KR101816190B1 - Rcd 굴착 정보 획득 디바이스 및 이를 포함하는 역순환 굴착 장치 - Google Patents

Rcd 굴착 정보 획득 디바이스 및 이를 포함하는 역순환 굴착 장치 Download PDF

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Abstract

역순환 굴착 장치가 개시되며, 상기 역순환 굴착 장치는, 연직 방향으로 배치되는 기배치 드릴 파이프; 상기 기배치 드릴 파이프와 연결되며 굴착공의 준설면을 굴착하는 비트 바디 유닛; 상기 기배치 드릴 파이프의 상측에 배치되어 추가 드릴 파이프가 장착되고, 상기 기배치 드릴 파이프에 상기 추가 드릴 파이프가 연결된 다음 상기 추가 드릴 파이프를 하향 전진시키는 조인트부; 상기 조인트부가 상하 방향으로 구동되도록 상하 방향으로 직선 운동하는 마스터 실린더를 포함하는 마스터 붐; 상기 마스터 실린더의 하향 전진 이동량을 측정하는 거리 측정 센서; 및 상기 거리 측정 센서에 의해 측정된 상기 하향 전진 이동량으로부터 굴착량을 산출하는 굴착 정보 산출부를 포함한다.

Description

RCD 굴착 정보 획득 디바이스 및 이를 포함하는 역순환 굴착 장치{DEVICE FOR ACQUISITION OF DRILLING INFORMATION OF REVERSE CIRCULATION DRILL AND RCD APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본원은 RCD 모니터링에 이용될 수 있는 RCD 굴착 정보 획득 디바이스 및 이를 포함하는 역순환 굴착 장치에 관한 것이다.
최근에 해상 유전 플랜트와 같은 해상 플랜트 건설사업에서는 RCD(Reverse Circulation Drill) 공법이 많이 사용되고 있다. 이러한 RCD 공법에서 준설면을 굴착하기 위해 역순환 굴착 장치가 사용된다.
그런데, 종래의 역순환 굴착 장치는 굴착 심도 및 굴착 속도를 연속적으로 레코딩하거나 신뢰성 있게 모니터링할 수 있는 구성을 구비하고 있지는 않다. 이에 따라, 굴착 심도, 굴착 속도 등과 관련하여, 대외적으로 보고될 수 있는 신뢰성 있는 모니터링이 어려웠고, 레코딩 자료의 마련이 어려웠으며, 현장 및 지층별 굴착 데이터의 축적이 이루어지기 어려운 점이 있었다.
본 출원인은 이러한 역순환 굴착 장치와 관련하여 등록특허공보 제 10-1119199호를 개시한 바 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 굴착량의 모니터링(Monitoring)과 레코딩(Recording)이 높은 신뢰성을 가지고 이루어질 수 있고, 현장 및 지층별 굴착 데이터의 축적이 용이하게 이루어질 수 있는 RCD 굴착 정보 획득 디바이스 및 이를 포함하는 역순환 굴착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면에 따른 역순환 굴착 장치는 연직 방향으로 배치되는 기배치 드릴 파이프; 상기 기배치 드릴 파이프와 연결되며 굴착공의 준설면을 굴착하는 비트 바디 유닛; 상기 기배치 드릴 파이프의 상측에 배치되어 추가 드릴 파이프가 장착되고, 상기 기배치 드릴 파이프에 상기 추가 드릴 파이프가 연결된 다음 상기 추가 드릴 파이프를 하향 전진시키는 조인트부; 상기 조인트부가 상하 방향으로 구동되도록 상하 방향으로 직선 운동하는 마스터 실린더를 포함하는 마스터 붐; 상기 마스터 실린더의 하향 전진 이동량을 측정하는 거리 측정 센서; 및 상기 거리 측정 센서에 의해 측정된 상기 하향 전진 이동량으로부터 굴착량을 산출하는 굴착 정보 산출부를 포함할 수 있다.
본원의 제 2 측면에 따른 RCD 굴착 정보 획득 디바이스는, 역순환 굴착 장치의 마스터 실린더의 하향 전진 이동량을 측정하는 거리 측정 센서 및 상기 거리 측정 센서에 의해 측정된 상기 하향 전진 이동량으로부터 굴착량을 산출하는 굴착 정보 산출부를 포함할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 거리 측정 센서에 의해 마스터 실린더의 하향 전진 이동량이 측정되고, 굴착 정보 산출부가 마스터 실린더의 하향 전진 이동량으로부터 굴착량을 산출하므로, 신뢰성 있는 굴착량의 모니터링(Monitoring)과 레코딩(Recording)이 이루어질 수 있고, 현장 및 지층별 굴착 데이터의 축적이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 역순환 굴착 장치의 상부를 나타낸 도면이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 역순환 굴착 장치의 마스터 실린더의 직선 운동에 따른 조인트부의 구동 및 그에 따른 굴착 정보 산출부의 굴착량 산출 방법을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 3은 종래의 역순환 굴착 장치의 운전실 내부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 역순환 굴착 장치의 디스플레이부를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
참고로, 본원에서 "전방"이라 함은 사용자가 망원경을 이용하여 대상물을 바라보거나 관찰하는 방향을 의미하며, 이러한 "전방"의 방향 설정에 맞추어 "후방", "좌측 방향", "우측 방향" 등의 방향이 쉽게 이해될 수 있다.
또한, 본원의 실시예에 관한 설명 중 방향이나 위치와 관련된 용어(상측, 상단, 하측 등)는 도면에 나타나 있는 각 구성의 배치 상태를 기준으로 설정한 것이다. 예를 들면, 도1을 보았을 때, 전반적으로 12시 방향이 상측, 전반적으로 12시 방향을 향하는 부분이 상단, 전반적으로 6시 방향이 하측 등이 될 수 있다.
본원은 역순환 굴착 장치에 관한 것이다.
본원의 일 실시예에 따른 역순환 굴착 장치(이하 '본 역순환 굴착 장치'라 함)에 대해 설명한다.
도 1은 본 역순환 굴착 장치의 상부를 나타낸 도면이고, 도 2는 본원의 일 실시예에 따른 역순환 굴착 장치의 마스터 실린더의 직선 운동에 따른 조인트부의 구동 및 그에 따른 굴착 정보 산출부의 굴착량 산출 방법을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 역순환 굴착 장치는 연직 방향으로 배치되는 드릴 파이프(9)를 포함한다. 드릴 파이프(9)는 비트 바디 유닛과 직간접적으로 이미 연결 배치된 상태인 기배치 드릴 파이프(91) 및 비트 바디 유닛의 굴착에 따라 조인트부(1)를 통해 추가적으로 연결되는 추가 드릴 파이프(92)로 구분될 수 있다. 도 2를 참조하면, 예시적으로, 드릴 파이프(9)(기배치 드릴 파이프(91) 및 추가 드릴 파이프(92))의 길이 방향으로 양측(하측 및 상측)에는 플랜지가 형성될 수 있다. 예시적으로 도 2의 (e)를 참조하면, 기배치 드릴 파이프(91)와 추가 드릴 파이프(92)는 각각의 플랜지간의 볼트 결합으로 연결될 수 있다.
또한, 본 역순환 굴착 장치는 기배치 드릴 파이프(91)와 연결되며 굴착공의 준설면을 굴착하는 비트 바디 유닛을 포함한다. 예시적으로, 비트 바디 유닛은 준설면을 굴착하는 복수 개의 롤러 비트 및 롤러 비트에 의해 준설면이 굴착될 때 형성되는 슬라임이 배출되는 배출홀을 포함할 수 있다. 배출홀은 드릴 파이프(9)의 중심축을 따라 형성되는 배출 통로와 연결되어 슬라임을 배출 통로로 유입시킬 수 있다. 이러한 비트 바디 유닛의 구성은 당 분야의 통상의 기술자에게 자명한 구성이므로, 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 도 1을 참조하면, 본 역순환 굴착 장치는 조인트부(1)를 포함한다. 도 1에 나타난 바와 같이, 조인트부(1)는 기배치 드릴 파이프(91)의 상측에 배치된다. 또한 도 2의 (a) 및 (b)를 참조하면, 조인트부(1)에는 추가 드릴 파이프(92)가 장착된다.
예시적으로 도 2의 (d)를 참조하면, 조인트부(1)는 드릴 파이프(9)(추가 드릴 파이프(92))와 정합하여 체결될 수 있도록 회전(스위블) 가능하게 구비될 수 있다. 이를테면, 조인트부(1)는 P/Swivel 조인트일 수 있다. 이러한 경우, 예시적으로, 조인트부(1)는 본체, 드릴 파이프(9)가 착탈 가능하게 체결되는 로드, 고정 스위블 조인트, 회전 스위블 조인트 및 유압 실린더를 포함할 수 있다(도 2의 경우 조인트부 중 회전 스위블 조인트 및 로드를 도시한 것이라 할 수 있다). 예를 들어, 회전 스위블 조인트는 회전 구동력을 제공하는 유압 실린더에 의해 고정 스위블 조인트에 대해 회전되고, 이에 따라 회전 스위블 조인트에 연결된 로드 또한 도 2의 (a)에 도시된 상태와 같이 미리 설정된 각도로 회전될 수 있다. 이렇게 회전 스위블 조인트와 로드가 회전된 상태에서, 마스터 실린더가 하향으로 직선 전진(도 2의 (b) 참조)함으로써, 로드와 추가 드릴 파이프(92)의 정합 및 체결이 이루어질 수 있다.
조인트부(1)의 구동과 관련하여 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2의 (a)를 참조하면, 조인트부(1)는 기배치 드릴 파이프(91)에 대한 추가적인 연결을 위해 인근에 소정의 각도만큼 기울어진 상태로 대기 중인 추가 드릴 파이프(92)를 향하여 상기 소정의 각도에 대응하여 회전(제1 회전)될 수 있다. 다음으로 도 2의 (b)를 참조하면, 조인트부(1)는 하향 이동되어 추가 드릴 파이프(92)와 체결될 수 있다. 다음으로 도 2의 (c) 및 (d)를 참조하면, 조인트부(1)는 상향 이동된 다음 기배치 드릴 파이프(91)를 향하도록 상기 제1 회전과 반대되는 방향으로 역 회전(제2 회전)될 수 있다. 다음으로 도 2의 (d)를 참조하면, 조인트부(1)는 자신에게 장착된 추가 드릴 파이프(92)가 기배치 드릴 파이프(91) 상에 맞닿도록 하향 이동될 수 있다. 이 후 기배치 드릴 파이프(91)와 추가 드릴 파이프(92)는 상술한 바와 같이 플랜지간의 결합에 의해 연결될 수 있다.
이와 같은 조인트부(1)의 구동에 있어서, 조인트부(1)의 상하 방향 구동은 자세히 후술하겠지만 마스터 붐(2)의 마스터 실린더(21)에 의해 구현될 수 있다. 또한, 조인트부(1)의 회전 구동(예를 들면, 상기 제1 회전 및 상기 제2 회전에 대응하는 구동)은 상술한 고정 스위블 조인트와 회전 스위블 조인트에 의해 구현될 수 있다.
이에 따라, 추가 드릴 파이프(92)는 비트 바디 유닛의 굴착에 따라 드릴 파이프(기배치된 드릴 파이프(91))에 반복적으로 추가 연결될 수 있다.
또한, 도 2의 (f)를 참조하면, 기배치 드릴 파이프(91)에 추가 드릴 파이프(92)가 연결된 다음, 조인트부(1)는 추가 드릴 파이프(92)를 하향 전진시킨다.
도 2의 (e)에 나타난 바와 같이, 기배치된 드릴 파이프(91)와 추가 드릴 파이프(92)의 연결이 완료되면, 도 2의 (f)에 나타난 바와 같이, 조인트부(1)는 비트 바디 유닛이 굴착하는 깊이에 맞추어 하측으로 이동될 수 있도록 추가 드릴 파이프(92)를 하향 전진시킬 수 있다.
또한, 도 1을 참조하면, 본 역순환 굴착 장치는 마스터 붐(2)을 포함할 수 있다. 전술한 조인트부(1)는 마스터 붐(2)에 구비될 수 있다. 예시적으로 본 역순환 굴착 장치에 의한 역순환 굴착 작업이 해상에서 이루어지는 경우, 마스터 붐은 잭 업 바지에 배치될 수 있다.
도 1에 나타난 바와 같이, 마스터 붐(2)은 마스터 실린더(21)를 포함한다. 마스터 실린더(21)는 조인트부(1)가 상하 방향으로 구동되도록 상하 방향으로 직선 운동한다.
예시적으로, 마스터 실린더(21)는 유압 실린더일 수 있다. 또한, 마스터 실린더(21)는 P/Down 실린더라 할 수 있다. 또한, 마스터 실린더(21)는 마스터 붐(2)의 마스터 리더 내에 적어도 일부 구비될 수 있다. 또한, 마스터 실린더(21)가 상하 방향으로 선형 구동되면, 마스터 붐(2)의 마스터 리더에 장착된 슬라이드 구동부가 상기 선형 구동과 연동하여 상하 방향으로 슬라이드 이동될 수 있다. 이에 따라, 슬라이드 구동부에 장착된 조인트부(1)가 슬라이드 구동부와 함께 상하 방향으로 선형 이동될 수 있다.
예시적으로 도 2의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상술한 조인트부(1)의 추가 드릴 파이프(92)의 인양 과정에서, 마스터 실린더(21)는 조인트부(1)가 기배치 드릴 파이프(91)에 대한 추가 연결을 위해 대기 중인 추가 드릴 파이프(92)와 연결되도록 조인트부(1)를 d1만큼 하향 이동(하향 전진 이동)시킬 수 있다. 또한 도 2의 (c)를 참조하면, 조인트부(1)와 추가 드릴 파이프(92)의 연결 완료 후에, 마스터 실린더(21)는 조인트부가 추가 드릴 파이프(92)를 장착한 상태로 d2만큼 상향 이동되도록 상향 구동(상향 후진 구동)할 수 있다. 또한 도 2의 (e)를 참조하면, 마스터 실린더(21)는 조인트부(1)에 장착된 추가 드릴 파이프(92)가 기배치 드릴 파이프(91)에 접촉되도록 d3만큼 하향 구동(하향 전진 구동)할 수 있다. 또한 도 2의 (f)를 참조하면, 추가 드릴 파이프(92)와 기배치된 드릴 파이프(91)의 연결이 완료되고 난 다음, 마스터 실린더(21)는 비트 바디 유닛의 굴착량에 대응하여 기배치 드릴 파이프(91) 및 추가 드릴 파이프(92)가 하향 전진되도록 d4만큼 하향 구동(하향 전진 구동)할 수 있다.
또한, 본 역순환 굴착 장치는 거리 측정 센서를 포함한다. 거리 측정 센서는 마스터 실린더(21)의 하향 전진 이동량을 측정한다. 거리 측정 센서는 마스터 실린더(21)에 구비될 수 있다. 예를 들면, 거리 측정 센서는 마스터 실린더(21)의 선형 구동량(선형 스트로크량)을 감지할 수 있도록 마스터 실린더(21)와 연결될 수 있다. 보다 구체적인 예로, 거리 측정 센서는 마스터 실린더(21)의 로드의 선형적인 위치 변화를 감지하여 마스터 실린더(21)의 하향 전진 이동량을 측정할 수 있다. 예시적으로, 거리 측정 센서는 리니어 엔코더일 수 있다.
또한, 본 역순환 굴착 장치는 굴착 정보 산출부를 포함한다.
굴착 정보 산출부는 마스터 실린더(21)의 하향 전진 이동량으로부터 굴착량을 산출한다. 또한, 굴착 정보 산출부는 추가 드릴 파이프(92)의 반복적인 추가 연결에 따른 마스터 실린더(21)의 하향 전진 이동량의 누적 계산에 기반하여 굴착심도를 산출할 수 있다.
예시적으로, 굴착 정보 산출부는 추가 드릴 파이프(92)의 반복적인 추가 연결에 따른 마스터 실린더(21)의 하향 전진 이동량으로부터 추가 드릴 파이프(92)의 반복적인 추가 연결에 의한 굴착량을 산출할 수 있다. 예를 들어 도 2의 (f)를 참조하면, 추가 드릴 파이프(92)가 5회 추가 연결된 경우, 추가 드릴 파이프(92)의 5회 추가 연결에 의해 (d4 x 5)만큼 굴착된 것으로 계산할 수 있다.
나아가, 굴착 정보 산출부는 상기와 같이 산출된 굴착량에 굴착공 내에 기배치된 비트 바디 유닛과 기배치 드릴 파이프(91)가 이미 차지하고 있는 높이(깊이)를 고려한 보정(누적 합산)을 수행함으로써, 현재까지의 굴착 심도를 산출할 수 있다. 즉, 본 역순환 굴착 장치에 있어서 굴착량이라 함은, 적어도 하나 이상의 추가 드릴 파이프(92))가 하향 전진되면서 이루어지는 비트 바디 유닛의 굴착에 따른 굴착 깊이량을 의미할 수 있다. 한편, 굴착 심도는 굴착공의 준설면(바닥면)의 형성 깊이(위치)를 의미하는 것으로서, 추가 드릴 파이프(92)에 의한 상기 굴착량에 굴착공 내에 기배치된 비트 바디 유닛의 높이(상하 방향 길이 또는 깊이)와 기배치 드릴 파이프(91)의 높이(상하 방향 길이 또는 깊이)를 추가적으로 합산함으로써 산출될 수 있다.
한편, 굴착 정보 산출부는 거리 측정 센서에 의해 측정된 하향 전진 이동량 중 더미이동량을 제외하여 마스터 실린더(21)의 하향 전진 이동량을 산출하고, 산출된 하향 전진 이동량을 누적 계산할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 더미이동량은 조인트부(1)가 추가 드릴 파이프(92)를 장착하기 위해 추가 드릴 파이프(92)에 접촉되도록 직선 운동하는 마스터 실린더(21)의 하향 전진 이동량(d1; 도 2의 (b) 참조)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 더미이동량은 조인트부(1)가 기배치 드릴 파이프(91)와 이격된 상태의 추가 드릴 파이프(92)를 기배치 드릴 파이프(91)에 접촉되도록 직선 운동하는 마스터 실린더(21)의 하향 전진 이동량(d3; 도 2의 (e) 참조)을 포함할 수 있다. 즉, 도 2를 참조하면, 상기 더미이동량은 d1 및 d3일 수 있으며, 굴착 정보 산출부는 이러한 더미이동량은 제외하고 실질적인 굴착량이라 할 수 있는 d4만을 고려하여 하향 전진 이동량을 누적 계산할 수 있다.
이처럼 굴착 정보 산출부는, 기배치 드릴 파이프(91)에 추가 드릴 파이프(92)가 연결된 다음의 추가 드릴 파이프(92)의 하향 전진 이동량을 누적 계산할 수 있다.
도 2의 (e)에 도시된 바와 같이, 추가 드릴 파이프(92)가 기배치 드릴 파이프(91)에 맞닿고 플랜지 간 체결이 완료되고 나면, 도 2의 (f)에 도시된 바와 같이, 추가 드릴 파이프(92)가 하향 전진될 수 있다. 즉, 거리 측정 센서는 추가 드릴 파이프(92)가 하향 전진되었을 때의 마스터 실린더(21)의 하향 전진 이동량(하향 전진 스크로크량)에 해당하는 d4를 측정하고, 굴착 정보 산출부는 측정된 굴착량인 d4를 전달받은 다음, 기계산된 굴착량이 있는 경우에는 이에 d4를 누적 합산하여 굴착량을 산출할 수 있다.
또한, 굴착 정보 산출부는, 더미이동량을 일정한 상수로서 미리 입력받을 수 있다. 상술한 마스터 실린더(21)의 제1 하향 전진 이동량(d1) 및 제2 하향 전진 이동량(d3)은 일정할 수 있기 때문에, 더미 이동량은 일정할 수 있다. 따라서, 굴착 정보 산출부는 더미이동량을 일정한 상수로서 미리 입력받아 마스터 실린더(21)의 전체 하향 전진 이동량으로부터 미리 입력 받은 일정 상수를 제외하여(마이너스 하여) 제3 하향 전진 이동량(d4)의 합을 산출할 수 있다.
또한, 추가 드릴 파이프(92)의 장착을 위한 마스터 실린더(21)의 하향 전진 및 추가 드릴 파이프(92)와 기배치 드릴 파이프(91)의 연결을 위한 마스터 실린더(21)의 하향 전진은 복수의 단계로 구분될 수 있다. 구체적으로 도 2를 참조하면, 마스터 실린더(21)의 하향 전진은 도 2의 (b)에 대응하는 제1 단계, 도 2의 (e)에 대응하는 제2 단계 및 도 2의 (f)에 대응하는 제3 단계로 구분될 수 있다. 굴착 정보 산출부는 상기와 같은 복수의 단계의 하향 전진 중 마지막 단계(제3 단계)의 하향 전진 이동량만을 누적 계산할 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이 굴착 정보 산출부는 더미이동량은 제외하고 굴착량을 산출하는데, 이러한 더미이동량을 제외하는 알고리즘에 있어서, 총 복수 단계(총 3단계)의 하향 전진 중 마지막 단계의 하향 전진만을 누적 계산하는 알고리즘을 채택함으로써, 더미이동량을 제외하는 별도의 판단 알고리즘 없이도 실질적인 굴착량에 대응하는 하향 전진 이동량만을 간결하게 선별해낼 수 있다.
또한 다른 구현예로, 본 역순환 굴착 장치는 기배치된 드릴 파이프(91)와 추가 드릴 파이프(92)의 접촉 여부를 판단하여, 마스터 실린더(21)가 기배치된 드릴 파이프(9)와 연결된 추가 드릴 파이프(9)의 하향 전진이 이루어지도록 하향 운동한 상기 제3 단계에 해당함을 판단할 수 있다. 도 2의 (f)에 도시된 바와 같이 기배치된 드릴 파이프(91)와 추가 드릴 파이프(92)의 접촉이 이루어졌음이 판단되면, 본 역순환 굴착 장치는 그 이후에 발생하는 마스터 실린더(21)의 하향 전진 이동량(d4)만을 누적 계산할 수 있다. 본 역순환 굴착 장치에 있어서, 기배치된 드릴 파이프(91)와 추가 드릴 파이프(92)의 접촉 여부는, 기배치된 드릴 파이프(91)의 상단에 대한 추가 드릴 파이프(92) 하단의 접촉 여부를 의미할 수 있다. 또한, 본 역순환 굴착 장치는 기배치 드릴 파이프(91)의 상단과 추가 드릴 파이프(92)의 접촉 여부를 판단하는 접촉 감지 센서를 포함할 수 있다. 접촉 감지 센서는 마스터 실린더(21) 또는 조인트부(1)에 설치될 수 있다. 예시적으로, 접촉 감지 센서는 파이프 간 접촉시 변동되는 압력을 감지하는 압력 감지 센서일 수 있다. 즉, 접촉 감지 센서가 미리 설정된 압력 이상의 압력(접촉압)을 감지하였을 때, 기배치된 드릴 파이프(91)의 상단과 추가 드릴 파이프(92)의 접촉이 이루어졌다고 판단할 수 있다.
또한, 상기와 같은 접촉 감지에 따른 굴착량 산출 방식은, 전술한 굴착 정보 산출부가 더미이동량은 제외하고 굴착량을 산출하는 방식과 조합되어 적용될 수 있다. 예를 들면, 복수 단계(총 3단계)의 하향 전진 중 마지막 단계의 하향 전진만을 누적 계산하는 알고리즘의 적용에 있어서, 접촉 감지된 이후가 마지막 단계의 하향 전진에 해당함을 한차례 더 검증할 수 있다.
또한, 본 역순환 굴착 장치는 산출된 굴착량 기반의 컴퓨팅 시스템을 통해 굴착 속도를 구현할 수 있다.
예시적으로, 본 역순환 굴착 장치는 시간 감지 센서(타이머 포함)를 포함할 수 있다. 굴착 정보 산출부는 시간 감지 센서의 시간 측정값과 산출된 굴착량에 기반하여 굴착 속도를 산출할 수 있다.
시간 감지 센서는 마스터 실린더(21)가 상술한 제3 단계의 하향 운동(서로 연결된 기배치 드릴 파이프(91)와 추가 드릴 파이프(92)의 하향 전진이 이루어지게 하는 하향 운동)이 이루어질 때의 굴착 시간을 측정할 수 있다. 굴착 정보 산출부는 산출된 굴착량을 굴착 시간으로 나누어 굴착되는 동안의 굴착 속도를 산출할 수 있다. 이러한 굴착 속도는 비트 바디 유닛의 작동 시의 굴착 속도라 할 수 있다.
예시적으로, 굴착 작업 시, 지반 종류(이를 테면, 사질토 지반, 암반 지반 등)에 따라, 굴착 속도의 변화가 발생할 수 있다. 본 역순환 굴착 장치에 의하면, 산출된 굴착 심도에 대응하여 예상하였던 지반의 종류를 산출된 굴착 속도와 대비하여 봄으로써, 상기 예상 지반 종류에 합당한 굴착 속도로 굴착이 진행되고 있는지 여부를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 암반 지반으로 예상된 굴착 심도에서 예상보다 빠른 굴착 속도가 산출되는 경우에는 암반 지반이 아닌 것으로 예측을 보정할 수 있을 것이다. 또한, 굴착 정부 산출부는 산출된 굴착 심도에 대응하는 지층 정보가 산출된 굴착 속도와 매칭되지 않는 경우, 기확보(기예상)된 지층 정보에 오류가 존재할 가능성이 있음을 알릴 수 있다. 예를 들면, 역순환 굴착 장치의 디스플레이부에 상기 오류 존재 가능성이 표시될 수 있다. 이처럼 본 역순환 굴착 장치에 의하면, 각 지층별 굴착 데이터를 검증 및 수정할 수 있고, 확보 및 축적할 수 있다.
또한, 시간 감지 센서는 상기와 같은 굴착시(비트 바디 유닛 동작시)의 굴착 시간 뿐만 아니라, 전체 작업 시간을 측정할 수 있다. 예시적으로, 전체 작업 시간은 굴착공 내에 비트 바디 유닛과 기배치 드릴 파이프(91)가 배치되는 과정에서 소요되는 시간, 조인트부(1)가 추가 드릴 파이프(92)를 인양하는 과정에서 소요되는 시간(도 2의 (a) 내지 (e)까지의 공정에 소요되는 시간), 갑작스런 굴착 중단으로 소요되는 시간 등이 포함될 수 있다. 즉, 굴착시의 굴착 시간은 굴착 효율 내지 굴착 속도를 산정하는 데에 활용될 수 있다고 한다면, 이러한 전체 작업 시간은 전체 작업 효율 내지 전체 작업 속도를 산정하는 데에 활용될 수 있다.
또한, 본 역순환 굴착 장치는, 상기와 같은 굴착 관련 데이터(굴착량, 굴착심도, 굴착 시간, 굴착 속도 등)을 축적할 수 있는 데이터 저장부(data recording부)를 포함할 수 있다. 이러한 데이터 저장부에는 공지된 다양한 저장 디바이스가 적용될 수 있다.
본 역순환 굴착 장치에 의하면, 신뢰성 있는 정보 모니터링(Monitoring)과 레코딩(Recording) 및 자료 제출이 용이해져 대외 신뢰가 증진될 수 있다.
또한, 도 1을 참조하면, 본 역순환 굴착 장치는 운전실(5)을 포함할 수 있다.
도 3은 종래의 역순환 굴착 장치의 운전실 내부를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 운전실(5) 내부에는 컨트롤 패널(Control Panel)(51) 및 컨트롤 데스크(Control Desk)(52)가 구비될 수 있다. 본원의 굴착 정보 산출부는 이러한 컨트롤 패널(51) 내에 포함될 수 있다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 역순환 굴착 장치의 디스플레이부를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
또한 도 4를 참조하면, 본 역순환 굴착 장치는 굴착 정보 산출부가 산출한 굴착 정보를 디스플레이 하는 디스플레이부(55)를 포함할 수 있다. 도 4에 나타난 바와 같이, 디스플레이부(55)는 굴착량을 디스플레이하는 제1 표시부(551)를 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이부(55)는 굴착속도를 표시하는 제2 표시부(552)를 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이부(55)는 Swivel Torque를 디스플레이하는 제3 표시부(553)를 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이부(55)는 Pulldown 압력을 디스플레이하는 제4 표시부(554) 및 날짜를 디스플레이하는 제5 표시부(555)를 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이부(55)는 Swivel RPM을 디스플레이하는 제6 표시부(559)를 포함할 수 있다.
또한, 이러한 디스플레이부(55)는 전술한 운전실(5) 내부의 컨트롤 데스크(52)에 구비될 수 있다(도 3 참조).
또한, 굴착 정보 산출부가 산출한 굴착 정보(굴착량, 굴착 속도 등)은 저장될 수 있고, USB로의 정보 이동 저장이 가능하며 출력될 수 있다. 따라서, 굴착 Data 기록 양식이 내장됨이 바람직하다.
또한, 본원은 전술한 구성들 중 거리 측정 센서 및 굴착 정보 산출부를 포함하는 RCD 굴착 정보 획득 디바이스를 제공할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따른 RCD 굴착 정보 획득 디바이스는, 역순환 굴착 장치의 마스터 실린더의 하향 전진 이동량을 측정하는 거리 측정 센서 및 상기 거리 측정 센서에 의해 측정된 상기 하향 전진 이동량으로부터 굴착량을 산출하는 굴착 정보 산출부를 포함한다. 또한, 상기 RCD 굴착 정보 획득 디바이스는 전술한 데이터 저장부(데이터 레코딩부)를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 RCD 굴착 정보 획득 디바이스의 굴착 정보 산출부는 산출(획득)된 굴착 정보를 이용하여 역순환 굴착 상태를 모니터링할 수 있다. 또한, 굴착 정부 산출부는 산출된 굴착 심도에 대응하는 지층 정보가 산출된 굴착 속도와 매칭되지 않는 경우, 기확보(기예상)된 지층 정보에 오류가 존재할 가능성이 있음을 알릴 수 있다. 예를 들면, 역순환 굴착 장치의 디스플레이부에 상기 오류 존재 가능성이 표시될 수 있다.
한편, 상기 RCD 굴착 정보 획득 디바이스는 전술한 역순환 굴착 장치에서 설명된 구성들을 포함하고 그 특징, 작용, 효과를 상호 공유하므로, 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 조인트부 2: 마스터 붐
21: 마스터 실린더 5: 운전실
51: 콘트롤 패널 52: 콘트롤 데스크
55: 디스플레이부 551: 제1 표시부
552: 제2 표시부 553: 제3 표시부
554: 제4 표시부 555: 제5 표시부
559: 제6 표시부 9: 드릴 파이프(로드)
91: 기배치 드릴 파이프 92: 추가 드릴 파이프

Claims (10)

  1. 역순환 굴착 장치에 있어서,
    연직 방향으로 배치되는 기배치 드릴 파이프;
    상기 기배치 드릴 파이프와 연결되며 굴착공의 준설면을 굴착하는 비트 바디 유닛;
    상기 기배치 드릴 파이프의 상측에 배치되어 추가 드릴 파이프가 장착되고, 상기 기배치 드릴 파이프에 상기 추가 드릴 파이프가 연결된 다음 상기 추가 드릴 파이프를 하향 전진시키는 조인트부;
    상기 조인트부가 상하 방향으로 구동되도록 상하 방향으로 직선 운동하는 마스터 실린더를 포함하는 마스터 붐;
    상기 마스터 실린더의 하향 전진 이동량을 측정하도록 상기 마스터 실린더에 구비되는 거리 측정 센서; 및
    상기 거리 측정 센서에 의해 측정된 상기 하향 전진 이동량으로부터 굴착량을 산출하는 굴착 정보 산출부를 포함하고,
    상기 비트 바디 유닛의 굴착에 따라 상기 추가 드릴 파이프는 상기 기배치 드릴 파이프에 반복적으로 추가 연결되며,
    상기 추가 드릴 파이프의 장착 및 상기 기배치 드릴 파이프와의 연결을 위한 상기 마스터 실린더의 하향 전진은 복수의 단계로 구분되고,
    상기 굴착 정보 산출부는,
    상기 추가 드릴 파이프의 반복적인 추가 연결에 따른 상기 마스터 실린더의 하향 전진 이동량의 누적 계산에 기반하여 굴착량을 산출하되,
    상기 마스터 실린더의 하향 전진 이동량 중 더미이동량을 제외하고, 상기 복수의 단계의 하향 전진 중 마지막 단계인 상기 기배치 드릴 파이프에 상기 추가 드릴 파이프가 연결된 다음 단계의 하향 전진 이동량만을 누적 계산하고,
    상기 더미이동량은, 상기 조인트부가 상기 추가 드릴 파이프를 장착하기 위해 상기 추가 드릴 파이프에 접촉되도록 직선 운동하는 상기 마스터 실린더의 하향 전진 이동량 및 상기 조인트부가 상기 기배치 드릴 파이프와 이격된 상태의 상기 추가 드릴 파이프를 상기 기배치 드릴 파이프에 접촉되도록 직선 운동하는 상기 마스터 실린더의 하향 전진 이동량을 포함하는 것인, 역순환 굴착 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 굴착 정보 산출부는, 상기 더미이동량을 일정한 상수로서 미리 입력받는 것인, 역순환 굴착 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 거리 측정 센서는 리니어 엔코더인 것인, 역순환 굴착 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    시간 감지 센서를 더 포함하고,
    상기 굴착 정보 산출부는 상기 시간 감지 센서의 시간 측정값과 상기 산출된 굴착량에 기반하여 굴착 속도를 산출하는 것인, 역순환 굴착 장치.
  10. 비트 바디 유닛의 굴착에 따라 추가 드릴 파이프가 기배치 드릴 파이프에 반복적으로 추가 연결되는 역순환 굴착 장치의 마스터 실린더의 하향 전진 이동량을 측정하도록 상기 마스터 실린더에 구비되는 거리 측정 센서; 및
    상기 거리 측정 센서에 의해 측정된 상기 하향 전진 이동량으로부터 굴착량을 산출하는 굴착 정보 산출부를 포함하되,
    상기 추가 드릴 파이프의 장착 및 상기 기배치 드릴 파이프와의 연결을 위한 상기 마스터 실린더의 하향 전진은 복수의 단계로 구분되고,
    상기 굴착 정보 산출부는,
    상기 추가 드릴 파이프의 반복적인 추가 연결에 따른 상기 마스터 실린더의 하향 전진 이동량의 누적 계산에 기반하여 굴착량을 산출하되,
    상기 마스터 실린더의 하향 전진 이동량 중 더미이동량을 제외하고, 상기 복수의 단계의 하향 전진 중 마지막 단계인 상기 기배치 드릴 파이프에 상기 추가 드릴 파이프가 연결된 다음 단계의 하향 전진 이동량만을 누적 계산하고,
    상기 더미이동량은, 상기 역순환 굴착 장치의 조인트부가 상기 추가 드릴 파이프를 장착하기 위해 상기 추가 드릴 파이프에 접촉되도록 직선 운동하는 상기 마스터 실린더의 하향 전진 이동량 및 상기 조인트부가 상기 기배치 드릴 파이프와 이격된 상태의 상기 추가 드릴 파이프를 상기 기배치 드릴 파이프에 접촉되도록 직선 운동하는 상기 마스터 실린더의 하향 전진 이동량을 포함하는 것인, RCD 굴착 정보 획득 디바이스.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200292843Y1 (ko) * 2002-06-18 2002-10-25 한우선 보링 그라우팅 약액 주입량 자동제어장치
KR200419420Y1 (ko) * 2005-12-30 2006-06-20 이시영 파일항타 및 천공공사의 변위측정 및 기록장치

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