JP2011516767A

JP2011516767A - ワイヤーライン式掘削システムおよび方法

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Publication number: JP2011516767A
Application number: JP2011505131A
Authority: JP
Inventors: ネレッセンピーター; スペンサーアラン; ハムグレゴリー
Original assignee: Perry Slingsby Systems Inc
Current assignee: Perry Slingsby Systems Inc
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2009-04-14
Publication date: 2011-05-26
Also published as: CA2721465A1; EP2281102A4; CN102027187A; WO2009151774A2; BRPI0910941A2; EP2281102A2; AU2009257939B2; US20090255728A1; RU2010146226A; WO2009151774A3; RU2493348C2; CN102027187B; AU2009257939A1

Abstract

海底および水底掘削、コア・サンプリング、測定用の装置および方法であって、垂直に移動可能であり、水平方向に固定された横梁と、横梁に固定されロープを備えるウィンチと、横梁に配置されたドリルヘッドと、ドリルヘッドおよびオーバーショットにより駆動され、内部に孔を形成したスピンドルとを含む。オーバーショットは、一端がロープと接続され、他端がドリルストリングの掘削ツールへの着脱のために、スピンドル内の孔を通過する。オーバーショットによる掘削ツールへの着脱および掘削作業時に際し、スピンドル、ロープおよびドリルストリングは、共に共通の中心線を規定する。ロープおよびオーバーショットとの間に接続されるリフトロッドは、スピンドル内の上端部の孔をシーリングするために、回転掘削の開始に先立ち、スピンドル内の孔に引上げることが可能である。

Description

本発明は、水中における掘削、コアリング、現場サンプリングおよび測定を行うRovdrill 3と呼ばれる掘削システムに関する。Rovdrill 3掘削システムは、基本的に、フロリダ州ジュピターのPerry Slingsby Systems社の従来のダイヤモンドコア掘削システムを採用したRovdrill Systemsの拡張バージョンであり、上記のRovdrill Systemsは、いずれも2008年1月10日に出願された同時係属中の米国特許出願第11/972,080号および同第11/972,088号の対象であり、その開示内容は参照により本願明細書に組み込まれるものとする。

地上における掘削作業では、ワイヤーライン式掘削技術が長年に渡って使用されており、地上における作業のために、ワイヤーライン式掘削ツールを製造している会社がいくつかある。地上におけるワイヤーライン式掘削作業では、作業員が手動で操作するツールが使用されるが、手動による操作は、海底での掘削作業には適用できない。これは環境条件により、作業員が物理的に水中の掘削現場にいることが不可能だからである。従って、水中における掘削作業においては、ロボットシステムが使用される。

石油・ガス産業においても一種のワイヤーライン方式が使用されているが、既存の石油坑の観測および石油坑からの産出量の増大のために使用されている。これらの方法は、ロギングおよびワークオーバーと呼ばれる。

従って、本発明の課題は、上述した既知の装置および方法一般に関する欠点を克服することができるワイヤーライン式掘削システムおよび方法を提供することにある。具体的には、本発明の課題は、Rovdrill 3を使用して海底および水底用のワイヤーライン式掘削、コア・サンプリング、測定のための改良方法および装置を提供することにある。

回転またはプッシュ・サンプル・コアリングの場合、コアはワイヤーラインウィンチおよびオーバーショット/トグルを使用して、ドリルストリングから回収される。コーン、ボールおよびT型針入度計を含む(ただしこれらに限定されない)実地用の測定装置は、ドリルストリングの下部において使用され、ワイヤーラインウィンチおよびオーバーショット/トグルアセンブリによりドリルストリングから回収される。

この方法による掘削、サンプリングまたは測定は、従来の方法よりも高速に行うことが可能である。これはドリルストリングの底から、コアバレルまたは測定装置を回収するためにドリルストリングを解体する必要がなく、各コアまたは測定データを得た後に、再度ドリルストリングを組み立てる必要がないからである。さらにワイヤーライン方式の場合、土壌条件によっては頻繁に発生する孔の崩壊といった問題がない。これは作業中、ドリルストリングを孔に挿入したままの状態にしておくことができるからである。孔の崩壊は、コアの質を損なう可能性があり、従来の掘削作業においては、一般的なことである。

上記およびその他の課題を考慮し、本発明においては、海底および水底掘削、コア・サンプリングおよび測定用の装置が提供される。この装置は、垂直に可動であり、水平方向に固定された横梁（サイドビーム）と、この横梁に固定され、ロープを巻き付けたウィンチと、横梁に配置されたドリルヘッドと、ドリルヘッドにより駆動され、内部に孔を形成したスピンドルと、一端が上記のロープに接続され、他端がドリルストリングの掘削ツールへの着脱のために、上記スピンドル内に形成された孔を通過するオーバショットとを備える。スピンドル、ロープおよびドリルストリングは、オーバーショットの掘削ツールへの着脱および掘削時に、共に共通の中心線を規定する。

本発明の課題を考慮し、海底および水底掘削、コア・サンプリングおよび測定のための方法も提供する。この方法は、垂直に可動とし、水平に固定された横梁に結合されるウィンチからロープを繰出すステップと、スピンドルの孔を通して、ウィンチからオーバーショットに向けてロープを下げていくステップと、このオーバーショットをドリルストリングの掘削ツールに着脱するステップと、横梁に接続したドリルヘッドにより掘削ツールを回転させるステップと、オーバーショットの掘削ツールへの着脱および掘削時に、スピンドル、ロープおよびドリルストリングの共通の中心線を規定するステップとを含むものとする。

本発明は、横梁を側方に移動させることなく掘削ツールの交換を可能とし、ドリルストリングを分解することなくドリルストリングの底からコアバレルおよび測定装置を回収することを可能とし、さらに、個々のコアまたは測定データの回収に際して、再度ドリルストリングを組み立てる必要がない。また、従来技術における孔の崩壊といった問題がない。

本発明のその他の特徴によれば、スイベルがロープとオーバーショットとの間に接続されている。装置を交換するために、オーバーショットとスイベルは、ウィンチによってスピンドルの孔内に引上げ可能に構成される。

本発明に係る更なる特徴によれば、リフトロッドがロープとオーバーショットとの間に接続される。上記のリフトロッドは、回転掘削の開始に先立ち、スピンドル孔の上端部をシーリングするために、スピンドル孔に引上げ可能に構成される。リフトロッドが最上部の位置にある場合、水はスピンドル孔およびドリルストリングのみを介して下方向に流動する。これにより、水はポンプによって下向きにスピンドル孔、ドリルストリングおよび掘削孔内に流動可能となり、掘削孔のドリル切削過程および掘削孔からの掘削片の洗浄を円滑化することが可能となる。スピンドルの上端部はシーリングされているため、水はスピンドル上端部から流出することができず、所望のように孔を下方向に流動する他なくなる。

本発明に係る更なる特徴として、把持部および調整アームが、ドリルストリング用の掘削ツールを、移動可能なツールラックから共通の中心線に沿った位置に移送する。掘削ツールを交換するために、フットクランプが把持部および調整アームと協働する。テンショナーによってロープの張力が維持されるため、ロープを繰出す際のロープの緩みが防止される。

本発明に係る更なる特徴として、オーバーショットは、掘削ツールのスピア部と篏合するためのラッチを備える。

本発明における更なる特徴として、装置は、ROVまたはダイバーとの間に介在（接続）する少なくとも１個以上の介在パネルを備える。特に、各ドリルモジュールおよび基礎部モジュールは、介在パネルを備えていてもよい。介在パネルは、相互に独立しており様々な用途/目的に使用される。

本発明に係る付随的な特徴として、ケーソン（Caisson）が海底または水底の表面に載置、係合または貫入される。さらに、コアリングまたはサンプリング作業に先立って基礎部を設置する前に、プッシュコアサンプラ等のサンプリングツールを取り付けるためのスティンガーがケーソンに予め配置される。上記の工程は、作業の初期段階における基礎部の貫入作業時に、水底または海底表面、および浅い貫入深度からのサンプルを得るという目的に適っている。

本発明に特徴的であるとみなされるその他の特徴を添付の請求項に記載する。

本発明は、ワイヤーライン式掘削システムおよび方法として本明細書に図示され、記載されているが、これは本発明を記載されている個々の詳細に限定するものではない。本発明の趣旨および対応する請求項の範囲を逸脱することなく、種々の改良および構造上の変更を行うことが可能である。

ただし、本発明の構成および本発明に係る追加的課題および利点は、以下の具体的な実施形態に関する記載を添付の図面に関連して読んだ場合に、最適な形で理解される。

本発明によるワイヤーラインアセンブリの概略的な斜視図である。本発明によるワイヤーラインアセンブリのケーソンアセンブリの概略的な斜視図である。本発明によるワイヤーラインアセンブリの基礎部アセンブリの概略的な斜視図である。本発明によるケーソンアセンブリのスティンガーの概略的な斜視図である。ワイヤーラインアセンブリにおける横梁アセンブリの斜視図である。ワイヤーラインアセンブリにおけるウィンチアセンブリの斜視図である。ワイヤーラインアセンブリにおける把持部及び調整アセンブリの斜視図である。ワイヤーラインアセンブリにおけるフットクランプアセンブリの斜視図である。ワイヤーラインアセンブリにおけるスピア、ラッチおよびコアバレルアセンブリの斜視図である。ワイヤーラインアセンブリにおけるスピア、ラッチおよびツールアセンブリの斜視図である。ワイヤーラインアセンブリにおいて、オーバーショットを備えるドリルスピンドルにおける部分的な縦断面図である。図８におけるドリルスピンドルおよびオーバーショットを拡大した部分的な縦断面図である。図２に示すワイヤーラインアセンブリにおける横梁アセンブリの側面図である。図１０における部位XIを拡大した部分的な縦断面図である。図１０におけるリフトロッドを拡大した斜視図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。本発明に係る方法の一連のステップを説明する、ウィンチ、ドリルスピンドル、オーバーショット、把持部及び調整アセンブリ並びにフットクランプアセンブリ、さらに、ドリルパイプおよびツールを含むツールラックアセンブリおよび坑底アセンブリの概略的な側面図である。

以下に、図面の符号について詳述する。まず、図１Ａは、本発明に係る改良されたワイヤーラインアセンブリを示す。このアセンブリは、海底または水底に載置、係合または貫入させる水中用の基礎部アセンブリ１を含む。上記の構造には、従来技術(に限定されない)の重力着底型構造、サクションケーソン、スカート付きマッドマットまたは多脚型のジャッキアップ式基礎部が使用可能である。基礎部の各脚の長さは調節可能、かつ、原則的に一段式または多段式に伸縮可能であり、種々の形状および機能を備えるフットパッドを含んでいてもよい。例えば、剛性または柔軟であり、接続された平らな凹凸状の座金アセンブリ、螺旋オーガ（Auger）または機械的な拡張アンカーアセンブリを含む。図示されている基礎部アセンブリ１はケーソンであり、ワイヤーラインアセンブリの残部から分離させた状態で、図１Ｂにも示されている。図１Ｃには、ピン３を備えるジャッキアップ式アセンブリ２が示されており、これらピン３の位置がケーソンの取付け箇所に対応している。

これらの脚部を延長および収縮する装置または拡張アンカおよびオーガアセンブリの駆動は、油圧または電動による線形または回転型アクチュエータ、ラック・アンド・ピニオン、ウォームギヤ、ねじ山付きシャフトおよびフローティングナットおよび再循環ボールドライブ等の機械的なギア装置を含む（ただしこれらに限定されない）。

従来技術に対して更に改良されたサクションケーソン、スカート付きマッドマットまたは多脚型のジャッキアップ式基礎部アセンブリは、図１Ｄに示した既知の中空スティンガーパイプ11を含む。このスティンガーパイプ11は、ケーソンのベースプレートまたはマットの最上部を垂直に貫通して設けられ、ケーソンまたはマットの垂直方向壁の全高よりも短い初期寸法だけ下方向に延在している。この既知のスティンガーパイプ11は、その孔内にラッチインターフェースを設けることにより改良され、これにより、基礎部を設置する前に、プッシュコアサンプラ等のサンプリングツールを予め装着することが可能となる。この過程は、基礎部の初期貫入時に、水底または海底の表面および浅い貫入深度におけるサンプルを採取する目的のために、掘削、コアリングまたはサンプリング作業に先立って行われる。このようなインターフェースによって、後の掘削、コアリングまたはサンプリング作業を向上させる着脱式のケーシングチューブの設置も可能となり、掘削孔の崩壊を防止する。

従来技術による中空スティンガーパイプ11に対する更なる改良形態として、パイプの下方遊端に機械的な接続インターフェースを含む。これにより、更なるスティンガーパイプまたはツールおよび異なる数量、直径、機能および長さのケーシングチューブを追加することが可能となる。上記の接続インターフェースは、ねじ接続、機械的なインターロックおよび摩擦による締りばめを含む（これらに限定されるわけではない）。

図１Ａに示すRovdrill 3水中アセンブリは、２個の主要なサブアセンブリ、すなわち
１．ドリルモジュール５、および
２．基礎部モジュール１
から構成される。

上記２個のサブアセンブリは、いずれもROV/ダイバー介在パネルを有し、相互に独立しており、種々の用途および目的に使用される。

図１Ａで示すように、ドリルモジュールアセンブリ５に取り付けられ、遠隔操作探査機（ROV）またはダイバーとの間に介在（接続）する介在インターフェースまたはパネル４は、最上列を横切る形で、それぞれ２個の電気式ウェットメイトコネクタおよびホットスタブ・レセプタクルを含み、ROV用の２個の機会結合式レセプタクルを最下列に含む。この図示されてないROVは、フロリダ州ジュピターにあるPerry Slingsby Systems社によって製造されたPerry Slingsby Triton XLS 150HP ROV、および同時係属中の米国特許出願第11/972,080号とおよび同第11/972,088号に開示されているROVであり、これら特許はいずれも2008年1月10日に出願され、参照により本明細書に組み込まれるものとする。ただし、ワイヤーラインシステムには、特定メーカーによる規定のROVを使用する必要性はない。むしろ、本発明のワイヤーラインシステムの利点は、利用可能ないかなるタイプのROVでも、ワイヤーラインシステムの操作が可能なことである。このインターフェース１は、以下の要素を含む（ただしこれらに限定されない）：ROV用の機械結合式インターフェース、液圧式（水および油を含む）および電気式ホットスタブインターフェース、ダイバーおよびROVによって操作可能な基礎部における脚操作用のオーバーライド制御装置、サクションケーソンまたはスカート付きマッドマットにおける通気弁のオーバーライド操作および基礎部構造１の装置からの、ワイヤーラインハウジング構造の着脱を含む。

具体的には、図１Ａのドリルモジュール介在パネル４は、Perry Slingsby Systems, Inc.から入手可能な部品であるROV用の機械的結合式レセプタクルと、液圧式および電気式ホットスタブ・レセプタクル/カップリング装置（液圧式スタブレセプタクル）と、市販で容易に入手可能（民生品）な電気連結器、例えば、Ocean Design社(ODI)製造のノーチラス・ウェットメイト電気コネクタとを含む。ROVを通して、これらのインターフェースと接続することにより、全ての液圧力、電力および制御信号/テレメトリがRovdrillのドリルモジュールに伝達され、Rovdrillが掘削、サンプリングおよび測定処理を実施するための、全ての装置の駆動/制御が可能となる。

図１Ａおよび１Ｂの基礎部アセンブリ１も、ROV/ダイバー介在パネル46を備え、ウォーターホットスタブ・レセプタクル47を含む。これにより、ROVに設けられるサクションポンプとケーソンとを接続することが可能となる。Rovdrillの安定のために、ケーソンをより深く海底に貫入させる必要性が生じた場合には、大流量のウォーターホットスタブをレセプタクル47に挿入することができる。レセプタクル47は、ホースを介してROVに設けたサクションポンプに接続され、ポンプが作動して、ケーソンを排水し、ケーソン内に真空効果を生じさせ、海底/水底に引き下げる。従って、液圧または電気ホットスタブインターフェースを、基礎部のパネル46に設けることができる。

図１Ｄで示されるように、ドリルモジュールアセンブリ５、ツールラックまたはカルーセル６、横梁アセンブリ７、把持アーム８および調整アーム９を備える把持及び調整アセンブリ30、およびROV介在インターフェースまたはパネル４を含む、水中ワイヤーライン式サブアセンブリおよびコンポーネントハウジング構造部は、遠隔操作可能で、かつ、手動によるオーバーライド可能なラッチシステムまたはドッキング装置10によって、基礎部１に水平および垂直に固定される。

更に上記基礎部は、ROVまたはダイバーによって操作可能な吊りシャックルおよび浮揚モジュールを含む着脱可能なリギングと共に、ライン展開/回収用の終端部インターフェースを備える。

遠隔操作探査機（ROV）、ダイバー介在インターフェースまたは介在パネル４は、ワイヤーライン式水中サブアセンブリおよびコンポーネントハウジング構造部の外部に組み込まれている。このインターフェース４は（ただし、ROV用の機械的ドッキングインターフェースに限定されない）、ワイヤーラインの主な機能用に、液圧式（水および油を含む）および電気式ホットスタブインターフェース、ダイバーおよびROVによって操作可能なオーバーライド制御装置を含む。

ワイヤーラインシステムの主な構成要素およびアセンブリは：
図３に示すワイヤーラインウィンチと、
図３に示すワイヤーライン用ウィンチロープと、
図２、図８および図９に示すオーバーショット/トグルと、
図２、図８および図９に示すドリルスピンドルと、
図６および図７に示すワイヤーラインコアバレル、ツール、スピアおよびラッチと、
図１Ａおよび上述の同時係属中の出願におけるツール操作および格納用のアセンブリとを含む。

ワイヤーラインウィンチ
図３のワイヤーラインウィンチ12の機能は、図６に示すワイヤーラインコアバレル20またはプッシュサンプルツールまたは図７に示す実地検査用ツーリング25を、ドリルストリングに送り、再びドリルストリングから回収することにある。ウィンチ12は、油圧モータ14によって作動されるドラム13を含む。所望の使用法に応じて、油圧モータの代わりに電動モータを使用してもよい。

（例えば、TX 0114-3A20-00型の）ワイヤーラインウィンチ用のドラム13は、ドラム13の両端にフランジ部15を備えるシリンダ（ドラムコア）を含む。ドラムコアまたはフランジ部の開口部によって、ウィンチロープをドラムに取り付け、終端処理を施すことが可能となる。（例えばMOT-X 40518型の）油圧モータ14は、ステンレススチールチェーン16およびスプロケット17によってドラム13を作動させる。一個のスプロケットを油圧モータ14、もう一個をドラム13のシャフトに配置する。ドラムに必要なトルクおよび速度を得るために、スプロケット比が選択される。

ウィンチロープがドラムから離れる場合に生じる角度のことを、フリートアングルという。ウィンチは、ロープを適切に巻くために小さなフリートアングル必要とする（通常は、0.5〜2度）。調整によりフリートアングルを最小化するために、ウィンチは（例えば、カナダ/バンクーバーにあるCellula Robotics社製造の）平行巻きアセンブリを含む。これにより、ワイヤーラインまたはロープ18は、ドラム13のドラムコアを包む形で上下に巻くことが可能となり、巻き作業が進行するに伴い、内側層のロープと適切に整列する。

ワイヤーラインまたはロープ18は、作業中、時計回りまたは反時計回りによるドラム回転、および平行巻きアセンブリにおけるフォロワーブロックの側方移動との連動によってワイヤーライン用のウィンチドラム13に巻かれる。逆巻きネジ（例えば、TX 0114-3A00-28等）が、上記の運動において補助的に使用される。既述したように、ウィンチドラム13は、ウィンチドラム自体の軸を中心に双方向に回転可能であるが、いかなる形においても側方運動はできず、ウィンチドラム13が静的に配置されている横梁７が、昇降装置39によって垂直方向に移動した場合にのみ、垂直平面で移動できる。

図10は、図２の横梁アセンブリ７の側面図であり、図11は、図10における横梁アセンブリ７の拡大部XIである。図11の断面図は、シーリングインターフェースであるリフトロッド60およびスピンドル孔61に基づくものである。図11の中心にある円は、リフトロッドのシーリング領域を示すものである。図示のようにリフトロッド60が最上部に位置している場合、水は、スピンドル孔61およびドリルストリングのみを通って下方向に流動する。リフトロッド60は、図12に分解図で示されており、この図にはせん断ピン26、水封環62および２個のＯリング63を見ることができる。

せん断ピンが配置されている側のリフトロッド60の端部は、ワイヤーラインまたはロープ18に接続しており、反対側の端部は、オーバーショット21に接続している。回転掘削を開始する前に、リフトロッド60をスピンドルの上端部24に引上げることにより、孔の上端部をシーリングすることが可能である。これによる利点は、水をポンプによってスピンドル孔およびスピンドルに接続しているドリルストリングを通じて掘削孔に送ることが可能となり、掘削工程を円滑化し、掘削孔から掘削片を洗い出すことが可能となることである。更に、スピンドル上端部24はシーリングされているため、水がスピンドル上端部24から流出することが不可能となり、所望のように通り孔を下方向に流動する他なくなる。

平行巻きアセンブリは、原則的にロープのフリートアングル用のガイド装置であり、以下を含んでいてもよい:
ドラム駆動装置に機械的または電子的に接続された回転シャフトまたは装置であり、その際、平行巻きアセンブリの動きがドラムの動きと合致するように調整されている。この装置は以下を含むが、これらに限定されるわけではない：
ダイヤモンドシャフトと、
送りねじと、
再循環ボールねじ駆動アセンブリと、
電気式または油圧式に作動する線形滑斜面と、
ラック・アンド・ピニオン駆動部と、
ウォームギヤ駆動部とを含む。

平行巻き駆動装置は、ドラム軸に沿って、フォロワーブロックアセンブリを規定された距離を動かすために構成され、その規定距離はロープの直径に左右される。これにより、連続的な巻き付けによる間隙が生じないように適切な形で巻き付けが行われる。

ダイヤモンドねじが平行巻き駆動装置に使用される場合、フォロワーブロックアセンブリの回転とは逆方向にねじを回転させることなく、自動的にフォロワーブロックの方向を変更することが可能である。この自動的な方向転換によって、適切なフリートアングルが維持され、ドラムに対し、二層以上のロープを設けることが可能となる。

ドライブシャフトまたは装置に設けられたフォロワーブロックアセンブリは、上記１に記載されている。このフォロワーブロックアセンブリは、ウィンチドラム13の水平軸線に対して縦方向および平行に移動する。フォロワーブロックはロープガイド装置を備え、ロープガイド装置は、軸線方向に所定間隔をおいて垂直方向に配置した一対の自由回転ローラーを含んでいてもよい。これらのローラー間ではワイヤーラインまたはロープ18が、ドラム13とテンションホイールとの間でガイドされる。またはロープガイド装置は、回転し水平に旋回して同様の機能を果たす滑車アセンブリを含んでいてもよい。

結果として、狭幅なウィンチドラム13を得ることが可能である。このドラム13は、掘削ツールのために必要な量のワイヤーラインまたはロープ18を保持することを可能とし、ウィンチアセンブリ12自体の側方運動を不要にする。アセンブリ12はコンパクトな構造を有し、水中ドリルにおける横梁７として言及したスピンドル下部構造部に好適な形で配置することができる。以下に述べるように、横梁７にワイヤーラインウィンチ12を設けることには、静的な構造部へ配置する場合と異なり、複数の利点がある：

通常操作時に横梁７を昇降させる際、ワイヤーラインまたはロープの長さの（繰出し/繰り入れのいずれにおいても）調節が不要である;
ウィンチ12の引張を制限することが可能となる。これは、追加でラインの張力が必要な場合に、横梁の昇降システム39によって、ワイヤーラインまたはロープ18を引上げることが可能だからである。これにより、さらにコンパクトなウィンチ12が得られる;
インナーコアバレル20が挟まった場合に、ワイヤーラインまたはロープ18は、ウィンチブレーキを使用し、図８に示したオーバーショット21におけるスイベル上端部をせん断ピンによって分離することが可能である;
ワイヤーラインをドリルストリング/スピンドルの中心線に挿入するために、横梁７を、横方向にも垂直方向にもドリルストリングの中心線から移動させる必要はない。このシステムでは、スピンドル、ワイヤーラインおよびドリルストリングの中心線は常に共通しているからである。

ワイヤーラインウィンチロープ
ワイヤーラインウィンチ12に使用するロープ18には、合成繊維のロープ、ワイヤーおよび掘削孔内のセンサを観測するために内部に導体を備えたワイヤーを含む種々のタイプのロープを用いることが可能である。装置を設けるワイヤーには、ウィンチ12の片側にスリップリングを取り付ける必要がある。

ドラム13およびオーバーショット21に対する終端処理としては、使用されるワイヤーラインまたはロープ18および必要とされる終端処理効率に応じて、既知の方法を取り入れてもよい。

本発明に係るワイヤーラインシステムに使用されるワイヤーラインまたはロープ18は、1/4”の直径を有する高性能合成繊維、「アムスティール」のロープである。

ウィンチロープテンショナー
ドラムに巻き付けるワイヤーラインまたはロープが適切に巻き付けられ、上層のライン/ロープによる下層のライン/ロープへの食い込みを確実に防止するために、張力を与えてワイヤーラインまたはロープ18をドラム13に取着する。ワイヤーラインまたはロープ18がウィンチドラム13上において緩んだ場合、ライン/ロープは繰出され、隣接するライン/ロープに交差することにより、ドラム上における適切な巻き付けを妨げる可能性がある。ロープテンショナー23は、フロリダ州ジュピターにあるPerry Slingsby Systems社が考案/製造し、特許を有するアセンブリであり、操作中にドラム上のロープが緩むのを防止する。ウィンチのワイヤーラインまたはロープ18が繰出される際、テンショナー23がロープに必要な張力を付与し、ウィンチドラム13とテンショナー23との間におけるロープの緩みを常に防止する。これは、油圧モータ駆動装置および油圧回路により可能である。ウィンチ12によってロープを巻き戻す際には、テンショナー23が逆方向の張力を付与し、上記同様、ロープの緩みを防ぐ。

更に、テンショナー23のアセンブリはセンサを含み、繰出したロープの長さおよびロープに加えられた力を示すために使用される。

テンショナーアセンブリ23は、以下の構成要素を含む：
テンションホイールが、ワイヤーラインまたはロープ18に駆動力を与え、ロープが外れるのを防止し、ロープをウィンチ12からドリル中心部の垂直軸線に向けるために使用される。ホイールはアルミニウムで構成され、高い摩擦抵抗を有するプラスチック材から成るライニングを備える。ライニングは、ロープの直径に合うように機械加工されている。
遊動輪が、テンションホイールに力を付与し、これによりテンションホイールにおいてロープが外れるのを防ぐ。ホイールは、プラスチックから構成され、ロープと嵌合するように切り込まれた円周溝を含む。テンションホイールのロープに規定の張力を付与するために、圧縮ばねが使用される。更に遊動輪には、ロープまたはケーブルの繰出量を測定するためのセンサを備える。
油圧モータがテンションホイールの軸に設けられ、ロープを繰出すために油圧によってテンションホイールを駆動する。このモータは、ウィンチがロープを繰り入れる際、ブレーキとして機能する。
荷重セルがテンションホイール上の構造部に設けられ、ウィンチのワイヤーラインまたはロープ18の荷重を測定するために使用される。
アセンブリ全体は、水平方向に旋回する接続部を介して、適切な構造部位に吊り下げ式に取り付けられる。この旋回運動は、平行巻上げ機におけるフォロワーブロックのロープガイド部とテンショナーホイールとの間におけるロープの最適なフリートアングルが、フォロワーブロックの側方移動全幅にわたって維持されることを保証するものである。

オーバーショット/トグルアセンブリ
図８に示すオーバーショット21は、図２のオーバーショット/トグルアセンブリ22の一部であり、本明細書に記載のワイヤーライン式掘削システムの主要な構成部位である。オーバーショット21は、空のコアバレル20をドリルストリング内に篏入し、完全に充填されたコアバレル20のワイヤーラインをリリース/ラッチング法を通して回収するために使用される。その際、図４の把持部調整アセンブリ30の調整アーム９を使用する。更にオーバーショットは、掘削に際して水路をシーリングするためにも使用される。オーバーショット21は、ワイヤーラインロープ18に接続され、掘削作業中は、スピンドル24内に収容される。ドリルヘッド38がスピンドル24の上部に配置される。オーバーショット21の上部は、図９のスイベル54を含み、スイベル54は、ドリルスピンドル24の作動中にワイヤーラインまたはロープ18が回転するのを防止する。更に、この部分はせん断ピンを含み、オーバーショット21および/またはコアバレル20が掘削孔内に挟まった場合に、ロープをスイベル54からせん断する。ストリングを分解し、水面上に回収できるように、ワイヤーラインまたはロープ18をドリルストリングから除去しなければならないことに留意する必要がある。

オーバーショットアセンブリ22の構成要素は以下の通りである：
スイベル54は、オーバーショット21の上端部に配置され、スピンドル24が回転する際に、ワイヤーラインまたはロープ18が回転することを防止する。ロープがきつく引張られると、スイベル54の上端部がスピンドル24に対して引張られ、スピンドル24をシーリングする。これにより、水がポンプによりドリルストリング内を流動する。オーバーショット21またはコアバレル20がドリルストリング内に挟まった場合に、ロープをドリルストリングから分離するために、せん断ピン26がロープの終端部に取り付けられる。

図９のオーバーショットラッチアセンブリ27はフィンガーを備え、これらフィンガーは、分離可能なスピア28アセンブリおよびラッチアセンブリ27により、コアバレル20の内部のアセンブリにラッチする。上記ラッチアセンブリ27により、コアバレル20またはツール25とオーバーショットアセンブリ22との間に接続インターフェースが設けられる。図９は更に、水シール50、変更を加えたスピンドル上部キャップ51、調整アームリリースカラー52および波形ばね53を示す。

ドリルスピンドル
ドリルスピンドル24は、同時係属中の米国特許出願第11/972,080号および同第11/972,088号（いずれも2008年１月10日に出願）の明細書内に開示され、ワイヤーラインシステムに関し製造されたスピンドルの一つと類似している。水中掘削システムに対する主な変更点は、オーバーショットアセンブリ（スイベルおよびオーバーショット）22をスピンドル24内に引上げることを可能としたことにある。これにより、更に小型のアセンブリが構成可能になった。

使用されているワイヤーラインコアバレル20は、従来技術と同様の構造をしており、上端部にラッチ27を含み、このラッチ27が、標準的な表面ワイヤーラインコアリングシステム構造に従ってコアバレルの外周とラッチする。

ツール取扱いおよび収容アセンブリ
ツール取扱いおよび収納アセンブリが、ワイヤーライン水中サブアセンブリおよびコンポーネントハウジング構造部内に、一体的に設けられている。上記アセンブリは以下の構成要素を含んでいてもよい：
図１Ａに示され、同時係属中の米国特許出願第11/972,080（2008年１月10出願）に記載されているツールカルーセル:
上記ツールカルーセルはツールラック６を備える。このツールラック６は、並列した任意の数の列およびスロットに垂直方向に、またスロットおよび列毎に任意の数のツール保持ステーションで、ツールおよび測定装置を保持するものである。ツールラックの任意のツールを取り出すか、また交換するために、ツールラック６は横方向に移動可能とし、ツールの任意のスロットまたは列を、図５に示した把持及び調整アセンブリ30のツールアーム８が届く範囲内に位置決めできるようにしてもよい。

ツールラック６の横方向移動を可能にする装置または駆動装置は、以下の構成要素を含んでいてもよい（ただしこれらに限定されるわけではない）：
ラック・アンド・ピニオンと;
油圧または電気回転または線形アクチュエータと;
チェーンまたはベルトおよびスプロケット駆動装置と;
ダイヤモンドシャフトと;
ねじ山付き送りねじおよびナットと;
再循環ボールおよびナットと;
ジェネバホイールとを含む。

更に、水中における作動中またはユニットが水面上にある時に、遠隔操作または手動にて、上記ツールラック６をワイヤーライン水中サブアセンブリおよびコンポーネントハウジング構造部から完全に分離することができる。

図４に示すように、把持及び調整アセンブリ30は、伸縮シリンダ31（例えばCYL X 40533等）、グリッパーフィンガ32（TX 0114-7200-00等）第一段33、第二段34、第三段35およびベースまたは第四段35を含む。図５のフットクランプアセンブリ40は、回転シリンダ41（例えば、CYL-X 39259等）、リングベアリング支部42（例えば、TX 0114-4100-00等）、下側クランプ43および上側クランプ44、およびツールガイド45（例えば、TX 0114-4000-25等）を含む。

改善されたワイヤーライン操作における操作ステップの説明
以下の説明は、特にワイヤーライン掘削方法およびその操作ステップに関する。掘削方法は、プッシュサンプルツールおよび測定装置を使用する操作に適用可能であり、主な違いは、使用するツールのタイプにある。ワイヤーラインウィンチおよびオーバーショットツールによるロープの繰出/回収方法は基本的に同じである。

まず図13に関して述べると、掘削は、掘削システムにより海底または水底で開始される。ドリルを水中に展開する前に、全てのツールは、特定の順序でツールカルーセルまたはツールラック６に配置される。これらのツールには、従来技術によるものおよびワイヤーラインコアバレル20、ツール25、坑底アセンブリ29、各種ロッドおよびビットを含んでいてもよい。ドリルスピンドル24ならびにワイヤーラインウィンチ12、ロープテンショナー、トグル/オーバーショットアセンブリ22のオーバーショット21およびセーバーサブ37を支持する横梁７は、最上端位置に配置される。把持部および調整アームアセンブリ30のアーム８、９は、静止した位置に引き戻した状態にし、フットクランプアセンブリ40は、開いた状態にある。

方法に関しては、以下のステップによって説明する：

図13に関して、上部堆積物サンプラまたは浅い貫入サンプラが基礎部のスティンガー11に取り付けられている場合、これらをスティンガー11から回収するために、まずオーバーショット21によって除去し、カルーセルまたはツールラック６に配置する必要がある。この状況が当てはまらない場合には、ステップ２に進む。

オーバーショット21は、ワイヤーラインウィンチ12によって、スピンドル24に引上げられる。ウィンチ12のブレーキにより、オーバーショット/トグルアセンブリ22がスピンドル24内において支持される。

カルーセルまたはツールラック６は、正確な場所に位置決めされ、最初に使用するツールへのアクセスが可能となる。これが、坑底形成のためのツール29(BHA)である。

図14に示すように、BHA29は、把持部および調整アーム８、９の反対側に配置され、両アーム８、９が、カルーセルまたはツールラック６の場所まで展開または伸び、BHA29を掴む。

図15に示すように、把持部および調整アーム８、９の両方が、カルーセルまたはツールラック６の保持フィンガーによってBHA29を引出し/取出し、スピンドル24およびセーバーサブ37と合致させ、これらの下方で、掘削孔中心線に配置する。

図16によれば、横梁７は、雄ねじであるセーバーサブ37がBHA29の端部における雌ねじに挿入されるまで降下される。

さらに図16が示すように、スピンドル24は、セーバーサブ37およびBHA29の間における接続に必要なトルクを生じさせるために、上側把持アームの抵抗力を利用し、BHA29に締結される。

図17は、把持アーム８が収容領域に引き戻されることを示す。図18によれば、スピンドル24が回転または静止状態で掘削または押圧（または土壌強度によっては両方の運動の組み合わせ）を行う一方で、最初の孔を開けるために、BHA29が横梁７によって土壌内まで下げられる。

図18が示すように、BHA29によって、最大貫入深度に達するまで掘削/コアリング作業は引き続き行われる。すなわち、BHA/スピンドル接続部は、フットクランプ40のちょうど上部の「接続形成」位置に達することになる。

図19が示すように、掘削後、セーバーサブ37の箇所において、BHA29がスピンドル24から引抜かれる。これはBHAをフットクランプ40により固定し、接続を解除するためにスピンドル24を回転することによって行われる。

図19に示すように、その後、横梁７は上部の所定の位置まで引上げられ、ツールラック６は、把持部および調整アーム８、９によって、最初のコアバレル20またはツール25を並べるために、所定の位置に置かれる。

図20に示すツールラック６またはカルーセルは、空のコアバレル20または測定ツール25が、把持部および調整アーム８、９とは反対側に位置するように配置される。

図20によれば、把持／調整アーム８、９は、ツールラックまたはカルーセル６から、空のワイヤーライン用インナーバレル20またはツール25を選択し、ラックから取り出し、掘削孔上部にあるドリルストリングの中心線に位置決めする。

図22が示すように、ワイヤーラインウィンチ12からワイヤーラインまたはロープ18を繰出すことにより、オーバーショット/トグルアセンブリ22が、ドリルスピンドル24内の上端部における所定の位置から、内部バレル20の上端部のスピア28またはツール25と接続するまで、下方向に下げられる。その際、横梁７は静止状態にある。

図23が示すように、ウィンチ12は、オーバーショット/トグル装置22が接続を完了し、コアバレル20上端部におけるスピアアセンブリ28またはツール25がラッチされるまで、オーバーショット/トグルを下げ続ける。横梁７は静止したままである。

図24が示すように、コアバレル20またはツール25は、この時点でスピア28を通してオーバーショット21内にラッチし、オーバーショット21も同様にスイベル54を介してワイヤーラインに接続される。ウィンチ12は、ワイヤーラインにかかる張力を低減するためにラインを繰り入れ、オーバーショット/トグル装置22を引上げる。この際も、横梁７は静止状態にある。

図25に関し、把持及び調整アセンブリ30のアーム８、９はコアバレル20またはツール25から解放され、所定の位置に戻される。

図26によれば、コアバレル20またはツール25は、コアバレルまたはツールの下端部がBHA29による掘削孔内の下端部に接触するまで、ワイヤーラインウィンチ12によって下方向に下げられる。

図27に示すように、ワイヤーラインウィンチ12は、コアバレル20またはツール25を更にBHA29内に降ろすために、ワイヤーラインまたはロープ18を繰出す。

更に図27によれば、コアバレル20またはツール25がBHA29内に完全に挿入されると、オーバーショット/トグルアセンブリまたは装置22が閉じ、コアバレルまたはツールスピア28を解放する。この時点において、コアバレルまたはツールは、BHA内にラッチされ、オーバーショット/トグルから分離する。

図28〜30によれば、ウィンチはその後ワイヤーラインを繰り入れ、テンションを低減し、オーバーショット/トグルアセンブリをコアバレル20またはツール25のスピア28から引き離すために引上げる。これにより、オーバーショット/トグルアセンブリはBHA29から引出され、スピンドル上部の所定の位置まで引上げられる。

図31〜35に示されるように、ツールラック６が、把持及び調整アセンブリ30のアーム８、９の反対側に備わるドリルパイプを整列するために移動される。アームは前方向に伸び、カルーセルまたはツールラック６からドリルパイプを選択し、把持し、これを掘削孔の中心線に位置決めし、BHA29の上端部およびスピンドルのセーバーサブ37に接続する。その際、既述したように、横梁７を下げ、スピンドル24の回転およびフットクランプ40を利用し、ドリルパイプとセーバーサブとの間に接続を形成する。把持部及び調整アセンブリ30のアーム８、９は、ドリルパイプを解放し、停止位置に戻る。

図36が示すように、ワイヤーラインによる最初の回転コアリングまたはプッシュサンプリングはこの時点において開始可能であり、例えば３mだけ最初のドリルパイプ25が貫入されるまで、静止または回転状態にあるスピンドル24と共に横梁７が下方向に移動する。

図36および37に示すように、掘削、コアリングまたは測定が完了した後、オーバーショット/トグル22が、ワイヤーラインコアバレルの内部チューブの上部スピア28またはBHA29内に位置しているツールとラッチし、BHA内のコアバレルまたはツールをアンラッチするまで、スピンドル24の上部における停止位置からドリルパイプ25の孔を通じて下方向に延伸される。この際、横梁は静止状態にある。

図38が示すように、その後、ワイヤーラインウィンチ12がラインを繰り入れ、コアバレル20またはツール25が引上げられと同時にBHA29からドリルパイプに引抜かれる。この際も、横梁は静止状態にある。

図39に見られるように、次いでドリルパイプをフットクランプ40に締結し、スピンドル24を回転させることで接続を外すことにより、スピンドルはセーバーサブ37てドリルパイプから分離される。

図39が更に示すように、横梁７は上部の定位置に引上げられ、その際、ドリルストリングからコアバレル20またはツール25が回収される。

図40および41によれば、把持及び調整アセンブリ30のアーム８、９が、コアバレル20またはツール25を把持するために停止位置から掘削孔の中心線に延伸される。その際、オーバーショットを閉じ、コアバレルまたはツールスピアからオーバーショット/トグル装置が分離可能となるように、ワイヤーラインウィンチ12を僅かに作動させ、ロープを繰出すことによって、オーバーショット/トグル装置22を下げる。その際、横梁７は静止したままである。

図42および43から見て取れるように、オーバーショット21が、ドリルスピンドル24内の上端部における停止位置に引上げられるように、ウィンチ12のラインが繰り入れられる。その際、横梁７が静止状態にある一方で、コアバレル20またはツール25のスピア28は、完全にオーバーショット/トグルから分離している。

図44では、把持及び調整アセンブリ30のアーム８、９を前進させることにより、カルーセルまたはツールラック６内にコアバレル20またはツール25を戻すことが可能である。図45では、把持及び調整アセンブリ30のアームがコアバレル20またはツール25を解放し、停止位置に戻る。

この時点において、空のワイヤーラインコアバレル20またはツール25を、上記ステップ２〜８を反復することにより、BHAアセンブリに挿入することが可能となる。上記ステップ２〜８にステップ９で、追加のドリルパイプを加えることができる。

上記に記載の方法により、掘削孔は、目標の深さまで到達するか、または到達が不可能であることが判明するまで掘削される。または全てのドリルパイプ、コアバレル20およびツール25が使用されるまで実施する。

最後のコアバレル20またはツール25が、坑底アセンブリ29から回収された後、ドリルストリング全体を分解し、カルーセルまたはツールラック６に戻すことが可能となる。

すなわち、ステップ31〜33に関し、図46に示されるように、横梁７は降下され、これにより、セーバーサブ37がドリルパイプに挿入され、スピンドル24が回転することにより、セーバーサブおよびドリルパイプとの間に接続が形成される。

図47に示すように、横梁７は、ドリルパイプとBHA29との間の接続が、フットクランプ40の中間点（接続分離位置）に位置するように引上げられるが、ドリルパイプはBHAからは分離されない。

図48が示すように、横梁７は、ドリルパイプとBHA29との間の接続が、接続形成位置であるフットクランプ40の上部に位置するように引上げられる。

図49が示すように、横梁７は、ドリルパイプをBHA29から完全に分離するためにスピンドル24を回転させる一方で、ラック６の高さまで引上げられる。

図50では、把持及び調整アセンブリのアーム８、９はドリルパイプを把持するために前進させられる。

図51に示すように、ドリルパイプをセーバーサブ37から完全に分離するために、スピンドル24が回転させられ、横梁７は上部停止位置まで引上げられる。

図52に示すように、最後に把持及び調整アセンブリ30のアーム８、９は、ドリルパイプをラック６に配置するために延伸される。

Claims

海底及び水底の掘削、コア・サンプリング及び測定のための装置であって、垂直に可動とし、水平方向に固定された横梁と、該横梁に固定され、ロープを巻き付けたウィンチと、横梁に配置されたドリルヘッドと、該ドリルヘッドにより駆動され、内部に孔を形成したスピンドルと、一端が前記ロープに接続され、他端がドリルストリングの掘削ツールへの着脱のために、前記スピンドル内の前記孔を通過するオーバーショットとを含む装置において、
前記スピンドル、前記ロープ及び前記ドリルストリングが、前記オーバーショットの掘削ツールへの着脱及び掘削作業時に際し、共に共通の中心線を規定する装置。
請求項１記載の装置において、前記ロープ及び前記オーバーショットとの間に接続されるスイベルを更に含み、前記オーバーショット及び該スイベルは、前記ウィンチにより、前記スピンドルの前記孔内に引上げられる構成とした装置。
請求項１記載の装置において、前記ロープ及び前記オーバーショットとの間に接続されるリフトロッドを更に含み、該リフトロッドは、前記孔の上端部をシーリングするために、回転掘削の開始に先立ち、前記スピンドルの前記孔内に引き込まれる構成とした装置。
請求項１記載の装置において、取外し可能としたツールラックと、前記ツールラックから、前記共通の中心線に沿った位置にドリルストリング用の掘削ツールを移送する把持部及び調整アームと、を更に含む装置。
請求項１記載の装置において、前記オーバーショットは、掘削ツールにおけるスピアと嵌合させるためのラッチを備える装置。
請求項１記載の装置において、ROV又はダイバーとの間に介在する少なくとも一個の介在パネルを更に備える装置。
請求項１記載の装置において、海底または水底の表面に載置、係合又は貫入するケーソン及びサンプリングツールを取り付けるために、該ケーソンに配置されるスティンガーを更に含む装置。
請求項４記載の装置において、掘削ツールを交換するために、前記把持部及び調整アームと協働するフットクランプを更に含む装置。
請求項４記載の装置において、前記ロープの張力を維持し、前記ロープが繰出される際にロープの緩みを防止するテンショナーを更に含む装置。
海底及び水底の掘削、コア・サンプリング及び測定のための方法において、垂直に可動とし、水平方向に固定された横梁に固定するウィンチからロープを繰り出すステップと、
スピンドル内における孔を通して、前記ウィンチからオーバーショットまで前記ロープを下げるステップと、
ドリルストリングの掘削ツールに前記オーバーショットを着脱させるステップと、
前記横梁に接続されたドリルヘッドにより前記掘削ツールを回転させるステップと、
前記オーバーショットの掘削ツールへの着脱及び掘削作業時に際し、前記スピンドル、前記ロープ及び前記ドリルストリングに共通の中心線を規定するステップとを含む方法。
請求項10記載の方法において、前記ロープ及び前記オーバーショットとの間にスイベルを接続し、掘削ツールの着脱のために、前記ウィンチによって前記オーバーショット及び前記スイベルを前記スピンドルの前記孔内に引上げるステップを更に含む方法。
請求項10記載の方法において、前記ロープ及び前記オーバーショットとの間にリフトロッドを接続し、前記孔の上端部をシーリングするために、回転掘削の開始に先立ち、前記リフトロッドを前記スピンドル内の前記孔に引上げるステップを更に含む方法。
請求項10記載の方法において、移動可能なツールラックに掘削ツールを収容するステップと、前記ドリルストリングのために、把持部及び調整アームを利用し、該ツールラックから、前記共通の中心線に沿った位置に掘削ツールを移送するステップを更に含む方法。
請求項10記載の方法において、掘削ツールのスピアを前記オーバーショットのラッチに篏合させるステップを更に含む方法。
請求項10記載の方法において、遠隔操作探査機又はダイバーを、少なくとも1個の介在パネルとインターフェースさせることを更に含む方法。
請求項10記載の方法において、ケーソンに配置されたスティンガー内にサンプリングツールを配置し、前記ケーソンを海底又は水底の表面に載置、係合又は貫入させるステップを更に含む方法。
請求項13記載の方法において、前記把持部及び調整アームと協働するフットクランプを用いて掘削ツールを交換するステップを更に含む方法。
請求項13記載の方法において、前記ロープの張力を維持し、前記ロープを展開する際に、前記ウィンチと協働するテンショナーによって、前記ロープの緩みを防止するステップを更に含む方法。