KR101703975B1 - 브레이크아웃 툴 - Google Patents

Abstract

브레이크아웃 툴(10)은 드릴 스트링의 두 구성요소 중 제1 구성요소를 그립하는 브레이크아웃 집게(12)를 구비한다. 상기 브레이크아웃 툴(10)은 드릴 스트링의 두 구성요소를 해체하도록 이용될 수 있는 반면, 상기 두 구성요소의 제2 구성요소는 정지상태로 유지된다. 상기 브레이크아웃 집게(12)는 제1 턱부(14) 및 제2 턱부(16)를 구비하며, 상기 제2 턱부(16)는 제1 피봇 포인트(18)에서 상기 제1 턱부(14)에 회전 가능하게 연결된다. 소형 유압 실린더(20)는 제2 턱부(16)을 마주하는 상기 브레이크아웃 집게(12)에 구비되어 활성화 되는 경우 제1 피봇 포인트(18)를 중심으로 회전한다. 상기 제1 드릴 스트링 구성요소는 사용 중 상기 제2 턱부(16)와 상기 제1 턱부(14)사이에 그립될 수 있다. 주 유압실린더(22)는 상기 드릴 리그상에 장착되도록 구성되며, 기계적으로 상기 브레이크아웃 집게(12)에 연결되어 토크가 상기 브레이크아웃 집게(12)에 인가되도록 한다. 사용 중, 상기 드릴 스트링의 두 구성요소는 상기 제1 드릴 스트링 구성요소를 그립하며 상기 주 유압 실린더(22)를 통하여 상기 브레이크아웃 집게(12)에 의하여 분해될 수 있다.

Description

브레이크아웃 툴{BREAKOUT TOOL}

본 발명은 드릴 리그용 툴에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 드릴 스트링의 구성요소들을 분해하기 위한 브레이크아웃 툴에 관한 것이다.

실질적으로 물, 기름 및 가스, 미네랄의 굴착, 또는 토목공사를 위한 모든 종류의 드릴 리그는 서로 결합하여 드릴 스트링(drill string)을 형성하는 드릴 로드와 각 구성요소들을 이용한다. 통상적으로 드릴 홀은 상기 드릴 스트링의 하부에 구비된 드릴 비트에 회전력과 하방력을 가함으로써 형성된다. 일반적으로 상기 드릴 스트링은 드릴 로드, 드릴 비트, 스태빌라이저(stabilizer), 서브(subs) 및 기타 관의 형태를 가지며 수나사와 암나사로 결합되는 모든 구성요소들로 구성된다. 상기 나사는 각 구성요소의 필수 구성요소로서, 상기 드릴 리그에 의하여 드릴 스트링에 가해지는 인장력, 압축력, 회전력(torque force)에 대하여 내성을 제공하기 위하여 요구된다. 상기 드릴 홀이 형성됨에 따라서, 각 구성요소는 시추공의 최종 깊이가 형성될 때까지 상기 드릴 스트링에 추가된다.

결합체 또는 접합체(joint)에 강도를 제공하고 드릴링과정에서 느슨해지는 것을 막기 위하여, 상기 드릴 스트링의 접합부분은 소정의 토크를 갖도록 구성되며, 드릴링 조건에 따라서 더 단단히 조여질 수 있다. 상기 드릴 스트링이 홀로부터 후퇴하는 경우, 상기 드릴 로드 및 각 구성요소는 한번에 하나의 구성요소가 노출될 때까지 상기 드릴 스트링을 홀로부터 인출함으로써 제거된다. 제거될 구성요소 하부에 구비된 구성요소가 강하게 지지되어, 상부 구성요소의 나사가 해체되어 상기 시추지역으로부터 제거되도록 한다. 상기의 순환 과정은 모든 구성요소가 상기 홀로부터 후퇴할 때까지 계속된다.

상기 드릴 스트링 구성요소들의 나사를 푸는 작업을 상기 구성요소들을 분해(breaking out)한다고 일컫는다. 이러한 분해작업은 드릴 리그의 회전 헤드(head) 또는 회전 기어박스의 역회전에 의하여 수행된다. 상기 드릴 스트링이 과도하게 조여져 있거나 드릴 리그 헤드가 상기 접합부분으로부터 분해될 수 없는 경우, 상기 접합부분을 분해할 수 있는 추가 보조장치가 요구된다. 이 경우, 브레이크아웃 툴이 이용되어 상기 접합부분을 분해하거나 느슨하게 한다. 일반적으로 상기 브레이크아웃 툴은 드릴 스트링 구성요소를 그립하는 지지 집게 및 상기 드릴 스트링의 중심에 대하여 상기 집게를 회전시키는 수단으로 구성된다. 현재 산업분야에서, 각 구성요소를 그립 하기 위하여 랩 어라운드 체인 타입(wrap-around chain type), 파이프 랜치 타입(pipe wrench type), 및 기타 클램핑 형태를 갖는 다양한 타입의 집게가 이용된다. 여러 형태의 집게는 자체적으로 조이는 기능을 가지고 있다. 따라서, 각 구성요소를 최소의 정도로 그립하기만 하면, 토크가 가해짐에 따라서, 더 강하게 상기 구성요소를 그립한다. 종래의 툴들은 일반적으로 상기 드릴 스트링 축에 대하여 접선방향으로 견인하는 유압식 실린더에 부착되어 회전력을 기본적으로 상기 집게에 제공한 다음 상기 드릴 스트링 구성요소에 제공한다.

광물 탐사 및 수정(water well) 시추 산업분야에서, 브레이크아웃 툴이 일반적으로 이용된다. 기존 브레이크아웃 장치는 유압실린더에 부착된 변형된 파이프 랜치로부터 형성되었으며, 애드혹 장치들(ad hoc arrangement)은 현재 다양하게 사용 중에 있다. 상기 드릴 스트링의 구성요소들의 직경은 가변적이어서 브레이크아웃 툴들은 상기 가변적인 직경의 범위 내에서 드릴 스트링을 그립 할 필요가 있다. 종래기술에 따른 브레이크아웃 툴들은 일반적으로 수동으로 구성요소크기가 조절되거나 그들의 구성요소가 변경될 때, 상기 그립핑 크기를 변경한다. 상기 브레이크아웃 툴들은 하중이 인가되어 각 구성요소를 그립 할 때까지, 작업자에 의하여 상기 드릴 스트링에 수동적으로 적용되어 작업자가 손으로 상기 브레이크 아웃 툴을 지지하여야 한다.

상당한 힘이 상기 브레이킹 과정에 개입되어 있으며, 유압실린더로부터 최고 몇 톤에 해당하는 견인력이 요구된다. 다수의 브레이크아웃 툴들이 상기 힘들을 처리하도록 설계되지 않아 고장이 야기될 수 있다. 작업자가 다양한 타입의 기존 브레이크아웃 툴들을 수동으로 조절하고 적용하는 경우, 작업자기 브레이크아웃 툴에 근접하여 작업을 하기 때문에 심각한 위험에 노출될 수 있다. 따라서, 기존 브레이크 툴을 사용하는 경우, 많은 부상자가 속출되었다.

본 발명의 목적은 작업자가 안전성 위험에 노출되는 것 없이 드릴 스트링의 구성요소에 쉽게 적용될 수 있는 브레이크아웃 툴을 제공하는 데 있다.

본 명세서에서 종래기술에 대한 참조문헌은 단지 설명을 위해서 제공되는 것이며, 종래기술이 오스트레일리아 또는 기타의 장소에서 일반적으로 알려진 기술을 의미하는 것은 아니다.

본 발명의 일 측면을 따라서, 드릴 리그 상의 드릴 스트링의 두 구성요소를 해체하는 브레이크아웃 툴을 제공하며, 상기 브레이크아웃 툴은 상기 드릴 스트링의 두 구성요소 중 제1 구성요소를 그립하도록 구성되며 상기 두 구성요소 중 제2 구성요소는 정지상태로 유지하도록 구성된 브레이크아웃 집계를 구비한다. 상기 브레이크아웃 집계는 제1 턱부 및 제2 턱부를 구비하며, 상기 제2 턱부는 제1 피봇 포인트에서 상기 제1 턱부에 회전 가능하게 연결되며, 유량 실린더가 활성화되는 경우 상기 제2 턱부는 제1 피봇 포인트를 중심으로 회전하도록 하는 소형의 크기를 갖는 유량 실린더를 갖는다. 사용 중에, 상기 제1 드릴 스트링 구성요소는 상기 제2 턱부 및 제1턱부 사이에 그립되도록 한다.

상기 브레이크아웃 툴은 상기 드릴 리그상에 장착되도록 구성되며 상기 브레이크아웃 집게에 기계적으로 연결되어 상기 브레이크아웃 집게에 회전력을 인가하는 주 유압 실린더를 구비하며, 상기 브레이크아웃 집게는 제1 마운팅 클레비스(clevis)를 통하여 상기 주 유압 실린더에 회전 가능하게 연결되며, 상기 제1 마운팅 클레비스는 상기 유압실린더의 일단에 연결된다. 상기 클레비스에 연결된 피봇 핀을 가지며, 사용 중 상기 드릴 스트링의 두 구성요소는 상기 제1 드릴 스트링 구성요소를 그립하며 토크를 인가하는 상기 브레이크아웃 집게에 의하여 분해될 수 있다.

바람직하게는, 상기 소형 유압 실린더는 상기 제1 턱부에 회전가능 하게 부착된 일 단 및 상기 제2 턱부가 상기 제1 피봇 포인트에 대하여 회전할 때 원하는 레버리지(leverage)를 제공하도록 상기 제1 피봇 포인트로부터 일정한 거리 만큼 이격되어 위치한 제2 피봇 포인트에 상기 제2 턱부에 회전 가능하게 부착된 타단을 갖는다. 바람직하게는, 상기 브레이크아웃 집게의 상기 제1 턱부와 관련한 상기 제2 턱부의 구조를 설명하면, 일단 상기 제1 턱부가 상기 제1 드릴 스트링 구성요소를 그립 하기 시작하면, 상기 토크가 상기 브레이크아웃 집게에 인가될수록, 상기 제2 턱부는 상기 제1 드릴 스트링 구성요소를 더욱 세게 그립 할 것이다.

바람직하게는, 상기 제1 피봇핀은 상기 브레이크아웃 집게의 제1 턱부에 연결되어 구비되는 마운팅 블록을 관통한다.

바람직하게는, 상기 마운팅 블록은 상기 브레이크아웃 집게가 적어도 180° 회전하도록 구성된 스위블 블록이며, 상기 브레이크아웃 집게의 방향은 사용중 변경되어 토크를 상기 드릴 스트링 구성요소에 반대방향으로 인가 (조립모드)한다.

바람직하게는, 상기 주유압 실린더는 신장형 사각 섹션 하우징 내에 수납된다. 바람직하게는, 상기 주 유압 실린더의 막대 단부는 상기 하우징의 폐쇄 단부에 부착되며, 상기 유압 실린더의 몸체는 상기 하우징 내에서 길이방향으로 활주하지만 축 방향 회전을 허락하지 않는 정사각형 섹션 내에 둘러싸여 있다.

바람직하게는, 상기 브레이크아웃 툴은 상기 소형 유압 실린더 및 주 유압 실린더의 구동 순서를 제어하는 다수의 유압 제어밸브를 더 구비한다. 바람직하게는, 상기 복수의 유압 제어 밸브는 소형 방향 유압밸브 및 두 개의 시퀀스 밸브를 구비하여, 토크가 인가되기 전에 상기 브레이크아웃 집게가 잡는 동작을 하도록 하며, 분해모드 및 조립모드에서 재 셋팅이 일어나기 전에 릴리즈 동작을 수행하도록 보장한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 브레이크아웃 툴을 사용하여 드릴 스트링의 두 구성요소를 해체하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 브레이크아웃 집게를 이용하여 상기 드릴 스트링의 두 구성요소 중 제1 구성요소를 그립핑하고 제 2 구성요소는 정지상태로 유지시키는 단계를 포함한다. 상기 브레이크아웃 집계는 제1 턱부 및 제2 턱부를 구비하며, 상기 제2 턱부는 제1 피봇 포인트에서 상기 제1 턱부에 회전 가능하게 연결된다. 상기 그립핑하는 단계는 소형 유압 실린더를 활성화 시켜 상기 제2 턱부가 제1 피봇 포인트를 중심으로 회전하도록 하는 단계를 포함한다. 상기 제1 드릴 스트링 구성요소는 상기 제2 턱부 및 제1턱부 사이에 그립되도록 한다. 상기 해체 방법은 상기 드릴 리그상에 장착되며 상기 브레이크아웃 집게에 기계적으로 연결된 주유압 실린더를 활성화함으로써 토크를 상기 브레이크아웃 집게에 인가하는 단계를 포함한다. 상기 드릴 스트링의 두 구성요소는 상기 제1 드릴 스트링 구성요소를 그립하며 토크를 인가하는 상기 브레이크아웃 집게에 의하여 분해될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 드릴 스트링 구성요소를 그립핑하는 단계는 주 유압 실린더를 그것의 최대 도달지점까지 연장하는 단계, 상기 소형 유압 실린더를 후퇴시켜 상기 브레이크 집계의 제 1및 제2 턱부를 개방하는 단계, 상기 제1 및 제2 턱부 사이의 제1 드릴 구성요소를 위치시키는 단계, 및 상기 소형 유압 실린더를 연장하여 상기 제1 드릴 스트링 구성요소에 대하여 상기 제1 및 제2 턱부를 폐쇄시키는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 토크를 상기 브레이크아웃 집게에 인가하는 단계는 상기 주 유압 실린더를 드릴 스트링의 두 구성요소 사이의 접합부분이 해체될 때까지 후퇴시키는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제1 드릴 스트링 구성요소를 그립핑하는 상기 소형 유압 실린더를 활성화하는 단계 및 상기 브레이크아웃 집게에 토크를 인가하는 주 유압실린더를 활성화하는 순서는 유압 제어 밸브를 통해서 제어되어, 사용 중, 상기 해체 공정의 모든 상태를 완성하기 위하여 싱글 유압 제어 신호만이 이용된다.

명세서 전반에 걸쳐서, 문맥상 특별히 한정하지 않는다면, "구비한다(comprise)"라는 용어 또는 "구비한다(comprises)" 또는 "구비하는(comprising)"과 같은 변형어는 기술된 정수(integer) 또는 정수 그룹을 암시적으로 포함하며, 다른 정수 또는 다른 정수 그룹을 배제하는 것이 아님을 이해해야 한다. 바람직하게(preferably), 또는 바람직한(preferred) 같은 변형어는 기술된 정수 또는 정수 그룹이 바람직하지만 본 발명의 작동에 필수적이지 않음을 의미한다.

본 발명의 특징은 단지 예시적인 목적으로 주어진 이하의 브레이크아웃 툴 및 드릴 스트링의 두 구성요소를 해제하는 방법의 바람직한 실시예에 대한 이하의 설명은 참조도면을 통해 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 제1 방향에서 집게를 보여주는 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 상면 사시도.
도 2는 제1 방향에서 180° 만큼 회전된 제2 방향에서 집게를 나타내는 도 1의 브레이크아웃 툴을 보인 상면 사시도.
도 3은 도 1의 브레이크아웃을 도시한 저면 사시도.

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시에 따른 브레이크아웃 툴(10)은 드릴 스트링(도시되지 않은)의 두 구성요소 중 하나를 그립 하도록 구성된 브레이크아웃 집게(12)를 구비한다. 상기 브레이크아웃 툴(10)은 드릴 스트링의 두 구성요소를 분해(breaking out) 시키기 위해서 이용될 수 있는 반면 나머지 하나는 정지된 상태로 유지된다. 상기 브레이크아웃 집게(12)는 제1 턱부(14) 및 제2 턱부(16)를 구비하며, 상기 제2 턱부(16)는 제1 피봇 포인트(18)에서 제1 턱부(14)에 회전 가능하게 연결된다. 소형의 크기를 갖는 유량 실린더(20)는 상기 브레이크아웃 집게(12)에 구비되어, 유량 실린더(20)가 활성화 되는 경우 상기 제2 턱부(16)는 제1 피봇 포인트(18)을 중심으로 회전하도록 하며, 상기 제1 드릴 스트링 구성요소는 상기 제2 턱부(16) 및 제1턱부(14) 사이에 그립될 수 있다.

상기 브레이크아웃 툴(10)은, 상기 드릴 리그(도시되지 않음)에 장착되도록 구성되며 상기 브레이크아웃 집게(12)에 기계적으로 연결되어 상기 브레이크아웃 집게(12)에 회전력을 인가하는 주 유압 실린더(22)를 구비한다. 사용 중, 상기 드릴 스트링의 두 구성요소는 상기 제1 드릴 스트링 구성요소를 그립하며 상기 주 유압 실린더(22)를 통하여 상기 브레이크아웃 텅(12)에 의하여 분해되어 떨어져 나갈 수 있다.

바람직하게는, 상기 소형 유압 실린더(20)는 상기 제1 턱부(14)에 회전가능 하게 부착된 일 단 및 상기 제1 피봇 포인트(18)로부터 일정한 거리 만큼 이격되어 위치한 제2 피봇 포인트(24)에 상기 제2 턱부(16)에 회전 가능하게 부착된 타단을 갖는다. 상기 제1 및 제2 피봇 포인트(18,24) 사이의 거리는 상기 제2 턱부(16)가 상기 제1 피봇 포인트(18)에 대하여 회전할 때 원하는 레버리지를 제공하도록 선택된다. 도 1 및 2에 명확하게 도시된 바와 같이, 상기 제2 턱부(16)는 후크 형태를 갖는다. 반면, 상기 제1턱부(14)는 실질적으로 직선의 형태를 가지며, 상기 브레이크아웃 집게(12)의 일부를 형성하는 암부(25)의 엘보우(elbow)에 연결된다.

바람직하게는 상기 제1 턱부(14)는 톱니형태를 갖는 인서트(26)를 구비하여 상기 드릴 스트링 구성요소가 그립 되도록 하며, 상기 제2 턱부(16)는 톱니형태의 표면을 갖는 턱끝단(28)을 구비하여 상기 드릴 스트링 구성요소가 그립 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 턱끝단(28)은 피봇핀(30)을 통하여 제2 턱부(16)에 부착되어 쉽게 제거되도록 하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 브레이크아웃 집게(12)의 제1 턱부(14)와 관련한 상기 제2 턱부(16)의 구조를 설명하면, 일단 상기 제2 턱부(16)가 상기 제1 드릴 스트링 구성요소를 그립 하기 시작하면, 상기 토크가 상기 브레이크아웃 집게(12)에 인가될수록, 상기 제2 턱부(16)는 상기 제1 드릴 스트링 구성요소를 더욱 세게 그립 할 것이다.

바람직하게는, 상기 브레이크아웃 집게(12)는 제1 마운팅 클레비스(32)를 통하여 상기 주 유압 실린더(22)에 회전 가능하게 연결된다. 상기 제1 마운팅 클레비스(32)는 상기 유압실린더(22)의 일단에 연결되며, 피봇 핀(34)에 연결되며, 상기 피봇 핀(34)은 상기 브레이크 집게(12)의 제1 턱부(14)와 연결되는 마운팅 블록(36)을 관통한다. 바람직하게는, 상기 마운팅 블록은 상기 브레이크아웃 집게(12)가 상기 브레이크 집게의 암부(25)의 길이방향 축에 대하여 적어도 180° 회전하도록 구성된 스위블 블록(36)이다.

상기 암부(25)는 상기 스위블 블록(36)을 관통하여 제공된 시추공에 회전 가능하게 설치된 보스(boss)(도시되지 않음)를 갖는다. 제1 핸들(38)은 상기 보스의 노출면, 즉 상기 스위블 블록(36)의 후단에 부착되어 상기 암부(25)가 상기 스위블 블록에 수동으로 회전되도록 구성된다. 핸들(38)은 상기 스위블 블록에 있는 암부(25)를 유지하도록 작동한다. 이하에서 추가로 설명하는 바와 같이, 상기 브레이크아웃 집게(12)의 방향이 변경되어 토크를 상기 드릴 스트링 구성요소의 반대방향으로 인가할 수 있다 (조립모드). 제2 핸들(40)이 상기 스위블 블록(36) 측에 부착되어 전체적인 브레이크아웃 수단(10)이 제 위치에 있도록 한다.

바람직하게는, 상기 브레이크아웃 툴(10)은 다수의 유압 제어밸브(도시되지 않음)를 구비하여 상기 소형 유압 실린더(20) 및 주 유압 실린더(22)의 구동 순서를 제어한다. 복수의 유압 제어 밸브는 전형적으로 소형 방향 유압밸브 및 두 개의 시퀀스 밸브를 구비하여 토크가 인가되기 전에 상기 브레이크아웃 집게(12)가 잡는 동작을 하도록 하며, 분해 모드 및 조립 모드에서 재 셋팅이 일어나기 전에 릴리즈 동작을 수행하도록 보장한다. 가드부(42)는 브레이크아웃 집게(12)의 이동부 및 핀치포인트를 덮고, 스트레이 오브젝트가 유입되어 브레이크 아웃 집게의 턱부에 잼(jam)되는 것을 막거나 소형 유압 실린더(20)가 파손되는 것을 막는다.

바람직하게는, 상기 주유압 실린더(22)는 신장형 사각 섹션 하우징(44)내에 수납되며, 상기 하우징(44)은 상기 제1 마운팅 클레비스(32)에 부착된다. 상기 실린더(22)의 로드 끝단은 상기 하우징(44)의 막힌 끝단에 부착되며, 상기 유압 실린더(22)의 몸체는 상기 하우징(44) 내에서 길이방향으로 활주하지만 축 방향 회전을 허락하지 않는 정사각형 섹션 내에 둘러싸여 있다. 상기 마운팅 클레비스(32)는 상기 유압 실린더(22)의 끝단에 부착되며 실린더 축에 대하여 90°로 제한하여 회전하여, 상기 브레이크아웃(12)이 상기 작업 위치에서 지지되도록 한다.

제1 마운팅 클레비스(50)는 하우징(44)과 연결되어 있다. 상기 하우징(44)을 따라 이동하는 상기 마운팅 클레비스(50)의 위치는 도 3에 명확하게 도시된 바와 같이 일련의 마운팅 홀(52)를 통하여 조절되어 다른 마운팅 옵션이 고려될 수 있도록 한다. 상기 마운팅 클레비스(50)는 슬롯(54) 상에서 어느 한 방향으로 적은 양으로 회전될 수 있다. 따라서, 완성된 집게 조립체의 각도가 조절될 수 있다. 커버는 소형 방향성 밸브 및 시퀀스 밸브를 보호한다.

이하에서, 브레이크아웃 툴(10)을 이용하여 드릴 스트링의 두 구성요소를 분해하는 방법이 첨부된 도를 참조하여 기술될 것이다.

상기의 방법은 브레이크아웃 집게(12)을 통해 상기 드릴 스트링의 두 구성요소 중 하나를 그립하는 반면 상기 두 구성요소 중 다른 하나는 정지 상태로 유지되는 단계를 포함한다.

상기 제1 드릴 스트링 구성요소를 그립하는 단계는 주 유압 실린더를 그것의 최대 도달지점까지 연장하는 것을 포함한다. 상기 방향성 밸브는 상기 주 실린더가 연장되기 전에 소형 실린더(20)(제2 턱부(16) 개방)을 후퇴시키도록 설정된다.

상기 브레이크아웃 집게(12)는 해체 타겟인 상기 접합부분 상부에 위치한 상기 드릴 스트링 구성요소 상에, 상기 제2 턱부(16)와 상기 암부(25)상부의 상기 제1 턱부(14) 사이에 형성된 입구부에 상기 드릴 스트링을 구비한 채 위치된다. 상기 주 유압 실린더(22)는 활성화되어 후퇴한다. 상기 시퀀스 밸브가 상기 소형 실린더(20)을 먼저 활성화 시켜 상기 드릴 스트링 구성요소 상에서 그립 동작을 초기화 시킬 제2 턱부(16)를 닫는다. 다음, 상기 주 실린더(22)가 후퇴하면서 상기 마운팅 클레비스(32) 및 상기 스위블 블록(36)을 통하여 상기 브레이크아웃 집게에 토크를 인가한다. 따라서, 상기 브레이크아웃 집게(12)를 회전시키면서 토크를 상기 드릴 스트링 구성요소에 인가하여 결과적으로 상기 접합부(joint)를 해체한다.

상기 접합부를 조립하기 위하여 또는 구성요소를 후방회전으로부터 지탱시키기 위하여, 도 2에서 도시된 바와 같이 상기 집게(12)는 집게의 위치를 바꾸는 상기 제1 핸들(38)을 회전시킴으로써 뒤집어 질 수 있다. 상기 소형 방향 유압 밸브는 상기 주 실린더(22)가 연장되는 경우 상기 제2 턱부(16)을 폐쇄하는 현재 순서를 변경하는 역설정에 따라 변경된다.

바람직하게는, 상기 제1 드릴 스트링 구성요소를 그립핑하는 상기 소형 유압 실린더를 활성화시키는 단계 및 상기 브레이크아웃 집게에 토크를 인가하는 주 유압실린더를 활성화하는 순서는 유압 제어 밸브를 통해서 제어되어, 사용 중, 상기 해체 공정의 모든 상태를 완성하기 위하여 싱글 유압 제어 신호만이 이용된다.

상기 브레이크아웃 툴의 바람직한 실시예 및 드릴 스트링의 두 구성요소를 분해하는 방법이 구체적으로 기술되어짐에 따라서, 상기 기술된 실시예는 다음과 같이 종래기술보도 많은 이점을 제공하는 것은 분명하다

(i) 상기 브레이크아웃 툴은 브레이크아웃 국면 동안 자체적으로 지지기능을 가지고 있어 수동적인 개입을 필요로 하지 않는다. 기본적으로, 드릴 스트링상에 최초 위치를 제외하고 손이 자유롭다.

(ii) 다양한 드릴 스트링 사이즈로 자체 조절할 수 있다.

(iii) 상기 드릴 스트링 상에서 자체 폐쇄시키는 기능을 가지고 있으며, 적극적인 그립을 제공하며, 상기 드릴 스트링 상에서 자체적으로 죄어진다.

(iv) 왼손 또는 오른손 설치가 가능하며, 마운팅 위치를 조절할 수 있다.

(v) 상대적으로 무게가 가볍다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다. 예를 들어, 집게의 제 1, 2 턱부의 모양 및 구조는 전술된 것으로부터 매우 다를 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술된 특정 실시 예에 한정되지 않는다.

Claims (18)

1. 드릴 리그 상의 드릴 스트링의 두 구성요소를 해체하는 브레이크아웃 툴에 있어서,
   상기 드릴 스트링의 두 구성요소 중 제1 구성요소를 그립하도록 구성되며, 상기 두 구성요소 중 제2 구성요소는 정지상태로 유지하도록 구성된 브레이크아웃 집게와
   상기 드릴 리그상에 장착되도록 구성되며 상기 브레이크아웃 집게에 기계적으로 연결되어 상기 브레이크아웃 집게에 회전력을 인가하는 주 유압 실린더를 구비하며,
   상기 브레이크아웃 집게는 제1 턱부 및 제2 턱부를 구비하며, 상기 제2 턱부는 제1 피봇 포인트에서 상기 제1 턱부에 회전 가능하게 연결되며, 상기 브레이크아웃 집게는 소형 유압 실린더를 구비하며, 상기 소형 유압 실린더는 활성화되는 경우 상기 제2 턱부가 제1 피봇 포인트를 중심으로 회전하도록 하며, 상기 브레이크아웃 집게의 상기 제1 턱부와 관련한 상기 제2 턱부의 구조는 일단 상기 제1 턱부가 상기 제1 구성요소를 그립하면 상기 브레이크아웃 집게에 토크가 인가될수록 상기 제2 턱부가 상기 제1 구성요소를 더욱 세게 그립하도록 구성되며, 사용 중 상기 제1 구성요소는 상기 제2 턱부 및 제1 턱부 사이에 그립되도록 하며,
   상기 브레이크아웃 집게는 제1 마운팅 클레비스를 통하여 상기 주 유압 실린더에 회전 가능하게 연결되며, 상기 제1 마운팅 클레비스는 상기 주 유압 실린더의 일단에 연결되며, 상기 제1 마운팅 클레비스는 상기 제1 마운팅 클레비스에 연결된 제1 피봇 핀을 가지며, 사용 중 상기 드릴 스트링의 두 구성요소는 상기 제1 구성요소를 그립하여 상기 제1 구성요소에 토크를 인가하는 상기 브레이크아웃 집게에 의하여 분해될 수 있는 것을 특징으로 하는 브레이크아웃 툴.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 소형 유압 실린더는 상기 제1 턱부에 회전가능하게 부착된 일단 및 상기 제1 피봇 포인트로부터 일정한 거리만큼 이격되어 위치한 제2 피봇 포인트에서 상기 제2 턱부에 회전가능하게 부착된 타단을 갖는 것을 특징으로 하는 브레이크아웃 툴.
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서, 상기 제1 피봇 핀은 상기 브레이크아웃 집게의 상기 제1 턱부에 연결되어 구비되는 마운팅 블록을 관통하는 것을 특징으로 하는 브레이크아웃 툴.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 마운팅 블록은 상기 브레이크아웃 집게가 적어도 180° 회전하도록 구성된 스위블 블록인 것을 특징으로 하는 브레이크아웃 툴.
6. 제1 항에 있어서, 상기 주 유압 실린더는 신장형 사각 섹션 하우징 내에 수납되는 것을 특징으로 하는 브레이크아웃 툴.
7. 제6 항에 있어서, 상기 주 유압 실린더의 막대 단부는 상기 하우징의 폐쇄 단부에 부착되며, 상기 주 유압 실린더의 몸체는 상기 하우징 내에서 길이방향으로 활주하지만 축 방향 회전을 허락하지 않는 정사각형 섹션 내에 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 브레이크아웃 툴.
8. 제1 항에 있어서, 상기 브레이크아웃 툴은 상기 소형 유압 실린더 및 주 유압 실린더의 구동 순서를 제어하는 다수의 유압 제어밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 브레이크아웃 툴.
9. 제8 항에 있어서, 상기 복수의 유압 제어 밸브는 소형 방향 유압밸브 및 두 개의 시퀀스 밸브를 구비하여, 토크가 인가되기 전에 상기 브레이크아웃 집게가 잡는 동작을 하도록 하며, 브레이크아웃 모드 및 조립모드에서 재설정 되기 전에 릴리즈 동작을 수행하도록 보장하는 것을 특징으로 하는 브레이크아웃 툴.
10. 삭제
11. 삭제
12. 드릴 리그 상의 드릴 스트링의 두 구성요소를 해체하는 브레이크아웃 툴에 있어서,
    상기 드릴 스트링의 두 구성요소 중 제1 구성요소를 그립하도록 구성되며, 상기 두 구성요소 중 제2 구성요소는 정지상태로 유지하도록 구성된 브레이크아웃 집게;
    상기 드릴 리그상에 장착되도록 구성된 제1 유압 실린더; 및
    상기 브레이크아웃 집게를 상기 제1 유압 실린더에 회전가능하게 연결하는 마운팅 클레비스를 구비하며,
    상기 브레이크아웃 집게는 제1 턱부, 제2 턱부, 및 제2 유압 실린더를 구비하며, 상기 제2 턱부는 피봇 포인트에서 상기 제1 턱부에 회전 가능하게 연결되며, 상기 제2 유압 실린더는 상기 제2 턱부에 연결되어 상기 제2 턱부가 상기 피봇 포인트를 중심으로 회전하도록 하며,
    상기 마운팅 클레비스는 상기 마운팅 클레비스를 관통하는 피봇 핀을 가지며, 상기 피봇 핀은 상기 제1 턱부에 고정된 마운팅 블록을 관통하여 상기 브레이크아웃 집게에 연결된 것을 특징으로 하는 브레이크아웃 툴.
13. 제12항에 있어서, 상기 제2 유압 실린더는 상기 제1 유압 실린더보다 소형인 것을 특징으로 하는 브레이크아웃 툴.
14. 제12항에 있어서, 상기 제2 유압 실린더는 상기 제1 턱부에 회전가능하게 부착된 일단 및 상기 제2 턱부에 회전가능하게 부착된 타단을 갖는 것을 특징으로 하는 브레이크아웃 툴.
15. 제12항에 있어서, 상기 마운팅 블록은 스위블 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크아웃 툴.
16. 제12항에 있어서, 상기 제1 유압 실린더는 신장형 하우징 내에 수납되는 것을 특징으로 하는 브레이크아웃 툴.
17. 제12항에 있어서, 상기 제1 유압 실린더의 일단은 하우징의 폐쇄 단부에 부착되며, 상기 제1 유압 실린더의 타단은 상기 하우징의 밖으로 연장되어 상기 브레이크아웃 집게에 연결된 것을 특징으로 하는 브레이크아웃 툴.
18. 제12항에 있어서, 상기 브레이크아웃 툴은 상기 제1 유압 실린더 및 상기 제2 유압 실린더를 활성화도록 구성된 유압 제어밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 브레이크아웃 툴.
    
    
    

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