KR20090007420A - 드릴 로드 취급기 - Google Patents

Abstract

연장 부재 취급 수단은, 고정물에 부착되는 기저부(11)와, 제1 축을 가지는 연장 부재 지지대(13)를 포함하여 이루어지는데, 연장 부재 지지대는 연장 부재에 맞물리고 상기 연장 부재를 제1 축에 평행이 되게끔 지지하며 연장 부재를 연장 부재 지지대와 맞물리게끔 이동시키도록 구성된 맞물림 수단(19)을 포함하여 이루어진다. 여기에서 연장 부재 지지대는 기저부로부터 제1 축을 가로지르는 제2 축에 대하여 회전 가능하게 지지됨으로써, 연장 부재 지지대로부터 지지될 때의 연장 부재가 직립 위치와 실질적으로 수평인 위치 사이에서 이동될 수 있다. 그리고, 기저부는 고정물인 상기 연장 부재 지지대 상에서, 연장 부재의 원하는 직립 위치에 있는 제1 위치와 상기 제1 위치에서 떨어진 하나 이상의 위치 사이에서, 이동 가능하다.

드릴, 연장 부재, 지지대

Description

드릴 로드 취급기{Drill Rod Handler}

본 발명은 드릴 로드 조각, 봉(棒), 파이프 등과 같은 연장 부재에 대한 취급 수단에 대한 것이다.

본 명세서 전체에 있어, "드릴 로드(drill rod)"라는 용어는 보어 구멍(bore hole)과 우물의 시추(drilling), 설치 및 수리에 사용되는 모든 형태의 연장 부재(elongate member)를 포함하여 취해진 것이며, 보어 구멍에 사용되기 위해 조각으로써 구비되어 상호 연결되는 로드(rod), 파이프, 튜브 및 케이싱(casing)을 포함한다.

본 발명의 특정한 일 적용예는 보어 구멍을 시추하는 데에 사용되는 드릴 굴삭구(drill rig)와 함께 사용될 수 있는 부속물에 대한 것이다. 이러한 드릴 굴삭구는 통상 그에 마운팅된 드릴 헤드(drill head)를 가지는 직립 기둥(mast)을 포함하여 이루어지는데, 드릴 헤드는 기둥을 따라 이동할 수 있고, 또한 드릴 헤드는 드릴 스트링(drill string)의 상단을 수용하여 맞물릴 수 있는 수단을 구비하여, 보어 구멍 내에서 회전할 수 있게끔 드릴 스트링에 회전력을 가함으로써, 상기 회전이 드릴 스트링의 하단에 마운팅된 드릴 날(drill bit)에 의한 절단 작업을 할 수 있도록 한다. 드릴 스트링은 끝과 끝을 이어 연결되는 드릴 로드의 여러 조각들 을 포함하여 이루어지는데, 드릴 로드의 길이는 통상 길어봐야 기둥의 높이와 동일하다. 드릴 로드 각각의 길이는 6m 정도까지 될 수 있는 경우가 일반적이다. 드릴 헤드가 기둥의 하단에 도달했을 때의 드릴 작업이 이루어지는 동안, 드릴 스트링은 체결한 상태로 유지되고 드릴 헤드는 드릴 스트링으로부터 연결이 해제된다. 그리고나서, 드릴 로드의 새로운 조각이, 새로운 조각의 상단은 드릴 헤드에 맞물리고 새로운 조각의 하단은 드릴 스트링의 상단에 맞물리도록 위치로 세워진다. 드릴 로드의 새로운 조각이 일단 설치되면, 드릴 헤드가 기둥의 하단에 다시 도달할 때까지는 드릴 작업을 재개할 수 있다. 수백 미터 뻗는 깊은 보어 구멍의 드릴 작업이 이루어지는 동안에는, 드릴 로드의 새로운 조각들을 매우 규칙적인 간격으로 드릴 스트링 내에 배치할 필요가 있다.

드릴 굴삭구가 트럭이나 로리(lorry)와 같은 자동차의 차체에 마운팅되고, 드릴 로드의 조각들은, 동일한 차량 또는 드릴 굴삭구 옆에 대어진 차량 상의, 아니면 드릴 굴삭구 옆의 지면 상의 드릴 기둥 옆 적재 어레이(stack array)에 수평으로 놓여지도록 보관 지역에 마운팅되는 것이 일반적이다.

드릴 로드의 새로운 조각을 보관소로부터 기둥으로 세우는 통상의 방법은, 기둥의 상단에 위치하여 드릴 로드의 조각을 위치로 들어올리는 권양기(捲揚機, winch)가 보유한 케이블에 홀더를 연결하는 드릴 로드 조각의 길이를 따라 홀더(holder)를 마운팅하는 것을 포함한다. 이것은, 드릴 로드 조각이 위치로 세워질 때, 드릴 로드 조각의 최하단을 지지하고 안내하기 위해 필요한 드릴 굴삭반의 어느 구성원에 의한 조작을 요한다. 드릴 장소의 특성상, 이 작업은 아주 위험할 수 있다. 또한, 시추하는 드릴 로드를 세우는 동안, 드릴 로드 조각의 상부가 드릴 기둥 상의 어떤 장애물을 때려서 그 하단이 예기치 못한 방식으로 이동하게 됨으로써 굴삭반 구성원의 부상을 초래할 수 있다는 것이 알려져 있다. 또한, 이 공정은 일 단부를 안내하는 굴삭반 구성원과 권양기를 제어하는 다른 굴삭반 구성원 사이의 조화로운 연결을 필요로 한다.

마찬가지로 드릴 스트링을 세우는 동안, 드릴 로드의 조각들을 드릴 스트링으로부터 규칙적으로 제거하고, 드릴 굴삭구와 동일한 차량 또는 다른 인근의 차량 상에 위치하거나 드릴 굴삭구 옆의 지면 상에 위치할 수 있는 기둥 옆에 위치하는 보관 지역에 조각들을 놓을 필요가 생긴다. 이것 또한 드릴 로드 조각들을 취급하고 보관하기 위해 필요한 작업자에 대한 위험을 만들어낼 수 있다.

이에 대한 종래의 대안으로서, 드릴 로드를 취급하기 위한 장치가 제시되어 왔는데, 그 예가 호주특허 제693382호와 미국특허 제6298927호에 나타나 있다.

본 발명의 배경과 종래 기술에 대한, 명세서 전체를 통한 설명은 단지 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 의도이다. 본 명세서에서의 설명이, 언급된 내용의 어떤 것이 본 출원의 우선일 당시 호주 또는 세계에서 통상의 일반적 지식에 속하는 것이라는 것을 인정하거나 수용하는 것은 아니라는 것을 이해해야 할 것이다.

본 발명의 목적은, 드릴 로드 조각과 같은 연장 부재를, 상기 부재에 대한 보관 지역과 작업자의 부상 가능성을 감소시킬 수 있는 직립 위치 사이에서 지지하고 취급하는 수단을 제공하는 것이다.

또한, 드릴 로드 취급의 효율을 개선하는 것도 본 발명의 목적이다.

본 명세서 및 특허청구범위 전체에 걸쳐, 문장에서 달리 명시하지 않는 한, "포함" 이라는 용어는 언급된 구성요소 또는 구성요소의 그룹을 포함한다는 것을 의미하나, 다른 구성요소 또는 구성요소의 그룹을 배제하는 것은 아니라는 것을 이해해야 할 것이다.

제1태양에 따른 본 발명은, 일 단부에서 지지되도록 구성되고, 타 단부는 연장 부재를 수용하고 연장 부재에 평행한 제1 축을 따라 제1 위치로부터 연장 부재 지지대에 맞물리도록 연장 부재를 축방향으로 이동시키기 위한 연장 부재 지지대를 제공하는 암(arm); 및 제1 축을 가로지르는 제2 축에 대하여 반경방향 암 상에서 회전가능하여, 연장 부재가 직립 위치로 이동할 수 있게 하는 연장 부재 지지대(elongate member support);를 포함하여 이루어지며, 상기 암의 일 단부는 연장 부재가 제3 축에 대하여 제2 위치로 이동할 수 있도록 마운팅되는 연장 부재 취급기에 대한 것이다.

다른 태양에 따른 본 발명은, 고정물에 부착되도록 구성된 기저부(base); 및 제1 축을 가지며, 연장 부재와 맞물려서 제1 축과 평행하게끔 연장 부재를 지지하고 연장 부재를 연장 부재 지지대와 맞물리도록 이동시키도록 구성된 맞물림 수단을 포함하며, 기저부로부터 제1 축을 가로지르는 제2 축에 대하여 회전가능하게 지지되는 연장 부재 지지대;를 포함하여 이루어지고, 이에 의해 연장 부재 지지대로부터 지지될 때 연장 부재는 직립 위치와 실질적으로 수평인 위치 사이에서 이동할 수 있으며, 기저부는 연장 부재의 원하는 직립 위치에 위치하는 제1 위치와 제1 위치로부터 떨어진 하나 이상의 위치 사이의 고정물인 상기 연장 부재 지지대 상에서 이동할 수 있는 연장 부재 취급수단에 대한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 고정물은 보어 구멍에 위치하는 드릴 스트링에 결합된 드릴 기둥을 가지는 드릴 굴삭구를 포함하여 이루어지고, 연장 부재는 드릴 로드 조각을 포함하여 이루어지는데, 이 때 직립 축은 드릴 스트링 축에 실질적으로 평행하다.

또 다른 태양에 따른 본 발명은, 사용시 보어 구멍에 위치하는 드릴 스트링에 결합되는 드릴 기둥에 인접한 드릴 굴삭구에 마운팅되도록 고안된 드릴 로드 취급 수단에 대한 것인데, 취급 수단은 드릴 굴삭구로부터 지지되도록 구성되는 기저부와, 제1 축을 가지고 드릴 로드 조각이 제1 축과 평행하게끔 드릴 로드 조각에 맞물리도록 그리고 드릴 로드 조각을 연장 부재 지지대와 맞물리고 맞물림에서 해제되게끔 길이 방향으로 이동시키도록 구성된 맞물림 수단을 가지는 연장 부재 지지대를 포함하여 이루어진다. 연장 부재 지지대는 제1 축을 가로지르는 제2 축에 대하여 기저부로부터 회전 가능하게 지지되어 있어서, 연장 부재 지지대로부터 지지될 때의 드릴 로드 조각이 직립 위치와 실질적으로 수평인 위치 사이에서 이동될 수 있다. 이 때 직립 축은 드릴 스트링 축에 실질적으로 평행하고, 드릴 로드 조각이 드릴 스트링에 실질적으로 정렬되어 있는 제1 위치와 제1 위치에서 떨어진 하나 이상의 위치 사이에 있는 직립 위치에 드릴 로드 조각이 있을 때, 기저부는 드릴 굴삭구에 대하여 이동 가능하다.

또 다른 태양에 따른 본 발명은, 보어 구멍에 위치하는 드릴 스트링에 결합되는 드릴 기둥과, 사용시 드릴 기둥에 인접하여 마운팅되도록 고안된 드릴 로드 취급 수단을 포함하여 이루어지는 드릴 시스템에 대한 것이다. 취급 수단은 드릴 굴삭구로부터 지지되도록 구성된 기저부; 및 제1 축을 가지고 드릴 로드 조각이 제1 축에 평행하게끔 드릴 로드 조각에 맞물리도록 그리고 드릴 로드 조각을 연장 부재 지지대와 맞물리고 맞물림에서 해제되게끔 길이 방향으로 이동시키도록 구성된 맞물림 수단을 가지는 연장 부재 지지대;를 포함하여 이루어진다. 연장 부재 지지대는 기저부로부터 제1 축을 가로지르는 제2 축에 대하여 회전 가능하게 지지됨으로써, 연장 부재 지지대로부터 지지될 때의 드릴 로드 조각은 직립 위치와 실질적으로 수평인 위치 사이에서 이동할 수 있다. 직립 축은 드릴 스트링 축에 실질적으로 평행하고, 드릴 로드 조각이 드릴 스트링에 실질적으로 정렬되어 있는 제1 위치와 제1 위치에서 떨어진 하나 이상의 위치 사이의 직립 위치에 드릴 로드 조각이 있을 때, 기저부는 드릴 기둥에 대하여 이동 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연장 부재 지지대는 드릴 로드 조각을 체결하여 맞물릴 수 있도록 그리고 드릴 로드 조각으로부터 맞물림 해제할 수 있도록 이동 가능한 클램프 요소 세트를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연장 부재 지지대는 연장 익스텐션(elongate extension)을 더 포함하여 이루어지는데, 맞물림 수단이 클램프 요소 쪽으로 및 클램프 요소로부터 떨어지도록 익스텐션을 따라 이동 가능하도록 익스텐션에 마운팅됨으로써, 연장 부재의 이동이 연장 부재 지지대에 각각 맞물리도록 한다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따르면, 맞물림 부재는 맞물림 부재가 연장 부재에 체결하여 맞물릴 수 있도록 하는 클램핑 수단을 포함한다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따르면, 연장 부재 지지대는 기저부 상에서 제1 축에 대하여 회전 가능하고, 드릴 로드 조각의 중심축은 연장 부재 지지대에 의해 맞물릴 때 제1 축으로부터 이격되어 있다.

본 발명에 따른 다른 바람직한 실시예에 따르면 기저부는, 일 단부 쪽으로 연장 부재 지지대를 지지하며, 드릴 스트링에 실질적으로 평행한 제3 축에 대하여 회전가능하도록 드릴 굴삭구로부터 타 단부에서 지지되도록 구성된 반경방향 암을 포함하여 이루어지는데, 제3 축에 대한 반경방향 암의 회전은 제1 위치와 제1 위치에서 떨어진 하나 이상의 위치 사이에서의 드릴 로드 조각의 이동을 야기한다.

또 다른 태양에 따른 본 발명은, 드릴 로드 조각을 드릴 기둥에 결합된 드릴 스트링 안에 설치하는 방법에 대한 것으로서, 드릴 로드 중간 조각에 맞물림으로써 드릴 기둥 옆에 위치한 드릴 로드 조각에 맞물리는 취급기를 제공하는 단계; 단부가 연장 부재 지지대에 맞물리도록 드릴 로드 조각을 축방향으로 이동시키는 단계; 연장 부재 지지대를 하단에 맞물리는 단계; 드릴 로드 조각을 드릴 로드 조각 축을 가로지르는 축에 대하여 드릴 스트링에 실질적으로 평행한 직립 위치로 회전시키는 단계; 드릴 로드 조각을 드릴 스트링에 정렬되는 위치로 이동시키는 단계; 및 드릴 로드 조각을 드릴 스트링 안에 위치시키는 단계;를 포함하여 이루어진다.

또 다른 태양에 따른 본 발명은, 드릴 로드 조각을 드릴 기둥에 결합된 드릴 스트링으로부터 제거하는 방법에 대한 것으로서, 드릴 로드 조각의 하단을 향한 위치에서 드릴 스트링의 드릴 로드 최상단 조각에 맞물리는 연장 부재 지지대를 가지는 취급기를 제공하는 단계; 드릴 스트링으로부터 떨어져 있고 드릴 로드 조각에 대하여 원하는 위치에 인접하여 위치한 곳으로 드릴 로드 조각을 이동시키는 단계; 드릴 로드 조각 축을 가로지르는 축에 대하여 드릴 로드 조각을 드릴 기둥 옆의 실질적으로 수평인 위치로 회전시키는 단계; 연장 부재 지지대와 맞물림 해제되도록 드릴 로드 조각을 축방향으로 이동시키는 단계; 및 드릴 로드 조각을 취급기로부터 맞물림 해제하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

본 발명은 후술하는 특정 실시예에 대한 설명에 비추어 보면 더 완전히 이해할 수 있을 것이다.

이하의 설명은 첨부된 도면을 참조하여 이루어진 것인 바, 도면은 다음과 같다.

도 1은 로드가 초기에 맞물림 수단에 의해 맞물렸을 때 드릴 기둥에 결합된 제1 실시예에 따른 로드 취급기의 등각도(isometric view)이다.

도 2는 연장 부재 지지대를 따라 이동하는 맞물림 수단을 나타내는, 도 1에 상응하는 등각도이다.

도 3은 연장 부재 지지대 상에서 최종 위치에 있는 드릴 로드 조각을 나타내는, 도 1과 도 2에 상응하는 등각도이다.

도 4는 보관소로부터 세워지는 로드를 도시하는, 상기 도면들에 상응하는 등각도이다.

도 5는 직립 위치로 세워졌을 때의 드릴 로드 조각을 도시하는, 상기 도면들에 상응하는 등각도이다.

도 6은 제2 축 근처의 반경방향 암에 대하여 피봇되고 있는 연장 부재 지지대를 도시하는 등각도이다.

도 7은 적재 위치와 최종 위치 사이의 중간 위치에서의 반경방향 암을 도시하는, 제1 실시예에 따른 상측 등각도이다.

도 8은 드릴 기둥 상의 최종 위치에서의 반경방향 암 및 드릴 로드를 도시하는, 도 7에 상응하는 등각도이다.

본 실시예는 드릴 굴삭구의 부착물 또는 합체물로서 드릴 굴삭구 안으로 합체될 수 있는 드릴 로드 취급 수단을 나타낸다. 이러한 드릴 굴삭구는 통상, 미끄럼 테이블(12)로부터 상방으로 뻗어 있으며(도 7과 도 8 참조), 미끄럼 테이블에 인접한 하부 위치와 기둥의 자유단 쪽으로 세워진 위치 사이에서 기둥을 따라 이동 가능한 드라이브 헤드(drive head, 미도시)를 가지는 직립 기둥(10)을 포함하여 이루어진다. 기둥은 마운팅 상에서 미끄럼 테이블의 평면 내에 실질적으로 보유되는가로지르는 축에 대하여 피봇 가능하다. 기둥의 피봇 운동은 제어되어, 보어 구멍이 어떤 원하는 각도로 시추될 수 있도록 기둥이 수평 또는 수직 위치를 포함할 수 있는 다양한 직립 위치를 채택할 수 있도록 한다.

본 실시예의 드릴 굴삭구는 전형적으로 차량(미도시)에 마운팅되도록 고안된다. 다른 실시예에서는, 드릴 굴삭구가 차량에 의해 운반된 후 차량으로부터 이탈 되어 정지 위치에 남겨질 수도 있다. 또 다른 실시예에서는, 드릴 굴삭구가, 예를 들어 Mini Sonic® 드릴 굴삭구와 동일한 방식으로, 그 자체로 휴대 가능하도록 구성될 수도 있다. 드릴 헤드는 드릴 스트링(미도시)의 상단을 수용하고 맞물 수 있는 수단을 구비하여, 드릴 스트링에 그것을 보어 구멍 내에서 회전하도록 하는 회전력을 가할 수 있음으로 인하여, 상기의 회전이 드릴 스트링의 하단에 마운팅된 드릴 날에 의한 절단 작업을 일으킨다. 또한, 드릴 헤드는 하방 힘을 드릴 스트링에 가하기 위한 수단을 가질 수 있고, 압축 공기를 드릴 날에 제공하는 압축 공기원에 결합되어서, 보어 구멍으로부터의 절단 관통 유격(cutting penetration clearance) 및 드릴 날 또는 스트링에 결합되는 유체 작동 해머(hammer)의 작동을 용이하게 한다. 또한, 몇몇 예에서는, 드릴 헤드가 당해 분야에서 알려진 음파 시추(sonic drilling) 공정에 대하여 진동 에너지를 선택적으로 가할 수 있다.

드릴 스트링은 끝과 끝을 이어 연결되는 다수의 드릴 로드(21) 조각을 포함하여 이루어지는데, 어떠한 개별적 드릴 로드의 길이라도 통상 기껏해야 기둥의 높이와 같다(예를 들어, 대략 6미터). 드릴 헤드가 기둥의 하단에 도달한 상태의 시추 작업 동안에, 드릴 스트링은 기둥에 보유되고 드라이브 헤드는 기둥의 상단으로 세워지기 위하여 드릴 스트링으로부터 단절되어 있다. 그리고 나서, 다음 드릴 로드의 상단이 드릴 헤드에 맞물리고 드릴 로드의 하단이 자유롭게 되도록 하기 위하여, 드릴 로드의 새로운 조각이 위치로 세워진다. 그 후, 드릴 헤드가 드릴 스트링의 상단에 맞물리기 위하여, 다음 드릴 로드를 하방으로 이동시킨다. 다음 드릴 로드가 설치되면, 드릴 헤드가 다시 기둥 하단에 도달할 때까지 시추작업이 재개된 다. 수백 미터에 대하여 뻗어 있을 수 있는 깊은 보어 구멍에 대한 시추 작업 동안에는, 드릴 로드의 새로운 조각들을 드릴 스트링 안에 매우 규칙적인 간격으로 위치시킬 필요가 있다. 드릴 굴삭구는, 동일한 차량이나 드릴 굴삭구 옆에 대어진 차량 상의 또는 드릴 굴삭구 옆의 지면 상의 드릴 기둥 옆의 적재 어레이 내에 수평으로 위치하도록, 사용되는 드릴 로드의 조각들을 수용할 수 있는 보관 지역(23)을 구비하는 것이 일반적이다.

종래에 있어, 드릴 로드의 새로운 조각을 보관소로부터 기둥으로 세우는 통상의 방법은, 홀더를 기둥의 상단에 위치하는 권양기(winch)에 의해 보유된 케이블에 연결하는 드릴 로드 조각의 길이를 따라 중간 위치에 홀더를 마운팅하는 단계;와, 드릴 로드 조각을 위치로 들어올리는 단계;를 포함하여 이루어진다. 이것은, 드릴 로드 조각이 위치로 세워질 때, 드릴 로드 조각의 최하단을 지지하고 안내하기 위래 필요한 드릴 굴삭반의 구성원에 의한 상당한 수동 개입을 필요로 한다. 또한, 이 공정은 일 단부를 안내하는 굴삭반 구성원과 권양기를 제어하는 다른 굴삭반 구성원 사이의 조화로운 연결을 필요로 한다. 드릴 로드 조각을 제거하는 반대의 공정에서는, 드릴 로드와 권양기 케이블의 조합을 제어하기 위해 유사한 양의 수동 노동이 필요하다. 그리고 때때로 드릴 스트링을 세우는 동안, 드릴 로드 조각들을 드릴 스트링으로부터 규칙적으로 제거하고, 그 조각들을 드릴 굴착구와 동일한 차량이나 다른 인접한 차량 상에 또는 드릴 굴착구 옆의 지면 상에 위치할 수 있는 기둥 옆에 위치하는 수직 보관 랙(vertical storage rack)에 위치시키는 것이 필요해진다.

여기에서 설명하는 실시예에 따른 드릴 로드 취급 수단의 목적은, 드릴 굴착구 기둥에 아주 근접하게 위치하여 보어 구멍에 위치하는 드릴 스트링과 정렬되는 위치로 넘겨지는 보관 지역(23)으로부터, 굴착반 구성원이 보관 지역(23)과 드릴 스트링 사이의 운동에 있어 드릴 로드를 조작하고 지지할 필요가 없이 그리고 권양기 케이블을 사용할 필요도 없이, 드릴 로드가 골라내어지게 하는 것이다. 여기에서 설명되는 본 실시예에 따른 드릴 로드 취급 수단은, 일단 드릴 스트링 상단을 지지하는 드라이브 헤드가 드릴 로드 조각이 드릴 스트링의 상단에 맞물리도록 내려지게 하기 위해 드릴 로드 조각의 상단에 맞물릴 수 있는 위치에 드릴 로드 조각이 있게 되면, 그것을 제공한다.

도시된 실시예에 따른 드릴 로드 취급 수단은, 반경방향 암(11)과 연장 부재 지지대(13)를 포함하여 이루어진다. 연장 부재 지지대(13)는 제1 축(X)과 연장 익스텐션(17)을 가진다. 연장 익스텐션은 연장 부재 지지대(13)의 일 측면으로 뻗어 있고, 제1 축(X)에 실질적으로 일치한다. 연장 부재 지지대 부재는 제1 축에 평행한 축을 따라 길이방향으로 이격될 수 있는 한 쌍의 클램프(15)와 같은 보유 메커니즘(retaining mechanism)을 포함하여 이루어지며, 각 클램프는 드릴 로드 조각의 측벽에 맞물리고 보유되도록 서로를 향하여 그리고 서로로부터 멀어지게 이동가능한 한 쌍의 클램핑 요소를 포함하여 이루어지는데, 그럼으로써 드릴 로드 조각이 연장 부재 지지대(13)로부터 지지될 때 제1 축(X)과 평행하게 횡방향으로 이격되어 지지된다.

연장 부재 지지대(13)는 또한, 제1 축(X)에 평행한 방향으로 이동 가능하도 록 되기 위하여 익스텐션 부재(17) 상에서 슬라이딩 가능하게 지지되는 맞물림 부재(19)를 포함한다. 맞물림 부재(19)는 드릴 로드 조각을 선택적으로 맞물리고 붙잡는 것이 가능하게 하기 위해 작동 가능한 클램프와 같은 추가적인 보유 메커니즘을 포함하여 이루어진다.

연장 부재 지지대(13)는 반경방향 암(11)의 일 단부에 마운팅되고, 반경방향 암의 타 단부는 드릴 기둥에 마운팅되거나 인접하여 위치한다. 연장 부재 지지대는 반경방향 암 상에서 제1 축을 가로지르는 제2 축(Y)에 대하여 회전 가능한데, 그것은 반경방향 암의 길이방향 축을 포함하여 이루어진다. 또한, 반경방향 암(11)의 일 단부는 드릴 굴삭구에 대한 피봇 운동을, 드릴 기둥 축과 결국 드릴 스트링에 실질적으로 평행한 제3 축(Z)에 대하여 할 수 있다. 드릴 굴삭구 상에서 이 제3 축에 대한 반경방향 암의 피봇 운동 범위는, 대략 270˚이다.

제1 축에 대한 부재 지지대(13)의 회전을 가능하게 하기 위하여 제1 동력 드라이브가 반경방향 암(11)과 연장 부재 지지대(13) 사이에 구비되며, 제2 축에 대한 연장 부재 지지대(13)의 회전을 일으키기 위하여 제2 동력 드라이브가 반경방향 암(11)과 연장 부재 지지대(13) 사이에 구비된다. 한편, 제3 축에 대한 반경방향 암의 회전을 가능하게 하기 위하여 제3 동력 드라이브가 구비된다. 동력 드라이브는 어떤 형태의 드라이브도 취할 수 있고, 유압, 공기압, 전기, 기계 등의 동력원을 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 드릴 로드 취급 수단은 드릴 기둥(10)의 일 측면에 위치하는 보관 지역(23)에 수용되는 드릴 로드(21) 조각에 맞물리기 위하여 고안되었다. 보관 지역(23)은 드릴 굴삭구를 지지하는 차량(20)이나 다른 차량(20)에 수용될 수 있고, 또는 지면 상이나 드릴 기둥(10)에 아주 근접하는 다른 적당한 구조물 상에서 지지될 수도 있다.

보관 지역(23)은, 길이방향으로 이격된 U-형 부재(25) 세트와 같은 어떤 알려진 형태의 보관 메커니즘에 의해 결정된다. 길이방향으로 이격된 U-형 부재(25) 세트는, 연장 부재 지지대가 보관 지역 가까이에 위치하고 익스텐션이 그 안의 드릴 로드 조각들을 덮을 때에, U-형 부재 아래에 위치하며 보관 지역 내에 수용되는 로드 조각의 길이방향 축에 평행하고 제1 축(X)에 평행한 축에 대하여 회전할 수 있다. 피봇 가능한 지지대는 U-형 부재 세트로 하여금, 드릴 로드 조각들이 연장 부재 지지대(13)에 맞물릴 준비가 되게 위치하게 할 수 있도록 기울어지게 한다.

작동시, 도시된 실시예에 따른 드릴 로드 취급 수단은, 도 8에 도시된 바와 같이 드릴 로드 조각이 드릴 스트링과 정렬하게 되도록, 보관 지역(23) 내의 드릴 로드(21) 조각을 맞물리게 하고, 드릴 로드 조각을 연장 부재 지지대(13) 안에 위치시키며, 드릴 로드 조각을 보관 지역(23)으로부터 들어올리며, 그것을 기둥(10) 상의 위치로 이동시킬 수 있다. 이 작동을 효과적으로 하기 위하여, 반경방향 암(11)이, 연장 지지대가 보관 지역(23)에 위치한 드릴 로드 조각의 일 단부에 인접하여 놓이게 될 때까지, 초기에 기둥(10)에 인접한 위치로부터 제3 축(Z)에 대하여 회전하도록 구동된다.

그리고 나서, 연장 부재 지지대(13)의 제1 축(X)이 보관 지역(23)에 보관된 드릴 로드(21) 조각들의 길이방향 축에 실질적으로 평행하게 되도록, 연장 부재 지 지대는 제2 축(Y)에 대하여 회전하도록 구동된다. 그 다음에, 연장 익스텐션(17)이 보관 지역 내의 드릴 로드 조각들을 가까이 덮게 되도록, 연장 부재 지지대는 제1 축(X)에 대하여 회전하도록 구동된다.

그리고 나서, 맞물림 수단(19)은 연장 익스텐션(17)을 따라 길이방향으로 연장 익스텐션(17)의 바깥 단부 쪽으로 이동하도록 구동된다. 맞물림 수단(19)인 추가적인 클램프는 드릴 로드(21) 조각에 맞물리도록 구동된다.

그 다음에, 맞물림 수단(19)은 도 2와 도 3에 도시된 것과 같이, 드릴 로드(21) 조각이 맞물림 해제된 클램핑 요소인 클램프(15)와 맞물리게 되도록, 연장 부재 지지대(13) 방향으로 길이방향 익스텐션(17)을 따라 길이방향으로 이동한다. 일단 드릴 로드(21) 조각이 연장 부재 지지대(13) 내의 원하는 곳에 위치하게 되면, 클램프(15)는 도 3에 도시된 것과 같이 드릴 로드(21) 조각에 체결되어 맞물리게 된다.

일단 드릴 로드(21) 조각이 연장 부재 지지대(13)에 맞물리게 되면, 도 4에 도시된 것과 같이 드릴 로드(21) 조각이 보관 지역(23) 내의 실질적으로 평행한 위치로부터 들어올려지게 하기 위하여, 드릴 로드 조각이 제2 축(Y)에 대하여 회전하도록 구동된다. 그리고 나서, 궁극적으로는 도 5에 도시된 것과 같이 직립 위치로 이동하게 되는데, 여기서는 기둥(10) 옆의 실질적으로 직립한 곳에 위치하여 기둥(10)에 실질적으로 평행하게 된다.

도 5와 도 6의 다른 위치들에서 나타난 것과 같이, 연장 부재 지지대(13) (및 보유된 드릴 로드)는 반경방향 암(11) 상에서 제1 축(X)에 대하여 회전하도록 구동된다. 드릴 로드(21) 조각의 중심축으로부터의 제1 축(X)의 가로방향 변위로 인하여, 드릴 스트링과 정렬되어 위치할 준비가 되어 있는 곳에 위치하기 위하여, 드릴 로드(21) 조각은 반경방향 암(11)의 일 단부에 대하여 회전하도록 구동된다.

그리고 나서, 반경방향 암(11)은 도 7과 도 8에서 나타난 것과 같이, 드릴 로드(21) 조각을 드릴 스트링과 정렬되도록 하기 위하여, 제3 축(Y)에 대하여 회전하도록 구동된다. 이 최종 위치에서, 드릴 굴착구의 드라이브 헤드(미도시)는, 드릴 로드 조각을 기둥 저부에 위치하는 드릴 스트링에 맞물리게 하기 위하여, 드릴 로드(21) 조각의 상단에 맞물릴 수 있다. 드릴 로드(21) 조각이 드릴 스트링에 맞물려 있을 때, 드릴 로드(21) 조각이 클램핑 부재(15)를 통해 슬라이딩 가능하게 이동할 수 있도록 하기 위하여, 클램프(15)에 의한 체결 맞물림은 헐거워질 수 있으나, 반면 클램핑은 여전히 제한되어 이동시 드릴 스트링에 맞물리는 드릴 로드(21) 조각의 정렬을 유지하게 된다.

드릴 로드(21) 조각을 드릴 스트링으로부터 제거하기 위하여, 반경방향 암(11)은 초기에, 클램프(15)가 드릴 로드 조각에 맞물릴 때까지, 제3 축(Z)에 대하여 기둥(10) 상에서 회전하도록 구동된다. 그리고 나서, 클램프가 드릴 로드 조각에 맞물린다. 그리고 나서, 반경방향 암의 바깥 단부를 보관 지역(23)에 인접하게 하기 위하여, 반경방향 암(11)은 기둥(10) 상에서 제3 축(Z)에 대하여 회전하도록 구동된다.

연장 부재 지지대(13)는, 그에 의해 지지된 드릴 로드 조각이 보관 지역(23)에 가장 근접하게 위치하게 되도록, 반경방향 암(11) 상에서 제1 축(X)에 대하여 회전하도록 구동된다. 그리고 나서, 드릴 로드 조각이 보관 지역 내에 이미 수용된 드릴 로드 조각들의 위에서 평행하게 위치하게 될 때까지, 연장 부재 지지대(13)는 반경방향 암(11) 상에서 제2 축(Y)에 대하여 회전하도록 구동된다.

그리고 나서, 맞물림 부재(19)는 익스텐션 부재(17)를 따라 이동하고, 그 추가적인 클램프는 드릴 로드 조각에 맞물리는 반면, 클램프(15)는 그로부터 맞물림 해제된다. 맞물림 부재(19)의 반경방향 암으로부터 떨어져 익스텐션 부재(17)로의 이동과 함께, 드릴 로드 조각은 보관 지역 내에 수용된 드릴 로드 조각들의 바로 위에 위치하고, 추가적인 클램프로부터 해제되면, 드릴 로드 조각은 보관 지역(23) 안으로 쌓이게 된다.

기둥(10) 상에서 반경방향 암의 270˚이동범위 내 어떤 곳에도 위치할 수 있는 트럭 몸체(20), 트레일러 등의 차량 상에 보관 지역(23)이 수용될 수 있다는 것이 본 발명의 일 특징이라는 것을 이해해야 할 것이다.

본 발명은 여기에서 설명한 특정의 실시예에 의해 그 범위가 제한되서는 아니된다. 본 실시예는 단지 예시의 목적으로 의도된 것이다. 기능적으로 상당하는 구성 및 방법은 명백히 여기에서 설명한 본 발명의 범위 내에 포함될 것이다.

본 명세서의 내용에 포함되어 있음.

Claims (21)

1. 일단에서 지지되도록 구성되는 암(arm);

   연장 부재를 수용하고 상기 연장 부재를 연장 부재에 평행한 제1 축을 따라 축방향으로 제1 위치로부터 연장 부재 지지대와 맞물리도록 이동시키기 위하여, 연장 부재 지지대를 제공하는 암의 타 단부;

   상기 연장 부재가 직립 위치로 이동되도록 하기 위하여, 반경방향 암 상에서 상기 제1 축을 가로지르는 제2 축에 대하여 회전가능한 연장 부재 지지대; 및

   상기 연장 부재가 제3 축에 대하여 제2 위치로 이동할 수 있도록 마운팅되는 암의 일 단부;를 포함하여 이루어지는 연장 부재 취급기.
2. 고정물인 연장 부재 지지대에 부착되도록 구성되는 기저부를 포함하여 이루어지는 연장 부재 취급 수단으로서,

   상기 연장 부재 지지대는 제1 축을 가지고,

   상기 연장 부재 지지대는, 연장 부재에 맞물리며, 연장 부재가 제1 축과 평행하게 되도록 연장 부재를 지지하며, 연장 부재 지지대에 맞물리도록 연장 부재를 이동시키도록 구성된 맞물림 수단을 포함하여 이루어지며,

   상기 연장 부재 지지대는 제1 축을 가로지르는 제2 축에 대하여 회전가능하도록 기저부로부터 지지되어 있음으로써, 연장 부재 지지대로부터 지지될 때의 연장 부재는 직립 위치와 실질적으로 수평인 위치 사이에서 이동할 수 있고,

   상기 기저부는, 연장 부재의 원하는 직립 위치에 있는 제1 위치와 상기 제1 위치에서 떨어진 하나 이상의 위치 사이에 있는 고정물인 상기 연장 부재 지지대 상에서, 이동가능한 연장 부재 취급 수단.
3. 제2항에 있어서,

   상기 고정물은 보어 구멍 내에 위치하는 드릴 스트링과 결합된 드릴 기둥을 가지는 드릴 굴삭구를 포함하여 이루어지고,

   상기 연장 부재는 드릴 로드 조각을 포함하여 이루어지며,

   직립 축은 드릴 스트링 축에 실질적으로 평행인 연장 부재 취급 수단.
4. 사용시, 보어 구멍 내에 위치하는 드릴 스트링과 결합된 드릴 기둥에 인접하여 마운팅되는 드릴 로드 취급 수단으로서,

   드릴 굴삭구로부터 지지되도록 구성된 기저부; 및

   제1 축을 가지고, 드릴 로드 조각이 제1 축에 평행하게 되도록 드릴 로드 조각에 맞물리며 드릴 로드 조각을 연장 부재 지지대와 맞물리거나 맞물림 해제되게끔 길이 방향으로 이동시키도록 구성된 맞물림 수단을 가지는 연장 부재 지지대;를 포함하여 이루어지며,

   상기 연장 부재 지지대는 제1 축을 가로지르는 제2 축에 대하여 회전가능하도록 기저부로부터 지지되어 있음으로써, 연장 부재 지지대로부터 지지되어 있을 때의 드릴 로드 조각이 직립 위치와 실질적으로 수평인 위치 사이에서 이동될 수 있고,

   직립 축은 드릴 스트링 축에 실질적으로 평행하며,

   상기 드릴 로드 조각이 드릴 스트링과 실질적으로 정렬되어 있는 제1 위치와 제1 위치에서 떨어진 하나 이상의 위치 사이의 직립 위치에 드릴 로드 조각이 있을 때, 상기 기저부는 드릴 기둥에 대해 이동가능한 드릴 로드 취급 수단.
5. 제4항에 있어서,

   상기 연장 부재 지지대는, 드릴 로드 조각과 체결하여 맞물리고 드릴 로드 조각으로부터 맞물림 해제될 수 있도록 이동가능한 클램프 요소 세트를 포함하여 이루어지는 드릴 로드 취급 수단.
6. 제5항에 있어서,

   상기 연장 부재 지지대는,

   연장 익스텐션; 및

   상기 익스텐션을 따라 클램프 요소 쪽으로 그리고 클램프 요소에서 멀어지게 이동가능하도록 상기 익스텐션에 마운팅되어, 각각 연장 부재 지지대와 맞물리게 되는 연장 부재의 이동을 일으키는 맞물림 수단들;을 더 포함하여 이루어지는 드릴 로드 취급 수단.
7. 제6항에 있어서,

   상기 맞물림 부재는, 맞물림 부재가 연장 부재와 체결하여 맞물리게 하는 클램핑 수단을 포함하는 드릴 로드 취급 수단.
8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 연장 부재 지지대는 기저부 상에서 제1 축에 대하여 회전 가능하고,

   상기 연장 부재 지지대에 의해 맞물려 있을 때의 드릴 로드 조각의 중심축은 제1 축으로부터 이격되어 있는 드릴 로드 취급 수단.
9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기저부는 연장 부재 지지대를 일 단부 쪽으로 지지하고, 드릴 스트링에 실질적으로 평행한 제3 축에 대하여 회전가능하도록 타 단부에서 지지되는 반경방향 암을 포함하여 이루어지며,

   상기 제3 축에 대한 반경방향 암의 회전은, 제1 위치와 제1 위치에서 떨어진 하나 이상의 위치 사이에서의 드릴 로드 조각의 이동을 일으키는 드릴 로드 취급 수단.
10. 보어 구멍 내에 위치하는 드릴 스트링에 결합되는 드릴 기둥과, 사용시 드릴 기둥에 인접하여 마운팅되는 드릴 로드 취급 수단을 포함하여 이루어지는 드릴 시스템으로서,

    상기 취급 수단은 드릴 굴삭구로부터 지지되도록 구성되는 기저부; 및

    제1 축을 가지며, 드릴 로드 조각이 제1 축에 평행하게 되도록 드릴 로드 조각에 맞물리고 드릴 로드 조각을 연장 부재 지지대와 맞물리거나 맞물림 해제 되게 길이방향으로 이동시키도록 구성된 맞물림 수단을 가지는 연장 부재 지지대;를 포함하여 이루어지고,

    상기 연장 부재 지지대는 제1 축을 가로지르는 제2 축에 대하여 회전 가능하게 기저부로부터 지지됨으로써, 연장 부재 지지대로부터 지지되어 있을 때의 드릴 로드 조각이 직립 위치와 실질적으로 수평인 위치 사이에서 이동할 수 있으며,

    직립 축은 드릴 스트링 축에 실질적으로 평행하고,

    상기 드릴 로드 조각이 드릴 스트링과 실질적으로 정렬되는 제1 위치와 제1 위치에서 떨어진 하나 이상의 위치 사이의 직립 위치에 드릴 로드 조각이 있을 때, 상기 기저부는 드릴 기둥에 대해 이동가능한 드릴 시스템.
11. 제10항에 있어서,

    상기 연장 부재 지지대는, 드릴 로드 조각에 체결되어 맞물리며 드릴 로드 조각으로부터 맞물림 해제될 수 있도록 이동가능한 클램프 요소 세트를 포함하여 이루어지는 드릴 시스템.
12. 제11항에 있어서,

    상기 연장 부재 지지대는 연장 익스텐션을 더 포함하여 이루어지며,

    맞물림 수단들이 클램프 요소 쪽으로 그리고 클램프 요소로부터 멀어지게 상 기 익스텐션을 따라 이동할 수 있도록, 상기 익스텐션에 맞물림 수단들이 마운팅됨으로써, 맞물림 수단 각각이 연장 부재 지지대에 맞물리게 되는 연장 부재의 이동을 일으키는 드릴 시스템.
13. 제12항에 있어서,

    상기 맞물림 부재는, 맞물림 부재가 연장 부재에 체결되어 맞물릴 수 있게 하는 클램핑 수단을 포함하는 드릴 시스템.
14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 연장 부재 지지대는 기저부 상에서 제1 축에 대하여 회전 가능하고,

    상기 연장 부재 지지대에 의해 맞물렸을 때의 드릴 로드 조각 중심축은 제1 축으로부터 이격되어 있는 드릴 시스템.
15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기저부는, 일 단부 쪽으로 연장 부재 지지대를 지지하고 드릴 스트링에 실질적으로 평행한 제3 축에 대하여 회전가능하도록 타 단부에서 지지되도록 구성되는 반경방향 암을 포함하여 이루어지며,

    상기 제3 축에 대한 반경방향 암의 회전은, 제1 위치와 상기 제1 위치에서 떨어진 하나 이상의 위치 사이에서의 드릴 로드 조각의 이동을 일으키는 드릴 시스템.
16. 드릴 로드 조각을 드릴 기둥에 결합된 드릴 스트링 안에 설치하는 방법으로서,

    드릴 로드 중간 조각에 맞물림으로써 드릴 기둥 옆에 위치하는 드릴 로드 조각에 맞물리는 취급기를 제공하는 단계;

    일 단부가 연장 부재 지지대에 맞물리도록 드릴 로드 조각을 축방향으로 이동시키는 단계;

    연장 부재 지지대를 하단에 맞물리는 단계;

    드릴 로드 조각을 드릴 스트링에 실질적으로 평행한 직립 위치로, 드릴 로드 조각 축을 가로지르는 축에 대하여 회전시키는 단계;

    드릴 로드 조각을 드릴 스트링에 정렬되는 위치로 이동시키는 단계; 및

    드릴 로드 조각을 드릴 스트링 안에 위치시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 드릴 로드 조각 설치방법.
17. 드릴 로드 조각을 드릴 기둥에 결합된 드릴 스트링으로부터 제거하는 방법으로서,

    드릴 로드 조각의 하단을 향한 위치에서 드릴 스트링의 드릴 로드 최상단 조각에 맞물리는 연장 부재 지지대를 가지는 취급기를 제공하는 단계;

    드릴 스트링으로부터 떨어져 있고 드릴 로드 조각에 대하여 원하는 위치에 인접하여 위치한 곳으로 드릴 로드 조각을 이동시키는 단계;

    드릴 로드 조각 축을 가로지르는 축에 대하여, 드릴 로드 조각을 드릴 기둥 옆의 실질적으로 수평인 위치로 회전시키는 단계;

    연장 부재 지지대와 맞물림 해제되도록 드릴 로드 조각을 축방향으로 이동시키는 단계; 및

    드릴 로드 조각을 취급기로부터 맞물림 해제하는 단계;를 포함하여 이루어지는 드릴 로드 조각 제거방법.
18. 첨부된 도면을 참조하여 명세서에서 설명한 것과 실질적으로 같은 드릴 로드 취급 수단.
19. 첨부된 도면을 참조하여 명세서에서 설명한 것과 실질적으로 같은 드릴 시스템.
20. 첨부된 도면을 참조하여 명세서에서 설명한 것과 실질적으로 같은, 드릴 로드 조각을 드릴 기둥에 결합된 드링 스트링 안에 설치하는 방법.
21. 첨부된 도면을 참조하여 명세서에서 설명한 것과 실질적으로 같은, 드릴 로드 조각을 드릴 기둥에 결합된 드링 스트링으로부터 제거하는 방법.

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