JP2002500296A - 穿孔装置に於けるパイプセクションの連結及び連結解除 - Google Patents

穿孔装置に於けるパイプセクションの連結及び連結解除

Info

Publication number
JP2002500296A
JP2002500296A JP2000526724A JP2000526724A JP2002500296A JP 2002500296 A JP2002500296 A JP 2002500296A JP 2000526724 A JP2000526724 A JP 2000526724A JP 2000526724 A JP2000526724 A JP 2000526724A JP 2002500296 A JP2002500296 A JP 2002500296A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pipe
pipe section
pipe string
torque
string
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000526724A
Other languages
English (en)
Inventor
ガスターフ ルイス ヴァンベッカム
トーマス ヴォルバーグラ バッカー
Original Assignee
ウェル エンジニアリング パートナーズ ビー.ヴィ.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ウェル エンジニアリング パートナーズ ビー.ヴィ. filed Critical ウェル エンジニアリング パートナーズ ビー.ヴィ.
Publication of JP2002500296A publication Critical patent/JP2002500296A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/16Connecting or disconnecting pipe couplings or joints
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/16Connecting or disconnecting pipe couplings or joints
    • E21B19/161Connecting or disconnecting pipe couplings or joints using a wrench or a spinner adapted to engage a circular section of pipe
    • E21B19/164Connecting or disconnecting pipe couplings or joints using a wrench or a spinner adapted to engage a circular section of pipe motor actuated
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/20Combined feeding from rack and connecting, e.g. automatically

Abstract

(57)【要約】 回転式穿孔装置より地殻に形成された井戸孔内へ延在するパイプストリング(2)とパイプセクション(1)とを連結し又は連結解除すべく、パイプセクション(1)は所要の連結トルク又は連結解除トルクまでのトルクの付与によりパイプストリング(2)に対し相対的に回転される。前記トルクの付与により回転方向とは逆方向の反作用トルクが発生される。モータ(17、50)による回転がパイプストリング(2)へ伝達され、これによりパイプストリング(2)も回転される。反作用トルクはモータ(17、50)を迂回する経路に沿ってパイプストリング(2)へ伝達される。かくしてパイプストリング(2)の回転速度の変化を回避すべく一定の回転速度にてパイプストリング(2)を回転させるために付与されるトルクを実質的に変化させることなく連結トルク又は連結解除トルクを付与することができる。この方法を実施するためのパイプ連結装置やパイプ取り扱い装置も記載される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】
本発明は、例えば油井やガス井を穿孔したりライニングしたりする際に、穿孔
装置より地殻に形成された井戸孔内へ延在するパイプストリングとパイプセクシ
ョンとを連結し又は連結解除することに係る。
【0002】
【背景技術】
油井やガス井の穿孔及び井戸孔のライニングに於いては、一般に、ドリルパイ
プセクションやケーシングパイプセクションの如き多数のパイプセクションやス
トランドが井戸孔内へ導入される。各パイプセクションは井戸孔内へ延在するパ
イプストリングと直線状に整合した状態にもたらされた後にパイプストリングに
連結される。各パイプセクションは一つのジョイントにより形成されていてもよ
く、またパイプストリングに連結される前に互いに接続された複数個のジョイン
トにより形成されていてもよい。
【0003】 穿孔中には、一般に、パイプストリングはその先端に設けられたドリルビット
のマッドモータを駆動すべくパイプストリングへ泥水が供給される状態にて回転
される。また泥水は井戸孔内へのパイプストリングの導入を容易するためにも供
給される。また井戸孔内へケーシングストリングを挿入する際にケーシングスト
リングを回転させることも知られている。
【0004】 一連のパイプセクションの連結及びその解除は、一般に、パイプストリングに
パイプセクションをねじ込んだり、パイプストリングよりパイプセクションをね
じ戻すことにより行われる。パイプセクションの連結及びその解除に必要な回転
の回数を低減すべく、連結部の係合ねじは一般に実質的に螺旋状をなしている。
連結又は連結解除されるべき各パイプセクションを回転させることは、一般に、
パイプストリングの回転を停止させた後に行われる。連結されるべき各パイプセ
クションを回転させると共に、連結に必要な最終トルクや連結解除に必要な初期
トルクを付与するために、Wheatherfordトングや所謂Iron Roughneckの如きトン
グが使用される。
【0005】 かかる工程の効率や有効性は、次のパイプセクションを連結又は連結解除する
ために穿孔工程やライニング工程を中断する必要があることにより、損ねられる
。このことは、井戸孔を穿孔する際にはドリルビットの検査や交換の目的で何回
も抜き差し作業(パイプストリングの引き抜き及び再挿入)が行われるので、特
に重大である。パイプストリングの抜き差し作業毎に約50〜300個のパイプ
セクションが連結され連結解除される。特にパイプストリングの回転を停止させ
ることは、パイプストリングがドリルストリングである場合に於けるねじ部の緩
みの如く、種々の有害な影響を及ぼす。一般に、ドリルストリングの回転が再開
された後十分な平衡作動状態に到達するまでに10〜30分を要する。更に井戸
孔内にてストリングの回転を停止させると、ストリングが井戸孔内に固着した状
態になる虞れが増大する。従ってストリングの回転を停止させる時点とストリン
グの回転を再開させる時点との間の時間によっても、パイプセクションを連結又
は連結解除するに必要な時間が増大される。
【0006】 米国特許第3,708,020号公報に記載されている如く、ドリルパイプが
連結され又は連結が解除される際に、地層やコンクリートのコアを採取する小型
のドリルストリングを回転状態に維持することが知られている。しかし一連のあ
る長さのドリルパイプの連結又は連結解除を行うためにトルクを付与すると、ド
リルストリングの平衡作動状態が乱され、これにより穿孔の進行速度やドリルビ
ットの寿命が悪影響を受ける。
【0007】
【発明の概要】
本発明の一つの目的は、パイプセクションを連結又は連結解除するに必要な時
間を低減すると共に、井戸孔内にて回転するドリルストリングの平衡作動状態が
乱される程度を十分に低減しつつ、ドリルストリングの一連のパイプセクション
の間の連結を行い得るようにすることである。
【0008】 本発明によれば、この目的は、回転式穿孔装置より地殻に形成された井戸孔内
へ延在するパイプストリングとパイプセクションとを連結し又は連結解除する方
法にして、パイプセクションは連結トルク又は連結解除トルクの付与によりパイ
プストリングに対し相対的に回転され、トルクの付与により回転方向とは逆方向
の反作用トルクが発生され、モータにより与えられる回転がパイプストリングを
回転するようパイプストリングへ伝達され、反作用トルクはモータを迂回する経
路に沿ってパイプストリングへ伝達される方法によって達成される。
【0009】 上記目的を達成する本発明の他の一つの実施形態は、回転式穿孔装置より地殻
に形成された井戸孔内へ延在するパイプストリングとパイプセクションとを少な
くとも連結し又は連結解除するパイプ連結装置にして、 パイプストリングに係合するパイプストリング係合構造体と、 パイプセクションに係合するパイプセクション係合構造体であって、パイプス
トリング係合構造体と同軸であり且つパイプストリング係合構造体に対し相対的
に回転可能であり、パイプストリング係合構造体の位置とは異なる軸線方向位置
に位置するパイプセクション係合構造体と、 パイプストリング係合構造体を回転可能に支持する回転式の静止支持構造体と
、 パイプストリング係合構造体及び回転式の静止支持構造体に駆動接続され、回
転式の静止支持構造体に対し相対的にパイプストリング係合構造体を回転させる
駆動モータを含むパイプストリング駆動装置と、 所要の連結トルク又は連結解除トルクまでのトルクにてパイプストリング係合
構造体に対し相対的にパイプセクション係合構造体を回転駆動するパイプセクシ
ョン駆動装置であって、所要の連結トルク又は連結解除トルクまでのトルクに対
応する反作用トルクを、パイプストリング係合構造体を回転駆動する駆動モータ
を迂回する伝達経路に沿ってパイプストリング係合構造体に伝達するよう構成さ
れたパイプセクション駆動装置と、 を含むパイプ連結装置により構成される。
【0010】 かくして、井戸孔内にて回転するストリングの平衡作動状態が乱される程度を
十分に低減する態様にて、連結トルク又は連結解除トルクを付与することができ
る。
【0011】 本発明を実施する特定の態様によれば、パイプストリングに連結されるべきパ
イプセクションは、連結トルク又は連結解除トルクが付与される前に、或いはパ
イプセクションに連結トルクを付与する係合構造体がパイプセクションに係合し
た状態にもたらされる前に、パイプストリングの回転速度と実質的に同一の回転
速度まで徐々に加速される。従って回転するパイプセクションの平衡作動状態の
乱れが更に低減される。
【0012】 本発明による方法を上述の如き態様にて実施すべく、本発明によれば、ディス
ペンサーより地殻に形成された井戸孔内へ延在するパイプストリングの末端へ、
またこれとは逆方向にパイプセクションを移動させるパイプ取り扱い装置にして
、移動されるべきパイプセクションに解除可能に係合するパイプセクション係合
構造体と、ディスペンサーに隣接する位置とパイプストリングと直線状に整合す
る位置との間にパイプセクション係合構造体を移動させる案内及び駆動装置と、
パイプセクション係合構造体に接続されパイプセクション係合構造体を回転駆動
する駆動装置とを含むパイプ取り扱い装置が提供される。
【0013】 本発明の他の目的、態様、実施態様、詳細な事項は、実施態様項及び図面を参
照して行われる以下の説明より明らかとなる。
【0014】
【発明を実施するための形態】
図2ないし図7には地殻に孔を穿孔するための回転式穿孔装置、特に油井やガ
ス井を穿孔しライニングするための回転式穿孔装置の現在最も好ましい例が、パ
イプストリング2にパイプセクション1、特にこの例に於いてはシングルジョイ
ント式のパイプセクションを追加する一連の工程について解図的に図示されてい
る。後続のパイプセクション1′及び1″がパイプストリング2に近接してパイ
プセクションディスペンサー3内に収容されている。
【0015】 穿孔装置は井戸ッド4を有している。下側ドリルテーブル5がヘッド4よりも
上方にて脚構造体6に取り付けられており、脚構造体6の有効長さを変更するこ
とにより、地表より約11〜17mの高さ範囲に於いて上下方向に移動可能であ
る。脚構造体6は油圧シリンダ及びこれとは独立のガイド装置を含み、これらの
油圧シリンダ及びガイド装置は公知の構造を有し、従ってこれらについての図示
及び説明を省略する。ケーブルホイストやねじ式のトランスミッションの如く、
パイプストリングの方向の移動を行わせるための他の公知のリニア式トランスミ
ッションも使用されてよい。上側ドリルテーブル7が下側ドリルテーブル5より
も上方にて下側ドリルテーブル5の脚構造体6と同様の脚構造体8に取り付けら
れており、下側ドリルテーブル5の場合と実質的に同一の要領により、地表より
約23〜30mの高さ範囲に於いて上下方向に移動可能である。勿論パイプセク
ション1の長さに関する必要性に応じて、テーブルは他の高さ範囲に於いて移動
されてもよい。
【0016】 脚構造体(例えば油圧式又はねじ式の脚構造体)によりテーブルを上下移動さ
せる代わりに、例えばドリルテーブルのためのガイドを備えたケーブルホイスト
装置を使用することにより、他の要領にて昇降機能が達成されてもよい。しかし
脚を使用してドリルテーブルを昇降させることは、傾斜した方向や更には水平方
向に孔を穿孔するのに特に好適である。
【0017】 下側ドリルテーブル5は回転式のクランプ装置9を担持しており、クランプ装
置9によりパイプストリング2(一般に最大長さに於いて少なくとも300,0
00ないし500,000kgの重量を有する)が取り外し可能に懸垂支持され
る。クランプ装置9はパイプストリング2を回転駆動する駆動装置10に接続さ
れ、約15,000〜25,000Nmの駆動トルクを伝達することができる。
クランプ装置9及び下側ドリルテーブル5にはクランプ装置9と同軸の通路が設
けられており、穿孔装置が作動する際には該通路内にパイプストリング2が延在
する。クランプ装置9のクランプ部の構造は、穿孔装置のフロアに静止状態にて
取り付けられる従来のスパイダーの構造と原理的に同様のものであってよい。ク
ランプ装置9を回転駆動する駆動装置10は、ドリルテーブル7に対し相対的に
パイプストリング係合構造体13を回転駆動させる図1に示された駆動組立体の
一部と同一の構造のものである。
【0018】 上側ドリルテーブル7はパイプ連結装置11を担持しており、パイプ連結装置
の現在最も好ましい例が図1に一層詳細に図示されている。パイプ連結装置11
はパイプセクション1に係合するためのパイプセクション係合構造体12を有し
ている。またパイプストリング2に係合するためのパイプセクション係合構造体
13は、パイプセクション係合構造体12とは異なる軸線方向位置にてパイプセ
クション係合構造体12と同軸に設けられている。パイプセクション係合構造体
12の構造は、例えばパイプストリングの連結及び連結解除を行う従来の装置の
レンチの構造と実質的に同一であり、従ってこれについての図示及び説明を省略
する。またパイプストリング係合構造体13の構造は、パイプストリングが短く
従って軽量である場合にそれを十分に駆動し得るようパワーアシスト式のアクテ
ィブクランプ装置を備えた公知のスパイダーやエレベーターの構造と実質的に同
一である。これらの係合構造体は、それらが係合するパイプ部分に50,000
〜120,000Nmまでの連結トルクを与えることができることが好ましい。
特にパイプセクション係合構造体12の構造は、好ましくは少なくとも2,50
0〜3,000kgの軸線方向荷重に抗してパイプセクションを保持し得るもの
でなければならない。パイプストリング係合構造体13も、井戸孔内に懸垂支持
されたパイプストリングの総重量(パイプストリングがその最大長さの状態にあ
るときには約500,000kgにもなる)を担持し得るものでなければならな
い。
【0019】 パイプストリング係合構造体13は回転式の静止支持構造体14により回転可
能に支持されており、パイプストリング係合構造体13と静止支持構造体14と
の間には軸受15及び16が介装されている。静止支持構造体14は上側ドリル
テーブル7に取り付けられている。
【0020】 パイプストリング係合構造体13を回転駆動するパイプストリング駆動装置が
設けられており、パイプストリング駆動装置はパイプストリング係合構造体13
に駆動接続され静止支持構造体14に固定された駆動モータ17を含んでいる。
更にパイプストリング駆動装置はパイプストリング係合構造体13に設けられた
歯車リング18と、該歯車リングと噛合し駆動モータ17の駆動軸20に固定さ
れた歯車19とを含んでいる。駆動モータ17は電源ケーブル21に接続された
電気モータである。
【0021】 パイプセクション係合構造体12は、パイプストリング係合構造体13に一体
的に接続されたフランジ22及び該フランジ22より内方へ突出するリフト爪2
3により、パイプストリング係合構造体13に対し相対的に回転可能に支持され
ている。パイプセクション係合構造体12をパイプストリング係合構造体13に
対し相対的に回転駆動し得るよう、電源ケーブル25に接続された電気モータ2
4を含むパイプセクション駆動装置と、電気モータ24の駆動軸27に取り付け
られた歯車26と、歯が設けられた円形のフランジ28とが設けられている。パ
イプセクション駆動装置は、フランジ22と一体に形成されパイプセクション係
合構造体12と一体的に回転可能な支持ハウジング29内に取り付けられている
【0022】 電気モータ24に電力を供給し得るよう、電源ケーブル25はそれぞれ支持ハ
ウジング29及び静止支持構造体14に設けられた摺動接点31及び32を介し
て静止電源ケーブル30に接続されており、接点31及び32は円形の軌跡に沿
って作動する。
【0023】 高いトルクを受けた状態に於いてもパイプセクション係合構造体12が支持ハ
ウジング29に対し相対的に容易に回転し容易に軸線方向に移動し得るよう、パ
イプセクション係合構造体12と支持ハウジング29との間には円筒形のスリー
ブ軸受33が介装されている。相対回転運動が生じた場合にのみ連結部のねじピ
ッチに応じて円筒形の軸受面が相対的に軸線方向に相対変位すればよいので、必
要な軸線方向の移動を行わせるために大きい摩擦に打ち勝つ必要はない。
【0024】 電気モータ24は、所要の連結トルクまでのトルクを発生し、逆方向には所要
の連結解除トルクまでのトルクを発生するよう選定される。例えば四分の一回転
接続が採用される場合には、パイプストリング係合構造体13に対するパイプセ
クション係合構造体12の回転可能範囲は、これらのパイプセクションがパイプ
ストリングに対し回転可能に整合されるならば、四分の一回転よりも僅かに大き
い角度に制限され、またこれらのパイプセクションが無作為の回転位置にて互い
に係合せしめられるならば、半回転よりも僅かに大きい角度に制限される。従っ
て歯が設けられたフランジ28はパイプセクション係合構造体12の周りに完全
な円を形成していなくてよい。
【0025】 パイプセクション駆動装置の電気モータ24は、連結トルク又は連結解除トル
クに対する反作用トルクがパイプストリング係合構造体13を回転駆動するモー
タ17をバイパスしてパイプストリング係合構造体13に直接伝達されるよう、
支持ハウジング29に固定されている。かくしてパイプストリングに対し相対的
に末端のパイプセクションを回転駆動するためのトルクはパイプストリングの回
転速度に実質的に影響を及ぼさない。パイプセクションの加減速による悪影響は
比較的小さく、その大部分はモータ17を極めて単純に速度制御することによっ
て補償される。一つの有利な利点は、モータ17が比較的大きい連結トルクを受
けず、これによりその寿命が長くされると共に、一般に出力の小さいモータを選
択することができるということである。
【0026】 パイプストリング係合構造体を回転駆動する第一のモータ17とは別の第二の
モータ24が、連結トルク又は連結解除トルクまでのトルクにてパイプセクショ
ン1を回転駆動させるパイプセクション駆動装置に含まれているので、連結工程
はパイプストリング2の回転速度に殆ど影響しない。
【0027】 この第二のモータ24はパイプストリング係合構造体13と一体的に回転する
ようパイプストリング係合構造体13に接続された支持ハウジング29により支
持されているので、パイプストリング2へ反作用トルクを伝達する単純にして効
果的な構造が得られる。
【0028】 作動に於いては、パイプストリング2にパイプセクション1を追加する工程は
ディスペンサー3よりパイプセクション1を持ち上げることにより開始する。か
る目的で、また地殻に形成された井戸孔内に延在するパイプストリング2の末端
までディスペンサー3よりパイプセクション1を移動させるべく、パイプ取り扱
い装置34が設けられている(図2参照)。このパイプ取り扱い装置34は移動
されるべきパイプセクションに係合解除可能に係合するパイプセクション係合構
造体35を含んでいる。ディスペンサー3に隣接する位置とパイプストリング2
に直線状に整合する位置との間にパイプセクション係合構造体35を案内し駆動
すべく、リフト装置36が設けられており、リフト装置36は上下方向の案内レ
ール37により案内され、また案内レール37の周りに枢動可能なアーム38を
有している。ディスペンサー3、リフト装置36、案内レール37は図2に於い
てのみ図示されているが、図3ないし図7にも存在するものである。
【0029】 パイプ取り扱い装置34は更にパイプセクション係合構造体35を回転駆動す
べくパイプセクション係合構造体35に接続され図に於いて四角形にて解図的に
示された駆動装置40を含んでいる。図示の例によれば、駆動装置40はパイプ
セクションへ向けて横方向に移動可能であると共にこれに係合可能であり、また
逆方向にも移動可能である従来の「Iron Roughneck」と実質的に同一の構造を有
している。尚パイプ取り扱い装置34のパイプセクション係合構造体35を回転
駆動する他の多数の構成が可能であることは当業者に明らかである。
【0030】 パイプ取り扱い装置34は更にパイプセクション係合構造体35の下方に突出
し下端に近接した位置に把持装置42を有する安定化アーム41を含んでいる。
このアームはパイプセクション係合構造体35に保持されたパイプセクション1
の振り子運動に抵抗する作用をなす。
【0031】 パイプセクションがディスペンサー3よりパイプストリング2の末端(この場
合上端)まで移動されている間にも、パイプストリング2の回転及び軸線方向の
移動は継続される。まず前のパイプセクションが連結された直後に、パイプスト
リングが下側ドリルテーブル5に設けられた回転スパイダー式のクランプ装置9
により駆動される。パイプストリング2の末端は上下方向の案内レール37によ
り案内される最上位のガイド(図示せず)によっても案内される。この状況が図
2に解図的に図示されている。最上位のガイドについての更に詳細な説明につい
ては、本願出願人により本願の基礎となる国際出願と同日付けにて出願された「
Mud circulation for lithosphere drilling」なる発明の名称の国際出願を参照
されたい。
【0032】 下側ドリルテーブル5がその最下位の位置に到達する直前に、パイプストリン
グ係合構造体13がパイプストリング2の上端に係合せしめられ、パイプストリ
ング2の駆動機能を引き継ぐ。次いで下側ドリルテーブル5がその上側引き継ぎ
位置へ戻される。この状況が図3に解図的に図示されている。
【0033】 図4に示されている如く、ドリルテーブル5及び7はパイプセクション1がパ
イプストリング2と直線状に整合する位置へ移動されている間に徐々に下降され
る。パイプストリングはパイプ連結装置のモータ17により回転駆動され、この
ことはパイプストリングを回転駆動する上端駆動装置が不要であるので有利であ
る。また下側ドリルテーブル5の下降は、下側ドリルテーブル5に設けられたク
ランプ装置9がパイプストリング2に係合する直前まで遅延されてもよい。
【0034】 図5に於いて、パイプセクション1はパイプストリング2と直線状に整合して
はいるがパイプストリング2より離れた位置に到達している。かかる状況に於い
ては、駆動装置43(図1)を使用して爪23を半径方向内方へ移動させること
により、パイプセクション係合構造体12はパイプストリング係合構造体13よ
り隔置された位置まで上昇される。水平方向の穿孔も行い得るよう、駆動装置4
3は二作動型のもの、即ち内向きの荷重及び外向きの荷重に抗する爪23の移動
を制御することができるものである。
【0035】 パイプセクション1は、その下側の連結端部がパイプセクション係合構造体1
2内に導入されるまで、上述の位置より下降される(図6)。連結端部が損傷さ
れることがないよう、パイプセクション係合構造体12の内部形状は、それによ
りパイプセクションがパイプセクション係合構造体12内の所定の高さ位置より
下方まで移動することが阻止されるような形状であることが好ましい。パイプセ
クション1が所望の高さ位置に到達すると、パイプセクション係合構造体12が
作動されてパイプセクション1に係合せしめられ、パイプ取り扱い装置34のパ
イプセクション係合構造体35がパイプセクション1より解放される。次いでパ
イプ連結装置がパイプストリング2に対し相対的にパイプセクション1を回転さ
せ、パイプセクション1とパイプストリング2とが連結される。
【0036】 パイプストリング2に連結されるべきパイプセクション1がパイプセクション
係合構造体12により係合される前に、或いは少なくとも連結トルク又は連結解
除トルクが与えられる前に、パイプストリング2に連結されるべきパイプセクシ
ョン1はパイプストリング2の回転速度と実質的に同一の回転速度にまで加速さ
れるので、パイプセクション係合構造体12の摩耗が十分に低減される。連結さ
れるべきパイプセクション1が克服しなければならない速度差は比較的小さいの
で、加速された新しいパイプセクション1の慣性に起因するパイプストリング2
の連続回転の乱れも十分に小さい。かかる小さい回転の乱れは当技術分野に於い
て公知の所謂ソフトトルク(soft-torque)駆動制御を使用することにより達成 可能である。
【0037】 次いでパイプセクション駆動モータ24が駆動され、予め設定された連結トル
クまでのトルクを与えることによってパイプセクション1をパイプストリング2
に対し相対的に回転駆動する。例えば加減速により与えられる力や連結又は連結
解除されるべきパイプセクションの回転慣性により井戸孔内にて回転するパイプ
ストリングの平衡状態が乱されることが容易に回避されるよう、連結されるべき
パイプセクションの回転速度の変化は滑らかに行われることが好ましい。かかる
トルクの付与により回転方向とは逆方向の反作用トルクが発生される。その反作
用トルクは、穿孔中又はライニング中にパイプストリング2を連続的に回転駆動
するモータ17を迂回するよう、パイプセクション1に直接伝達され、パイプス
トリング2の連続回転は付与される連結トルクによる影響を実質的に受けない。
【0038】 連結されるべきパイプセクション1がパイプストリングに対し相対的に回転さ
れている間、傾斜した端部を有する爪23は互いに螺合する連結端部のねじピッ
チに対応する速度にて徐々に下降され、従ってパイプセクションも互いに螺合す
る連結端部のねじピッチに対応する速度にて徐々に下降され、連結が完了する前
にパイプセクションの重量による軸線方向の荷重が連結部に作用することが回避
される。
【0039】 連結が完了した後、回転スパイダー式のクランプ装置9がパイプストリング2
に係合した状態にもたらされ、パイプストリング2を担持し駆動する機能をパイ
プ連結装置11より引き継ぐ。次いでパイプ取り扱い装置34がパイプストリン
グ2に対し半径方向にパイプストリング2より離れるよう移動される。またパイ
プ連結装置11を担持する上側ドリルテーブル7が、追加されたパイプセクショ
ン1に沿って上方へ移動される。
【0040】 かくしてパイプセクション1がパイプストリング2に連結された後に、連結ト
ルクを与えていたパイプ連結装置11が、追加されたパイプセクション1によっ
て長さが増大されたパイプストリング2の末端へ向けて軸線方向に移動され、し
かる後長さが増大されたパイプストリング2の末端に係合し、その長さが増大さ
れたパイプストリング2に次のパイプセクション1′が連結される際にパイプス
トリング2に反作用トルクを与える。
【0041】 このことにより、パイプ連結装置11の係合構造体12及び13がパイプスト
リング2の周りに配置された状態を維持することができるという利点が得られる
。またこのことにより、パイプセクション係合構造体12及びパイプストリング
係合構造体13がそれぞれパイプセクション及びパイプストリングに係合し又は
係合離脱するよう横方向へ移動することを許すサイドゲートの必要性が排除され
、パイプ連結装置の係合構造体の構造を、係合されるべきパイプ受け入れ用の通
路を完全に囲繞する閉じた環状構造にすることができる。かくして係合構造体1
2、13の構造を比較的単純な構造に維持することができ、またパイプストリン
グの全周に亘り把持することができ、これにより比較的低い通常の圧力にて大き
いトルクを伝達するに十分な駆動作用を与えることができる。ン係合構造体12
、13に大きい係合面を設けることにより、所要の駆動作用を達成するに必要な
表面圧力を更に低減することができる。
【0042】 パイプ連結装置11及びパイプ取り扱い装置34が上方へ移動する際には、パ
イプストリングの最上位のパイプセクションが把持装置42及びパイプ連結装置
11の爪23により案内される。またパイプ連結装置11がパイプセクションの
僅かに大きい直径を有する連結端部に到達する際には、爪23が弾性的に押し戻
される。
【0043】 図示の例に於いては、パイプストリングは上下方向に配向されているが、パイ
プストリングは傾斜した方向や更には水平方向に配向されてもよい。
【0044】 図8には、パイプ連結装置の他の一つの例45が図示されている。この例によ
るパイプ連結装置45はパイプセクション1に係合するパイプセクション係合構
造体46を有しており、パイプセクション係合構造体46はパイプストリング2
に係合するパイプストリング係合構造体47に対し相対的に軸線方向に移動可能
であり、またパイプストリング係合構造体47の上方部分により案内される。こ
の軸線方向の移動はモータ54により与えられる回転及びパイプの連結部のねじ
ピッチに応じて行われ、従ってパイプストリング係合構造体47に対するパイプ
セクション係合構造体46の相対回転は、パイプストリング2に対するパイプセ
クション1の軸線方向の相対変位に実質的に対応している。
【0045】 一つのパイプセクションが連結又は連結解除される度毎に、パイプセクション
係合構造体46が回転され、これによりねじ回し式にその対応する始動位置へ戻
される。
【0046】 パイプストリング係合構造体47は回転式の静止支持構造体49により回転可
能に支持されている。
【0047】 パイプストリング係合構造体47を回転させるべく、該パイプストリング係合
構造体47及び回転式の静止支持構造体49に連結された駆動モータ50を含む
パイプストリング駆動装置が設けられている。パイプストリング駆動装置は更に
パイプストリング係合構造体47に設けられた歯車リング51と、該歯車リング
と噛合しパイプストリング駆動装置の駆動ライン53に固定された歯車52とを
含んでいる。駆動ライン53には、モータ50により与えられる回転をパイプス
トリング2の回転軸線の周りの回転として該ラインに伝達するためのコーナート
ランスミッション54が含まれている。
【0048】 またパイプセクション係合構造体46をパイプストリング係合構造体47に対
し相対的に回転駆動するパイプセクション駆動装置が設けられており、パイプセ
クション駆動装置は第二の電気モータ54を含み、またコーナートランスミッシ
ョン55と、駆動軸56と、分配トランスミッション57と、駆動軸58及び5
9と、それぞれ駆動軸58及び59に取り付けられた歯車60及び61と、それ
ぞれ歯車60及び61と噛合する歯車リング62及び51とを含んでいる。
【0049】 分配トランスミッション57は、駆動軸59とは逆方向に突出する駆動軸58
を駆動軸59とは逆方向に回転させるが、駆動軸58及び59の一体的な回転に
は実質的に影響を及ぼさないよう構成されている。かかる目的で、分配トランス
ミッション57は駆動軸58及び59の一方のための逆転トランスミッションを
有する差動歯車の形態にて設けられている。
【0050】 二つの駆動軸に与えられるトルクは、歯車60、61の直径及び歯車リング5
1、62の直径がそれぞれ互いに同一であるので、実質的に互いに同一である。
かくしてモータ54が駆動され、パイプセクション係合構造体46にトルクが与
えられると、そのトルクと実質的に同一の大きさの反作用トルクがパイプストリ
ング係合構造体47に与えられる。従って反作用トルクはパイプストリング2を
連続的に回転させるモータ50に悪影響を及ぼすことなくパイプストリングに伝
達され、パイプストリング2の回転速度の乱れの大部分が回避される。
【0051】 パイプセクション係合構造体46の歯車リング62と噛合する歯車60は、パ
イプセクション係合構造体46がパイプストリング係合構造体47内にねじ込ま
れ又はねじ戻される際に於ける歯車リング62の軸線方向の変位に従って歯車6
0が移動することができるよう、駆動軸58に摺動可能に取り付けられている。
歯車60が歯車リング62の軸線方向の移動に正確に従って移動するよう、ガイ
ドディスク65及び66が歯車60の両側にてこれに対し同軸に取り付けられて
いる。これらのガイドディスクは歯車60を越えて半径方向に突出し、パイプセ
クション係合構造体46の歯車リング62が設けられたフランジの側面にオーバ
ーラップしている。
【0052】 パイプ連結装置45が新たに連結されるパイプセクションに沿って上方へ移動
される際にパイプストリングを案内すべく、パイプセクションのための通路64
の周りにてパイプセクション係合構造体46の上方にはガイドブロック63が設
けられている。これらのガイドブロックはばね65によりパイプストリングに対
し弾性的に付勢され、新たに連結されるパイプセクション1の自由端にパイプセ
クション係合構造体46が係合するまで、新たに連結されるパイプセクション1
をパイプストリング2と整合させる。逆にパイプセクション1が取り外される場
合には、パイプセクションがパイプストリング係合構造体47より解放された後
そのパイプセクションにパイプ取り扱い装置のパイプセクション係合構造体が係
合するまで、パイプセクションをパイプストリングと整合させる。
【0053】 上述の例は油井やガス井の穿孔やライニングに関するものであるが、本発明の
種々の実施態様が他の土中穿孔作業に採用されてよいことは、当業者にとって明
らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるパイプ連結装置の一例の半分を示す縦断面図。
【図2】 本発明による方法の一連の段階の一つを示す解図的側面図。
【図3】 本発明による方法の一連の段階の他の一つを示す解図的側面図。
【図4】 本発明による方法の一連の段階の他の一つを示す解図的側面図。
【図5】 本発明による方法の一連の段階の他の一つを示す解図的側面図。
【図6】 本発明による方法の一連の段階の他の一つを示す解図的側面図。
【図7】 本発明による方法の一連の段階の他の一つを示す解図的側面図。
【図8】 本発明によるパイプ連結装置の他の例を破断して示す縦断面図。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年4月7日(2000.4.7)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項10
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項11
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】削除
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,LS,M W,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY ,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM ,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY, CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,E S,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU,ID ,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ, LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,M G,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT ,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL, TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ,V N,YU,ZW

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転式穿孔装置より地殻に形成された井戸孔内へ延在するパイプストリング(
    2)とパイプセクション(1)とを連結し又は連結解除する方法にして、パイプ
    セクション(1)は連結トルク又は連結解除トルクの付与によりパイプストリン
    グ(2)に対し相対的に回転され、前記トルクの付与により回転方向とは逆方向
    の反作用トルクが発生され、モータ(17、50)により与えられる回転が前記
    パイプストリング(2)を回転するよう前記パイプストリング(2)へ伝達され
    、前記反作用トルクは前記モータ(17、50)を迂回する経路に沿って前記パ
    イプストリング(2)へ伝達される方法。
  2. 【請求項2】 前記パイプストリング(2)に連結されるべき前記パイプセクション(1)は
    前記連結トルク又は連結解除トルクが付与される前の前記パイプストリング(2
    )の回転速度と実質的に同一の回転速度まで加速されることを特徴とする請求項
    1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記パイプストリング(2)に連結されるべき前記パイプセクション(1)は
    前記パイプストリング(2)の回転速度と実質的に同一の回転速度まで加速され
    、次いで前記パイプセクション(1)に前記トルクを付与するパイプセクション
    係合構造体(12、46)が前記パイプセクション(1)に係合した状態にもた
    らされることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 パイプセクション(1)がパイプストリング(2)に連結された後に、前記連
    結トルク及び反作用トルクを付与していたパイプ連結装置(11、45)を前記
    パイプセクション(1)により長さが増大されたパイプストリング(2)の末端
    へ向けて軸線に沿って移動させる工程と、 次のパイプセクション(1)がパイプストリング(2)に連結された後に、前
    記パイプ連結装置(11、45)により、前記長さが増大されたパイプストリン
    グ(2)の末端に係合し、前記長さが増大されたパイプストリング(2)に前記
    反作用トルクを付与する工程と、 を更に含んでいることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載の方法。
  5. 【請求項5】 回転式穿孔装置より地殻に形成された井戸孔内へ延在するパイプストリング(
    2)とパイプセクション(1)とを少なくとも連結し又は連結解除するパイプ連
    結装置にして、 パイプストリング(2)に係合するパイプストリング係合構造体(13、47
    )と、 パイプセクション(1)に係合するパイプセクション係合構造体(12、46
    )であって、前記パイプストリング係合構造体(13、47)と同軸であり且つ
    前記パイプストリング係合構造体(13、47)に対し相対的に回転可能であり
    、前記パイプストリング係合構造体(13、47)の位置とは異なる軸線方向位
    置に位置するパイプセクション係合構造体(12、46)と、 前記パイプストリング係合構造体(13、47)を回転可能に支持する回転式
    の静止支持構造体(14、49)と、 前記パイプストリング係合構造体(13、47)及び前記回転式の静止支持構
    造体(14、49)に駆動接続され、前記回転式の静止支持構造体(14、49
    )に対し相対的に前記パイプストリング係合構造体(13、47)を回転させる
    駆動モータ(17、50)を含むパイプストリング駆動装置(17〜20、50
    〜53)と、 所要の連結トルク又は連結解除トルクまでのトルクにて前記パイプストリング
    係合構造体(13、47)に対し相対的に前記パイプセクション係合構造体(1
    2、46)を回転駆動するパイプセクション駆動装置(24〜28、54〜58
    、60、62)であって、所要の連結トルク又は連結解除トルクまでのトルクに
    対応する反作用トルクを、前記パイプストリング係合構造体(13、47)を回
    転駆動する前記駆動モータ(17、50)を迂回する伝達経路に沿って前記パイ
    プストリング係合構造体(13、47)に伝達するよう構成されたパイプセクシ
    ョン駆動装置(24〜28、54〜58、60、62)と、 を含むパイプ連結装置。
  6. 【請求項6】 前記係合構造体(12、13、46、47)はそれぞれ係合されるべきパイプ
    を受け入れる通路を完全に囲繞する閉じた環状構造体を構成していることを特徴
    とする請求項5に記載のパイプ連結装置。
  7. 【請求項7】 前記パイプセクション駆動装置(24〜28、54〜58、60、62)は前
    記パイプセクション係合構造体(13、47)を回転駆動する前記第一のモータ
    (17、50)とは別の第二のモータ(24、54)であって、所要の連結トル
    ク又は連結解除トルクまでのトルクにて前記パイプセクション(1)を回転させ
    る第二のモータ(24、54)を含んでいることを特徴とする請求項5又は6に
    記載のパイプ連結装置。
  8. 【請求項8】 前記第二のモータ(24)は前記パイプストリング係合構造体(13)と一体
    的に回転するよう前記パイプストリング係合構造体(13)に接続された回転可
    能な支持構造体(29)により支持されていることを特徴とする請求項7に記載
    のパイプ連結装置。
  9. 【請求項9】 前記回転可能な支持構造体(29)及び前記回転式の静止支持構造体(14)
    には円形の軌跡に沿って互いに共働する摺動接点(31、32)が設けられてい
    ることを特徴とする請求項8に記載のパイプ連結装置。
  10. 【請求項10】 ディスペンサー(3)より地殻に形成された井戸孔内へ延在するパイプストリ
    ング(2)の末端へ、またこれとは逆方向にパイプセクション(1)を移動させ
    るパイプ取り扱い装置にして、移動されるべきパイプセクション(1)に解除可
    能に係合するパイプセクション係合構造体(35)と、前記ディスペンサー(3
    )に隣接する位置と前記パイプストリング(2)と直線状に整合する位置との間
    に前記パイプセクション係合構造体(35)を移動させる案内及び駆動装置(3
    6〜39)と、前記パイプセクション係合構造体(35)に接続され前記パイプ
    セクション係合構造体(35)を回転駆動する駆動装置(40)とを含むパイプ
    取り扱い装置。
  11. 【請求項11】 前記案内及び駆動装置(36〜39)は更に作動時に前記パイプセクション(
    1)が前記パイプストリング(2)と直線状に整合される際に配向される方向に
    前記パイプセクション係合構造体(35)を移動させるよう構成されていること
    を特徴とする請求項10に記載のパイプ取り扱い装置。
JP2000526724A 1997-12-24 1997-12-24 穿孔装置に於けるパイプセクションの連結及び連結解除 Pending JP2002500296A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/NL1997/000727 WO1999034089A1 (en) 1997-12-24 1997-12-24 Making and breaking of couplings between pipe sections in a drilling rig

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002500296A true JP2002500296A (ja) 2002-01-08

Family

ID=19866229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000526724A Pending JP2002500296A (ja) 1997-12-24 1997-12-24 穿孔装置に於けるパイプセクションの連結及び連結解除

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6435280B1 (ja)
EP (1) EP1042581B1 (ja)
JP (1) JP2002500296A (ja)
AT (1) ATE220758T1 (ja)
AU (1) AU5349798A (ja)
CA (1) CA2316357A1 (ja)
DE (1) DE69714088T2 (ja)
DK (1) DK1042581T3 (ja)
WO (1) WO1999034089A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130043610A (ko) * 2010-02-23 2013-04-30 에이커 써브씨 에이에스 플랜지와 외부 로킹 링을 구비한 라이저 섹션 커넥터

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6536520B1 (en) 2000-04-17 2003-03-25 Weatherford/Lamb, Inc. Top drive casing system
US6581692B1 (en) * 1998-10-19 2003-06-24 Kasper Koch Making up and breaking out of a tubing string in a well white maintaining continuous circulation
GB2346576B (en) 1999-01-28 2003-08-13 Weatherford Lamb A rotary and a method for facilitating the connection of pipes
CN100416039C (zh) 1999-09-21 2008-09-03 威尔工程合作公司 用于在土地中的钻孔内移动管件的方法和装置
GB0004354D0 (en) * 2000-02-25 2000-04-12 Wellserv Plc Apparatus and method
US7775298B2 (en) * 2007-10-29 2010-08-17 Abergeldie Holdings Pty Ltd/Abergeldie Plant Pty Ltd Drilling assemblies and methods of drilling
NO333021B1 (no) * 2010-01-26 2013-02-18 West Drilling Products As Anordning og framgangsmåte for boring med kontinuerlig verktøyrotasjon og kontinuerlig borevæsketilførsel
US9169702B2 (en) * 2012-10-30 2015-10-27 Tesco Corporation Top drive powered differential speed rotation system and method
EP2930299A1 (en) 2014-04-08 2015-10-14 Huisman Well Technology B.V. Implement for use in making up and breaking out of a string of a well
US10196860B2 (en) * 2014-09-17 2019-02-05 David C. Wright Telescopic mini-rig
US11313185B2 (en) * 2020-02-10 2022-04-26 Saudi Arabian Oil Company Differential iron roughneck
CN114000839B (zh) * 2021-10-25 2023-09-15 西南石油大学 一种高效率管柱冲扣装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2126933A (en) * 1935-08-12 1938-08-16 Hydril Co Well drilling equipment
US2450934A (en) * 1946-05-25 1948-10-12 Ingram X Calhoun Well pipe handling apparatus
US3096075A (en) * 1960-12-09 1963-07-02 Brown Oil Tools Hydraulic pipe snubber for oil wells
US3282339A (en) 1962-04-12 1966-11-01 Malvern M Hasha Arrangement for connecting a tubular member in a well string
US3144085A (en) * 1962-04-12 1964-08-11 Malvern M Hasha Power spinner unit for well swivels
US3212578A (en) * 1962-04-12 1965-10-19 Malvern M Hasha Method of connecting tubular members in a well string
US3708020A (en) 1971-01-15 1973-01-02 J Adamson Continuous feed head drill assembly
US3706347A (en) 1971-03-18 1972-12-19 Cicero C Brown Pipe handling system for use in well drilling
FR2526080A1 (fr) * 1982-04-30 1983-11-04 Brissonneau & Lotz Procede et dispositif de blocage et de liberation d'une tige de forage a axe sensiblement vertical
US4591007A (en) * 1983-02-22 1986-05-27 Spetsialnoe Konstruktorskoe Bjuro Seismicheskoi Tekhniki Well tubing handling apparatus
US4974686A (en) * 1989-06-30 1990-12-04 Oy Tampella Ab Apparatus for handling a drilling equipment
US5297833A (en) 1992-11-12 1994-03-29 W-N Apache Corporation Apparatus for gripping a down hole tubular for support and rotation
US5791410A (en) * 1997-01-17 1998-08-11 Frank's Casing Crew & Rental Tools, Inc. Apparatus and method for improved tubular grip assurance
US6206096B1 (en) * 1999-05-11 2001-03-27 Jaroslav Belik Apparatus and method for installing a pipe segment in a well pipe

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130043610A (ko) * 2010-02-23 2013-04-30 에이커 써브씨 에이에스 플랜지와 외부 로킹 링을 구비한 라이저 섹션 커넥터
KR101699114B1 (ko) * 2010-02-23 2017-01-23 아이에프피 에너지스 누벨 플랜지와 외부 로킹 링을 구비한 라이저 섹션 커넥터

Also Published As

Publication number Publication date
AU5349798A (en) 1999-07-19
DE69714088T2 (de) 2003-03-06
ATE220758T1 (de) 2002-08-15
CA2316357A1 (en) 1999-07-08
EP1042581B1 (en) 2002-07-17
US6435280B1 (en) 2002-08-20
DE69714088D1 (de) 2002-08-22
EP1042581A1 (en) 2000-10-11
WO1999034089A1 (en) 1999-07-08
DK1042581T3 (da) 2002-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5839330A (en) Mechanism for connecting and disconnecting tubulars
US7451826B2 (en) Apparatus for connecting tubulars using a top drive
US7509722B2 (en) Positioning and spinning device
US7140445B2 (en) Method and apparatus for drilling with casing
US4529045A (en) Top drive drilling unit with rotatable pipe support
CA2718116C (en) Top drive apparatus
CN103075120B (zh) 顶部驱动设备和用于夹持管状物的方法
JP2002500296A (ja) 穿孔装置に於けるパイプセクションの連結及び連結解除
US3774697A (en) Rotary drive assembly for handling tubular members
US6212976B1 (en) Duplex drill pipe wrench apparatus and method for top drilling rig drilling operations
US11313185B2 (en) Differential iron roughneck
EP1060323B1 (en) Mud circulation for lithosphere drilling
PL185301B1 (pl) Sposób i zespół do łączenia i rozłączania rur w urządzeniu wiertniczym
CA2590542C (en) An apparatus for connecting tubulars using a top drive
CA2517993C (en) Method and apparatus for drilling with casing
JPH079144B2 (ja) ケリーバランス装置
CA2714327A1 (en) Method and apparatus for drilling with casing