JP2018131871A - 海底掘削サポートシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ライザーレス掘削の作業効率の向上を図ることができる。【解決手段】船上に装備され、ドリルパイプ２を海底地盤に到達させ、ドリルパイプ２を回転させてライザーレス掘削により海底地盤を掘削する際に用いられ、ローラー軸を水平方向に向けた複数のローラー３３を有し、鉛直方向に平行な回転支持軸Ｃ回りに周回する円周方向Ｅに沿って配置され、ドリルパイプ２が鉛直方向に挿通可能に設けられたリング状の第１ガイド支持部３１と、第１ガイド支持部３１を円周方向Ｅに回転可能に支持する第１回転保持部３２と、を備え、複数のローラー３３は、円周方向Ｅに隣接し、複数のローラー３３によって囲まれる空間にドリルパイプ２が挿通可能な状態で配置された構成の海底掘削サポートシステムを提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、海底掘削サポートシステムに関する。

従来、海底掘削を船上から行う場合に、大口径のライザーパイプを使用し、そのライザーパイプ内で高潮流による影響を受けることなくドリルパイプを海底まで到達させた後、海底の掘削を行うライザー掘削が知られている。
これに対して、ライザーパイプを使用しないライザーレス掘削作業の場合では、高潮流の条件下において、潮流による流体抵抗によってドリルパイプに曲げが生じたり、ドリルパイプの回転に伴う繰り返し疲労が発生するという課題があった。これに対応するため、例えば特許文献１に示されるようなラッパ状のガイドホーンと呼ばれるガイド構造物を用いた方式を採用したものがある。この場合、ガイドホーンはドリルパイプが把持される上端部分から海面よりも例えば２ｍ程度上の位置まで延在されており、ドリルパイプとリグとの間での接触点での回転による摩擦熱による材料劣化及び摩耗を防ぎ、ドリルパイプの損傷や、脱落を防ぐことを可能としたものである。ところが、このようなガイドホーンでは、下降中のケーシング、チュービング、センサー等が渦励振の影響で疲労して脱落するおそれがあった。

そこで、ケーシング等の降下作業では、潮流の外でケーシング全体が十分な深さまで下降してから高潮流による環境下のドリルパイプに複数本のロープを取り付けることで、渦励振の原因となる渦の発生を効果的に抑制している。ところが、ドリルパイプは高潮流下では常にガイドホーンやスリップボウルにメタルコンタクトしているため、継続的に摩耗した状態となるうえ、ロープの固縛部分が切断される課題があった。
そのため、ケーシング等の降下作業を行う毎に、ガイドホーンからムーンプールカート上に配置されるガイドローラーに交換し、ガイドローラーによってドリルパイプの曲げモーメントを分散し、ガイドローラーの下方でロープの取り付け作業を行っている。

特開２００４−８４１９９号公報

しかしながら、従来のガイドホーンからガイドローラーに交換する方式では、大型で重量の大きなガイドホーンとガイドローラーを、ケーシング等を降下させる度に着脱する作業が発生することとなる。そのため、このような大型且つ重量物を船上における限られた空間においてハンドリングすることが極めて困難であり、大掛かりで手間がかかるという問題があることから、作業効率を向上させることが求められており、その点で改善の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ライザーレス掘削による作業効率の向上を図ることができる海底掘削サポートシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る海底掘削サポートシステムは、船上に装備され、ドリルパイプを海底地盤に到達させ、前記ドリルパイプを回転させてライザーレス掘削により海底地盤を掘削する際に用いられる海底掘削サポートシステムであって、ローラー軸を水平方向に向けた複数のローラーを有し、鉛直方向に平行な回転支持軸回りに周回する円周方向に沿って配置され、前記ドリルパイプが鉛直方向に挿通可能に設けられたリング状のガイド支持部と、前記ガイド支持部を前記円周方向に回転可能に支持する回転保持部と、を備え、前記複数のローラーは、前記円周方向に隣接し、該複数のローラーによって囲まれる空間に前記ドリルパイプが挿通可能な状態で配置されていることを特徴としている。

本発明では、ドリルパイプを海底地盤まで降下させる際や海底地盤を掘削する際に、高潮流による流体抵抗を受けてベンディングした状態となるドリルパイプがガイド支持部のローラーに接触するとき、ローラー自体がローラー軸回りに回転することによって、ドリルパイプを鉛直方向にスムーズに下降させることができる。さらに、ローラー自体の回転とともに、ローラーに対するドリルパイプの横方向の押し付け力が作用するときに、ガイド支持部が複数のローラーとともに回転支持軸回りに円周方向に回転するため、ドリルパイプとローラーとの接触摩擦を低減することができる。
これにより、ドリルパイプとローラーの摩耗や熱劣化を抑制することができ、とくに高潮流の条件下において、潮流による流体抵抗によってドリルパイプに曲げが生じたり、ドリルパイプの回転に伴う繰り返し疲労が発生することを抑制することができ、ライザーレス掘削の作業効率が向上されるので、工期を短縮することが可能となる。

また、本発明に係る海底掘削サポートシステムは、前記ガイド支持部と前記回転保持部とからなる支持装置が、鉛直方向に間隔をあけて複数配置されていることが好ましい。

このような構造によれば、複数の支持装置が設けられることで、複数の鉛直方向の支点によってドリルパイプが支持されるので、高潮流の流体抵抗や船体の揺動による過大なドリルパイプの曲げモーメントを分散し、ドリルパイプに作用する応力集中を低減することで、破損を防止でき、繰り返し疲労の増大を抑制できる。

また、本発明に係る海底掘削サポートシステムは、前記ガイド支持部は前記円周方向の一部が着脱自在に設けられていてもよい。

この場合には、ガイド支持部の一部を取り外して開口部を設けることができ、ガイド支持部に挿通されたドリルパイプに容易にアクセスできる。そのため、この開口部からケーシング等を送り込むことが可能であり、効率良く作業を行うことができる。

また、本発明に係る海底掘削サポートシステムは、前記船上に前記ドリルパイプを挿通する開口部を備えた作業床が設けられ、前記ガイド支持部と前記回転保持部とからなる支持装置が前記作業床より下方に配置されていることを特徴としてもよい。

本発明では、作業床上の空間を有効利用することができるため、ドリルパイプに対して効率よく長期坑内計測用ケーブルやセンサーの設置や渦励振防止用ロープの取り付けなどを実施できる。

また、本発明に係る掘削サポートシステムは、前記ガイド支持部に前記円周方向の回転力を補助的に付与する回転補助駆動部が設けられていることが好ましい。

本発明では、ガイド支持部の円周方向の回転駆動力が駆動装置により補助されるので、スムーズ、かつ確実な回転を実現することができる。

また、本発明に係る掘削サポートシステムは、前記回転補助駆動部は、前記ローラーに前記ドリルパイプによる接触を検出したときに、前記ガイド支持部が前記回転保持部に対して回転力を付与するように制御されていることが好ましい。

本発明では、ドリルパイプがローラーに接触したことを検出したときにのみ、ガイド支持部に回転駆動力が付与されるので、効率よく、かつ効果的な運転を行うことができる。

また、本発明に係る掘削サポートシステムは、前記ガイド支持部は、内筒と、該内筒に着脱可能で、且つ前記円周方向に回動不能に保持する外筒と、に分割されて設けられ、前記内筒には前記複数のローラーが配置され、前記外筒が前記回転保持部よって回転可能に支持されていることが好ましい。

この場合には、内筒及び外筒を各別に取り出すことができることから、メンテナンスが容易になる。

本発明の海底掘削サポートシステムによれば、ライザーレス掘削の作業効率の向上を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態による海底掘削サポートシステムが装備された船体の要部構成を示す側面図である。 図１に示す上部支持フロアに設置される上部支持装置の構成を示す縦断面図である。 上部支持装置の全体構成を示す斜視図である。 図３に示すＡ−Ａ線断面の斜視図であって、内筒が外筒に対して分離した状態の図である。 図３に示すＢ−Ｂ線断面図である。 上部支持装置を上方から見た平面図であって、（ａ）は第１ガイド支持部が回転する前の状態を示す図、（ｂ）は第１ガイド支持部が回転した状態を示す図である。 下部支持フロアに設置される下部支持装置の構成を示す側面図である。 下部支持装置の全体構成を示す斜視図である。 図８に示すＣ−Ｃ線断面図である。 図８に示すＤ−Ｄ線断面図である。 下部支持装置を上方から見た平面図であって、（ａ）は第２ガイド支持部が回転する前の状態を示す図、（ｂ）は第２ガイド支持部が回転した状態を示す図である。 第２の実施の形態による下部支持装置の全体構成を示す側面図である。 図１２に示す下部支持装置を上方から見た平面図である。

以下、本発明の実施の形態による海底掘削サポートシステムについて、図面に基づいて説明する。

（第１の実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態の海底掘削サポートシステム１は、海底探査船の船体１０上に装備され、ライザーレス掘削により海底地盤Ｇを回転により掘削するために用いられるドリルパイプ２の摩耗や損傷を低減するためのものである。
海底掘削サポートシステム１は、上部支持装置３（支持装置）と、上部支持装置３よりも下方に位置する下部支持装置４（支持装置）と、が船体１０において鉛直方向に間隔をあけて配置されている。

船体１０は、船の前後方向の略中間部において掘削作業を行うドリルフロア１２（作業床）と、ドリルフロア１２上に立設される櫓１４と、ドリルフロア１２の下方に位置する下部支持フロア１３において船体下方のムーンプールに連通するプール開口部１５と、を備えている。これらドリルフロア１２、櫓１４、及びプール開口部１５は、上下方向に同軸上に配置されている。なお、プール開口部１５内には海面が露出しており、ドリルパイプ２がプール開口部１５を通じて海中に投入され、海底地盤Ｇを掘り下げることができる。
ドリルフロア１２よりも１段下がった位置には、下部支持フロア１３よりも上方に位置する上部支持フロア１２Ａを有している。上部支持フロア１２Ａには、上述した上部支持装置３が設置されている。

ドリルパイプ２は、例えば１本当たりの長さが９ｍで両端がねじ加工された中空鋼管からなり、複数本を繋ぎ足しながら下降させることにより掘削を行うものである。掘削中、最下端に配置されるドリルパイプ２の下端部には不図示のビットが取り付けられ、鉛直軸Ｚ回りに回転させることにより海底地盤Ｇを掘削する。海底地盤Ｇの掘削を行うにあたり、ドリルパイプ２の内側には船体１０から海水が供給される。ドリルパイプ２の内側に供給された海水は、ドリルパイプ２内を下降してパイプ下端部に到達し、そのパイプ下端部においてビットで海底地盤Ｇを掘削することで発生する掘り屑と供給された海水とが混合される。そして、ビットで海底地盤Ｇを掘削して発生した掘り屑が混合された泥水は、海中に放出される。

船体１０の櫓１４には、ドリルパイプ２を昇降させるとともに、ドリルパイプ２に回転力を付与するドリル駆動部２１を有する地盤掘削装置２０が設けられている。さらに、船体１０のドリルフロア１２には、ドリルパイプ２を把持するとともに、回転力を付与することが可能なロータリーテーブル２３が設けられている（図２参照）。

ドリル駆動部２１は、ドリルパイプ２の上端を把持可能に設けられ、櫓１４に鉛直方向に延在して設けられた一対のガイドレール２４、２４に沿って昇降可能に装備されている。つまり、ドリル駆動部２１を下降させることで、ドリルパイプ２に下向きの推進力が与えられることになる。

ロータリーテーブル２３は、図２に示すように、ドリルパイプ２を鉛直方向に挿通させる貫通孔２３ａを有し、この貫通孔２３ａにはドリルパイプ２を径方向から着脱可能に把持するチャック部２３Ａを備えている。このチャック部２３Ａで把持されたドリルパイプ２は、ロータリーテーブル２３によって鉛直軸Ｚ回りに回転力が付与されるようになっている。

次に、上部支持フロア１２Ａに設けられる上部支持装置３の構成について、詳細に説明する。
図２に示すように、上部支持装置３は、上部支持フロア１２Ａにおいて、ロータリーテーブル２３の直下に配置されている。
図３〜図６に示すように、上部支持装置３は、ローラー軸３３ａを水平方向に向けた複数（ここでは４つ）のローラー３３を有し、鉛直方向に平行な回転支持軸Ｃ回りに周回する円周方向Ｅに沿って配置され、ドリルパイプ２が鉛直方向に挿通可能に設けられたリング状の第１ガイド支持部３１と、第１ガイド支持部３１を円周方向Ｅに回転可能に支持する第１回転保持部３２と、を備えている。

第１ガイド支持部３１は、内筒３４と、内筒３４の外側に着脱可能に嵌合され、且つ円周方向Ｅに回動不能に保持する外筒３５と、を備え、図４に示すように内筒３４と外筒３５が分割可能に設けられている。このように、内筒３４及び外筒３５を分割可能とすることで、各別に取り出すことができることから、メンテナンスが容易な構造となっている。

内筒３４は、小径部３４Ａと、小径部３４Ａの上端に連設されローラー３３を収容可能な大径部３４Ｂと、が設けられている。小径部３４Ａの内径は、少なくともドリルパイプ２の外径よりも大きく設定されている。そして、内筒３４は、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、回転支持軸Ｃを通る面で縦に二分割され、分割された大径部３４Ｂ、３４Ｂ同士がピン３４ｃによって連結されている。

大径部３４Ｂは、小径部３４Ａの上端から全周にわたって径方向の外側に拡径された形状をなしている。大径部３４Ｂの外周側には、鉛直方向に貫通するボルト孔３４ａが円周方向Ｅに間隔をあけて複数形成されている。内筒３４は、大径部３４Ｂが外筒３５の上端面に上方から当接され、ボルト孔３４ａにボルト３４ｂを挿通させて後述する外筒３５の雌ねじ部に螺合させることで外筒３５に装着されている。

また、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、大径部３４Ｂの上面側の内周部分には、４つのローラー３３がローラー軸３３ａ回りに回転可能に固定されて収容されるローラー収容凹部３４ｄが形成されている。４つのローラー３３は、円周方向Ｅに隣接し、これらのローラー３３によって囲まれる空間にドリルパイプ２が回転可能、且つ挿通可能な状態で配置されている。ここで、ローラー軸３３ａは、回転支持軸Ｃ方向から見て、回転支持軸Ｃを中心とした径方向に直交する方向に位置している。
各ローラー３３は、ローラー軸３３ａに沿う中央部分から両側に向かうに従い漸次大径となる形状となっている。そして、回転支持軸Ｃ方向から見て、各ローラー３３の回転支持軸Ｃ側の内周ライン３３ｂは、回転支持軸Ｃを中心とする仮想円Ｋに接しており、この仮想円Ｋ上のほぼ全周に４つのローラー３３の内周ライン３３ｂが位置している。仮想円Ｋの径寸法ｄは、上述した小径部３４Ａの内径と略同径に設定されている。

図４及び図５に示すように、外筒３５は、筒体３５Ａと、筒体３５Ａの上端から径方向の外側に向けて全周にわたって突出したフランジ部３５Ｂと、筒体３５Ａの外周面において上下一対で配置され第１回転保持部３２との間に介装されるベアリング３６、３６と、が設けられている。

筒体３５Ａは、内径が内筒３４の小径部３４Ａと同径であり、外周面３５ａの上端側と下端側に円周方向Ｅにわたって延在しベアリング３６の径方向の内側に位置する内リング３６ａが固定される軸受ボックス３５ｂが形成されている。ベアリング３６は、内リング３６ａと外リング３６ｂとが円周方向Ｅに相対移動可能に形成され、外リング３６ｂは、第１回転保持部３２側に固定される。すなわち、筒体３５Ａは、第１回転保持部３２に対してベアリング３６を介して円周方向Ｅに正逆両方向に回転可能に支持されている。

フランジ部３５Ｂは、筒体３５Ａに対して少なくとも円周方向Ｅへの移動が規制された状態で連結されている。そのため、フランジ部３５Ｂは、筒体３５Ａと共に円周方向Ｅに一体的に回転する。フランジ部３５Ｂには、内筒３４のボルト孔３４ａに対応する位置に雌ねじ孔３５ｃが形成され、上述したボルト３４ｂが螺合されて内筒３４が固定されている。これにより外筒３５と内筒３４とは、一体となって円周方向Ｅへの移動可能に構成されている。

図４及び図５に示すように、第１回転保持部３２は、第１ガイド支持部３１を回転支持軸Ｃ回りに回転可能に支持している。第１回転保持部３２は、保持筒３２Ａと、保持筒３２Ａの上部に同軸に設けられた大径筒３２Ｂと、大径筒３２Ｂの底部に配置され回転支持軸Ｃを中心とした円形穴を形成した軸受保持リング３７と、を備えている。
保持筒３２Ａの下端には、径方向の内側に向けて全周にわたって突出する底フランジ３２Ｃが形成されている。この底フランジ３２Ｃ上には、第１ガイド支持部３１の外筒３５における筒体３５Ａが載置されている。保持筒３２Ａと底フランジ３２Ｃとの角部に、下側のベアリング３６の外リング３６ｂを円周方向Ｅの回転を規制した状態で支持されている。

軸受保持リング３７は、保持筒３２Ａの上端３２ｂと、外筒３５のフランジ部３５Ｂとの間に挟持され、上下方向の移動が規制された状態で介装されている。軸受保持リング３７は、内周下端部３７ａで上側に位置するベアリング３６の外リング３６ｂを円周方向Ｅの回転を規制した状態で支持されている。

次に、下部支持フロア１３に設けられる下部支持装置４の構成について、詳細に説明する。
図７に示すように、下部支持装置４は、鉛直方向で上部支持装置３（図１参照）よりも下方で下部支持フロア１３上に設けられた支持架台４０によって支持され、下部支持装置４の回転支持軸Ｃがドリルパイプ２の回転軸に一致するように配置されている。
図８〜図１０に示すように、下部支持装置４は、ローラー軸４３ａを水平方向に向けた複数（ここでは６つ）のローラー４３を有し、鉛直方向に平行な回転支持軸Ｃ回りに周回する円周方向Ｅに沿って配置され、ドリルパイプ２が鉛直方向に挿通可能に設けられたリング状の第２ガイド支持部４１と、第２ガイド支持部４１を円周方向Ｅに回転可能に支持するリング状の第２回転保持部４２と、を備えている。

第２ガイド支持部４１は、複数のローラー４３、４３、…を装置するリング状の支持リング本体４４と、支持リング本体４４の外周面における上下方向の中間部分から外方に向けて全周にわたって突出する環状リブ４５と、を備えている。

支持リング本体４４の内周部に形成される円形孔４４ａは、上述した図５に示す第１ガイド支持部３１の内筒３４の大径部３４Ｂに形成される円形孔よりも大径となっている。
支持リング本体４４は、上面側に６つのローラー４３がローラー軸４３ａ回りに回転可能に固定されて収容されるローラー収容凹部４４ｂが形成されている。４つのローラー４３は、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、これらのローラー４３によって囲まれる空間にドリルパイプ２が回転可能、且つ挿通可能な状態で配置されている。ここで、ローラー軸４３ａは、回転支持軸Ｃ方向から見て、回転支持軸Ｃを中心とした径方向に直交する方向に位置している。各ローラー４３は、ローラー軸４３ａに沿う中央部分から両側に向かうに従い漸次大径となる形状となっている。そして、回転支持軸Ｃ方向から見て、各ローラー４３の回転支持軸Ｃ側の内周ライン４３ｂは、回転支持軸Ｃを中心とする仮想円Ｋに接しており、この仮想円Ｋ上のほぼ全周に６つのローラー４３の内周ライン４３ｂが位置している。

また、図９及び図１０に示すように、支持リング本体４４の下端には、下部ベアリング４６Ａを収容する第１ベアリング収容部４４ｃを有している。
下部ベアリング４６Ａは、下リングと上リングとが円周方向Ｅに相対移動可能に形成され、下リングは後述する第２回転保持部４２側に固定され、上リングは第１ベアリング収容部４４ｃに固定されている。

支持リング本体４４の外周面のうち環状リブ４５よりも下側の部分（旋回外周面４４ｄ）は、全周にわたって後述する側方ベアリング４６Ｃの内周部に接した状態で嵌合している。つまり、支持リング本体４４は、旋回外周面４４ｄが側方ベアリング４６Ｃに接することによる回転によって回転支持軸Ｃ回りに回転する。

環状リブ４５は、その上面側に上部ベアリング４６Ｂを収容するベアリング収容部４５Ａを有している。
上部ベアリング４６Ｂは、下リングと上リングとが円周方向Ｅに相対移動可能に形成され、上リングは後述する固定カバー４８を介して第２回転保持部４２側に固定され、下リングはベアリング収容部４５Ａに固定されている。

第２回転保持部４２は、第２ガイド支持部４１を回転支持軸Ｃ回りに回転可能に支持している。リング状の第２回転保持部４２は、支持リング本体４４を下方から支持する内側段部４７Ａと、内側段部４７Ａよりも径方向の外周側に隣接して環状リブ４５を下方から支持する外側段部４７Ｂと、を有する保持部本体４７と、環状リブ４５を上方から覆うとともに第２回転保持部４２の外周縁部４７Ｃに固定されるリング状の固定カバー４８と、を有している。

保持部本体４７は、外側段部４７Ｂが外周縁部４７Ｃよりも一段低い位置に配置され、さらに内側段部４７Ａが外側段部４７Ｂよりも一段低い位置に配置されている。
内側段部４７Ａには、下部ベアリング４６Ａの下リングが固定されている。これにより、下部ベアリング４６Ａは、保持部本体４７の内側段部４７Ａと、第２ガイド支持部４１の支持リング本体４４との間に介装された状態となっている。外側段部４７Ｂの内周縁には、回転軸を鉛直方向に向けた複数のコロを円周方向Ｅに配列した側方ベアリング４６Ｃが固定されている。

固定カバー４８は、周方向に設けられる複数のボルト４８ａによって保持部本体４７の外周縁部４７Ｃの上面に着脱可能に固定されている。固定カバー４８の下面には、上部ベアリング４６Ｂの上リングが固定されている。これにより、上部ベアリング４６Ｂは、固定カバー４８の下面と、第２ガイド支持部４１の環状リブ４５との間に介装された状態となっている。
すなわち、第２ガイド支持部４１は、第２回転保持部４２に対して下部ベアリング４６Ａ、上部ベアリング４６Ｂ、及び側方ベアリング４６Ｃを介して円周方向Ｅに正逆両方向に回転可能に支持されている。

次に、上述した海底掘削サポートシステム１を用いて海底地盤Ｇを掘削する手順と、海底掘削サポートシステム１の作用とについて説明する。
図１に示すように、地盤掘削装置２０による掘削を行う際には、先ず、地盤掘削装置２０においてハンドリングさせつつ複数本のドリルパイプ２を鉛直方向に繋いだ状態にセットする。接続するドリルパイプ２、２同士は、それぞれの両端のねじ加工部分を互いに螺合させることにより接続される。このとき、図２に示すように、ドリルフロア１２に設けられるロータリーテーブル２３のチャック部２３Ａで下側のドリルパイプ２を把持し、パイプ締め付け用の機器を用いて、ドリルパイプ２、２同士をねじ締めにより接続することができる。

具体的にドリルパイプ２、２同士の接続作業は、ドリルパイプ２を下降させた後、その上端をロータリーテーブル２３のチャック部２３Ａで把持し、その上方に繋ぎ用のドリルパイプ２を配置し、繋ぎ用のドリルパイプ２の下端にチャック部２３Ａで把持されたドリルパイプ２を回転させることで接続される。このような繋ぎ作業を繰り返すことで、上述したように例えば３〜４本のドリルパイプ２を繋いでセットされる。

その後、地盤掘削装置２０において、ウインチにより下降させながら順次、ドリルパイプ２を繋ぎ足しながら下降させる。このように繋ぎ足されながら下降されるドリルパイプ２は、ドリルフロア１２下の上部支持フロア１２Ａに設けられる上部支持装置３の挿通孔、及び下部支持フロア１３に設けられる下部支持装置４の挿通孔を通過して海中に投入される。

そして、図１に示すように、ドリルパイプ２の先端（下端）が海底地盤Ｇに到達した後、地盤掘削装置２０のドリル駆動部２１により回転を与えることで、先端のビットによって海底地盤Ｇの掘削を行う。このとき、ドリルパイプ２の内部に海水を送り込むことで、掘削ずりを坑内から除去することができる。

このようにドリルパイプ２を海底地盤Ｇまで降下させる際、及び海底地盤Ｇを掘削する際にドリルパイプ２が図６（ａ）及び図１１（ａ）に示すように高潮流（図中の符号Ｓは潮流方向を示している）による流体抵抗を受けると、鉛直軸に直交する横方向にベンディングした状態となる。そして、ベンディングにより横移動（ここでは潮流方向Ｓに平行な方向への移動）したドリルパイプ２Ａは、船体１０の上下二箇所に設けられる上部支持装置３及び下部支持装置４のそれぞれのローラー３３、４３に接触することになる。このとき、ローラー３３、４３自体がローラー軸３３ａ、４３ａ回りに回転することによって、ドリルパイプ２を鉛直方向にスムーズに下降させることができる。
また、ローラー３３、４３自体の回転とともに、図６（ｂ）及び図１１（ｂ）に示すように、ローラー３３、４３に対する横方向の押し付け力を、ローラー３３、４３自体を回転支持軸Ｃ回りに矢印Ｅ１方向に回転させることにより小さく抑えることができる。

具体的には、図６（ａ）に示すように、上部支持装置３において、ドリルパイプ２Ａ（図６（ａ）に示す二点鎖線）が４つのローラー３３のうちいずれかに接触すると、その接触荷重を受けたローラー３３を介して内筒３４及び外筒３５（図５参照）に円周方向Ｅの回転力が作用する。そのため、図６（ｂ）に示すように、第１ガイド支持部３１がベアリング３６Ａ、３６Ｂを介して第１回転保持部３２に対して回転支持軸Ｃ回りに矢印Ｅ１方向に回転することになる。このとき、第１ガイド支持部３１は、正逆両方向に回転可能であるので、矢印Ｅ１方向の回転を例示しているが、ドリルパイプ２Ａの接触する方向によっては矢印Ｅ１方向と反対方向に回転する場合もある。そして、ドリルパイプ２Ａは、第１ガイド支持部３１の回転とともに図６（ｂ）に示す二点鎖線の位置から実線の位置（符号２Ｂ）に円周方向Ｅに移動する。

また、図１１（ａ）に示すように、下部支持装置４において、ドリルパイプ２Ａ（図１１（ａ）に示す二点鎖線）が６つのローラー４３のうちいずれかに接触すると、その接触荷重を受けたローラー４３を介して支持リング本体４４及び環状リブ４５（図１０参照）に円周方向Ｅの回転力が作用する。そのため、第２ガイド支持部４１がベアリング４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃを介して第２回転保持部４２に対して回転支持軸Ｃ回りに矢印Ｅ１方向に回転することになる。このとき、第２ガイド支持部４１は、正逆両方向に回転可能であるので、矢印Ｅ１方向の回転を例示しているが、ドリルパイプ２Ａの接触する方向によっては矢印Ｅ１方向と反対方向に回転する場合もある。そして、ドリルパイプ２Ａは、第２ガイド支持部４１の回転とともに図１１（ｂ）に示す二点鎖線の位置から実線の位置（符号２Ｂ）に円周方向Ｅに移動する。

このようにドリルパイプ２が横方向にベンディングしてローラー３３、４３に接触したときに、ローラー３３、４３自体がローラー軸３３ａ、４３ａを中心にして回転することと、ローラー３３、４３に対するドリルパイプ２の横方向の押し付け力が作用するときに、第１ガイド支持部３１、第２ガイド支持部４１が複数のローラー３３、４３とともに回転支持軸Ｃ回りに円周方向Ｅに回転するため、ドリルパイプ２とローラー３３、４３との接触摩擦を低減することができる。
これにより、ドリルパイプ２とローラー３３、４３の摩耗や熱劣化を抑制することができ、とくに高潮流の条件下において、潮流による流体抵抗によってドリルパイプ２に曲げが生じたり、ドリルパイプ２の回転に伴う繰り返し疲労が発生することを抑制することができ、ライザーレス掘削の作業効率が向上されるので、工期を短縮することが可能となる。とくに、本実施の形態では、潮流速度３．０〜４．５ｋｎｏｔｓの高潮流に適用可能であり、とくに潮流速度４．５ｋｎｏｔｓ以上の超高潮流であっても適用可能である。

また、本実施の形態では、上部支持装置３と下部支持装置４が設けられることで、複数（２つ）の上下方向の支点によってドリルパイプ２が支持されている。そのため、高潮流の流体抵抗や船体１０の揺動による過大なドリルパイプ２の曲げモーメントを分散し、ドリルパイプ２に作用する応力集中を低減することで、破損を防止でき、繰り返し疲労の増大を抑制できる。

また、本実施の形態の海底掘削サポートシステム１では、ガイド支持部３１、４１の一部を取り外して開口部を設けることができ、ガイド支持部３１、４１に挿通されたドリルパイプ２に容易にアクセスできる。そのため、この開口部からケーシング等を送り込むことが可能であり、効率良く作業を行うことができる。

また、本実施の形態では、第１ガイド支持部３１と第１回転保持部３２とからなる上部支持装置３がドリルフロア１２より下方に配置されていることから、ドリルフロア１２上の空間を有効利用することができる。そのため、ドリルパイプ２に対して効率よく長期坑内計測用ケーブルやセンサーの設置や渦励振防止用ロープの取り付け等を実施することができる。

上述のように本実施の形態による海底掘削サポートシステム１では、ライザーレス掘削の作業効率の向上を図ることができる。

次に、本発明の海底掘削サポートシステムによる他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる構成について説明する。

（第２の実施の形態）
図１２及び図１３に示すように、第２の実施の形態の海底掘削サポートシステムは、第２ガイド支持部４１に円周方向Ｅの回転力を補助的に付与する下部支持装置４Ａを備えた構成となっている。
具体的に下部支持装置４Ａは、第２ガイド支持部４１の支持リング本体４４（図１０参照）の上端に回転支持軸Ｃと同軸に設けられ全周にわたって歯部５１ａが形成されたリングギア５１が一体的に固定されている。さらにリングギア５１の外周側には、歯部５１ａに螺合する歯車５２ａを回転させる駆動モーター５２（回転補助駆動部）が設けられている。歯車５２ａの回転軸は上述した回転支持軸Ｃと平行な鉛直方向となる。

本実施の形態では、図１３に示すように、支持リング本体４４に設けられる各ローラー４３に、ドリルパイプ２Ａが接触（図１３の二点鎖線に示す状態）したことを検出する不図示の接触センサー等を設けておき、このセンサーの信号を検出したときに、駆動モーター５２が駆動してリングギア５１を回転させ、非接触となったときには駆動を停止してリングギア５１の回転を停止するように制御されている。これにより、リングギア５１を介して第２ガイド支持部４１は、第２回転保持部４２に対して回転する。
このように、本第２の実施の形態では、第２ガイド支持部４１の円周方向Ｅの回転駆動力が駆動モーター５２により補助されるので、スムーズ、かつ確実な回転を実現することができる。

なお、上述したような制御方法に限定されず、例えばローラー４３が受ける負荷（押付け力）が所定値よりも大きくなったときに、駆動モーター５２を駆動させるように制御することも可能である。また、ローラー４３が受ける負荷（押付け力）の大きさに応じて駆動モーター５２による回転数、回転角度等が制御されるようにしてもよい。

また、駆動モーター５２は１台であることに限らず、１つのリングギア５１に対して複数台の駆動モーター５２が配置されていてもよい。
さらに、リングギア５１の取り付け位置は、本実施の形態のように支持リング本体４４の上端４４ｅであることに限定されず、他の位置に設けられていてもよい。

以上、本発明による海底掘削サポートシステムの実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施の形態の海底掘削サポートシステム１では、上部支持装置３と下部支持装置４によって鉛直方向に間隔をあけた２点で海中に投入されるドリルパイプ２を支持する構成としているが、このような２点であることに限定されることはない。例えば、上部支持装置３と下部支持装置４のいずれか一方のみであってもかまわないし、さらに支持装置を増やして３点以上の支持部とすることも可能である。
また、本実施の形態では、上部支持装置３がドリルフロア１２の直下である上部支持フロア１２Ａに設置され、下部支持装置４がプール開口部１５を有する下部支持フロア１３に設置されているが、これら支持装置３、４の設置フロアは、とくに制限されることはない。そして、本実施の形態では、下部支持装置４が下部支持フロア１３上に組み立てられた支持架台４０に設けられているが、支持架台４０を省略した構成でもよいし、他の支持構造とするようにしても良い。

また、上部支持装置３と下部支持装置４の各部の形状、大きさ、ローラー３３、４３の数量、ベアリング３６、４６の位置、数量等の構成は、ドリルパイプ２の管径や高潮流によって受ける負荷等の条件に対応させて適宜設定することができる。

また、本第２の実施の形態では、下部支持装置４Ａのみに駆動モーター５２を設けてリングギア５１を介して第２ガイド支持部４１の回転駆動力を補助する機構を設けているが、下部支持装置４Ａのみであることに限定されることはなく、上部支持装置３に対しても同様の駆動モーター５２やリングギア５１等の設けるようにしてもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１ 海底掘削サポートシステム
２ ドリルパイプ
３ 上部支持装置
４、４Ａ 下部支持装置
１０ 船体
１２ ドリルフロア（作業床）
１２Ａ 上部支持フロア
１３ 下部支持フロア
１４ 櫓
１５ プール開口部
２０ 地盤掘削装置
３１ 第１ガイド支持部
３１ａ 回転支持軸
３２ 第１回転保持部
３３ ローラー
３３ａ ローラー軸
３４ 内筒
３５ 外筒
３６ ベアリング
４１ 第２ガイド支持部
４３ ローラー
４３ａ ローラー軸
４４ 支持リング本体
４５ 環状リブ
５１ リングギア
５２ 駆動モーター（回転補助駆動部）
４６ ベアリング
Ｃ 回転支持軸
Ｅ 円周方向
Ｇ 海底地盤

Claims (7)

1. 船上に装備され、ドリルパイプを海底地盤に到達させ、前記ドリルパイプを回転させてライザーレス掘削により海底地盤を掘削する際に用いられる海底掘削サポートシステムであって、
   ローラー軸を水平方向に向けた複数のローラーを有し、鉛直方向に平行な回転支持軸回りに周回する円周方向に沿って配置され、前記ドリルパイプが鉛直方向に挿通可能に設けられたリング状のガイド支持部と、
   前記ガイド支持部を前記円周方向に回転可能に支持する回転保持部と、
   を備え、
   前記複数のローラーは、前記円周方向に隣接し、該複数のローラーによって囲まれる空間に前記ドリルパイプが挿通可能な状態で配置されていることを特徴とする海底掘削サポートシステム。
2. 前記ガイド支持部と前記回転保持部とからなる支持装置が、鉛直方向に間隔をあけて複数配置されていることを特徴とする請求項１に記載の海底掘削サポートシステム。
3. 前記ガイド支持部は前記円周方向の一部が着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の海底掘削サポートシステム。
4. 前記船上に前記ドリルパイプを挿通する開口部を備えた作業床が設けられ、
   前記ガイド支持部と前記回転保持部とからなる支持装置が前記作業床より下方に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の海底掘削サポートシステム。
5. 前記ガイド支持部に前記円周方向の回転力を補助的に付与する回転補助駆動部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の海底掘削サポートシステム。
6. 前記回転補助駆動部は、前記ローラーに前記ドリルパイプによる接触を検出したときに、前記ガイド支持部が前記回転保持部に対して回転力を付与するように制御されていることを特徴とする請求項５に記載の海底掘削サポートシステム。
7. 前記ガイド支持部は、内筒と、該内筒に着脱可能で、且つ前記円周方向に回動不能に保持する外筒と、に分割されて設けられ、
   前記内筒には前記複数のローラーが配置され、
   前記外筒が前記回転保持部よって回転可能に支持されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の海底掘削サポートシステム。

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