KR102658767B1 - 드릴링 리그에서 드릴 비트 교체 시스템, 이러한 시스템을 포함하는 드릴링 리그 및 이러한 시스템을 사용한 드릴 비트 교체 방법 - Google Patents

드릴링 리그에서 드릴 비트 교체 시스템, 이러한 시스템을 포함하는 드릴링 리그 및 이러한 시스템을 사용한 드릴 비트 교체 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102658767B1
KR102658767B1 KR1020207031003A KR20207031003A KR102658767B1 KR 102658767 B1 KR102658767 B1 KR 102658767B1 KR 1020207031003 A KR1020207031003 A KR 1020207031003A KR 20207031003 A KR20207031003 A KR 20207031003A KR 102658767 B1 KR102658767 B1 KR 102658767B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
drill bit
drill
drilling rig
drilling
replacement
Prior art date
Application number
KR1020207031003A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210010445A (ko
Inventor
앤더즈 헬먼
Original Assignee
에피록 로크 드릴스 악티에볼라그
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 에피록 로크 드릴스 악티에볼라그 filed Critical 에피록 로크 드릴스 악티에볼라그
Publication of KR20210010445A publication Critical patent/KR20210010445A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102658767B1 publication Critical patent/KR102658767B1/ko

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/14—Racks, ramps, troughs or bins, for holding the lengths of rod singly or connected; Handling between storage place and borehole
    • E21B19/146—Carousel systems, i.e. rotating rack systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B1/00—Percussion drilling
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/18—Connecting or disconnecting drill bit and drilling pipe
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/20—Combined feeding from rack and connecting, e.g. automatically

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

본 발명은 수직 드릴링을 위해 구성된 드릴링 리그(5)에서 드릴 비트(3)의 적어도 반자동 교체를 위한 드릴 비트 교체 시스템(1)에 관한 것으로, 드릴링 리그(5)는 교체 가능한 복수의 드릴 파이프(7)를 포함하고, 여기서 드릴 비트(3)는 엔드 드릴 파이프의 단부 섹션에 배치되며 드릴 비트(3)는 나사 연결을 통해 엔드 섹션에 부착되고, 스플라인 커플 링을 통해 드릴 비트(3)에 토크가 제공된. 드릴링 리그(5)는 하부지지 장치(9)와 브레이커 장치(11)를 더 포함하고, 상기 시스템(1)은 복수의 드릴 비트(3)를 고정하도록 배치된 드릴 비트 저장 장치(13)를 더 포함하고, 드릴 비트(3)를 선택적으로 파지하도록 구성된 파지 수단(23)을 포함하는 파지 아암(21)을 포함하고, 상기 파지 아암(21)은 파지 아암(21)의 움직임을 모니터링하도록 배치된 동작 센서를 더 포함 할 수 있고, 상기 시스템(1)은 제어 유닛을 더 포함할 수 있다. 제어 유닛은 센서 및 드릴링 리그(5)로부터 입력을 수신하고 파지 아암(21), 파지 수단(23), 드릴 비트 저장 장치(13) 및 브레이커 장치의 움직임을 제어하도록 배치된다. 본 발명은 또한 그러한 드릴링 리그(5)의 드릴 비트(3)를 교체하는 방법에 있어서, 그러한 시스템(1)을 포함하는 드릴링 리그(5)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 시스템(1)의 제어 유닛에 저장되고 실행될 때 방법을 수행하는 소프트웨어에 관한 것이다.

Description

드릴링 리그에서 드릴 비트 교체 시스템, 이러한 시스템을 포함하는 드릴링 리그 및 이러한 시스템을 사용한 드릴 비트 교체 방법
본 발명은 드릴링 리그에서 드릴 비트 교체를 위한 시스템, 이러한 시스템을 포함하는 드릴링 리그 및 이러한 시스템을 사용하여 드릴 비트를 교체하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 실행될 때 그러한 방법을 수행하는 소프트웨어에 관한 것이다.
암석 재료에서 드릴링 작업을 수행할 때 일반적으로 특수한 종류의 드릴링 리그가 사용된다. 이러한 드릴링 장비에는 여러 유형이 있으며, 여기서 "DTH"(다운 더 홀, down the hole)) 드릴링 장비와 상단 해머 드릴링 장비는 수직 또는 수직에 가까운 방향으로 수행되는 작업에 일반적으로 사용되는 두 가지 장비이다. 암석 드릴링은 단단한 재료로 수행되므로 특수한 종류의 드릴 비트가 이러한 작업에 사용된다. 이러한 드릴 비트는 종종 무겁고 사용시 기름지고 더러워질 수 있으며, 사용 후 날카로운 모서리 및/또는 이러한 드릴 비트를 취급할 때 사람에게 해를 줄 수 있는 재료 칩을 포함할 수도 있다. 그러나 드릴 비트는 교체 및/또는 재연마의 형태로 유지 관리가 필요하며, 이로 인해 때때로 이러한 드릴 비트를 제거하고 드릴링 장비에 부착해야 한다. 드릴 비트 취급과 관련된 위에서 설명한 속성 및 상황으로 인해 이러한 제거 및 부착 작업은 무겁고 불편하며 때로는 부상의 원인이 된다.
이러한 문제를 완화하기 위해 드릴 비트 교체 시스템이 사용되며,이 시스템은 드릴링 리그에 대한 완전 또는 반자동 교체 프로세스를 제공할 수 있다. DTH 드릴링 리그는 일반적으로 드릴 비트를 이러한 드릴링 리그에 부착하기 위한 스플라인 커플링을 포함하는 반면, 상부 해머 드릴링 리그는 일반적으로 나사 연결을 사용한다. 따라서 이러한 드릴 비트 교체 시스템은 두 가지 유형의 드릴링 리그에 대하여 다르게 설계되었다.
그러나 드릴링 리그와 드릴 비트 사이의 나사 연결과 스플라인 연결을 모두 활용하는 추가 유형의 드릴링 리그도 있다. 이러한 연결은 드릴 비트 교체 작업 동안 처리해야 하는 상호 작용 부품이 더 많기 때문에 더 복잡하고, 종래 기술 시스템은 드릴 비트의 고정을 위한 이러한 다른 종류의 연결 유형을 갖는 이러한 드릴링 리그를 처리하도록 장착되지 않는다.
따라서 특별히 설계된 드릴 비트 연결을 처리할 수 있는 개선된 드릴 비트 교체 시스템이 필요하며, 이러한 드릴 비트 작업에 대한 고된 노동 및 부상 위험을 완화하기 위해 적어도 반자동으로 작동할 수 있다.
따라서 종래 기술에도 불구하고 적어도 반자동으로 드릴 장비에 드릴 비트 교체 작업을 수행할 수 있는 개선된 드릴 비트 교체 시스템을 개발할 필요가 있다. 또한, 그러한 시스템을 포함하는 드릴링 리그, 그러한 시스템에 대한 드릴 비트 교체 작업을 수행하는 방법 및 그러한 방법을 실행하기 위한 소프트웨어를 개발할 필요가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 드릴 비트 교체 작업을 적어도 반자동으로 드릴 장비에 수행할 수 있는 개선된 드릴 비트 교체 시스템을 제공하는 것이다. 추가적인 목적은 각각 그러한 시스템을 포함하는 드릴링 리그, 그러한 시스템에 대한 드릴 비트 교체 작업을 수행하는 방법 및 그러한 방법을 실행하기 위한 소프트웨어를 제공하는 것이다.
제1 실시예에 따르면, 드릴링 리그에서 드릴 비트의 적어도 반자동 교체를 위한 드릴 비트 교체 시스템이 제공된다. 수직 또는 수직에 가까운 드릴링을 위해 드릴링 리그가 구성된다. 드릴링 리그는 교체 가능한 복수의 드릴 파이프를 포함 할 수 있으며, 드릴 비트는 단부 드릴 파이프의 단부 섹션에 배치된다. 드릴 비트는 나사 연결을 통해 단부 섹션에 부착될 수 있으며 스플라인 커플링을 통해 드릴 비트에 토크가 제공될 수 있다. 드릴링 리그는 드릴 파이프의 나사 연결을 풀도록 구성된 하부지지 장치 및 브레이커 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 시스템은 드릴 장비의 드릴 센터에 인접하고 평행하게 배치되고 복수의 드릴 비트를 유지하도록 배치되는 드릴 비트 저장 장치를 포함할 수 있다. 드릴 비트 저장 장치는 또한 저장 위치와 그 안에 포함된 교체 위치 사이에서 드릴 비트를 이동시키도록 배치될 수 있다. 저장 위치는 드릴 비트를 저장하기 위해 배치될 수 있고, 교체 위치는 드릴 비트 저장 장치로 그리고 이로부터 드릴 비트를 이동시키기 위해 배치될 수 있다. 시스템은 드릴 비트를 선택적으로 파지하도록 구성된 파지 수단을 포함하는 파지 아암을 더 포함할 수 있다. 파지 아암은 드릴링 리그의 교체 위치와 드릴 센터 사이에서 파지 수단을 이동시키도록 배치될 수 있다. 파지 아암은 파지 아암의 움직임을 모니터링하도록 배치된 동작 센서를 더 포함할 수 있다. 시스템은 센서 및 드릴링 장비로부터 입력을 수신하고, 파지 아암, 파지 수단, 드릴 비트 저장 장치 및 드릴링 장비의 브레이커 장치의 이동을 제어하도록 배치된 제어 유닛을 더 포함할 수 있다.
이는 여러 가지 유익한 기능을 가진 드릴 비트 교체 시스템이 제공된다는 장점을 가진다. 드릴 비트 보관 장치의 위치는 드릴 장비의 드릴 센터에서 비트를 이동할 수 있는 짧은 거리를 제공하므로 드릴 비트를 빠르고 효율적으로 교체할 수 있다. 드릴 비트 저장 장치 내에서 드릴 비트의 내부 이동은 또한 간단하고 시간을 절약하는 장치를 제공하며, 파지 아암은 두 위치 사이에서 앞뒤로만 움직여 드릴 비트 교체 작업을 빠르고 효율적으로 만든다. 파지 수단 및 파지 아암은 드릴 비트를 안전하게 취급하는 방법을 제공하며, 무겁고 날카로우며 잡고 운반하기에 불편할 수 있는 드릴 비트는 시스템에 의해 완전하게 취급될 수 있다. 복수의 센서는 시스템 및 그 부품에 대한 신뢰할 수 있는 모니터링을 제공하며, 제어 유닛은 시스템의 부품을 작동하고 드릴링 장비와 상호 작용하는 수단을 제공한다. 일반적으로 시스템이 의도한 것과 같은 드릴링 리그의 기존 장치인 드릴링 리그의 브레이커 장치를 활용함으로써 시스템은 보다 컴팩트하고 제조 비용이 저렴할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 드릴 비트 저장 장치는 드릴 비트 저장 장치의 위치에 위치한 드릴 비트를 모니터링하도록 배치된 적어도 하나의 드릴 비트 센서를 더 포함한다.
이는 현재 드릴링 작업뿐만 아니라 나중에 수행할 드릴링 작업에 대한 정보도 시스템에 제공된다는 장점이 있다. 드릴 비트 저장 장치가 복수의 드릴 비트를 보유할 수 있으므로, 작업자는 장치에 얼마나 많은 드릴 비트가 있는지 빠르고 쉽게 모니터링할 수 있으며, 드릴 작업 계획은 더 빠르고 효율적이다.
일 실시예에 따르면, 제어 유닛은 드릴링 리그 및 드릴링 리그에 연결된 드릴 비트의 작동 데이터에 기초하여 적어도 반자동 교체 개시하도록 구성된다.
이것은 작동 데이터에 기초하여 그러한 작동에 대한 필요성이 검출되는 경우 드릴링 작동 사이에 드릴 비트 교체 작동이 자동으로 시작될 수 있다는 이점이 있다. 작동 데이터는 드릴링에 소요된 시간, 마지막 유지 보수 이후 드릴링에 소요된 시간, 교체가 필요할 때까지 남은 예상 시간, 드릴된(천공된) 미터, 마지막 유지 보수 이후에 드릴된 미터 또는 기타 중 하나 또는 조합으로 구성된 데이터일 수 있다. 따라서 드릴 비트의 현재 상태가, 다음의 드릴링 작업에서 드릴링을 위한 형상이 아닌 것으로 간주되면, 시스템은 드릴 비트 교체 작업을 시작할 수 있다. 각각의 교체 후에 복수의 드릴링 작업을 수행하는 것이 빠르고 효율적인 방식으로 수행 될 수 있다는 점에서 유익하다.
일 실시예에 따르면, 제어 유닛은 작동 데이터에 기초하여 드릴 비트의 작동 상태를 결정하고 드릴 비트 교체가 필요할 때 신호를 사용자 인터페이스에 제공하도록 추가로 배치된다.
이것은 시스템이 복수의 드릴 비트의 연속적인 모니터링을 지원할 수 있다는 이점이 있으며, 이는 시스템에서 각 드릴 비트의 사용을 최대화하기 위해 사용될 수 있다. 제어 유닛은 드릴링 작업에서 드릴링을 위해 사용될 때 상기 드릴 비트의 추가 사용과 결합된 수신 작동 데이터에 기초하여 드릴 비트의 작동 상태를 추정할 수 있다. 따라서 향후 드릴 비트 교체 작업이 필요하기 전에 작동 상태가 결정되어 작업자에게 제공될 수 있으며, 이는 시스템의 효율성을 증가시킨다.
일 실시예에 따르면, 드릴 비트 저장 장치는 둘러싸는 보호 하우징을 포함할 수 있다. 하우징은 교체 위치에 배치된 적어도 제1 도어를 포함할 수 있고, 제1 도어는 수행되는 드릴 비트 교체 작업에 따라 선택적으로 개방 및 폐쇄되도록 배치될 수 있다.
이것은 드릴 비트 저장 장치 내에 저장되는 드릴 비트가 시추 현장에서 흔히 볼 수 있는 먼지, 오물, 기름 또는 파편 등으로부터 보호된다는 장점이 있다. 이러한 방식으로 보호되는 저장된 드릴 비트는 상기 드릴 비트의 수명을 증가시키고 드릴 작업에 사용될 드릴 비트 저장 장치로부터 추출될 때 드릴 비트가 양호한 형태 및 상태를 유지하도록 보장한다.
일 실시예에 따르면, 하우징의 제1 도어는 파지 아암에 결합될 수 있으며, 여기서 제1 도어는 파지 아암의 이동에 따라 자동으로 개폐된다.
이는 파지 아암과 완전 자동으로 결합되어 제1 도어의 작동이 단순화된다는 장점이 있다. 일반적으로 제1 도어는 드릴 비트 교체 작업이 수행될 때만 열려야 하므로, 상기 제1 도어의 개폐는 그러한 작업 중에 이동 중에 파지 아암의 움직임에 의해 신뢰할 수 있고 효율적인 방식으로 동기화되고 제어될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 시스템은, 파지 수단 아래에 배치되고 파지 수단에 의해 파지될 때 아래로부터 드릴 비트를 지지하도록 파지 수단에 따라 이동 가능하도록 배치될 수 있는 하부 지지판을 더 포함할 수 있다. .
이것은 시스템이 다른 디자인을 갖는 더 넓은 범위의 드릴 비트에 대한 드릴 비트 교체 작업에 사용될 수 있다는 이점을 갖는다. 드릴 비트의 유형 및 디자인은 드릴링 리그의 유형에 따라 다를 수 있으므로 파지 수단은 추가 하부 지지대없이 드릴 비트를 고정할 수 없으므로 하부 지지판에 의해 제공될 수 있다. 파지 수단과 지지판의 동기화된 움직임에 의해, 시스템은 그 사용량을 증가시키고 다양한 유형의 드릴링 리그에 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 드릴링 리그의 브레이커 장치는 두 개의 유압 제어 파지 장치를 포함할 수 있다. 두 개의 파지 장치는 드릴 중심을 따라 원주 방향으로 배치될 수 있으며 별도의 위치에 배치될 수 있다. 2 개의 파지 장치는 드릴링 리그의 일부(예를 들어 드릴 파이프, 드릴 비트, 드릴 비트 패키지 또는 기타)를 파지하도록 추가로 배치될 수 있고 서로에 대해 반경 방향으로 변위 가능하도록 유동적으로 결합될 수 있다. 따라서, 2 개의 파지 장치는 상기 2 개의 부품 사이에 배치된 나사식 커플링을 개방하도록 서로에 대해 드릴링 리그의 2 개의 개별 부품을 파지하고 회전시킬 수 있다.
이것은 매우 견고하고 신뢰할 수 있는 브레이커 장치가 제공된다는 장점이 있다. 브레이커 장치의 유압 장치는 개방할 나사식 커플링의 양쪽에 큰 힘이 가해 지도록한다. 따라서, 그러한 브레이커 장치는 드릴 파이프와 드릴 비트/드릴 비트 패키지 사이의 나사 결합을 개방하기 위해 시스템에 의해 유용하게 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 수직 드릴링을 위해 구성된 드릴링 리그가 제공된다. 드릴링 리그는 교체 가능한 복수의 드릴 파이프를 포함할 수 있으며, 드릴 비트는 엔드 드릴 파이프의 단부 섹션에 배치될 수 있다. 드릴 비트는 나사 연결을 통해 단부 섹션에 부착될 수 있으며 스플라인 커플링을 통해 드릴 비트에 토크가 제공될 수 있다. 드릴링 리그는 드릴 파이프의 나사 연결부를 풀도록 구성된 하부지지 장치 및 브레이커 장치를 더 포함할 수 있다. 드릴링 리그는 본 발명에 따른 드릴 비트의 적어도 반자동 교체를 위한 시스템을 더 포함할 수 있다.
이는 드릴 비트 작업을 적어도 반자동으로 수행할 수 있는 드릴 비트 교체 시스템을 갖는 드릴링 리그가 제공된다는 이점을 갖는다. 이것은 힘든 노동과 부상의 위험을 줄여 주어 효율적이고 안전한 드릴링 리를 제공한다.
하나의 실시예에 따르면, 드릴링 장비는 Coprod™ 드릴링 리그이다.
이것은 수직 드릴링을 위한 탁월하고 신뢰할 수 있는 드릴링 리그로 알려진 Coprod™ 드릴링 리그에 적어도 반자동 드릴 비트 교체를 위한 드릴 비트 교체 시스템이 제공될 수 있다는 장점이 있다. 이는 Coprod™ 드릴링 리그의 드릴 비트를 교체하기 위한 안정적이고 안전한 시스템과 함께 우수한 품질의 드릴링 리그를 제공한다. 따라서 효율적이고 신뢰할 수 있는 드릴링 리그가 제공되며, 여기에 배치된 시스템을 통해 드릴 비트를 수동으로 교체할 필요가 없기 때문에 안전하고 편리한 작업 환경을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 드릴링 리그는 DTH/ITH 드릴링 리그이다.
이것은 본 개시에 따른 드릴 비트의 적어도 반자동 교체를 위한 드릴 비트 교체 시스템을 갖는 일반적으로 사용되는 드릴링 리그가 제공될 수 있다는 이점을 갖는다. 따라서 일반적으로 사용되는 DTH/ITH 드릴링 리그에는 상기 드릴링 리그의 드릴 비트를 교체하기 위한 신뢰할 수 있고 안전한 시스템이 제공될 수 있다. 따라서 효율적이고 신뢰할 수 있는 드릴링 리그가 제공되며, 여기에 배치된 시스템을 통해 드릴 비트를 수동으로 교체할 필요가 없기 때문에 안전하고 편리한 작업 환경을 제공한다.
추가의 이점이 여기에서 실현될 수도 있다. 본 발명에 따른 드릴 비트의 적어도 반자동 교체를 위한 드릴 비트 교체 시스템은 Coprod™ 및 DTH/ITH 드릴링 리그 모두에 사용될 수 있으므로, 드릴 비트 교체 시스템은 비용 효율성을 높이기 위해 활용될 수 있다. 시스템이 상기 두 드릴링 리그와 함께 작동할 수 있기 때문에, 두 드릴링 리그를 모두 사용하는 회사 또는 유사한 회사는 해당 회사의 비용을 낮출 수 있는 한 가지 유형의 드릴 비트 교체 시스템만 제조하거나 구매하면 된다.
일 실시예에 따르면, 수직 드릴링을 위해 구성된 드릴링 리그에서 드릴 비트를 교체하는 방법이 제공된다. 드릴링 리그는 교체 가능한 복수의 드릴 파이프를 포함할 수 있으며, 드릴 비트는 엔드 드릴 파이프의 단부 섹션에 배치될 수 있다. 드릴 비트는 나사 연결에 의해 단부 섹션에 부착될 수 있으며, 여기서 토크는 스플라인 커플 링에 의해 드릴 비트에 제공될 수 있다. 드릴링 리그는 드릴 파이프의 나사 연결부를 풀도록 구성된 하부 드릴 비트 지지부 및 브레이커 장치를 더 포함할 수 있다. 드릴링 리그는 본 발명에 따른 드릴 비트의 적어도 반자동 교체를 위한 시스템을 더 포함할 수 있다. 이 방법은 a) 브레이커 장치를 통해 엔드 드릴 파이프에 결합된 드릴 비트를 고정하는 나사 연결부를 해제하는 단계(breaking), b) 하부지지 장치를 통해 드릴 파이프에서 드릴 비트를 제거하는 단계, c) 파지 아암을 사용하여 드릴 센터에서 드릴 비트 보관 장치로 드릴 비트를 이동하는 단계, d) 드릴 비트 보관 장치에서 새 드릴 비트를 회수하여 드릴 센터로 이동하는 단계, e) 새 드릴 비트를 드릴 파이프로 삽입하는 단계, 및 f) 엔드 드릴 파이프에 결합된 새 드릴 비트를 고정하는 나사 연결부를 결합하고 고정하는 단계를 포함한다.
이는 드릴 비트의 반자동 교체를 위한 빠르고 효율적인 방법이 제공된다는 장점이 있다. 이 방법은 잠재적으로 위험한 드릴 비트 및 잠재적인 추가 커플링 부품을 수작업없이 처리 할 수 있으며, 이는 상기 방법이 수행되는 경우 드릴링 현장에서 증가된 안전 및 작업자의 안전을 제공한다. 실현되어야하는 바와 같이, 여기에 제시된 방법은 본 발명에 따른 드릴 비트 교체 시스템의 다양한 선택적 특징에 결합된 추가 이점을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 방법은 g) 스플라인 커플링의 스플라인을 정렬하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 단계 g)는 단계 d) 및 e) 사이에서 수행된다.
이것은 스플라인 커플 링의 스플라인의 잠재적인 오정렬을 자동으로 감지하고 조정하는 수단이 방법에 제공된다는 이점이 있다. 이러한 유형의 작업에 대해 스플라인을 자동으로 처리하기 어렵거나 수동으로 수행하는 것이 잠재적으로 위험 할 수 있으므로 이는 매우 유용하다.
일 실시예에 따르면, 단계 g)는 다음의 하위 단계를 포함할 수 있다 : g-1) 스플라인이 오정렬로 인해 서로 맞물리는 경우 압력 축적을 검출하기 위해 압력 센서에 의해 공급 압력을 모니터링하는 단계, g-2 ) 압력 축적이 감지되면 드릴 파이프의 움직임을 중지하는 단계, g-3) 스플라인이 정렬될 때까지 드릴 파이프를 천천히 회전시키는 단계를 포함한다.
이것은 스플라인 커플 링의 스플라인의 잠재적인 오정렬을 자동으로 감지하고 조정하는 수단이 방법에 제공된다는 장점이 있으며, 개시된 하위 단계는 스플라인을 정렬하는 빠르고 쉽고 신뢰할 수 있는 방식을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 단계 a)의 연결을 끊는 동작은 나사형 커플링을 풀기 위해 복수의 브레이크 사이클을 수행함으로써 수행될 수 있으며, 브레이크 사이클은 나사형 커플링의 나사산의 피치 방향과 반대되는 회전 방향으로 나사형 커플링에 제공되는 토크일 수 있다.
이것은 브레이크 작동이 보다 제어되고 신뢰할 수 있는 방식으로 수행될 수있다는 이점을 갖는다. 드릴 파이프 및 드릴 비트의 작동 회전을 따르도록 나사 피치가 배열되기 때문에 드릴링 리그의 나사 연결부는 종종 단단히 결합될 수 있다. 따라서, 복수의 브레이크 사이클의 형태로 브레이크 동작을 수행함으로써, 그러한 나사 결합이 제자리에 고착될 가능성이 적다. 이는 문제없이 방법의 다음 단계를 수행할 가능성이 더 높기 때문에보다 안정적인 방법을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 소프트웨어가 제공되는데, 상기 소프트웨어는, 드릴링 리그에서 드릴 비트의 적어도 반자동 교체를 위해 시스템의 제어 유닛에 저장되어 있을 때 실행되고, 본 발명에 따른 방법을 수행하게 된다.
이것은 방법이 미리 프로그래밍된 소프트웨어에 포함될 수 있다는 이점을 가지며, 이러한 방법을 사용하기에 적합한 임의의 드릴링 장비로 구현될 수 있다.
본 발명의 추가적인 목적, 이점 및 신규한 특징은 다음의 세부 사항으로부터 그리고 본 발명을 실시함으로써 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명이 본 명세서에서 설명되지만, 본 발명이 구체적으로 설명된 세부 사항에 한정되지 않는다는 점은 명백하다. 본 명세서에 설명된 발명을 보는 당업자는 다른 영역에 추가의 적용, 수정 및 통합도 가능할 것이며, 이는 본 발명의 범위 내에 있는 것이다.
본 발명에 따라, 드릴 비트 교체 작업을 적어도 반자동으로 드릴 장비에 수행할 수 있는 개선된 드릴 비트 교체 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 사시도로서 드릴링 리그를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 사시도로서 드릴 비트 교체 시스템을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른, 덮힌 드릴 비트 저장 장치를 포함하는 드릴 비트 교체 시스템을 도시한다.
도 4는 실시예에 따른 드릴 비트 교체 시스템의 파지 아암을 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 방법의 일부의 흐름도를 도시한다.
아래에서는 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 대하여 자세히 설명한다.
도시된 실시예를 참조한 상세한 설명은 특정 구성의 조합을 포함하는 예시적인 실시예로서 간주되어야하며, 이러한 구성은 위에서 상세히 설명되었다. 따라서, 추가 실시예는 다른 특징을 여기에 설명되지 않은 실시예로 결합함으로써 달성될 수 있음을 이해할 수 있다. 도면은 상호 배타적인 조합이 아닌 예시로 봐야 한다. 또한, 도시되고 설명된 모든 도면은 개략적으로 표현되었으며, 기계류의 일반적인 부분 또는 유사한 부분은 단순화를 위해 표현되지 않았다.
도 1은 일 실시예에 따른 사시도로 드릴링 리그(5)를 도시한다. 드릴링 리그(5)는 수직 드릴링을 위해 구성되는데, 이는 완전히 수직이거나 수직에서 어느 정도 벗어나는 것도 포함된다. 따라서, 드릴링 리그(5)는 본 발명 내용의 범위를 벗어나지 않고 수직선에 대해 약 0 ° 내지 약 35 ° 범위의 각진 방향으로 기울어지고 드릴링될 수 있다. 드릴링 리그(5)는 드릴링 리그(5)의 드릴 타워(8) 내에 드릴 라인을 형성하도록 배치된 교체 가능한 복수의 드릴 파이프(7)를 포함할 수 있다. 드릴 비트(3)는 단부 드릴 파이프(7)의 단부 섹션에 배치되며, 천공 구멍이 더 깊어지면서 상기 드릴 비트(3)는 그 나사 연결부에 의해 단부 섹션에 부착될 수 있다. 드릴 파이프(7)와 드릴 비트(3) 사이에 이러한 연결이 설정되는 방식은 수행되는 드릴링 유형에 따라 달라질 수 있으며, 따라서 사용되는 드릴링 리그(5)의 유형에 따라 달라진다. 이것은 도 4를 참조하여 설명의 뒷부분에서 더 자세히 설명될 것이다.
도 1에 표시된 드릴링 리그(5)는 DTH/ITH(down the hole/in the hole) 드릴링 리그 또는 Coprod ™ 드릴링 리그로 파악된다. 이 두 유형의 드릴링 리그(5) 모두 스플라인 커0 링을 통해 드릴 비트(3)에 토크를 제공하는 기능을 공유한다. 본 명세서에서 "드릴 비트"라는 용어는 결합 작업을 위한 추가 부품을 포함하는 드릴 비트를 지칭할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 드릴 비트(3)라는 용어는 단일 드릴 비트, 또는 드릴 비트와 슬리브, 리테이너 링 등 추가 부품을 포함하는 드릴 패키지일 수 있다.
드릴링 리그(5)는 하부지지 장치(9)를 더 포함 할 수 있는데, 이는 드릴링 리그(5)의 하부에 배치 될 수 있고, 드릴 비트(3) 또는 드릴 파이프(7)를 지지하거나 또는 유지/파지하도록 배치될 수 있고, 부품들을 유지보수 및/또는 조립/분해하는 데 사용된다. 일반적으로, 이러한 하부지지 장치(9)는 특정 유형의 드릴링 리그(5)에 대해 하부 강철 지지부라고도 불릴 수 있다. 드릴링 리그(5)는 드릴 라인의 분해 중에 드릴 파이프(7)의 나사 연결을 풀도록 구성된 브레이커 장치(11)를 더 포함할 수 있다. 브레이커 장치(11)는 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명 될 것이다.
도 1에 표시된 드릴링 리그(5)는 드릴 비트(3)의 적어도 반자동 교체를 위한 시스템(1)을 더 포함할 수 있다. 상기 시스템(1)은 지면에 가깝게 배치되고 드릴링 리그(5)의 드릴 센터(15)와 평행하게 배치된다. 드릴 센터(15)라는 용어는 드리링 리그(5)에 의해 천공되는 구멍의 중심선으로 인식된다. 따라서 드릴 비트 교체 시스템(1)은 사용될 때 드릴 센터(15)의 정렬을 따르도록 배치된다. 드릴 타워(8)가 비스듬히 기울어진 경우, 드릴 비트 교체 시스템(1) 및 그 부품은 또한 드릴 센터(15) 및 드릴 타워(8)와 함께 기울어질 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 사시도에서 드릴 비트 교체 시스템(1)을 도시하고, 여기서 시스템이 배치되는 드릴링 리그(5)의 일부도 도면에 도시된다. 드릴링 리그(5)는 도 1에 도시된 바와 같은 드릴링 리그(5)일 수 있다. 드릴링 리그(5)는 수직 드릴링을 위해 구성될 수 있다. 드릴링 리그(5)는 교체 가능한 복수의 드릴 파이프(미도시)를 포함할 수 있으며, 드릴 비트(3)는 단부 드릴 파이프의 단부 섹션에 배치되고, 드릴 비트(3)는 나사 연결에 의해 단부 섹션에 부착되고, 토크가 스플라인 커플링을 통해 드릴 비트에 제공된다. 드릴링 리그(5)는 드릴 파이프의 나사 연결을 풀도록 구성된 하부지지 장치(9) 및 브레이커 장치(11)를 더 포함할 수 있다. 드릴링 리그(5)의 브레이커 장치(11)는 도 2에 도시 된 바와 같이, 드릴 센터(15)를 따라 원주 방향으로 떨어진 위치에 배치된 두 개의 유압 제어 파지 장치(27)를 포함한다. 두 파지 장치(27)는 드릴링 리그(5)의 일부를 파지하도록 배치될 수 있으며, 2 개의 파지 장치(27)는 서로에 대해 방사상으로 변위 될 수 있도록 유압적으로 결합되어 있으며, 여기서 2 개의 파지 장치(27)는 서로에 대해 드릴링 리그의 개별적인 2 개의 부분을 파지하고 회전할 수 있어서, 상기 2 개의 부분 사이에 배치된 나사형 커플링을 개방할 수 있도록 되어 있다. 설명한 바와 같이, 그 사이에 나사 연결에 의해 서로 결합되는 두 개의 드릴 파이프는 따라서 각각 하나의 파지 장치(27)에 의해 파지될 수 있으며, 여기서 나사 연결부는 두 파지 장치(27) 사이에 측 방향으로 위치된다. 두 파지 장치(27)는, 전술 한 바와 같이, 서로 유압적으로 결합될 수 있다. 유압 실린더(29)가 둘 사이에 배치될 수 있으며, 여기서 실린더(29)의 피스톤의 변위는 두 파지 장치(27)가 서로에 대해 반경 방향으로 변위되도록 작용한다. 이것은 여러 가지 방법으로 실현될 수 있으며, 반대 방향으로 회전하는 두 파지 장치(27), 다른 하나에 대해 회전하는 하나의 파지 장치(27), 또는 제1 파지 장치(27)에 대해 회전하는 다른 하나 파지 장치와 같은 방식으로 달성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 2 개의 파지 장치(27)의 하부를 드릴 타워(8, 부분적으로만 보임)에 대해 고정되게 배열하고, 하부쪽 파지 장치(27) 및 드릴 타워(8)에 대해 회전 이동 가능하도록 상부쪽 파지 장치(27)를 배치하는 것이 바람직할 수 있다. 하부쪽 파지 장치(27)를 고정 위치에 두는 것에 의해, 드릴 파이프의 나사 연결 또는 드릴 파이프와 상기 드릴 비트(3)의 나사 연결을 끊을 때 드릴 비트(3) 또는 그 일부가 회전하지 않을 것이다.
시스템(1)은 드릴링 리그(5)의 드릴 센터(15)에 인접하고 평행하게 배치된 드릴 비트 저장 장치(13)를 포함할 수 있는데, 이 드릴 비트 저장 장치(13)는 복수의 드릴 비트(3)를 유지하고 저장 위치(17)와 그 안에 포함된 교체 위치(19) 사이에서 드릴 비트(3)를 이동시키도록 배치된다. 드릴 비트 저장 장치(13)는 도 2에 도시 된 바와 같이 할 수있다. 도 2는 원통형 드럼 형상을 가지며, 드릴 비트 저장 장치(13) 내부의 위치들(17, 19) 사이의 이동은 이러한 원통형 저장 장치(13)의 회전에 의해 또는 그 내부 부품의 회전에 의해 수행될 수 있다. 드릴 비트 저장 장치(13)는 물론 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 디자인을 가질 수 있다. 각 저장 위치(17)는 하나의 드릴 비트(3)를 보유할 수 있으며, 이는 드릴 비트(3)를 사용한 준비물 또는 이전 드릴링 작업에서 사용된 드릴 비트(3)가 될 수 있다. 교체 위치(19)는 드릴 비트(3)가 꺼내지거나 위치될 수 있는 저장 장치(13) 내의 단일 위치일 수 있으며, 여기서 저장 장치(13)의 내부 이동은 특정 드릴 비트(3)를 교체 위치(19)에서 고정하기 위해 원하는 슬롯을 위치시키는 데 사용될 수 있다. 드릴 비트 교체 시스템(1)은 드릴 비트(3)를 선택적으로 파지하도록 구성된 파지 수단(23)을 포함하는 파지 아암(21)을 더 포함 할 수 있으며, 파지 아암(21)은 교체 위치(19)와 드릴링 리그(5)의 드릴 센터(15) 사이에서 파지 수단(23)을 이동 시키도록 배치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 파지 아암(21) 및 파지 수단(23)은 유압식으로 제어될 수 있으며, 여기서 둘의 이동 및 파지는 고정밀로 발휘되고 설명한 기능에 큰 힘을 가할 수 있다. 또한, 파지 아암(21)이 드릴 비트 저장 장치(13) 내의 단일의 교체 위치(19)로만 이동하면 되므로, 파지 아암(21)의 이동은 피벗 운동에 의해 수행 될 수 있으며, 이는 파지 아암(21) 및 그 디자인의 복잡성을 감소시키게 된다.
파지 수단(23)은 파지 수단(23)의 작동 상태 및 드릴 비트(3)에 가해지는 압력을 모니터링하도록 배치된 압력 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 파지 수단(23)의 파지 이동을 제어하는 유압 실린더의 내부 압력은 파지 수단(23)이 대상물과 결합하는 시점과 직접적인 상관관계가 있기 때문에, 이러한 압력 센서는 파지 수단(23)의 유압 장치 내에 쉽게 배치될 수 있다. 따라서, 압력 센서는 파지 수단(23)이 대상물의 크기에 관계없이 항상 동일한 양의 파지력을 대상물(예 : 드릴 비트)에 제공하는 것을 확실하게 하기 위해 이용될 수 있다.
파지 아암(21)은 파지 아암(21)의 움직임을 모니터링하도록 배치된 이동 센서(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 이러한 센서는 파지 수단(23)용 센서와 유사하게 제어를 위해 유압 장치 내에 배치된 압력 센서일 수 있다. 물론, 본 발명 내용의 범위를 벗어나지 않고 IR-센서 또는 이와 유사한 것과 같은 다른 유형의 센서가 또한 사용될 수 있다. 파지 아암(21)의 움직임을 모니터링함으로써, 그러한 모니터링은 또한 파지 아암(21)의 위치와 관련된 위치 정보를 획득하는 데 이용될 수 있으며, 따라서 임의의 주어진 시점에서 파지 수단(23)의 위치 정보도 얻을 수 있다. 여기서 이동 센서는 유압 장치에 배치된 압력 센서로 인식될 수 있으며, 파지 아암(21)의 움직임은 상기 유압 장치 내의 내부 압력을 모니터링함으로써 모니터링된다. 이에 의해 파지 아암(21)의 이동 및 위치 결정, 및 그 편차가 높은 정확도와 신뢰성으로 모니터링될 수 있다. 예를 들어 파지 아암(21)이 드릴 센터(15)에서 드릴 비트(3)를 이동시키고 어떤 이유로 드릴 비트(3)가 의도된 경로에서 멈추면 유압 장치의 내부 압력이 예상치 못한 시점에서 증가한다. 압력 센서는 시스템(1)의 예기치 않은 고장 발생을 경고할 수 있다.
시스템(1)은 센서 및 드릴링 리그(5)로부터 입력을 수신하고, 파지 아암(21), 파지 수단(23), 드릴 비트 저장 장치(13) 및 드릴링 리그(5)의 브레이커 장치(11)의 이동을 제어하도록 배치된 제어 유닛을 더 포함할 수 있다. 제어 유닛은 도 2에 도시되어 있지 않으나, 시스템(1) 내에 또는 예를 들어 드릴링 리그(5)의 운전실 내부와 같은 원격 위치에 배치될 수 있다. 제어 유닛은 공지된 기술에 따른 와이어 또는 무선 인터페이스에 의해 센서와, 시스템(1) 및 드릴링 리그(5)에 결합될 수 있다.
제어 유닛을 드릴 비트 교체 시스템(1) 및 그 부품뿐만 아니라 드릴링 리그(5) 및 그 부품에 연결함으로써, 제어 유닛은 드릴링 리그(5)와 시스템(l)이 상호 작용하고 협력할 수 있도록 할 수 있다. 이는 시스템(1)에 의해 수행되는 보다 효율적인 작업을 제공한다. 또한 제어 장치가 드릴링 장비(5)의 브레이커 장치(11)와 같은 기계를 제어할 수 있으므로 시스템(1) 자체에 덜 복잡한 기계가 필요하여 시스템에 대한 제조 비용이 감소된다.
드릴 비트 저장 장치(13)는 드릴 비트 저장 장치(13)의 상기 위치(17, 19)에 위치한 드릴 비트를 모니터링하도록 배치된 하나 이상의 드릴 비트 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이러한 하나 이상의 센서는 광학 센서 또는 압력 센서나 이와 유사한 센서일 수 있고, 이러한 센서는 드릴 비트(3)가 특정 위치(17, 19)에 있는지, 또는 복수의 센서가 배치되는 경우 복수의 위치(17, 19)에 위치하는지 모니터링하도록 배치된다. 이러한 센서는 또한 저장 장치(13) 내의 위치를 모니터링할뿐만 아니라 저장 장치(13)에 위치된 드릴 비트(3)를 분석하고 평가하기 위해 배치된 보다 복잡한 센서 장치일 수 있다. 이러한 센서 장치는 드릴 비트(3)의 표면을 스캔할 수 있어서, 이것을 잘 작동하는 드릴 비트(3)의 미리 결정된 표면과 비교하여, 제어 유닛이 드릴링 리그(5)의 작업자에게 저장 장치(13)에 위치 된 드릴 비트(3)의 상태에 관한 정보를 제공할 수 있다. 결함이 있는 드릴 비트(3)는 발견하여, 드릴링 리그(5)의 더 높은 작동 가동 시간을 위해 교체될 수 있다.
제어 유닛은 드릴링 리그(5) 및 드릴링 리그(5)에 연결된 드릴 비트(3)의 작동 데이터에 기초하여 드릴 비트(3)의 적어도 반자동 교체를 시작하도록 구성될 수 있다. 이러한 작동 데이터는 임의의 하나 또는 드릴링에 소요된 시간, 마지막 유지 보수 이후 드릴링에 소요된 시간, 교체가 필요할 때까지 남은 예상 시간, 천공된 깊이, 마지막 유지 보수 이후에 천공된 깊이 또는 그 조합을 포함하는 데이터일 수 있다. 그러한 작동 데이터는 드릴링 리그(5), 드릴 비트 교체 시스템(1)에 배치된 각각의 드릴 비트(3) 또는 둘 모두에 대한 것일 수 있다. 이러한 작동 데이터를 고려함으로써 그리고 드릴링 계획을 사용할 수 있도록 함으로써, 제어 장치는 현재 드릴 비트(3)가 천공할 다음 홀 전체에 대해 작동하지 않는 것으로 결정되면, 천공 작업 사이에 드릴 비트 교체 작업을 자동으로 시작할 수 있다. 이에 의해, 천공될 구멍 사이에 드릴 비트(3)의 검사가 필요하지 않기 때문에, 복수의 구멍을 포함하는 드릴링 공사에 있어서 많은 낭비 시간이 단축될 수 있다.
제어 유닛은 또한 작동 데이터에 기초하여 드릴 비트(3)의 작동 상태를 결정하고, 드릴 비트 교체가 필요할 때 신호를 인터페이스에 제공하도록 배치될 수 있다. 특정 드릴 비트(3)에 대한 이전 드릴링 시간, 재료 유형 등과 같은 특정 작동 데이터가 미리 알려져 있고 상기 드릴 비트(3)가 천공에 사용되는 경우, 제어 유닛은 그러한 데이터를 모니터링하고 업데이트하여, 그 드릴 비트(3)에 대한 작동 상태를 제공하고 업데이트할 수 있게 한다. 예를 들어, 드릴 비트(3)가 특정 유형의 재료에서 특정 시간 동안 천공할 수 있다고 추정되는 경우, 제어 유닛은 작동 드릴 비트(3)에 대한 시간과 시간에 따른 사용량을 모니터링한다. 그런 다음 이러한 데이터는 메모리에 저장되고 시스템(1)의 각각의 특정 드릴 비트(3)에 대해 추적될 수 있으며, 여기서 드릴 비트 저장 장치(13)의 저장 위치(17)에 위치한 드릴 비트(3)는 개별적인 작동 상태에 대해 모니터링될 수 있다. 그런 다음, 이러한 정보는 사용 가능한 모든 드릴 비트(3)에 대한 작동 상태를 표시하기 위해 사용자 인터페이스 등으로 전송될 수 있으며, 드릴링 장비(5)의 운영자는 미래의 드릴링 작업을 더 잘 계획하기 위해 상기 정보를 사용할 수 있다. 제어 유닛은 또한 제공된 드릴링 방식과 결합하여 드릴링 작업을 계획할 수 있으며, 드릴 비트(3)의 작동 상태가 적합하다고 간주되는 구멍이 천공될 때, 적절한 드릴 비트(3)는 교체 위치(19)로 이동된다. 제어 유닛이 이러한 방식으로 드릴링 작업을 계획하고 드릴 비트 교체 작업을 자동으로 시작하도록 함으로써 많은 시간을 절약할 수 있으며 드릴 비트(3)를 최대 용량으로 사용할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 덮힌 드릴 비트 저장 장치(13)를 포함하는 드릴 비트 교체 시스템(1)을 도시한다. 따라서 드릴 비트 저장 장치(13)는 둘러싸는 보호 하우징(31)을 더 포함할 수 있으며, 여기서 상기 하우징(31)은 교체 위치(19)에 배치된 적어도 제1 도어(33)를 포함할 수 있다. 제1 도어(33)는 드릴 비트 교체 동작에 따라 선택적으로 개폐되도록 배치될 수 있다. 이러한 보호 하우징(31)은 금속 케이싱, 폴리머 커버 또는 기타 형태일 수 있으며, 내부 위치 사이의 이동이 무난하게 수행될 수 있도록 내부에 배치된 드릴 비트에 대해 충분한 간격으로 드릴 비트 저장 장치(13)를 둘러싸고 있다. 보호 하우징(31)은 보관 장치(13)에서 드릴 비트를 다시 채우거나 교체할 때 하우징(31) 전체를 제거할 수 있도록 사용하기 쉬운 고정 요소에 의해 드릴 비트 보관 장치(13)에 배치될 수 있다. 드릴 비트 저장 장치(13)는 또한 제1 도어(33)와 분리된 위치에 배치된 제2 도어(도 3에 도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 따라서 저장 장치(13)에 드릴 비트를 다시 채우거나 교체하는 것은 제2 도어에 의해 수행될 수 있다.
제1 도어(33)는 드릴 비트의 회수 및 배치 작동을 위해 파지 아암(21) 및 파지 수단(23)에 대한 교체 위치(19)에 대한 접근을 제공하는 데 사용될 수 있다. 보호 하우징(31)의 제1 도어(33)는 파지 아암(21)에 결합될 수 있으며, 제1 도어(33)는 파지 아암(21)의 이동에 따라 자동으로 개폐된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 파지 아암(21)이 측방향 회동 운동에 의해 단부 위치 사이에서 이동하도록 배치될 수 있기 때문에, 파지 아암(21)은 상호 연결 링크 아암 구조(35) 또는 유사한 수단에 의해 상기 제1 도어(33)에 용이하게 연결될 수 있다. 파지 아암(21)의 작동에 따라 제1 도어(33)를 자동으로 개폐하는 순전히 기계적인 해결책이 제공될 수 있다. 물론, 파지 수단(23)이 드릴 비트 및/또는 교체 위치(19)에 도달하는 것을 필요로 하는 경우를 제외하고는 제1 도어(33)를 닫힌 상태로 유지하는 것이 바람직하고, 제1 도어(33) 및/또는 제1 도어(33)의 도어 프레임에는 가능한 한 보호 하우징(31)에 대해 제1 도어(33)의 밀착 밀봉을 제공하기 위해 그 둘레에 밀봉 재료가 제공될 수 있다. 이에 의해, 보호 하우징(31)은 드릴 비트 저장 장치(13) 내의 드릴 비트를 일반적으로 드릴링 리그를 둘러싼 불결한 환경으로부터 보호할 수 있다. 물론 개폐를 위한 작동 수단을 제1 도어(33)에 제공하는 것도 가능하며, 여기서 상기 작동 수단은 파지 아암(21)의 이동에 따라 제어 유닛에 의해 제어될 수 있다. 여기에 개시된 보호 하우징(31)은 또한 보호 범위를 벗어나지 않고 추가의 커버 장치나 다른 선택의 실시예도 가능할 수 있다. 예를 들어, 교체 위치(19)는 덮이지 않도록 선택될 수 있는데, 그 이유는 드릴 작업에서 나오거나 안에 배치드릴 비트가 대부분 깨끗하지 않기 때문이다. 따라서 이를 고려하여 보호 하우징(31)을 수정하는 것은 선택일 수 있다. 또한, 드릴 비트 저장 장치(13) 내에 위치된 각각의 드릴 비트에 대해 개별 보호 장치를 제공하거나, 이러한 개별 보호 장치와, 본 명세서에 설명된 보호 하우징(31)의 조합을 사용하는 것도 가능하다.
도 4는 일 실시예에 따른 드릴 비트 교체 시스템(1)의 파지 아암(21)을 도시한다. 파지 아암(21)은 도 4에 도시된 바와 같이, 파지 수단(23) 아래에 배치되고 파지 수단(23)에 의해 파지될 때 아래로부터 드릴 비트(3)를 지지하도록 파지 수단(23)에 따라 이동 가능하게 배치되는 하부지지 플레이트(25)를 더 포함한다. 드릴 비트 교체 시스템(1)이 DTH/ITH-드릴링 리그, Coprod ™-드릴링 리그 또는 상기 두 가지 유형의 드릴링 리그 모두에 사용되는 경우, 하부지지 플레이트(25)는 다양한 방식으로 파지 아암(21)과 파지 수단(23)에 배치될 수 있다. 이해되는 바와 같이, 하부지지 플레이트(25)는 DTH/ITH 드릴링 리그에 필요하며, 여기서 하부지지 플레이트(25)는, 드릴 비트 교체 시스템(1)이 DTH/ITH에만 사용되는 경우 파지 아암(21)에 고정적으로 배치될 수 있다. 드릴 비트 교체 시스템(1)이 Coprod ™-드릴링 장비에만 사용된다면, 하부 지지판(25)은 유용할 수 있지만 또한 선택적 요소일 수 있다. 시스템(1)이 언급된 두 가지 유형의 드릴링 리그 사이에서 상호 교환적으로 사용되기를 원하는 경우, 하부 지지판(25)은 파지 아암(21)에 선택적으로 부착될 수 있다. 또한, 하부 지지판(25)은 이동 가능하게 배치될 수 있으며, 제어 유닛은 파지 아암(21)과 하부지지 플레이트(25) 사이에 배치 된 액추에이터 수단에 의해 하부지지 플레이트(25)를 파지 아암(21)으로 그리고 이로부터 멀어지게 이동할 수 있다.
DTH/ITH 드릴링 리그를 취급하기 위해 하부 지지판(25)이 필요한 이유는 드릴 비트(3)(또는 드릴 비트 패키지)가 그러한 드릴링 리그를 위해 구성되는 방식 때문이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 파지 수단(23)은 실제 드릴 비트의 원주에 배치된 슬리브 부재(37)를 파지한다. 상기 슬리브 부재는 일반적으로 비트 척이라고 불리며, 비트 척은 내측 둘레에 배치된 스플라인을 포함하고, 이 스플라인은 드릴 비트(3)에 토크를 제공하기 위해 배치된다. 슬리브 부재(37) 위에 한 쌍의 리테이너 링(39)이 배치되고, 드릴 비트 패키지가 드릴 해머 및 드릴 파이프에 연결될 때 드릴 비트 패키지를 제자리에 유지하도록 리테이너 링(39)이 배치되어 DTH/ITH- 드릴 라인을 제공하게 된다. 이러한 일반적으로 사용되는 드릴링 리그 유형에 대한 일반적인 지식은 본 발명의 독자에게는 익숙할 것이다. 명백하게 보였듯이, 비트 척과 드릴 비트(3)는 스플라인 커플링만으로 서로 결합되므로, 도 4에 보인 바와 같이, 파지 수단(23)이 슬리브 부재(37)를 파지할 때 드릴 비트(3)를 지지하기 위해 하부지지판(25)이 필요하다. 따라서 하부 지지판(25)은 시스템(1) 내에서 개별 드릴 비트(3)와 동일한 방식으로 전체 드릴 비트 패키지의 취급을 허용할 것이다. 드릴 비트 교체 시스템(1)이 Coprod ™-드릴링 리그에 사용될 때, 하부 Coprod ™-드릴 비트는, DTH/ITH 드릴 비트에서 필요했던 비트 척을 포함하지 않기 때문에 지지 플레이트(25)가 필요하지 않을 수 있다. 대신 Coprod ™-드릴 비트는 중간 Coprod ™-헤드 피스를 통해 드릴 파이프의 끝에 결합된다. 이 헤드 피스는 드릴 파이프에 나사로 연결되고 Coprod ™-리테이너 링을 통해 Coprod ™-드릴 비트를 제자리에 고정할 수 있다. 이러한 Coprod ™ 헤드 피스는 드릴 비트 교체 작업을 수행할 때 엔드 드릴 파이프에 느슨하게 나사결합될 수 있다. 따라서 그러한 경우에, 파지 수단(23)은 드릴 비트의 어떠한 비-결합 연결 부품이 드릴 비트에서 떨어지는 위험없이 드릴 비트를 직접 파지한다.
도 5는 일 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한다. 흐름도에 표시된 방법은 수직 드릴링용으로 구성된 드릴링 리그에서 드릴 비트를 교체하는 방법이다. 교체 가능한 복수의 드릴 파이프를 포함하는 드릴링 리그로서, 드릴 비트는 단부 드릴 파이프의 단부 섹션에 배치된다. 나사 연결을 통해 드릴 비트가 끝 부분에 부착되고 스플라인 커플링을 통해 드릴 비트에 토크가 제공된다. 드릴링 리그는 하부지지 장치 및 브레이커 장치를 더 포함하고, 브레이커 장치는 드릴 파이프의 나사 연결을 풀도록 구성된다. 여기에서 "나사 연결을 푼다"라는 표현은 연결 풀림을 의미하지만 나사 연결을 완전히 풀어 놓는 것은 아니다. 본 명세서에서 볼 때 나사 연결이 "느슨해진" 경우, 나사는 고정 방식이 아닌 서로 여전히 결합된 것으로 인식되어야 한다. "느슨해진" 나사 연결은, 예를 들어 드릴 라인의 느린 회전과 같은 임의의 적절한 방식으로 나사 연결에 제공되는 회전에 의해 전체적으로 개방될 수 있다. 본 발명에 따른 드릴 비트의 적어도 반자동 교체를 위한 시스템은 드릴링 리그에 추가로 배치되고, 상기 시스템은 여기에 개시된 방법을 수행하도록 배치된다. 이 방법은 a) 브레이커 장치를 통해, 엔드 드릴 파이프에 결합된 드릴 비트를 고정하는 나사 연결부를 해제하는 단계, b) 하부지지 장치를 통해 드릴 파이프에서 드릴 비트를 제거하는 단계, c) 파지 아암을 사용하여 드릴 센터에서 드릴 비트 보관 장치로 드릴 비트를 이동하는 단계, d) 드릴 비트 보관 장치에서 새 드릴 비트를 회수하여 드릴 센터로 이동하는 단계, e) 새 드릴 비트를 드릴 파이프로 삽입하는 단계, f) 엔드 드릴 파이프에 결합된 새 드릴 비트를 고정하는 나사 연결부를 결합하고 고정하는 단계를 포함한다.
수행되는 방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 드릴이 중지되고 드릴 비트 교체 작업이 시작되면 교체할 드릴 비트가 천공 구멍에서 위로 이동되고, 이러한 리프팅 절차 중에 적절할 때 드릴 파이프가 제거된다. 그런 다음 드릴 비트를 수직으로 들어 올려 제자리에 고정하는 나사 연결부가 브레이커 장치 내의 올바른 위치에 배치되도록 한다. 드릴 비트는 드릴링 리그의 하부지지 장치에 의해 결합되고 유지된다. 브레이커 장치에 의해 나사 연결부로 브레이크 작업이 수행되어, 나사 연결을 풀고 나머지 드릴 라인에서 드릴 비트를 해제한다. 드릴 비트는 드릴 비트 교체 시스템의 파지 아암과 파지 수단에 의해 드릴 비트에 도달할 수 있는 교체 위치로 내려간다. 파지 아암은 파지 수단을 드릴 비트쪽으로 이동시키고, 파지 수단은 드릴 비트를 파지한다. 파지 아암은 드릴 비트 저장 장치의 교체 위치를 향해 드릴 비트를 잡고 있는 파지 수단을 이동시킨다. 파지 수단은 드릴 비트를 놓아 드릴 비트가 드릴 비트 저장 장치 내에 위치할 수 있도록 한다. 여기서 드릴 비트 저장 장치는 드릴 비트를 내부에 다시 배치하여 오래된 드릴 비트를 저장 위치로 이동시키고 새 드릴 비트를 교체 위치에 놓는다. 파지 아암의 파지 수단은 새 드릴 비트를 잡고 드릴링 리그의 드릴 센터로 다시 이동할 수 있다. 새로운 드릴 비트와 엔드 드릴 파이프는 하부지지 장치를 통해 드릴 비트를 위쪽으로 이동하거나 드릴링 리그의 공급 장치를 사용하여 엔드 드릴 파이프를 아래쪽으로 이동하여 서로 더 가깝게 이동한다. 그런 다음 드릴 비트가 엔드 드릴 파이프에 삽입된다. 드릴 라인에 연결된 드릴 비트를 고정하도록 배치된 나사 연결부는 드릴 비트와 드릴 라인의 적어도 일부의 상대 회전에 의해 체결되고 고정된다. 파지 아암은 마지막으로 새로 연결된 드릴 비트에서 멀어지며, 여기에서 새로 부착된 드릴 비트를 사용하여 새로운 드릴링 작업을 시작할 수 있다.
단계 a)에 개시되고 위에 설명된 바와 같이, 브레이크 작동은 나사 결합을 풀기 위해 복수의 브레이크 사이클에 의해 수행될 수 있다. 이러한 브레이크 사이클은 나사형 커플링의 나사산의 피치 방향과 반대인 회전 방향으로 나사형 커플 링에 적용되는 토크의 임펄스일 수 있다. 통상적인 드릴링을 수행하여 이러한 나사 연결이 풀리지 않도록, 드릴링시 드릴 파이프의 회전 방향이 드릴 라인의 나사 커플링의 나사 피치와 일치하므로, 드릴링이 중단된 후, 나사가 서로 매우 단단히 고정될 수 있다. 이에 의해, 복수의 브레이크 사이클은 서로에 대해 나사 고정 상태를 유지할 수 있는 정도로 이러한 나사 연결을 완화시킨다. 드릴 비트 교체 시스템의 제어 유닛은 나사 결합을 풀기에 적합한 수로 생각되는 미리 정해진 수의 브레이크 사이클을 수행하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛은 또한 브레이크 사이클을 수행한 다음 드릴 라인으로부터 드릴 비트를 멀리 이동시키는 후속 시도를 수행하도록 구성될 수 있으며, 그러한 이동이 불가능한 경우 중단되고 다른 브레이크 사이클이 시작된다. 그러한 움직임을 수행하도록 배치된 유압 장치 내의 압력 센서를 사용함으로써, 상기 유압 장치 내의 내부 압력의 빠른 증가로 인해 실패한 브레이크 사이클이 빠르게 감지된다.
상기 방법은 추가 단계 g) 스플라인 커플링의 스플라인을 정렬하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 단계 g)는 단계 d)와 e) 사이에서 수행된다. 이 특징이 방법에 포함됨으로써, 상기 방법은 스플라인과 나사 모두가 동일한 방법 내에서 처리될 수 있기 때문에, 더 복잡한 설계 및 배치를 갖는 드릴 비트 및 드릴 패키지를 사용하여 드릴링 리그를 취급할 수 있게 된다. 스플라인을 정렬하는 것은 다른 방식으로 수행될 수 있는데, 하나의 예가 도 6을 참조하여 더 상세히 제시된다.
도 6은 일 실시예에 따른 방법의 일부의 흐름도를 도시한다. 본 명세서에 개시된 방법은 전술한 방법의 단계 g)를 추가로 정의하는 하위 방법으로 인식될 수 있다. 본 방법의 이 실시예에 따르면, 단계 g)는 다음의 하위 단계를 포함할 수 있다 : g-1) 스플라인이 오정렬로 인해 서로 맞물리는 경우 압력 축적을 검출하기 위해 압력 센서에 의해 공급 압력을 모니터링하는 단계, g-2) 압력 상승이 감지되면 드릴 파이프의 움직임을 중지하는 단계, g-3) 스플라인이 정렬될 때까지 드릴 파이프를 천천히 회전하는 단계, 여기서 새 드릴 비트는, 드릴 라인의 끝에 배치되는 드릴 파이프 또는 유사한 요소에 완전히 삽입될 수 있다. 따라서 이것은, 스플라인 커플링의 스플라인이 어떻게 자동 방식으로 정렬될 수 있는지 더 자세히 설명할 수 있다. 스플라인 커플링의 양쪽 인입 부분은 돌출부 사이의 반대쪽 오목부에 삽입되는 돌출부로 인식될 수 있는 스플라인을 포함하기 때문에, 이러한 커플링의 결합을 시작할 때 돌출부가 돌출부와 결합할 위험이 항상 존재한다. 드릴 비트가 고정 위치에 고정된 것으로 인식되고 엔드 드릴 파이프 또는 상기 드릴 비트와 맞물리는 대향 스플라인을 포함하는 다른 부품이 상기 드릴 비트쪽으로 이동하면, 두 가지 일이 발생할 수 있다. 스플라인이 올바르게 정렬되면 서로 지나가고 문제가 발생하지 않는다. 스플라인 또는 돌출부가 대신 서로 맞물리면 아래쪽으로 이동하는 드릴 라인의 드릴 파이프가 더 이상 이동하지 못하도록 방해된다. 이것은 드릴 파이프의 하향 공급에 대한 압력 축적을 초래할 것이며, 이는 드릴 비트가 드릴 라인에 연결되는 수직 위치에 드릴 파이프가 도달하기 전에 제어 장치를 통해 발생하는 것으로 감지될 수 있다. 이러한 압력 축적이 감지되면 제어 장치는 하향 이동을 중지하고 대신 드릴 파이프의 느린 회전을 시작하여 결국 스플라인이 적절한 정렬로 상호 연결되도록 한다. 적절한 정렬이 발생하면 스플라인의 짧은 끝 또는 돌출부가, 드릴 파이프 공급 내에서 압력 축적을 발생시킨 서로간의 접촉이 더 이상 생기지 않아 압력 축적이 완화된다. 압력 축적이 사라지면 제어 장치는 이를 감지하고 나사 연결이 체결되고 고정될 수 있는 위치까지 드릴 파이프의 아래쪽으로 계속 이동한다. 이 방법을 사용하면 자동으로 수행할 수 있으므로 수작업이 필요하지 않다. 이리하여, 이것은 이러한 유형의 드릴 비트 교체 시스템을 포함하고 여기에 설명된 방법을 실행하는 드릴링 리그를 둘러싼 더 안전한 작업 환경을 제공한다.
그러나 스플라인 커플링의 스플라인을 정렬하는 다른 해결책이 있다. 또 다른 대안적인 해결책도 여기에서 간략하게 설명될 것다. 공급 파이프는 드릴 비트 또는 드릴 비트 패키지를 향해 천천히 이동하여 드릴 비트를 드릴링 리그의 수용부에 삽입하려고 시도할 수 있다. 스플라인이 잘못 정렬된 경우 스플라인의 짧은 끝단에 의하여 서로 맞물리면, 압력 축적이 발생하고 압력 축적이 이전에 설명한대로 감지된다. 그러나, 스플라인을 정렬하기 위해 피드(feed)를 일정하게 유지하고 드릴 라인을 천천히 회전시키는 대신, 피드 모션이 미리 정해진 거리만큼 반전될 수 있으므로, 압력 축적이 완화되어 스플라인 커플링의 스플라인이 더 이상 접촉하지 않는 것으로 추론한 수 있다. 드릴 라인은 미리 결정된 각도 변위로 회전되거나 미리 결정된 시간 동안 회전하게 된다. 이 짧은 회전 후 제어 장치는 새로 설정된 스플라인의 각도 위치를 사용하여 또 다른 아래쪽 피드를 시도한다. 이제 스플라인이 정렬되면 상기 방법이 의도한대로 계속될 수 있다. 그러나 스플라인이 여전히 정렬되어 있지 않으면 스플라인의 다른 각도 위치를 얻기 위해 프로세스를 반복할 수 있다. 즉, 스플라인 커플링의 스플라인을 정렬하는 단계는 반복적인 프로세스로 수행될 수 있으며, 압력 축적이 감지되지 않을 때까지 실행될 루프로 수행될 수 있다는 점에서 매우 신뢰할 수 있다. 그런 다음 스플라인이 올바르게 정렬된다는 것을 연역적으로 확인하였다.
설명된 임의의 실시예에서 상기 방법은 제어 유닛에 추가로 저장될 수 있으며, 여기서 소프트웨어는 실행될 때 그러한 제어 유닛을 포함하는 드릴링 리그에서 드릴 비트를 교체하는 적어도 반자동 방법을 수행할 수 있다.
실시예에 대한 전술한 설명은 예시 및 설명 목적으로 제공되었다. 이것은 절대적인 것이거나 설명된 변형례로 실시예를 한정하려는 것이 아니다. 많은 수정 및 변경이 당업자에게 명백할 것이다. 실시예는 원리 및 실제 적용을 가장 잘 설명하기 위해 선택되고 설명되었으며, 이에 따라 당업자가 다양한 실시예의 관점에서 그리고 의도된 사용에 적용 가능한 다양한 변형으로 본 발명을 이해할 수 있게 한다. 위에 설명된 구성 요소 및 특징은 본 발명의 틀 내에서 명시된 상이한 실시예 사이에서 결합될 수 있다.

Claims (15)

  1. 수직 드릴링을 위해 구성된 드릴링 리그(5)에서 드릴 비트(3)를 적어도 반자동으로 교체하기 위한 드릴 비트 교체 시스템(1)으로서, 드릴링 리그(5)는 교체 가능한 복수의 드릴 파이프(7)를 포함하며, 드릴 비트(3)는 단부 드릴 파이프의 단부 섹션에 배치되고, 드릴 비트(3)는 나사 연결에 의해 단부 섹션에 부착되고, 토크는 스플라인 커플링에 의해 드릴 비트(3)에 제공되고, 드릴링 리그(5)는 드릴 비트 또는 드릴 파이프를 지지 및/또는 유지/파지하도록 배치된 하부지지 장치(9)와, 드릴 파이프(7)의 나사 연결을 풀도록 구성된 브레이커 장치(11)를 더 포함하고, 상기 시스템(1)은 드릴 비트 보관 장치(13)를 포함하되, 드릴 비트 보관 장치(13)는 드릴링 리그(5)의 드릴 센터(15)와 인접하고 평행하게 배치되고 복수의 드릴을 고정하도록 배치되고, 드릴 비트(3)를 저장 위치(17)와 교체 위치(19) 사이에서 이동시키고, 상기 저장 위치(17)는 드릴 비트(3)를 저장하기 위해 배치되고, 상기 교체 위치(19)는 드릴 비트(3)를 드릴 비트 저장 장치(13)로부터 이동시키기 위해 배치되고, 상기 시스템(1)은 파지 아암(21)을 포함하고, 상기 파지 아암은 드릴 비트(3)를 선택적으로 파지하도록 구성된 파지 수단(23)을 포함하며, 상기 파지 아암(21)은 파지 수단(23)을 상기 교체 위치(19)와 드릴링 리그(5)의 드릴 센터(15) 사이에서 이동시키도록 배치되고, 상기 파지 아암(21)은 파지 아암(21)의 움직임을 모니터링하도록 배치된 동작 센서를 더 포함하고, 상기 시스템(1)은 센서 및 드릴링 장비(5)로부터 입력을 수신하도록 배치된 제어 유닛을 더 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 드릴링 리그(5)의 파지 아암(21), 파지 수단(23), 드릴 비트 보관 장치(13) 및 브레이커 장치(11)의 이동을 제어하도록 되어 있는, 드릴 비트 교체 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 드릴 비트 저장 장치(13)는 드릴 비트 저장 장치(13)의 두 위치(17, 19)에 위치한 드릴 비트(3)를 모니터링하도록 배치된 적어도 하나의 드릴 비트 센서를 더 포함하는, 드릴 비트 교체 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은 드릴링 리그(5) 및 드릴링 리그(5)에 연결된 드릴 비트(3)의 작동 데이터에 기초하여 적어도 반자동 교체를 시작하도록 구성되는, 드릴 비트 교체 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제어 유닛은 작동 데이터에 기초하여 드릴 비트(3)의 작동 상태를 결정하고 드릴 비트 교체가 필요할 때 인터페이스에 신호를 제공하도록 구성되는, 드릴 비트 교체 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 드릴 비트 저장 장치(11)는 둘러싸는 보호 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 교체 위치(19)에 배치 된 적어도 제1 도어를 포함하고, 제1 도어는 드릴 비트 교체 작업에 따라 선택적으로 개폐되도록 배치되는, 드릴 비트 교체 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 하우징의 제1 도어는 파지 아암(21)에 결합되며, 제1 도어는 파지 아암(21)의 움직임에 따라 자동으로 개폐되도록 배치되는, 드릴 비트 교체 시스템.
  7. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 파지 수단(23) 아래에 배치되고 파지 수단(23)에 따라 이동 가능하도록 배치되어, 파지 수단(23)에 의해 파지될 때 아래로부터 드릴 비트(3)를 지지하는 하부 지지판(25)을 추가로 구비하는, 드릴 비트 교체 시스템.
  8. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 드릴링 리그(5)의 브레이커 장치(11)는, 상기 드릴 센터(15)를 따라 원주 방향으로 떨어져 배치된 두 개의 유압 제어 파지 장치(27)를 포함하고, 상기 두 개의 파지 장치(27)는 드릴링 리그(5)의 일부를 잡도록 배치되고 서로에 대해 반경 방향으로 변위 가능하도록 유압식으로 결합되며, 두 개의 파지 장치(27)는 드릴링 리그(5)의 서로에 대해 분리된 두 개의 부품을 잡고 회전시킬 수 있어서, 상기 두 부품 사이에 배치된 나사식 커플링을 개방하도록 되어 있는, 드릴 비트 교체 시스템.
  9. 교체 가능한 복수의 드릴 파이프(7)를 포함하는 드릴링 리그(5)로서, 드릴 비트(3)가 엔드 드릴 파이프(7)의 단부 섹션에 배치되며, 드릴 비트(3)는 나사 연결을 통해 단부 섹션에 부착되고, 토크는 스플라인 커플링에 의해 드릴 비트(3)에 제공되며, 상기 드릴링 리그(5)는 하부지지 장치(9)와 브레이커 장치(11)를 더 포함하고, 상기 하부지지 장치(9)는 드릴 비트 또는 드릴 파이프를 지지 및/또는 유지/파지하기 위해 배치되고, 상기 브레이커 장치(11)는 드릴 파이프(7)의 나사 연결을 풀도록 구성되는, 수직 드릴링을 위해 구성된 드릴링 리그(5)에 있어서,
    제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른, 드릴 비트(3)의 적어도 반자동 교체를 위한, 드릴 비트 교체 시스템을 포함하는, 수직 드릴링을 위해 구성된 드릴링 리그.
  10. 제9항에 있어서, 상기 드릴링 리그(5)는 DTH/ITH 드릴링 리그이고, 상기 시스템(1)은 파지 수단(23) 아래에 배치되고 상기 파지 수단(23)에 따라 이동 가능하도록 배치되는 하부 지지판(25)을 더 포함하고, 상기 하부 지지판(25)은 드릴 비트(3)가 상기 파지 수단(23)에 의해 파지될 때 아래로부터 드릴 비트(3)를 지지하도록 되어 있는, 수직 드릴링을 위해 구성된 드릴링 리그.
  11. 수직 드릴링을 위해 구성된 드릴링 리그(5)에서 드릴 비트(3)를 교체하는 방법으로서, 상기 드릴링 리그(5)는 교체 가능한 복수의 드릴 파이프(7)를 포함하고, 드릴 비트(3)가 엔드 드릴 파이프(7)의 단부 섹션에 배치되며, 드릴 비트(3)는 나사 연결을 통해 단부 섹션에 부착되고, 토크는 스플라인 커플링에 의해 드릴 비트(3)에 제공되며, 상기 드릴링 리그(5)는 하부지지 장치(9)와 브레이커 장치(11)를 더 포함하고, 상기 하부지지 장치(9)는 드릴 비트 또는 드릴 파이프를 지지 및/또는 유지/파지하기 위해 배치되고, 상기 브레이커 장치(11)는 드릴 파이프(7)의 나사 연결을 풀도록 구성되고, 상기 드릴링 리그(5)는 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 따른 드릴 비트의 적어도 반자동 교체를 위한 시스템을 포함하고, 상기 방법은,
    a) 브레이커 장치(11)를 사용하여 엔드 드릴 파이프(7)에 연결된 드릴 비트(3)를 고정하는 나사 연결부를 해제하는 단계(breaking);
    b) 하부지지 장치(9)를 사용하여 드릴 파이프(7)에서 드릴 비트(3)를 제거하는 단계;
    c) 파지 아암(21)을 사용하여 드릴 센터(15)에서 드릴 비트 보관 장치(13)로 드릴 비트(3)를 이동하는 단계;
    d) 드릴 비트 보관 장치(13)에서 새 드릴 비트(3)를 꺼내 드릴 센터(15)로 이동하는 단계;
    e) 새 드릴 비트(3)를 드릴 파이프(7)에 삽입하는 단계;
    f) 엔드 드릴 파이프(7)에 결합된 새 드릴 비트(3)를 고정하는 나사 연결부를 체결하고 고정하는 단계;를 포함하는, 드릴링 리그(5)에서 드릴 비트(3)를 교체하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, g) 스플라인 커플링의 스플라인을 정렬하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 단계 g)는 상기 단계 d) 및 e) 사이에서 수행되는, 드릴링 리그(5)에서 드릴 비트(3)를 교체하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, g-1) 스플라인이 오정렬로 인해 서로 맞물리는 경우 압력 축적을 검출하기 위해 압력 센서에 의해 공급 압력을 모니터링하는 단계, g-2 ) 압력 축적이 감지되면 드릴 파이프의 움직임을 중지하는 단계, g-3) 스플라인이 정렬될 때까지 드릴 파이프를 천천히 회전시키는 단계를 추가로 포함하는, 드릴링 리그(5)에서 드릴 비트(3)를 교체하는 방법.
  14. 제11항에 있어서, 단계 a)의 연결을 끊는 동작은 나사형 커플링을 풀기 위해 복수의 브레이크 사이클을 수행함으로써 수행되고, 브레이크 사이클은 나사형 커플링의 나사산의 피치 방향과 반대되는 회전 방향으로 나사형 커플링에 제공되는 토크인, 드릴링 리그(5)에서 드릴 비트(3)를 교체하는 방법.
  15. 삭제
KR1020207031003A 2018-05-21 2019-05-16 드릴링 리그에서 드릴 비트 교체 시스템, 이러한 시스템을 포함하는 드릴링 리그 및 이러한 시스템을 사용한 드릴 비트 교체 방법 KR102658767B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1850598-2 2018-05-21
SE1850598A SE543092C2 (en) 2018-05-21 2018-05-21 System for drill bit change in a drilling rig, drilling rig comprising such a system, and a method for changing drill bits using such a system
PCT/SE2019/050443 WO2019226096A1 (en) 2018-05-21 2019-05-16 System for drill bit change in a drilling rig, drilling rig comprising such a system, and a method for changing drill bits using such a system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210010445A KR20210010445A (ko) 2021-01-27
KR102658767B1 true KR102658767B1 (ko) 2024-04-17

Family

ID=68616786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207031003A KR102658767B1 (ko) 2018-05-21 2019-05-16 드릴링 리그에서 드릴 비트 교체 시스템, 이러한 시스템을 포함하는 드릴링 리그 및 이러한 시스템을 사용한 드릴 비트 교체 방법

Country Status (11)

Country Link
US (1) US11261677B2 (ko)
EP (1) EP3797205B1 (ko)
JP (1) JP2021525842A (ko)
KR (1) KR102658767B1 (ko)
CN (1) CN112135956B (ko)
AU (1) AU2019275202A1 (ko)
CA (1) CA3098109A1 (ko)
CL (1) CL2020002732A1 (ko)
SE (1) SE543092C2 (ko)
WO (1) WO2019226096A1 (ko)
ZA (1) ZA202005724B (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE543995C2 (en) * 2019-12-20 2021-10-19 Epiroc Rock Drills Ab A method performed by a control device for changing a drill bit in a rock drilling unit, a control device of a rockdrilling unit, a rock drilling unit and a rock drilling rig
CN112763686B (zh) * 2020-12-26 2023-07-07 义乌市排水有限公司 一种用于环境土壤检测的多功能快速检测装置
US11466522B2 (en) * 2021-01-29 2022-10-11 Epiroc Drilling Solutions, Llc Drilling tool changer apparatus
US11867006B2 (en) * 2021-01-29 2024-01-09 Epiroc Drilling Solutions, Llc Semi-automatic or automatic control of drilling tool changing system
WO2022200831A1 (es) * 2021-03-24 2022-09-29 Bizama Almendras Raul Patricio Equipo de cambio de herramientas de perforación y un método para hacer dicho cambio
PE20240496A1 (es) * 2021-07-30 2024-03-15 Dv Tech Spa Sistema y metodo automatico de intercambio, almacenaje y lubricacion de triconos
BR102021016332A2 (pt) * 2021-08-18 2023-02-28 Vale S.A. Chave de desacoplar para destravamento de bits de uma perfuratriz, sistema para substituição de bits de perfuratriz, e, método para substituir bits de uma perfuratriz
CN116201485B (zh) * 2023-05-04 2023-07-07 吉林大学 用于钻孔水力开采的智能伸缩式水力开采钻具

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001271580A (ja) 2000-03-24 2001-10-05 Norio Kagota 掘削装置
US20140338973A1 (en) 2013-05-20 2014-11-20 Caterpillar Global Mining Llc Automatic drill pipe add and remove system
WO2016116148A1 (en) 2015-01-21 2016-07-28 Sandvik Intellectual Property Ab Expendable supply system for underground drilling
KR101691076B1 (ko) 2015-08-12 2016-12-29 삼성중공업 주식회사 드릴 비트 교체 장치
US20170234087A1 (en) 2016-02-12 2017-08-17 Harnischfeger Technologies, Inc. Bit change mechanism for a drill rig

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE378877B (ko) 1973-12-21 1975-09-15 Atlas Copco Ab
SE391770B (sv) 1973-12-21 1977-02-28 Atlas Copco Ab Anordning vid en matarback med en lengs denna forskjutbar bergborrmaskin for forflyttning och skarvning av borrstenger eller borror
JPS5420403Y2 (ko) * 1976-04-19 1979-07-24
JPS556864Y2 (ko) * 1976-05-20 1980-02-15
JPS6311789A (ja) * 1986-06-28 1988-01-19 日本エアドリルシステム株式会社 掘削装置
JPH01223290A (ja) * 1988-03-03 1989-09-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 砕岩機のロツド交換制御装置
JP3108892B2 (ja) * 1992-04-24 2000-11-13 鉱研工業株式会社 ロッド供給装置
JP3424773B2 (ja) * 1994-12-14 2003-07-07 株式会社フジクラ 掘削機のドリルシャフト自動着脱機構及びドリルシャフト自動着脱方法
SE512383C3 (sv) * 1997-08-08 2000-04-03 Sandvik Ab Borrverktyg foer att borra ett haal framfoer ett foderroer rymmarorgan och baselement foer anvaendning i borrverktyget
GB9718543D0 (en) * 1997-09-02 1997-11-05 Weatherford Lamb Method and apparatus for aligning tubulars
FI110805B (fi) 1999-04-13 2003-03-31 Sandvik Tamrock Oy Sovitelma kallionporauslaitteen porauskomponentin vaihtamiseksi
IT1314808B1 (it) * 2000-03-08 2003-01-16 Casagrande Spa Caricatore automatico per aste di perforazione
DE102004045404A1 (de) * 2004-09-18 2006-03-30 Klemm Bohrtechnik Zweigniederlassung Der Bauer Maschinen Gmbh Bohrgestell mit Bohrwerkzeugmagazin
SE529285C2 (sv) * 2005-11-14 2007-06-19 Atlas Copco Rock Drills Ab Anordning och metod för att lossa en gängfog vid bergborrning
EP1832710B1 (de) * 2006-03-07 2008-07-23 Klemm Bohrtechnik GmbH Vorrichtung zum Beschicken einer Bohreinrichtung und Bohrgerät
PT2016255E (pt) * 2006-05-09 2010-09-30 Comacchio Internat S A Máquina de perfuração com haste de perfuração de carrossel e carregador de tubo de protecção
JP4868141B2 (ja) 2006-09-04 2012-02-01 株式会社Ｔｆｔ 二重管式掘削装置およびその施工方法
SE531726C2 (sv) * 2006-10-30 2009-07-21 Atlas Copco Rock Drills Ab Anordning och metod för att automatiskt byte av en borrkrona på en borrstång samt dataprogramprodukt och bergborrigg försedd med anordningen
US7350593B1 (en) 2006-11-07 2008-04-01 Schramm, Inc. Electronically controlled earth drilling rig
FI121438B (fi) * 2008-06-23 2010-11-15 Sandvik Mining & Constr Oy Porakruunumakasiini, porakruununpidin sekä menetelmä porakruunun vaihtamiseksi kallionporauslaitteessa
FI121437B (fi) 2008-06-23 2010-11-15 Sandvik Mining & Constr Oy Kallionporausyksikkö, porakruunun vaihdin, sekä menetelmä porakruunun vaihtamiseksi
US8342236B2 (en) * 2008-09-19 2013-01-01 Bucyrus International Inc. Blast hole drill bit carousel and a blast hole drill including a blast hole drill bit carousel
US7886846B2 (en) 2008-10-31 2011-02-15 Terex Corporation Apparatus and system and method for down the hole carousel drilling
IT1402176B1 (it) * 2010-09-06 2013-08-28 Drillmec Spa Metodo di manipolazione automatica di aste di perforazione e programma per elaboratore associato.
SE537994C2 (sv) * 2012-08-30 2016-01-26 Atlas Copco Rock Drills Ab Förfarande vid en borrstödsanordning, borrstödsanordning, fordon jämte datorprogram och datorprogramprodukt vid enborrstödsanordning
US9644436B2 (en) 2012-09-21 2017-05-09 Caterpillar Global Mining Equipment Llc Drilling tool storage device and method of changing a drilling tool
US9523269B2 (en) 2012-09-21 2016-12-20 Caterpillar Global Mining Equipment Llc Automatic control system and method for a drilling tool changer apparatus
US9085943B2 (en) * 2012-12-31 2015-07-21 George Ronald Owens Pipe handling device
SE539108C2 (sv) * 2013-03-01 2017-04-11 Atlas Copco Rock Drills Ab Borrarrangemang, fordon, datorprogram samt förfarande för fasthållning av borrsträngsmedel
SE538633C2 (sv) * 2013-03-01 2016-10-04 Atlas Copco Rock Drills Ab Borrarrangemang och förfarande vid borrarrangemanget
EP2803810B1 (en) * 2013-05-17 2016-03-23 Sandvik Intellectual Property AB Drill rig rod handling apparatus
SE538718C2 (sv) * 2013-08-02 2016-10-25 Atlas Copco Rock Drills Ab Anordning för hantering av borrsträngskomponenter vid en bergborrigg och bergborrigg
SE537328C2 (sv) * 2013-08-02 2015-04-07 Atlas Copco Rocktech Ab Anordning för hantering av borrsträngskomponenter samt bergborrigg
GB2566422B (en) 2016-07-06 2021-09-29 Joy Global Underground Mining Llc Electric drilling and bolting device
JP6501811B2 (ja) * 2017-02-27 2019-04-17 株式会社日伸テクノ 二重管ロッド脱着装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001271580A (ja) 2000-03-24 2001-10-05 Norio Kagota 掘削装置
US20140338973A1 (en) 2013-05-20 2014-11-20 Caterpillar Global Mining Llc Automatic drill pipe add and remove system
WO2016116148A1 (en) 2015-01-21 2016-07-28 Sandvik Intellectual Property Ab Expendable supply system for underground drilling
KR101691076B1 (ko) 2015-08-12 2016-12-29 삼성중공업 주식회사 드릴 비트 교체 장치
US20170234087A1 (en) 2016-02-12 2017-08-17 Harnischfeger Technologies, Inc. Bit change mechanism for a drill rig

Also Published As

Publication number Publication date
SE543092C2 (en) 2020-10-06
JP2021525842A (ja) 2021-09-27
US20210198957A1 (en) 2021-07-01
CA3098109A1 (en) 2019-11-28
EP3797205A1 (en) 2021-03-31
CL2020002732A1 (es) 2021-01-04
EP3797205A4 (en) 2022-03-02
AU2019275202A1 (en) 2020-12-10
EP3797205C0 (en) 2023-07-05
SE1850598A1 (en) 2019-11-22
EP3797205B1 (en) 2023-07-05
ZA202005724B (en) 2022-01-26
US11261677B2 (en) 2022-03-01
WO2019226096A1 (en) 2019-11-28
CN112135956A (zh) 2020-12-25
KR20210010445A (ko) 2021-01-27
CN112135956B (zh) 2022-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102658767B1 (ko) 드릴링 리그에서 드릴 비트 교체 시스템, 이러한 시스템을 포함하는 드릴링 리그 및 이러한 시스템을 사용한 드릴 비트 교체 방법
US20210355767A1 (en) Automated drill bit changer
CN112160725A (zh) 用于钻孔机的钻头更换机构
US11519226B2 (en) Pivot coupling
KR20220113981A (ko) 암반 드릴링 유닛에서 드릴 비트를 교환하기 위한 제어 장치에 의해 실행되는 방법, 암반 드릴링 유닛의 제어 장치, 암반 드릴링 유닛 및 암반 드릴링 장치
WO2017190017A1 (en) Threaded connection management system and method
CN114787477A (zh) 滑动磨损检测
US20150361723A1 (en) Tubular drive system
CA2859352C (en) Tubular engaging device and method
WO2016018630A2 (en) Drilling component retention system and method
US9366096B2 (en) Joint solidification tool
EP3158161B1 (en) An elevator device for drilling systems
AU2021457811A1 (en) Automatic system and method for exchanging, storing and lubricating tricone bits
EP3361039A1 (en) Drill string guiding device and method of joining drill string components with such a device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant