラム同士の間の中間に位置する。
【００１３】
上記マルチラムドリルリグは、約４００ｈｐ〜５００ｈｐの最大動力出力を与えるとともに、少なくとも２０００ｍまでの深さまでドリルで穴をあけることが可能なパワーパックを含んでもよい。
【００１４】
第２の局面では、本発明はドリルで穴をあける方法を提供する。この方法は、ドリルタワーを設けるステップと、トルクをドリルの刃に適用することが可能なドリルヘッドと移動滑車トロリーとを上記ドリルタワー上に、上記ドリルヘッドおよび上記トロリーの両方が上記ドリルタワーに沿って線形に移動することが可能になるような態様で支持するステップと、一方向における上記トロリーの移動が、反対方向における上記ドリルヘッドの移動を引き起こす態様で上記トロリーを上記ドリルヘッドに結合するステップと、上記移動滑車トロリーに対して対称的に段階的に増加する力を適用するよう、複数のラムのうち１つ以上を選択的に作動するステップとを含む。
【００１５】
上記１つ以上のラムは、上記移動滑車トロリーに力を適用するラムの数を１つずつ増加するよう選択的に作動される。
【００１６】
ここで、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に従ったマルチラムドリルリグの第１の実施例の側面図である。
【図２】ドリルリグに統合される移動滑車トロリーの概略図である。
【図３】図３に示されるトロリーの断面Ａ−Ａの図である。
【図４】トロリーへのラムの結合を説明する、ドリルリグの一部の拡大図である。
【図５】ドリルリグに統合されるラムおよび滑車システムの第１の構成の正面図である。
【図６】ドリルリグに統合されるラムおよび滑車システムの第２の構成の正面図である。
【図７】ドリルリグに統合されるラムおよび滑車システムの第３の構成の正面図である。
【図８】マルチラムドリルリグの第２の実施例の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
好ましい実施例の詳細な説明
本発明の実施例は、ドリルヘッドと、ドリルヘッドによって回転される関連するドリルの刃とに引戻しおよび引下げ（pull down）が、力が均衡または対称的な態様で適用されるように、適用するラムの数を段階的に増加させるよう選択的に作動され得る複数のラムを有するドリルリグを提供する。たとえば一実施例では、ドリルリグは、ドリルヘッドに結合されるドリルの刃に引戻しおよび引下げを適用し得る３つのラムを含んでもよい。これらのラムは、初めは１つのラムが活性化され、次いで２つのラムが活性化され、次いで３つすべてのラムが活性化されるように段階的に作動され得る。ラムは、段階的に作動されると、これらのラムの力が均衡または対称的な態様で適用されるように配される。これは、ラムとドリルヘッドとの間に接続される移動滑車トロリーを使用することによって促進される。このトロリーおよびドリルヘッドは、移動滑車トロリーが一方向へ移動するとドリルヘッドが反対方向に移動するような態様で互いに結合される。ラムは、移動滑車トロリーに力を適用するラムの数を段階的に１つずつ増加させるよう、作動され得るとともに移動滑車トロリーに結合され得る。ラムが適用する力は、正味の力がトロリーの移動の中心線に沿ってまたは当該中心線の周りに等しく適用されるという点で、均衡または対称的である。これにより、トロリーに対するモーメントまたはトルクの発生を回避する。移動滑車トロリーとドリルヘッドとの間の結合は実質的に、一方向に移動滑車トロリーに適用される力がドリルヘッドに反対方向に伝達および適用される連続的な力伝達ループを形成する。さらに、ドリルヘッドの重力が移動滑車トロリーに伝達され、その後、ラム上に伝達される。移動滑車トロリーには、滑車の第１および第２の集合が設けられる。滑車の第１および第２の集合の周りには、それぞれケーブルまたはロープが延びる。ラムのこの構成により、滑車の第１の集合の周りを延在するロープの各々に適用される荷重は同一となる。同様に、滑車の第２の集合の周りを延在するロープの各々に適用される荷重は同じになる。しかしながら、滑車の第１および第２の集合の周りのロープの数が同じでないならば、第１の滑車の周りを延在するロープに適用される荷重は第２の滑車の周りを延在するロープ上の荷重と同じになることはない。
【００１９】
図１は、マルチラムドリルリグ１０の第１の実施例を示す図である。ドリルリグ１０は、ドリルタワー１２と、タワー１２において上下に線形に移動可能なドリルヘッド１４とを含む。ドリルヘッド１４は、ドリルヘッド１４に取付けられるドリルストリング１６、したがってドリルの刃１８にトルクを与える。ドリルの刃１８は、ドリルストリング１６の遠位端に結合される。ドリルヘッド１４は、複数のラム２２ａ、２２ｂおよび２２ｃ（以下、概して「ラム２２」と称する）を統合する油圧システム２０によってタワー１２に沿って動く。ラム２２は、ドリルヘッド１４を介してドリルの刃１８に対して引戻しおよび引下げを与える。油圧システム２０は、加圧された油圧液２４の供給部を含む。当該供給部は自身の内部にたとえば、油圧モータと油圧油貯蔵タンクとの組合せとともに、油圧弁２５と、ラム２２を供給部２４に結合するホース２６とを含んでもよい。
【００２０】
ラム２２は、ドリルの刃に適用される引戻しおよび引下げが選択的に変動され得るように選択的に動作可能である。さらにラムは、引戻しおよび引下げをドリルの刃１８に適用し得るラムの数を１つずつ段階的に増加させて、その結果、段階的により大きな深さへの穴あけを可能にするよう選択的に動作される。したがってたとえば、第１の深さへの穴あけの際に、これらラムのうちの第１のラム２２ａが動作するよう選択され、次いで、より大きな第２の深さへの穴あけの際に、ラム２２ｂおよび２２ｃが動作するよう選択され、最後に、より大きな第３の深さへの穴あけの際に、３つのラム２２ａ、２２ｂおよび２２ｃのすべてが動作するよう選択される。
【００２１】
引戻しおよび引下げは、ドリルヘッド１４／ドリルの刃１８に滑車システム２８を介して適用される。滑車システム２８は、移動滑車トロリー３０と、上部アイドラ３２と、底部アイドラ３４とを含む。上部アイドラ３２および底部アイドラ３４は、タワー１２の対向する端部に線形に固定される軸の周りを回転する。
【００２２】
滑車トロリー３０は、ラム２２に選択的に結合され、ガイド構造（図示せず）に沿ってタワー１２において線形に移動する。滑車システム２８は、トロリー３０に結合される油圧ラム２２の伸張により適用される力がドリルの刃１８に引戻しとして伝達されるとともに、ラム２２の収縮によって適用される力がドリルの刃１８に引下げとして伝達されるように配される。
【００２３】
特に図２−図４を参照して、移動滑車トロリー３０は、滑車の２つの集合４２および４４を含む。滑車の第１の集合４２は、滑車トロリー３０の対向する側上に配され、共通軸４３の周りを回転可能な滑車４２ａおよび４２ｂを含む。滑車４２ａには溝Ｇａ１、Ｇａ２、およびＧａ３が設けられ、滑車４２ｂには溝Ｇｂ１、Ｇｂ２、およびＧｂ３が設けられる。滑車の第２の集合４４は２つの滑車４４ａおよび４４ｂを含む。滑車４４ａおよび４４ｂは、ドリルタワーが直立位置にあるときには、移動滑車トロリー３０の各側上に当該滑車が１つ存在する状態で、滑車４２の下に位置する。滑車４４は、軸４３に平行な共通軸４５の周りでの回転のために搭載される。滑車４４ａおよび４４ｂにはそれぞれ単一の溝Ｇａ４およびＧｂ４が設けられる。
【００２４】
ロープＲａ１、Ｒａ２、Ｒａ３、Ｒｂ１、Ｒｂ２およびＲｂ３の第１の集合（以下、概して「第１のロープＲ１−３」と称する）が滑車４２の周りを延在するとともに、それぞれ溝Ｇａ１、Ｇａ２、Ｇａ３、Ｇｂ１、Ｇｂ２、およびＧｂ３内に載置する。ロープＲａ４およびＲｂ４の第２の集合（以下、概して「第２のロープＲ４」と称する）が滑車４４の周りを延在するとともに、それぞれ溝Ｇａ４およびＧｂ４内に載置する。
【００２５】
第１のロープＲ１−３の各々の一端は、タワー１２の長さの中間の位置Ｌ１にて、ドリルタワー１２に結合される（図１参照）。次いで、第１のロープＲ１−３はそれぞれの滑車４２の周りを延在し、上方向へと回って上部アイドラ３２に到達し、次いでドリルヘッド１４の上部に接続する。第２のロープＲ４の各々の一端は、ドリルタワーの下部領域Ｌ２に接続され、それぞれの滑車４４の周りを延在し、次いで下方向に延在し、下部領域Ｌ２の下に位置する底部アイドラ３４の周りを回って、次いで上方向に延在してドリルヘッド１４に接続する。この結合の結果、移動滑車トロリー３０の下方向への移動によって、ドリルヘッド１４の上方向への移動が対応して引き起こされ、移動滑車トロリーの上方向への移動によってドリルヘッド１４の下方向への移動が発生することになることが明らかであろう。したがって、トロリー３０に対して下方向に適用される力はドリルヘッド１４に対して上方向の力（引戻し）として伝達および適用されるとともに、トロリー３０に適用される上方向の力は、ドリルヘッド１４に下方向の力（引下げ）として伝達および適用される。
【００２６】
トロリー３０およびドリルヘッド１４は、相互に互いに平行であるとともにドリルタワー１２の長さと平行であるが前後に位置するそれぞれの面において線形に移動する。さらに、ラム２２は、トロリー３０を含む同じ面に位置する。
【００２７】
ラム２２は、対応するシリンダ６０とピストン６２とを有する。各ラム２２、より特定的には、その対応するシリンダ６０は一端がタワー１２の上端に結合される。各ラム２２のピストン６２は、結合システム６４によってトロリー３０に選択的に結合される（図２−図４参照）。結合システム６４は、それぞれのピストン６２と係合および遊離するよう選択的に動かされ得る複数のロックキー６６を含む。各ピストン６２は、低減された首径部６８を有するように形成される。この首径部６８は、トロリー３０に形成される対応する穴７０の中に延在され得る。ロックおよびキー６６は各穴に設けられ、首部６８を選択的に係合および遊離するよう油圧シリンダ７２を操作することにより横方向に動くことができる。
【００２８】
トロリー３０に係合していないラム２２には、対応するピストン６２を収縮状態に保持するようパイロット圧が加えられる。より大きな引戻しおよび引下げを適用するのにラム２２をトロリー３０と係合する必要がある場合、油圧システムにおける油圧弁２５は開かれる。これにより、対応するピストン６２がシリンダ６０から延在して、首部６８がトロリー３０のそれぞれの穴７０にロックおよびキー６６によって係合され得る位置に位置する状態で受け入れられる位置まで到達するのを可能にする。次いで、ロックキー６６を操作するシリンダ７２が作動され、ロックキーを首部６８と係合する位置、したがって対応するラムをトロリー３０に係合する位置に移動する。ロックおよびキー６６を適切な位置に保つようパイロット圧がシリンダ７２に適用される。次いで、ドリルヘッド１４に、したがってドリルヘッドに結合されるドリルの刃１８に伝達される力を引戻しまたは引下げとしてトロリー３０に適用するようラムが通常の態様で操作されてもよい。
【００２９】
図５−図７は、ドリルの刃１８に適用される引戻しおよび引下げをラム２２がどのように段階的にまたは選択的に変動させるよう選択的に操作されるかを示す図である。
【００３０】
この実施例におけるドリルリグ１０は、３つのラム２２ａ、２２ｂ、および２２ｃを含む。
【００３１】
深さが約２０００ｍの穴をドリルであけることが必要とされているとする。この深さの穴をあけるためにはまず、上記油圧ラムのうちの第１の油圧ラム２２ａには加圧された油圧流体が油圧システム２０を介して供給される。ラム２２ａのピストン６２ａは、そのシリンダ６０ａから延在し、最終的に首部６８がトロリー３０における対応する穴７０に入る。シリンダ７２は作動され、ロックキー６６を首部６８の周りに係合してラム２２ａをトロリー３０に結合する位置に動かす。ドリルで穴をあけるとき最初はラム２２ａのみが、必要とされる引戻しおよび引下げを刃１８に供給する。ラム２２ａが適用する正味の力は、トロリー３０の中心線に沿って適用されるので、均衡または対称的な態様でトロリー３０に作用する。モーメントまたはトルクのいずれもがトロリー３０上においてラム２２ａによって発生されることはない。
【００３２】
穴の深さが増加すると、ドリルストリング１６の総重量が増加する。したがって、刃１８に適用されるこの重量を制御するためにより大きな引戻し力が必要とされる。したがって、たとえば穴の深さがひとたび５００ｍを超えると、上記ラムのうちの２つ、すなわちラム２２ｂおよび２２ｃが、ラム２２ａに関連して上述したのと同じ態様でトロリー３０に結合され、対応するロックキー６６を収縮させることによりラム２２ａがトロリー３０から分離される。ピストン６２ａは収縮され、パイロット圧の適用により収縮状態に保持される。
【００３３】
ここで、これらの２つのラム２２ｂおよび２２ｃにより、ドリルの刃１８に引戻しおよび引下げが与えられる。この関係は図６に示される。図６では、ラム２２ｂおよび２２ｃのそれぞれのピストンロッド６２ｂおよび６２ｃがトロリー３０に結合されている。ラム２２ｂおよび２２ｃが適用する正味の力は、均衡または対称的な態様でトロリー３０に作用する。なぜならば両方のラムによって、トロリー３０の中心線の周りに均等に間隔をおいた点において同じ方向に同じ力が与えられるからである。モーメントまたはトルクのいずれもがこれらのラムによってトロリー３０上に発生されることはない。
【００３４】
これら２つのラム２２ｂおよび２２ｃは、ドリルリグ１０に対して十分な引戻しおよび引下げを与え、これによりたとえば１０００ｍの深さまで穴あけを継続することができる。その後は、３つのラム２２ａ、２２ｂ、および２２ｃのすべてが引戻しおよび引下げを与えるように図７に示されるように動作するよう選択される。この構成では、ラム２２の各々は、油圧モータ２４に結合され、そのそれぞれのピストンロッドがトロリー３０に結合される。また、適用される正味の力は均衡または対称的である。
【００３５】
ロープＲ１−３の各々は互いに同じ荷重を有する。ロープＲ４も同様である。
しかしながら、ロープＲ４（２つのロープ）の数に対してロープＲ１−３（６つのロープ）の数が異なるので、ロープＲ１−３の各々が有する荷重は、ロープＲ４の各々が有する荷重とは異なる。
【００３６】
したがって、要約すると、ドリルリグの実施例は、ラムの段階的な操作を可能にし、これによりドリルの刃１８に適用され得る引戻しおよび引下げを制御またはそうでなければ選択的に変動させるということが分かり得る。ドリルリグ、特に油圧システムは、ドリルヘッドに結合されるラムの数が段階的に増加するので、ラムが引戻しおよび引下げを対称的または均衡な態様で与えるように操作することが可能である。
【００３７】
図５−図７に示される実施例では、ラム２２ａ、すなわち中央のラムが単一の一次ラムとして考えられる。この実施例では、上記複数のラムは、単一の一次ラムと、偶数個（２つ）の二次ラム、すなわちラム２２ｂおよび２２ｃを含む。これらの二次ラムは、一次ラム２２ａの周りに配置される対称的な対で配される。しかしながら、本発明の実施例は、３つのラムしか含まないリグまたは一次ラムを１つしか含まないリグに限定されない。たとえば図８は、油圧システムが５つのラム２２ａ−２２ｅを含む実施例を示す図である。この実施例では、ラム２２ａは単一の一次ラムとして考えられる。ラム２２ｂおよび２２ｃは、二次ラムの第１の対を形成するものとして考えられ、ラム２２ｄおよび２２ｅは二次ラムの第２の対として考えられてもよい。以下の表は、ラム２２ａ−２２ｅが引戻しおよび引下げを増加させるよう段階的に切替および／または操作される油圧システムに対する１つの可能な操作の場合を説明する表である。
【００３８】
【表１】
【００３９】
上記の表では、文字「Ｃ」は、ラムが油圧システムと結合し、引戻しを与えるよう動作可能であることを示す。文字「Ｄ」は、ラムが分離されており、したがって引戻しを与えることができないことを示す。「合計の引戻し力」という欄は、油圧システムが適用可能な最大の引戻し力を全体として力「Ｆ」の単位で示すものである。容易に明らかとなるように、油圧システムに結合されるラム２２の数が順次増加すると、単一のラム２２ａのみが結合される際の力である１Ｆから、５つのラム２２ａ−２２ｃのすべてが結合される際の最大の力である５Ｆまで引戻し力も増加する。図８に示される５つのラムの実施例は、図５−図７に示される３つのラムの実施例よりも深い穴をあけるのに用いられ得る。たとえば、図８のラムを含むリグは、たとえば深さ４０００ｍまで穴をあけることができる。このリグのラムが表１のシーケンスに従って操作されると、最初は単一のラム２２ｃだけを用いて穴があけられる。これはスピードと経済性のためである。穴の深さが増加するにしたがって、作動されるラムの数が順次、２、３、４、および５へと増加される。
【００４０】
以下の表２は図５に示されるラム２２ａ−２２ｅについての代替的な操作シーケンスを示す。この操作シーケンスでは、ラム２２ｂおよび２２ｃは引戻しおよび引下げを与えるよう連続的に操作される一次ラムの対であると考えられる。ラム２２ａ、２２ｄおよび２２ｅは、二次ラムであると考えられる。したがってこの構成では、偶数個の一次ラムと奇数個の二次ラムとが存在する。二次ラム２２ａ、２２ｄおよび２２ｅは、二次ラム２２ａが一次ラム２２ｂおよび２２ｃの間の中間に位置した状態で、一次ラム２２ｂおよび２２ｃの周りまたは間において対称的に配される。この構成では、最初にドリルリグが与える最小の引戻しは２Ｆである。なぜならば、一次ラム２２ｂおよび２２ｃの両方が最小の引戻しおよび引下げを与えるよう同時に操作されるからである。次に、穴あけ深さの増加にしたがって引戻しを増加させるよう、二次ラム２２ａが当該システムの中に結合され、３Ｆの引戻しを与え得る。その後、二次ラム２２ａが分離され、外側の２つの二次ラム２２ｄおよび２２ｅが接続されて合計４Ｆの引戻しを与え得る。最後に、二次ラム２２ａ、２２ｄ、および２２ｅのすべてが接続されると、最大の引戻しである５Ｆが利用可能になる。
【００４１】
【表２】
【００４２】
この構成の結果、深い穴用のリグのために、従来の深い穴リグのためのパワーパックよりも小さなパワーパックが使われ得る。したがって、たとえば約４００ｈｐ〜５００ｈｐ以下のパワーパックを有するリグが、少なくとも１０００ｍまで穴をあけるよう用いられ得るとともに、さらに２５００ｈｐのパワーパックを有するリグと同じ深さまで穴をあけるよう用いられる。たとえば８００ｍの最初の穴あけ深さのためには、引戻しおよび引下げを与えるのに５００ｈｐ未満、典型的には約４００ｈｐしか必要とされないからである。穴の深さが増加するとともにさらなるラムが選択的に操作されても、同じパワーパックによって、２５００ｈｐのリグの深さまで穴をあけるのに必要とされる引戻しおよび引下げを提供するために必要とされる油圧を提供できるが、送り速度、すなわちドリルヘッドがタワーを上下に動く速度が減少する。しかしながら、送り速度は安全性および設備メンテナンスの理由で通常低減されるので、実際にはこれは重要ではない。
【００４３】
本発明の実施例を詳細に記載してきたが、基本的な発明の概念から逸脱することがなければ多くの修正および変形がなされ得るということが当業者ならば明らかであろう。たとえば、記載した実施例において、分離されたラム２２は、トロリー３０から物理的に分離された対応するピストンロッドを有するように示されている。しかしながら、代替的な実施例では、このピストンロッドは結合ブロック３０に常に物理的に接続されてもよいが、特定の分離されたラムに対する油圧が、対応するシリンダ内の油圧流体がシリンダの一端から他端に単純に流れることを可能にする再循環回路に切り替えられてもよい。さらに、物理的にピストンロッドを結合ブロック３０に結合するために任意の簡便な構成が用いられてもよい。これには、ボルトまたはピンといった機械的な留め具の使用を含むか、または電気的もしくは空気的に作動されるピンまたはウェッジを含んでもよい。さらに、ドリルリグ１０は、原動機上で運ばれる移動型ドリルリグの一部であってもよく、または代替的には穴あけの場所で直立されるその場リグ（in situ rig）であってもよい。すべてのこのような修正例および変形例は、本発明の範囲内であると考えられ、その性質は上記の説明から決定されることになる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチラムドリルリグであって、
ドリルタワーと、
トルクをドリルの刃に適用することが可能なドリルヘッドとを含み、前記ドリルヘッドは、前記ドリルタワーに沿った線形の移動のために前記ドリルタワー上に支持され、前記マルチラムドリルリグはさらに、
前記ドリルタワーに沿った線形の移動のために前記ドリルタワー上に支持されるとともに前記ドリルヘッドに結合される移動滑車トロリーを含み、前記移動滑車トロリーに対して一方向に適用される力は、前記ドリルヘッドに対して反対方向に作用する力として伝達され、前記マルチラムドリルリグはさらに、
前記タワーと前記移動滑車トロリーとの間に結合される複数のラムを含み、前記ラムは選択的に変動可能な力をドリルタワーに沿っていずれかの方向に前記移動滑車トロリーに対して対称的に適用するよう選択的に作動され、前記選択的に変動可能な力は、前記移動滑車トロリーによって前記ドリルヘッドに伝達されて、前記ドリルヘッドに結合されるドリルの刃に引戻しおよび引下げを適用する、マルチラムドリルリグ。
【請求項２】
前記複数のラムは、前記移動滑車トロリーに力を適用するラムの数を１つずつ段階的に増加させるよう作動可能および前記移動滑車トロリーに結合可能である、請求項１に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項３】
前記ラムの一方の端部が前記ドリルタワーの上端に結合され、前記ラムの対向する端部が前記移動滑車トロリーに結合される、請求項１または２に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項４】
前記移動滑車トロリーおよび前記ドリルヘッドは、前後に並置される別個の平行な面に配置される、請求項１−３のいずれか１項に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項５】
前記移動滑車トロリーには滑車の２つの集合とロープの２つの集合とが設けられ、ロープの第１の集合はその一方の端部が前記ドリルタワーの上端に取付けられ、前記滑車の第１の集合の周りを延在し、その対向する端部が前記ドリルヘッドの上端に結合され、ロープの第２の集合はその一方の端部が前記ドリルタワーの下端に取付けられ、前記滑車の第２の集合の周りを延在し、その対向する端部が前記ドリルヘッドの下端に結合される、請求項１−４のいずれか１項に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項６】
前記移動滑車トロリーおよび前記ラムは、前記ラムが伸張する際にラムが適用する力が前記ドリルの刃に対して引戻しとして伝達され、前記ラムが収縮する際にラムが適用する力が前記ドリルの刃に対して引下げとして伝達されるように配される、請求項１−５のいずれか１項に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項７】
前記移動滑車トロリーは、前記ラムの収縮または伸張によって引き起こされる第１の距離についての前記移動滑車トロリーの移動により、前記ドリルヘッドへの距離の２倍の移動が発生される態様で前記ドリルヘッドに結合される、請求項１−６のいずれか１項に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項８】
選択的にラムを前記移動滑車トロリーに結合するための結合システムを含む、請求項１−７のいずれか１項に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項９】
前記複数のラムは、前記トロリーの長手方向の中心線に沿った位置にて、力を前記移動滑車トロリーに適用するよう動作可能な少なくとも１つの一次ラムを含む、請求項１−８のいずれか１項に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項１０】
前記複数のラムは、単一の一次ラムと偶数個の二次ラムとを含み、前記二次ラムは対で配され、各対における前記ラムは前記一次ラムの周りに対称的に配置される、請求項９に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項１１】
前記複数のラムは、引戻しおよび引下げをドリルの刃に与えるよう連続的に動作可能な２つの一次ラムを含む、請求項１−８のいずれか１項に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項１２】
前記ラムは、前記一次ラムの周りまたは間に対称的に配される奇数個の二次ラムを含み、前記二次ラムのうちの第１のものが前記一次ラム同士の間の中間に位置する、請求項１１に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項１３】
約４００ｈｐ〜５００ｈｐの最大動力出力を与えるとともに、少なくとも１０００ｍまでの深さまでドリルで穴をあけることが可能なパワーパックを含む、請求項１−１２のいずれか１項に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項１４】
ドリルタワーを設けるステップと、
トルクをドリルの刃に適用することが可能なドリルヘッドと移動滑車トロリーとを前記ドリルタワー上に、前記ドリルヘッドおよび前記トロリーの両方が前記ドリルタワーに沿ってより線形に移動することが可能になるような態様で支持するステップと、
一方向における前記トロリーの移動が、反対方向における前記ドリルヘッドの移動を引き起こす態様で前記トロリーを前記ドリルヘッドに結合するステップと、
前記移動滑車トロリーに対して対称的に段階的に増加する力を適用するよう、複数のラムのうち１つ以上を選択的に作動するステップとを含む、ドリルで穴をあける方法。
【請求項１５】
前記１つ以上のラムは、前記移動滑車トロリーに力を適用するラムの数を１つずつ増加するよう選択的に作動される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１】
マルチラムドリルリグであって、
ドリルタワーと、
トルクをドリルの刃に適用することが可能なドリルヘッドとを含み、前記ドリルヘッドは、前記ドリルタワーに沿った線形の移動のために前記ドリルタワー上に支持され、前記マルチラムドリルリグはさらに、
前記ドリルタワーに沿った線形の移動のために前記ドリルタワー上に支持されるとともに前記ドリルヘッドに結合される移動滑車トロリーを含み、前記移動滑車トロリーに対して一方向に適用される力は、前記ドリルヘッドに対して反対方向に作用する力として伝達され、前記マルチラムドリルリグはさらに、
前記タワーと前記移動滑車トロリーとの間に結合される複数のラムを含み、前記ラムは選択的に変動可能な力をドリルタワーに沿っていずれかの方向に前記移動滑車トロリーに対して対称的に適用するよう選択的に作動され、前記選択的に変動可能な力は、前記移動滑車トロリーによって前記ドリルヘッドに伝達されて、前記ドリルヘッドに結合されるドリルの刃に引戻しおよび引下げを適用する、マルチラムドリルリグ。
【請求項２】
前記複数のラムは、前記移動滑車トロリーに力を適用するラムの数を１つずつ段階的に増加させるよう作動可能および前記移動滑車トロリーに結合可能である、請求項１に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項３】
前記ラムの一方の端部が前記ドリルタワーの上端に結合され、前記ラムの対向する端部が前記移動滑車トロリーに結合される、請求項１または２に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項４】
前記移動滑車トロリーおよび前記ドリルヘッドは、前後に並置される別個の平行な面に配置される、請求項１−３のいずれか１項に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項５】
前記移動滑車トロリーには滑車の２つの集合とロープの２つの集合とが設けられ、ロープの第１の集合はその一方の端部が前記ドリルタワーの上端に取付けられ、前記滑車の第１の集合の周りを延在し、その対向する端部が前記ドリルヘッドの上端に結合され、ロープの第２の集合はその一方の端部が前記ドリルタワーの下端に取付けられ、前記滑車の第２の集合の周りを延在し、その対向する端部が前記ドリルヘッドの下端に結合される、請求項１−４のいずれか１項に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項６】
前記移動滑車トロリーおよび前記ラムは、前記ラムが伸張する際にラムが適用する力が前記ドリルの刃に対して引戻しとして伝達され、前記ラムが収縮する際にラムが適用する力が前記ドリルの刃に対して引下げとして伝達されるように配される、請求項１−５のいずれか１項に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項７】
前記移動滑車トロリーは、前記ラムの収縮または伸張によって引き起こされる第１の距離についての前記移動滑車トロリーの移動により、前記ドリルヘッドへの距離の２倍の移動が発生される態様で前記ドリルヘッドに結合される、請求項１−６のいずれか１項に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項８】
選択的にラムを前記移動滑車トロリーに結合するための結合システムを含む、請求項１−７のいずれか１項に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項９】
前記複数のラムは、前記トロリーの長手方向の中心線に沿った位置にて、力を前記移動滑車トロリーに適用するよう動作可能な少なくとも１つの一次ラムを含む、請求項１−８のいずれか１項に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項１０】
前記複数のラムは、単一の一次ラムと偶数個の二次ラムとを含み、前記二次ラムは対で配され、各対における前記ラムは前記一次ラムの周りに対称的に配置される、請求項９に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項１１】
前記複数のラムは、引戻しおよび引下げをドリルの刃に与えるよう連続的に動作可能な２つの一次ラムを含む、請求項１−８のいずれか１項に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項１２】
前記ラムは、前記一次ラムの周りまたは間に対称的に配される奇数個の二次ラムを含み、前記二次ラムのうちの第１のものが前記一次ラム同士の間の中間に位置する、請求項１１に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項１３】
約４００ｈｐ〜５００ｈｐの最大動力出力を与えるとともに、少なくとも１０００ｍまでの深さまでドリルで穴をあけることが可能なパワーパックを含む、請求項１−１２のいずれか１項に記載のマルチラムドリルリグ。
【請求項１４】
ドリルタワーを設けるステップと、
トルクをドリルの刃に適用することが可能なドリルヘッドと移動滑車トロリーとを前記ドリルタワー上に、前記ドリルヘッドおよび前記トロリーの両方が前記ドリルタワーに沿ってより線形に移動することが可能になるような態様で支持するステップと、
一方向における前記トロリーの移動が、反対方向における前記ドリルヘッドの移動を引き起こす態様で前記トロリーを前記ドリルヘッドに結合するステップと、
前記移動滑車トロリーに対して対称的に段階的に増加する力を適用するよう、複数のラムのうち１つ以上を選択的に作動するステップとを含む、ドリルで穴をあける方法。
【請求項１５】
前記１つ以上のラムは、前記移動滑車トロリーに力を適用するラムの数を１つずつ増加するよう選択的に作動される、請求項１４に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１２−５２０９５３（Ｐ２０１２−５２０９５３Ａ）
【公表日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５００００８（Ｐ２０１２−５００００８）
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＡＵ２０１０／０００３２３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０５３０８
【国際公開日】平成２２年９月２３日（２０１０．９．２３）
【出願人】（５１１２２８６１０）ストレンジ・インベストメンツ・（ダブリュ・エィ）・プロプライエタリー・リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＳＴＲＡＮＧＥ ＩＮＶＥＳＴＭＥＮＴＳ （ＷＡ） ＰＴＹ ＬＴＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＡＵ２０１０／０００３２３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０５３０８
【国際公開日】平成２２年９月２３日（２０１０．９．２３）
【出願人】（５１１２２８６１０）ストレンジ・インベストメンツ・（ダブリュ・エィ）・プロプライエタリー・リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＳＴＲＡＮＧＥ ＩＮＶＥＳＴＭＥＮＴＳ （ＷＡ） ＰＴＹ ＬＴＤ
【Ｆターム（参考）】
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