KR20110113607A - 암이 강화된 파이프 운반 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 파이프 운반 장치(10)는 지지 구조(16), 상기 지지 구조(16)와 상호 연결되어 상기 지지 구조(16) 및 암(24)이 제1의 자유도 내에서 제1 위치 및 제2 위치 사이를 이동 가능하게 하는 상기 암(24), 그리고 상기 암(24) 및 상기 지지 구조(16)가 상기 제2 위치에 있을 때 상기 암(24)과 협력하는 강화부(stiffener)를 포함한다. 상기 강화부는 상기 제2 위치에서 상기 암(24)에 기계적인 저항을 인가한다. 상기 제2 위치는 상기 지지 구조(16) 및 상기 암(24)의 진행의 말미에 있다. 상기 강화부는 상기 암(24)이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동할 때 상기 암(24)에 가변 저항을 인가한다. 상기 가변 저항은 상기 암이 상기 제2 위치에 있을 때 가장 크다.

Description

암이 강화된 파이프 운반 장치{PIPE HANDLING APPARATUS WITH ARM STIFFENING}

본 발명은 관, 혹은 파이프, 운반 장치 및 케이싱(casing) 삽관 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 파이프를 수평 방향에서 수직 방향으로 이동시키는 파이프 운반 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 시추 장비(drilling rig) 위에 파이프 및 케이싱을 설치하는 파이프 운반 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 파이프를 단일한 자유도(degree of freedom)로 이동시키는 파이프 운반 장치에 관한 것이다. 나아가, 본 발명은 부하(load)가 방출(릴리스)될 때 되튀김(springback)을 방지하기 위한 강화 시스템에 관한 것이다.

시추장비(drill rig)들은 미리 이송된 관 또는 관 모양의 스트링에 연결하기 위해 시추 저상에 인접한 파이프 랙으로부터 시추 저상에 있는 작은 구멍 또는 시추공으로 관 부재들을 이송하기 위한 여러 가지 방법들을 사용하고 있다. 여기서 사용된 상기 "관(tubular)" 또는 "파이프(pipe)"이라는 용어는 모든 형상의 시추용 파이프, 시추용 칼라(drill collar), 케이싱(casing), 라이너(liner), 갱저 조립체(bottom hole assembly: BHA) 및 당해 기술분야에서 공지된 다른 종류의 관들을 포함한다.

통상적으로 시추(굴착)장비들은 파이프 랙으로부터 유정 중심부 위의 수직 위치로 관을 이송하기 위하여 시추용 크레인과 이송 시스템의 조합체를 활용하였다. 종래의 시스템에 있어서의 명백한 불리한 점은 파이프 엘리베이터를 상기한 관에 부착함에 있어 그리고 드릴 랙(drill rack)으로부터 유정 최상부(well head)의 로터리 테이블로 파이프를 이동시킴에 있어 현저하게 수작업을 수반한다는 것이다. 작업자들의 근처에서 이러한 수작업으로 이루어지는 이송작업은 잠재적으로는 매우 위험하고 사실 시추작업에 있어 수많은 상해를 야기하여 왔다. 더욱이 상기 관이 파이프 랙으로부터 시추 저상으로 이송될 때 호이스트 시스템은 관들이 시추장비의 좁은 작업통로(catwalk) 또는 다른 부분들과 접촉하게 될 수도 있다. 이것은 관을 손상시켜 유정에서 연속된 시추관들 사이의 연결의 완전성에 영향을 미칠 수도 있다.

파이프 랙으로부터 유정 플랫폼으로 파이프를 이송하는 하나의 방법으로서 파이프 랙 상에서 하나의 선택된 파이프 주변의 장비 상에서 한 라인의 일단을 잡아매는 것이 있다. 상기 파이프는 그 다음에 플랫폼 위로 들어 올려져 그것의 하단부가 유정 구멍에 놓인다. 상기 유정 구멍은 단순히 파이프를 임시로 지지하는 로터리 테이블에 인접한 수직의 연장된 원통형 컨테이너이다. 파이프를 드릴 스트링(drill string)에 추가하는 것이 필요할 때, 슬립들이 로터리 테이블 상의 드릴 스트링 주위에 고정됨으로써 드릴 스트링을 유정 구멍에서 지지하게 된다. 상기 파이프는 이송장치로부터 분리되며, 엘리베이터 또는 켈리(kelly)가 유정 구멍에 있는 파이프에 연결된다. 그 다음, 이송 블록이 드릴 스트링 위에 파이프를 위치함으로써 상승한다. 드릴 스트링의 상단부에 파이프를 고정하기 위해 집게(tongs)가 사용된다. 시추 파이프 엘리베이터는 칼라로부터 시추 파이프를 매달고 있는데, 그 칼라는 파이프의 일단부 주변에 형성되고 그 파이프를 고정하지는 않도록 하는데, 이렇게 함으로써 파이프를 드릴 스트링에 스레드(threadably) 형태로 맞물리게 하기 위하여 파이프의 회전운동을 가능하게 한다.

시추장비에 인접한 랙으로부터 케이싱 접합부(casing joint)들을 이동시키기 위한 종래의 기술은 시추장비로부터의 하나의 열을 상기 랙 상의 선택된 케이싱 접합부의 일단에 묶는 것을 포함하고 있다. 상기 열은 시추장비 플랫폼으로 안내되는 램프(ramp) 위로 케이싱 접합부를 들어올림으로써 일어서게 된다. 로프가 랙으로부터 케이싱을 들어올림에 따라 케이싱의 하단부는 위험한 방식으로 플랫폼을 가로질러 흔들거리게 된다. 시추에 관련하여 플로팅 시스템이 사용될 때 이러한 위험은 더욱 증가한다. 로프가 그의 끝단에서 케이싱 주위에 묶이기 때문에 케이싱은 수직으로 매달려 있지 않고 어느 정도는 기울어지게 된다. 시추 저상부 위의 상승한 플랫폼 상에서 작업하고 있는 작업자는, 그 케이싱이 로터리 테이블 상에 위치한 슬립들에 의해 유정 구멍 속에서 매달려 있는 케이싱 열 안으로 관통되는 동안 그 케이싱의 상부를 파지하고 그것을 똑바로 유지해야만 한다.

시추중인 유정 근처의 랙 위에 배치된 파이프 또는 케이싱을 파지하고, 유정 구멍 위의 수직 방향으로 그것들을 이동한 다음, 유정 구멍에 매달려 있는 스트링 안으로 그것들을 하강시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

종전에는 수평 방향에서 수직 방향으로 하나의 파이프를 기계적으로 이동시키는 다양한 장치들이 제조되었고, 이로써 수직으로 자세를 잡은 파이프가 유정 구멍 속으로 설치될 수가 있었다. 이러한 장치들은 전형적으로 지지 구조와 연관되는 상호연결된 복수의 암(arm)들을 활용하였다. 파이프 이동을 위해서는 레버들, 암들, 그리고 지지 구조의 다른 구성요소들의 일련의 개별적인 이동들이 소망하는 결과를 달성하기 위한 조화된 방식으로 수행되어야만 했다. 전형적으로는 광범위한 유압식 액추에이터들이 상기 구성요소들 각각에 연결되어 소정의 이동을 수행하도록 하였다. 소망하는 움직임을 달성하기 위해서 이러한 액추에이터들 각각에 복잡한 제어 장치가 연결되었다. 또한 소망하는 결과를 달성하기 해서는 그러한 움직임들을 적절히 조절하기 위한 컨트롤러를 위한 정교한 프로그램을 필요로 하였다.

불행하게도, 그러한 시스템으로는 유압식 액추에이터(hydraulic actuator)들이 다른 요소들과 함께 시간에 따라 마모될 수가 있다. 더욱이, 각 액추에이터의 유압의 완전성이 시간에 따라 훼손될 수도 있다. 따라서 각 액추에이터에서 약간의 변화가 일어날 수 있다. 이러한 변화는 일단 발생하면 복잡한 기계장치를 정밀하지 않게끔 만들 수도 있다. 하나의 유압 요소의 고장은 수직 방향으로의 파이프의 정열과 연관되는 문제들을 더 악화시킬 수도 있다. 소망하는 결과를 계속해서 달성하기 위해서는 프로그래밍 상의 컨트롤이 종종 요구된다. 기본적으로는 더 많은 액추에이터들이 그러한 시스템에 통합될수록 시추용 관의 바람직한 공급 측면에 있어 오류, 부정확성 및 편차를 가질 가능성이 더 커진다. 이러한 파이프 이동 작업을 수행하기 위해서는 전형적으로 매우 경험이 많고 기술에 정통한 오퍼레이터가 필요하다. 이것은 파이프 공급과 관련된 비용을 현저하게 증가시킨다.

종래에는 파이프 운반장치는 케이싱(casing)의 설치를 위해서는 사용되지 않았다. 케이싱과 관련된 문제는 케이싱 분절들(casing sections) 각각의 단부들에 내부 벽 및 외부 벽 상에 케이싱 쓰레드(thread)들이 형성된다는 것이다. 이러한 쓰레드들이 형성될 때는 언제나 케이싱의 상대적으로 얇은 벽 두께가 더욱 최소화된다. 게다가, 인접한 하나의 케이싱 분절의 쓰레드 내에 다른 하나의 케이싱 분절의 쓰레드를 적절히 관통하도록 함에 있어 고도의 정밀도가 요구된다. 종전에는 파이프 운반장치에 의한 케이싱의 공급에 필요한 정밀도의 수준은 쓰레드 연결로 된 케이싱 분절들의 설치를 위해 바람직한 정도의 정밀도를 달성하기에 충분하지 않았다. 다른 케이싱 분절에 대한 한 케이싱 분절의 부적절한 설치는 그러한 케이싱 분절들과 관련된 쓰레드들에 잠재적으로 심각한 손상을 초래할 수 있다. 부가적으로, 종래에는 파이프 운반장치는 공급하는 동안 얇은 벽으로 된 케이싱 분절들에 잠재적으로 손상을 일으킬 수 있었다. 그리하여 케이싱 분절들의 설치를 위하여 소망하는 정밀성을 달성하도록 하는 파이프 운반장치를 채택할 필요성이 대두하였다.

본 발명의 목적은 수평 방향에서 수직 방향으로 파이프를 움직이기 위해 필요한 캘리브레이션(calibration)의 양을 최소화하는, 파이프 운반 및 케이싱 삽관 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 구성요소들(components) 사이의 조정 없이 파이프를 움직이도록 단일한 자유도(single degree of freedom)로 작동되는 파이프 운반 및 케이싱 삽관 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 부하(load)가 방출(릴리스)될 때 암의 되튀김(springback)을 피하기 위한 파이프 운반 및 케이싱 삽관 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 파이프 및/또는 케이싱의 이송 및 설치에 있어서 더 큰 정밀도를 달성할 수 있는 파이프 운반 및 케이싱 삽관 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 장치의 구조적 견고함을 강화하는 파이프 운반 및 케이싱 삽관 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 전술한 및 다른 목적들과 이점은 첨부한 명세서와 청구범위를 이해함으로부터 명백해질 것이다.

본 발명은 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반장치에 있어서, 지지 구조(supporting structure), 상기 지지 구조로부터 연장되며, 상기 시추 저상에서 이격된 제1 위치와 상기 시추 저상 상의 제2 위치 사이를 이동 가능한 암(arm), 그리고 상기 암 및 상기 지지 구조가 상기 제2 위치에 있을 때 상기 암과 협력하는 강화 수단(stiffening means)을 포함하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치에 관한 것이다. 상기 강화 수단은 제2 위치에 있는 암에 기계적 저항(mechanical resistance)을 인가한다.

본 발명에서, 상기 제2 위치는 상기 지지 구조 및 상기 암의 진행의 말미이다. 상기 강화 수단은 상기 지지 구조의 반대쪽에서 상기 암의 일 단부와 협력한다. 상기 강화 수단은 상기 암이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동할 때 상기 암에 가변 저항(variable resistance)을 인가한다. 상기 가변 저항은 상기 암이 상기 제2 위치에 있을 때 더 커진다.

그리퍼 수단(gripper means)은 상기 지지 구조의 반대쪽에서 상기 암의 일 단부에 부착된다. 상기 그리퍼 수단은 파이프를 그 안에 수용한다. 상기 그리퍼 수단은 상기 지지 구조 및 상기 암이 상기 제2 위치에 있을 때 상기 파이프를 수직 방향으로 지지한다. 또한, 상기 그립 수단(gripping means)은 상기 암 및 상기 지지 구조가 상기 제1 위치에 있을 때 수평 방향의 파이프를 파지한다. 상기 지지 구조는 개방된 내부 영역을 가진다. 상기 그리퍼 수단은 상기 암에 연결되어 상기 지지 구조 및 상기 암이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동할 때 상기 파이프가 상기 개방된 내부 영역을 통과하여 이동하도록 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 강화 수단은, 일 단부가 상기 암에 연결되고 그 타 단부가 고정적으로 장착되며, 상기 암의 일 측면으로부터 연장되는 제1 케이블 조립체와, 일 단부가 상기 암과 상호 연결되고 그 타 단부가 고정적으로 장착되며, 상기 암의 타 측면으로부터 연장되는 제2 케이블 조립체를 포함한다. 상기 제1 및 제2 케이블 조립체의 각각은 상기 암에 피벗 형태로 장착되는 링크 부재(link member), 그의 일 단부에서 상기 링크 부재에 부착되는 케이블, 상기 케이블의 타 단부에 부착되는 스프링 포드(spring pod), 그리고 그 일 단부가 상기 스프링 포드에 연결되고 그 타 단부가 고정적으로 장착되는 부재(member)를 포함한다. 상기 스프링 파이프는 상기 케이블의 상기 타 단부 및 상기 부재의 상기 일 단부에 부착되는 커넥터 요소(connector element), 그리고 상기 커넥터 요소와 상호 연결되는 탄성 수단(resilient means)을 포함한다. 상기 탄성 수단은 상기 케이블과 함께 상기 부재의 정렬에서 이격되는 방향으로 상기 커넥터 요소를 압박한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파이프 운반 장치의 측면도를 도시한다.
도 2는 제1 위치에 배치된 본 발명의 파이프 운반 장치의 측면도를 도시한다.
도 3은 제1 위치에서 제2 위치로 이동하고 있는 파이프 운반 장치의 측면도를 도시한다.
도 4는 제2 위치로 파이프를 더 이동시키는 파이프 운반 장치의 측면도를 도시한다.
도 5는 파이프가 수직 방향으로 연장되는 제2 위치에 배치된 파이프 운반 장치의 측면도를 도시한다.
도 6은 파이프를 수직으로 병진시키는 그리퍼 조립체의 예시이다.
도 7은 본 발명의 그리퍼 조립체의 제1의 선택적 실시예의 측면도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 그리퍼 조립체의 제2의 선택적 실시예의 측면도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 그리퍼 조립체의 제3의 선택적 실시예의 측면도를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 파이프 운반 장치의 암에 적용된 강화 시스템(stiffener system)의 개략도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 강화 시스템에 따른 케이블을 디플렉트하기(deflect) 위해 사용하는 탄성 수단의 개략도를 도시한다.
도 12는 지지 구조가 대체로 수평 배향으로 배치된 경우 본 발명의 강화 시스템의 배향을 나타낸 개략도를 도시한다.
도 13은 수평 배향에서 수직 배향으로 상기 지지 구조를 움직일 때, 본 발명의 강화 시스템의 개략도를 도시한다.

도 1을 참조하면, 파이프(18)를 시추 저상(drill floor)(64)으로 옮기기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파이프 운반 장치(10)가 도시되어 있다. 상기 파이프 운반 장치(10)는 트럭과 같은 차량의 베드(14)에 대하여 지지되는 스키드(12) 상에 장착된다. 상기 파이프 운반장치(10)는 지지 구조(16)를 포함한다. 상기 지지 구조(16)는 스키드(12)와 같은 기반 구조에 피벗 가능하게 장착되는 붐(boom)일 수 있다. 상기 지지 구조(16)는 제1 위치 및 제2 위치 사이에서 움직일 수 있다. 도 1에는 특히 상기 파이프 운반 장치(10)의 중간 위치가 도시된다. 이 위치에서, 파이프(18)는 시추 장비(drill rig)(20) 상에 설치하기 전의 위치로 예시된다. 레버 조립체(22)는 지지 구조(16)에 피벗 가능하게 연결된다. 지지 구조(16) 반대쪽의 레버 조립체(22)의 일 단부에는 암(arm)(24)이 피벗 가능하게 연결된다. 암(24)은 길이가 확장될 수 있도록 만들어질 수 있다. 상기 암(24)은 또한 고정된 길이를 갖도록 만들어질 수 있다. 레버 조립체(22) 반대쪽의 상기한 암(24)의 타 단부에는 그립(gripping) 수단(26)이 고정적으로 연결된다. 그립 수단(26)은 몸체(28)와 그리퍼(griper)(30, 32)들을 포함한다. 링크(link)(34)는 그 일 단부가 상기 스키드(12)에 피벗 가능하게 연결되고, 타 단부가 상기 암(24) 반대쪽의 상기 레버 조립체(22)의 상기 일 단부에 피벗 가능하게 연결된다. 브레이스(brace)(36)는 상기 지지 구조(16)에 피벗 가능하게 연결되고, 상기 레버 조립체(22)와 상기 그립 수단(26)의 몸체(28) 사이에서 상기 암(24)에 피벗 가능하게 연결된다.

본 발명에 있어서 지지 구조(16)는 비스듬한 버팀목(strut)들, 십자형 (cross) 이음부재들 및 빔(beam)들로 이루어진 구조물이다. 특히, 본 발명에서는 지지 구조(16)는 개방된 내부를 갖도록 구성함으로써 파이프(18)를 지지 구조(16)의 내부를 통과하도록 하는 방식으로 들어올리는 것이 가능할 것이다. 따라서 지지 구조(16)의 단부(38)는 지지 구조(16)에 대해 필요한 구조적 완전성을 제공하도록 강하게 보강되어야 한다. 하나의 러그(lug)(40)가 지지 구조(16)의 일 측면으로부터 바깥쪽으로 연장된다. 이 러그(40)는 레버 조립체(22)에 대한 피벗 가능한 연결을 위해 적합하다. 상기 지지 구조(16)는 스키드(12) 상의 한 위치로 타 단부(42)에서 피벗 가능하게 연결된다. 지지 구조(16)의 타 단부(42)에서의 상기한 피벗 가능한 연결은 스키드(12)와의 회전가능한 링크(34)의 연결부(44) 위에서 오프셋 관계에 배치된다. 상기 링크(34) 반대쪽의 지지 구조(16)의 측면으로부터 작은 프레임 부재(46)가 외부로 연장된다. 이 프레임 조립체(46)는 브레이스(brace)(36)를 갖는 피벗 가능한 연결부를 구비한다.

상기 레버 조립체(22)는 제1 부분(48) 및 제2 부분(50)을 포함한다. 상기 제1 부분(48)은 상기 제2 부분(50)에 대하여 둔각(obtuse angle)을 이루며 연장된다. 상기 제1 부분(48) 반대쪽의 상기 제2 부분(50)의 일 단부에 상기 링크(34)가 피벗 가능하게 연결된다. 상기 제2 부분(50) 반대쪽의 상기 제1 부분(48)의 일 단부에 상기 암(24)이 피벗 가능하게 연결된다. 일반적으로 상기 제1 부분(48)과 상기 제2 부분(50) 사이의 영역에 상기 지지 구조(16)의 러그(40)가 피벗 가능하게 연결된다. 이러한 레버 조립체(22)의 특유한 구성은 수평 방향과 수직 방향 사이의 파이프(18)의 이동을 실행하는 본 발명의 능력을 촉진한다.

상기 암(24)은 레버 조립체(22)의 상기 제1 부분(48)의 일 단부에 피벗 가능하게 연결된 일 단부를 갖는다. 상기 암(24)의 타 단부는 그립 수단(11)에 연결된다. 특히, 한 쌍의 핀 연결부들이 상기 암(24)의 일 단부에 대하여 그립 수단(26)의 위치를 고정적으로 정하도록 그립 수단(26)의 몸체(28)의 일면과 맞물리도록 한다. 상기 핀 연결부들(52, 54)은 그립 수단(26)의 몸체(28)를 상기 암(24)과 견고하게 연결하도록 하는 볼트 또는 다른 고정장치의 형태일 수 있다. 상기 핀 연결부들(52, 54)과 연관된 볼트들이 제거될 수도 있는데, 이로써 다른 그립 수단(26)이 암(24)의 일 단부에 부착될 수도 있다. 따라서 본 발명의 파이프 운반장치(10)는 다양한 크기의 파이프(18)와 다양한 높이의 시추장비들(20)에 적용이 가능하다.

상기 그립 수단(26)은 몸체(28)의 길이를 따라 병진 가능한(translatable) 그리퍼들(30, 32)을 갖는 몸체(28)를 포함한다. 그리퍼들(30, 32)의 이러한 수직 병진은 파이프(18)의 수직 배향이 일단 완료되면 파이프(18)가 상하로 적절히 이동될 수 있게 한다. 상기 그리퍼들(30, 32)은 파이프(18)의 외부 직경과 꼭 맞물리도록 원하는 대로 개폐조절이 가능한 통상적인 그리퍼의 형태이다.

상기 링크(34)는 레버 조립체(22)의 제2 부분(50)의 피벗 가능한 연결부(44)에서 피벗 가능한 연결부(68)로 연장되는 하나의 신장된 형태의 부재이다. 상기 링크(34)는 비연장형(non-extensible)이며 지지 구조(16)와 반대쪽 측면에 인접하게 상기 암(24)의 그것으로부터 대체로 연장된다. 상기 링크(34)는 대체로 지지 구조(16)의 이동에 비례하여 이동한다. 상기 브레이스(36)는 지지 구조(16)와 관련된 작은 구조물(46)에 피벗이 가능하게 연결되고 또한 그것의 단부들 사이에서 상기 암(26)을 따라 한 위치에 피벗이 가능하게 연결된다. 상기 브레이스(36)는 상기 암(24)에 구조적인 지지를 제공하는 한편, 수직 배향과 수평 배향 사이의 파이프(18)의 이동 중에 암(24)의 원하는 이동을 편하게 하여준다.

액추에이터들(56, 58)은 스키드(12)에 연결된 일 단부와 그 단부(42) 위의 위치에서 상기 지지 구조(16)에 연결된 타 단부를 구비하는 것으로 예시되어 있다. 상기 액추에이터들(56, 58)이 활성화될 때 그것들은 수평 배향으로부터 위쪽으로 최종적으로는 수직을 넘어선 위치로 파이프(18)가 수직 배향을 이루도록 상기 지지 구조(16)를 회전시킬 것이다. 본 발명의 정신의 영역 내에서 한 쌍의 유압식 액추에이터들(56, 58) 대신에 단일한 유압식 액추에이터가 도 1에 예시된 바와 같이 활용될 수도 있다.

상기 시추 장비(20)는 시추 저상(64) 위로 일단이 나와 있게끔 위쪽으로 연장되는 시추 파이프들(60, 62)을 갖는 것으로 예시되어 있다. 상기 파이프(18)가 수직 배향으로 배치되어 있을 때, 상기 그리퍼들(30, 32)의 병진 가능한 이동이 활용되어 파이프(18)의 상기 단부가 시추 파이프들(60, 62) 중 하나의 박스와 맞물리도록 한다.

도 1에 있어서, 상기 파이프(18)의 하단의 일반적인 움직임은 라인(66)에 의해 예시된다. 상기 레버 조립체(22)와 상기 링크(34) 사이의 연결에 대한 피벗 포인트(68)의 움직임은 라인(70)에 의해 예시된다. 곡선(72)은 상기 지지 구조(16)와 상기 레버 조립체(22) 사이의 피벗 가능한 연결부(40)의 움직임을 예시한다.

본 발명에서 상기 장치(10)의 비연장형 부재들 각각의 조화로운 이동은 적절한 크기와 각도의 관계로써 이루어진다. 본질적으로 본 발명은 다양한 부품요소들 사이의 4절 링크(four-bar link)를 제공한다. 결과적으로 수평 배향과 수직 배향 사이의 시추 파이프(18)의 이동은 다양한 구성요소들과 관련된 운동역학을 통해서 단지 이루어질 수 있다. 도시된 바와 같이 이러한 원하는 이동을 달성하기 위해서 단일한 유압식 액추에이터가 다만 필요할 수도 있다. 다수의 유압식 액추에이터들의 조절된 이동이 필요한 것은 아니다. 상기 유압식 액추에이터들은 지지 구조의 피벗 동작을 위해 단지 사용된다. 스키드(12)는 차량(14)의 베드에 놓이기 때문에 그 차량(14)은 시추장비(20)의 시추 파이프(60, 62)의 중심선과 적절히 정렬되도록 제 위치에 정교하게 조종될 수 있다. 일단 차량(14)에 의해 적절한 정렬이 이루어지고 나면 상기 장치(10)가 조작되어 원하는 위치로 시추 파이프를 효과적으로 이동하도록 할 수 있다. 본 발명의 그리퍼 조립체들은 시추 파이프들(60, 62)을 적절히 삽입하기 위해 시추 파이프(18)를 상하로 이동시킬 수 있다. 본 발명은 다양한 링크의 파이프(18)에 적응이 가능하다.

다양한 종류의 그립 수단들(26)이 암(24)의 일 단부에 설치되어 더 긴 길이의 파이프(18)들을 적절히 수용할 수 있다. 이러한 다양성이 도 6-9와 연계하여 예시되어 있다.

따라서 종래의 시스템에서 요구되는 복잡한 제어 장치들 대신에 본 발명은 유압식 실린더들(56, 58)의 동작과 함께 차량(14)의 간단한 조종에 의해 그 결과를 달성한다. 파이프(18)의 이동과 모든 다른 링크들은 다양한 요소들 사이의 단지 기계적인 연결들 때문에 이루어진다. 따라서 본 발명은 원하는 연결 파이프에 대한 파이프(18)의 정확한 자기-중심설정을 보장한다.

도 2는 대체로 수평 배향으로 배치된 시추 파이프(18)를 예시한다. 본 발명에 있어서, 상기 지지 구조(16) 아래의 위치에서 시추 파이프가 상기 장치(10)로 전달될 수 있다는 것을 주지하는 것이 중요하다. 특히 상기 그립 수단(26)과 연관된 상기 그리퍼들(30, 32)에 대체로 인접한 위치에서 상기 시추 파이프가 상기 스키드(12) 위로 적재될 수 있다. 따라서, 본 발명은 원하는 위치로의 상기 시추 파이프의 쉬운 이송을 용이하게 한다. 상기 그리퍼들(30, 32)은 상기 파이프(18)의 외부 직경을 이러한 수평 배향에서 파지할 것이다.

도 2에는 상기 지지 구조(16)가 상기 시추 파이프(18) 위에서 상기 스키드(12)의 상면과 대체로 평행한 관계로 존재한다고 도시되어 있다. 상기 레버 조립체(22)가 적합하게 피벗되어 상기 암(24)이 상기 지지 구조(16)의 구조물의 내부로 연장되며, 상기 그립 수단(26)이 상기 파이프(18)와 맞물린다. 상기 브레이스(36)는 상기 지지 구조(16)의 작은 구조물과 연결되고 또한 상기 암(24)에 피벗 형태로 연결된다. 상기 링크(34)는 상기 스키드(12)의 상면과 대체로 인접한 상기 지지 구조(16)의 하부에 존재하며, 상기 지지 구조(16)의 하부에서 상기 레버 조립체(22)의 제2 부분(50)과 연결된다.

도 3은 수평 방향에서 수직 방향으로 이동 중인 시추 파이프(18)의 중간 위치를 도시한다. 도시된 바와 같이, 상기 그립 수단(26)은 상기 파이프(18)와 맞물려 있다. 상기 레버 조립체(22)가 회전하여 상기 파이프(18)의 일 단부(70)가 상기 지지 구조(16)의 구조물의 내부를 지나가게 될 것이다. 또한, 상기 그립 수단(26)과 연관된 암은 상기 그립 수단(26)의 몸체(28)를 상기 지지 구조(16)의 구조물의 내부를 통해 이동시키도록 동작한다. 이러한 움직임이 일어나도록 상기 브레이스(36)가 상기 레버 조립체(22)의 제1 부분(48)을 끌어당긴다. 상기 제1 부분(48)을 위로 끌어당기고 상기 그립 수단(26)의 몸체(28)의 상기 움직임을 유발하도록 상기 링크(34)는 상기 레버 조립체(22)의 제2 부분(50)을 끌어당긴다. 상기 지지 구조(16)를 위쪽으로 회전하게 하도록 상기 유압식 액추에이터들(56, 58)이 조작되었다.

도 4는 상기 시추 파이프(18)의 좀더 중간 이동을 도시한다. 다시 한번, 상기 유압식 액추에이터들(56, 58)은 상기 지지 구조(16)를 상기 스키드(12)의 상면에서 각도를 가지고 위쪽으로 움직이도록 촉구한다. 이로 인해 상기 링크(34)가 상기 레버 조립체(22)의 제2 부분(50)의 피벗 형태 연결부(68) 상에 끌어당기는 힘을 가진다. 이로 인해 상기 레버 조립체(22)의 제1 부분(48)이 위쪽으로 이동하고, 따라서 상기 브레이스(36)와 협력하여 상기 암(24)이 상기 그립 수단(26)을 더 위로 들어올리고 상기 파이프(18)를 상기 지지 구조(16)의 내부에서 완전하게 끌어당기게 된다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 상기 다양한 구성요소들의 상대적인 크기 및 관계로 독립된 유압식 액추에이터들의 필요 없이도 상기 파이프(18)의 이동이 달성된다.

도 5는 수직 배향으로 배치된 시추 파이프(18)를 예시한다. 도시된 바와 같이, 상기 시추 파이프(18)는 상기 시추 장비(20) 상의 하부에 있는(underlying) 파이프(62) 바로 위에 배치된다. 상기 유압식 실린더들(56, 58)에 의해 상기 지지 구조(16)의 더 위쪽으로의 피벗 형태 움직임이 유발된다. 이로 인해 상기 링크(34)가 상기 레버 조립체(22)의 제2 부분(50)의 일 단부를 아래쪽으로 회전시켜 끌어당긴다. 상기 레버 조립체(22)는 상기 피벗 포인트(40)을 중심으로 회전하여 상기 레버 조립체(22)의 제1 부분(48)이 그 상단에 피벗(72)을 두게 된다. 이제 상기 브레이스(36)가 이러한 상부 위치에서 상기 암(24)을 지지하도록 하는 위치로 회전하게 된다. 상기 그립 수단(26)의 상기 그리퍼들(30, 32)이 서로 평행하게 이격되어 수직으로 정렬된다. 상기 파이프(18)의 하단(80) 및 상단(82) 사이에서 어떤 더 정밀한 움직임이 요구된다면, 상기 차량(14)이 미세하게 이동되어 더 정밀한 움직임을 달성할 수 있다. 상기에서 설명된 방식으로, 상기 시추 파이프(18)는 복잡한 제어 메카니즘 및 응용 유체역학의 소요 없이 본 발명의 상기 다양한 구성요소들의 상기 상관관계에 의하여 완전한 수직 배향을 달성하였다.

상기 파이프(62) 위에 상기 시추 파이프(18)을 설치하기 위하여, 상기 그립 수단(26)의 몸체(28) 내에서 상기 그리퍼들(30, 32)을 수직 병진시키는 것이 다만 필요하다. 따라서, 상기 단부(80)를 상기 파이프(62)의 박스 연결부(82)안으로 끼워 넣을 수 있다. 적합한 집게(tongs), 스피너, 또는 다른 메카니즘을 활용하여 원하는 연결을 달성하기 위해 상기 파이프(18)를 회전시킬 수 있다. 그러면 상기 그리퍼들(30, 32)이 상기 파이프(18)의 외부로부터 풀려져 원위치로 돌아가게 되어 또 다른 길이의 시추 파이프를 설치할 수 있다.

도 6은 본 발명의 상기 그립 수단(26)의 상세도이다. 도 6에서, 상기 핀 연결부들(52, 54)이 상기 그립 수단(26)의 몸체(28) 상에 형성된 선택적인 구멍들 안으로 설치되었다. 구멍(84)과 같은 상기 구멍들이 상기 몸체(28)의 표면에 형성되어 상기 암(24)의 일 단부와 상기 그립 수단(26)의 몸체(28) 사이에 선택적인 연결을 허용할 수 있다. 따라서, 상기 암(24)과 관련하여 상기 그립 수단(26)의 위치는 다양한 상황에 적응될 수 있다.

도시된 바와 같이 상기 파이프(18)은 상기 그립 수단(26)의 그리퍼들(30, 32)에 의해 맞물려진다. 상기 그리퍼들(30, 32)의 구성은 도 6에 도시된 바와 같이 특히 짧은 길이(약 30 피트)의 시추 파이프를 위해 설계되었다. 도 6에서, 상기 그리퍼들(30, 32)이 상기 몸체(28)에 대해 병진하여 파이프(18)의 단부(80)를 하부에 있는(underlying) 파이프에 연결하기 위해 아래쪽으로 낮추는 것을 볼 수 있다.

때때로, 더 긴 파이프를 수용할 필요가 있다. 다른 상황에서, 연장된 길이로 이미 조립되어 있는 파이프들을 수용하는 것이 바람직하다. 도 7에서, 시추 파이프(18)가 양끝을 연결하여 결합되는 별도의 구획들(90, 92, 94, 96)로 형성되어 연장된 길이의 파이프(18)을 형성하는 것을 볼 수 있다. 이러한 파이프 배열이 요구되면, 본 발명의 상기 그립 수단(26)은 그러한 연장된 길이들을 수용하도록 적응되어야 할 것이다. 다행하게도, 본 발명의 상기 장치(10)의 구조는 그러한 배열을 수용할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 암(24)은 제1 그리퍼 조립체(100)에 연결되고 스탭 프레임(102)에 의해 제2 그리퍼 조립체(104)에 연결된다. 상기 제2 그리퍼 조립체(104)는 상기 제1 그리퍼 조립체(100) 바로 아래에 위치하여 상기 제1 그리퍼 조립체(100)와 수직으로 정렬된다. 상기 스탭 프레임(102)은 상기 제2 그리퍼 조립체(104)의 몸체(106)와 맞물리기에 적합한 핀 연결부를 포함한다. 상기 제1 그리퍼 조립체(100)는 상기 암(24)와 연관된 상기 핀 연결부들과 직접 연결되는 몸체(108)를 구비한다. 상기 그립 조립체(100)는 상기 길이의 파이프(18)를 따라 중간 위치에서 맞물리는 그리퍼들(110, 112)을 포함한다. 상기 제2 그리퍼 조립체(104)의 그리퍼들(114, 116)은 상기 파이프(18)의 하부와 맞물린다. 수평 위치에서 수직 위치로 상기 파이프(18)를 이동시키는 상기 방법은 상기에 설명된 것과 유사하다.

상기 암(24)이 상기 그리퍼 조립체들(100, 104)에 대하여 다양한 각도로 연장될 수 있다는 것이 주지되어야 한다. 바람직한 실시예에서, 상기 암(24)은 상기 그리퍼 조립체들(100, 104)과 연관된 몸체의 길이에 대해 대체로 가로로 있다. 다만, 어떤 시추 장비의 높이와 배열을 수용할 필요가 있다면, 상기 암(24)은 상기 그리퍼 조립체들(100, 104)와 연관된 몸체에 대하여 가로로부터 30도까지의 각도로 기울어질 수 있다.

도 8에서, 상기 암(24)은 상기 암(24)의 최상부로부터 위쪽으로 연장된 제1 스탭 프레임(120)과 상기 암(24)의 아래로 연장된 제2 스탭 프레임(122)를 구비하는 것을 볼 수 있다. 상기 스탭 프레임(120)은 거기에 부착된 그리퍼 조립체(124)를 포함한다. 상기 스탭 프레임(122)은 거기에 연결된 그리퍼 조립체(126)를 포함한다. 상기 암(24)은 그 상단 및 하단에 각각 위치하는 적합한 핀 연결부들을 포함하여 상기 스탭 프레임들(120, 122)과 맞물려질 것이다. 상기 그리퍼 조립체(124)는 파이프(132)의 상부와 맞물리기 위해 적합한 그리퍼들(128, 130)을 구비한다. 상기 그리퍼 조립체(126)는 상기 파이프(132)의 하부와 맞물리기 위해 적합한 그리퍼들(134, 136)을 구비한다. 도 8에 예시된 바와 같이, 상기 파이프(132)는 다중 구획 파이프이다. 다만, 상기 파이프(132)는 연장된 길이의 하나의 파이프 구획일 수 있다.

도 9는 본 발명의 그리퍼 조립체 구조의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 9에서, 상기 암(24)은 상부 스탭 프레임(150) 및 하부 스탭 프레임(152)과 연결된다. 그립 조립체들(154, 156, 158)이 제공된다. 상기 그립 조립체(154)는 상기 상부 스탭 프레임(150)의 상단에 연결된다. 상기 그립 조립체(158)는 상기 하부 스탭 프레임(152)의 하단에 연결된다. 상기 그립 조립체(156)는 상기 암(24)의 일 단부의 반대쪽 측면 상에 직접 중간에 위치하여 상기 상부 스탭 프레임(150)의 하단 및 상기 하부 스탭 프레임(152)의 상단에 연결된다. 따라서, 본 발명은 최대 세 개의 그리퍼 조립체들(154, 156, 및 158)까지 연결되게 제공한다. 이것은 필요 시 더 긴 길이의 파이프들도 수용하도록 활용될 수 있다.

본 발명은 종래 기술에 대해 수많은 이점들을 얻는다. 가장 중요하게는, 본 발명은 파이프 운반 시스템과 연관된 제어 메카니즘들, 센서들, 및 유압 시스템들의 수를 최소화시키는 파이프 운반 장치 및 방법을 제공한다. 상기 파이프의 이동이 순수하게 기계적인 방식으로 달성되기 때문에 상기 지지 구조의 이동을 위해서는 다만 하나의 유압식 액추에이터가 필요하다. 다른 모든 이동들은 상기 다양한 구성요소들의 상호관계에 의해 달성된다. 따라서, 본 발명은 복수의 유압 시스템들의 사용으로 발생할 수 있는 오차들 및 편차들에서 자유롭다. 본 발명의 단순함으로 상기 파이프 운반 시스템을 조작하는 상대적으로 비숙련된 작업자의 능력이 촉진된다. 캘리브레이션의 양이 상대적으로 최소화된다. 본 발명과 연관된 상기 스키드(12)가 트럭에 의해 운반될 수 있으므로 상기 파이프 운반 장치(10)의 다양한 정밀한 움직임 및 위치맞춤이 상기 차량의 단순한 이동으로 달성될 수 있다. 본 발명의 상기 파이프 운반 장치(10)는 시추 장비에 독립적이다. 따라서, 본 발명의 교훈에 따라 이루어진 하나의 파이프 운반 장치는 수많은 시추 장비에서 활용될 수 있으며 필요할 때 언제라도 활용할 수 있다. 본 발명의 상기 파이프 운반 장치를 수용하기 위하여 어떤 식으로든 시추 장비를 개조할 필요가 없다. 파이프들이 상기 지지 구조의 아래에서 적재되므로 파이프를 상기 파이프 운반 장치로 제공하는 것은 매우 단순하게 달성될 수 있다. 상기 파이프 운반 시스템을 초기화하기 위하여 특정 높이나 방향으로 파이프를 들어올릴 필요가 없다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 교훈에 따른 파이프 운반 및 케이싱 삽관 장치(pipe handling and casing stabbing apparatus)(200)가 도시되어 있다. 상기 파이프 운반 및 케이싱 삽관 장치(200)는 상기에서 설명된 구조와 유사한 지지 구조(202), 암(204), 브레이스(206), 링크(208), 및 스키드(210)의 구성을 가진다. 상기 파이프 운반 및 케이싱 삽관 장치는 상기 암(204) 및 상기 스키드(210)에 적용된 부가적인 강화 수단(stifferner means)(211)을 포함한다.

상기 강화 수단(211)은 상기 암(204)의 양 측면 상에 부착되는 제1 케이블 조립체(214) 및 제2 케이블 조립체(216)를 포함한다. 특히 상기 제1 케이블 조립체(214)는 상기 암(204) 상에 고정적으로 피벗 형태로 장착되는 링크 부재(218)에 부착된다. 상기 암(204)의 측면의 바깥쪽으로 멈춤 장치(stop)(220)가 연장된다. 상기 멈춤 장치(220)는 상기 암(204)이 파이프 및/또는 케이싱의 이송을 위해 적절한 방향으로 움직일 때 상기 링크 부재(218)의 회전 이동을 멈추는 역할을 한다. 또한 상기 케이블 조립체(214)는 일단이 상기 암(204)과 함께 상기 피벗 연결부(224)의 반대쪽의 상기 링크 부재(218)에 고정되는 케이블(222)을 포함한다. 상기 케이블(222)은 상기 암(204)로부터 아래쪽으로 연장되어 상기 스키드(210)와 상호연결된다. 도 10에는, 상기 케이블 조립체들(214, 216)이 상기 암(204)에 기계적 저항을 인가하는 것으로 도시되어 있다. 이 기계적 저항은 상기 암(204)의 일 단부(226)에 고정되는 그리퍼들(미도시)에 의해 수용되어 파이프의 부하를 상쇄하는 역할을 한다. 상기 제2 케이블 조립체(216)는 상기 제1 케이블 조립체(214)와 같은 구성을 가진다.

중요하게, 제1 스프링 포드(spring pod)(228)는 상기 암(204)의 반대쪽에서 상기 케이블(222)의 일 단부에 연결된다. 제2 스프링 포드(230)는 상기 제2 케이블 조립체(216)와 연관하여 상기 케이블(232)에 부착된다. 상기 스프링 포드들(228, 230)은 각편향(angular deflection)을 상기 케이블 조립체들(214, 216)의 각각에 인가하여 기계적 저항을 상기 암(204)에게 선택적으로 공급하는 역할을 한다.

도시된 바와 같이, 커넥터 요소(234)는 케이블(222)의 일 단부에 연결된다. 또한, 상기 커넥터 요소(234)는 탄성 수단(resilient means)(236)에 연결된다. 신장 부재(elongate member)(238)는 상기 커넥터 요소(234)를 상기 스키드(210)에 결합시킨다. 유사하게, 상기 케이블(232)의 암(204) 반대쪽 일 단부가 상기 커넥터 요소(240)에 연결된다. 또 다른 탄성 수단(resilient means)(242)은 상기 커넥터 요소(240)에 결합되어 상기 케이블 조립체(216)에 편향을 유발한다. 상기 탄성 수단(242)은 상기 스키드(210) 상에 고정된다. 또 다른 신장 부재(elongate member)(244)는 상기 커넥터 요소(240)를 상기 스키드(210)에 결합시킨다.

정상적인 사용 시, 상기 탄성 수단들(236, 242)은 상기 신장 부재들(238, 240)과 더불어 상기 각각의 케이블(222, 232) 사이의 선형 정렬을 케이블 조립체들(214, 216) 각각이 조금 벗어나게 하는 탄성력을 가하는 역할을 한다. 상기 탄성 수단들(236, 242) 쪽으로 각각 상기 케이블 요소들(234, 240)을 끌어당김으로써, 더 큰 정도의 기계적인 저항이 상기 케이블 조립체들(214, 216), 다시 말해, 상기 암(204)으로 인가된다.

본 발명에 있어서, 상기 정도의 기계적인 저항은 상기 암(204)의 진행의 말미에서 더 커진다. 다시 말해, 상기 암(204)이 적절한 위치로 연장되어 파이프가 유정 헤드와 수직 정렬 상태가 될 때, 상기 기계적인 저항은 가장 커진다. 따라서, 본 발명의 상기 암은 상기 파이프가 방출되는 지점에서 가장 큰 강도(stiffness)를 수용한다.

본 발명의 시스템은 특히 하나 및 복수의 자유도 시스템에 적용가능하다. 프리-로딩은 하나의 자유도 시스템 없이는 반복할 수 없다. 복수의 자유도 시스템에서는, 하나가 모든 자유도를 프리-로드(pre-loading)해야만 한다. 복수의 자유도 시스템에서는, 하나의 실패로 시스템의 나머지에게 재난적인 문제를 야기할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 강도는 시스템 조작 시 가변적이다. 가장 큰 정도의 강도는 상기 암이 상기 진행의 말미에서 두 번째 위치에 있을 때 발생한다. 이 강도는 상기 설명된 케이블 조립체들(214, 216)의 사용을 통하는 것과 같은 인장 하중(tension loading)을 통해서 또는 압축 하중(compression loading)에 의해서 달성될 수 있다. 그러한 압축 하중은 시추 장비 조립체(rig assembly)의 V-도어(V-door) 내에 설치된 헤드를 사용함으로써 발생할 수 있다. 다시 말해, 저항은 상기 암의 저부에서라기 보다는 오히려 상기 암의 최상부에 인가된다. 본 발명은 수평 파이프와 관련하여 또한 유용하다. 상기 하나의 자유도 시스템은 수송관(pipeline)을 눕히도록 활용될 수 있다. 다시 한번 말하자면, 상기 기계적인 저항은 파이프를 수평으로 설치하는 그러한 시스템의 진행의 말미에서 기계적인 시스템에 인가될 수 있다.

여기에서 사용된 바와 같이, 상기 탄성 수단들(236, 242) 각각은 도 10에 도시된 바와 같이 스프링 조립체의 형태일 수도 있고, 공압 실린더의 형태일 수도 있다.

특히, 도 11에서는, 상기 케이블(222)이 어떻게 상기 커넥터 요소(234) 및 한 쌍의 신장 부재들(238, 250)에 연결되는지를 볼 수 있다. 상기 제1 신장 부재(238)는 상기 제2 신장 부재(250)에 대하여 예각으로 연장된다. 상기 탄성 수단(resilient means)(236)은 공압 실린더(252)의 형태이다. 공압원(source of pneumatic pressure)(254)은 상기 공압 실린더(252)의 내부와 소통되어 피스톤(256)의 움직임의 정도를 조정한다. 상기 피스톤(256)이 상기 공압 실린더(252) 안으로 당겨지는 만큼 상기 피스톤(256)이 상기 커넥터 요소(234)를 상기 공압 실린더(252) 쪽으로 당기고 상기 케이블(222)에 대해 상기 신장 부재들(238, 250) 사이의 편향의 양을 증가시킨다. 상기 공압 실린더(252)는 상기 커넥터 요소(234)의 반대쪽 일 단부에서 상기 스키드(210)에 부착된다.

상기 도 10 및 11에 도시된 바와 같이, 상기 프리-로딩 시스템은 되튀김(springback)을 회피하고 시추 장비로 파이프 및/또는 케이싱을 전송하는데 있어서 더 큰 정밀도를 이루는 능력을 매우 신장시킨다. 실험적인 테스트에서, 상기 케이블 조립체들(214, 216)에 인가된 전체 측면 움직임이 0.03 인치일 때 10,000 파운드(최대 페이로드)의 부하가 덜 또는 더 상기 암(204)에 인가되는 것을 발견했다. 되튀김을 회피하고 최대 정확도를 달성하는 상기 능력으로 본 발명은 1116 이내의 인치 공차로 케이싱을 삽관하게 했다. 상기 케이블 조립체들(214, 216)의 편향은 300의 인자(factor)로 본 발명의 상기 파이프 운반 장치의 강도를 증가시켰다. 부하는 암 상에 직접 전달되는 대신에 상기 암(204)에서 상기 스키드(210)의 멈춤 장치 및 고정 장치(stop and anchoring) 쪽으로 전달된다.

도 12는 상기 스키드(210) 상에서 대체로 수평 배향인 지지 구조(202)를 도시한다. 이 위치에서, 상기 암(204)과 연관된 상기 그리퍼 조립체들은 그 안에 파이프 또는 케이싱을 수용하는 위치에 존재한다. 상기 링크 부재들(218, 260)이 각각의 멈춤 장치에서 이격된 위치에 존재하는 것을 알 수 있다. 상기 링크 부재들(218, 260)은 상기 암(204)의 이동 및 상기 지지 구조(202)의 이동 동안 상기 피벗 포인트(224)를 중심으로 회전할 것이다. 상기 각각의 케이블 조립체들(214, 216)은 상기 지지 구조(202)의 외부를 따라 대체로 늘어뜨려질 것이다.

도 13은 상기 스키드에 인접한 위치에서 상기 수직 위치로 상기 지지 구조(202)가 이동한 것을 도시한다. 도시된 바와 같이, 상기 암(204)은 레버 조립체(262)에 대하여 회전(pivot)한다. 상기 링크 부재(218)는 이러한 이동 동안 상기 피벗 포인트(224)를 중심으로 피벗 가능하며 회전 가능할 것이다. 상기 암(204)이 상기 각각의 케이블 조립체들(214, 216) 사이에서 위쪽으로 이동할 것이라는 것을 알 수 있다. 결국, 상기 파이프 및/또는 케이싱을 원하는 위치로 이동시키는 것이 요구될 때 상기 암(204)은 대체로 수평 방향을 상정할 것이다. 이로 인해 상기 링크 부재(218)가 상기 멈춤 장치(220)를 접촉하게 된다. 결과적으로, 상기 암(204)의 신장(tensioning)이 시작될 수 있다.

중요하게, 상기 파이프 및/또는 케이싱의 설치 및 방출 동안 상기 향상된 정확도 및 상기 암(204)의 편향을 회피하는 능력으로 본 발명이 상기 시추 장비로 케이싱을 이송하는 능력이 향상된다. 상기 케이싱은 극도의 정확도로 이송되어야 하므로 본 발명에 의해 기인된 상기 편향의 회피로 인해 단지 0.07 인치의 최대 회피량이 가능해진다. 상기 파이프 및/또는 케이싱의 무게가 해제될 때, 어떠한 편향이라도 상기 스키드(210)과 같은 상기 멈춤 장치(220) 및 고정 장치에 의해 흡수된다. 상기 암(204)은 되튀겨지기 보다는, 오히려 이 시점에서 대체로 고정된 위치를 유지한다.

전술한 본 발명에 대한 개시 및 기술은 예시적이고 설명을 위한 것이다. 당해 기술분야의 전문가라면, 예시된 구성과 방법의 세부사항들에 있어서 다양한 변경이 본 발명의 진정한 정신에서 이탈함이 없이 이루어질 수도 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 본 발명은 하기의 청구범위와 그들의 법적인 균등물들에 의해서만 정의될 것이다.

Claims (20)

1. 파이프(18)를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10)에 있어서,
   지지 구조(supporting structure)(16);
   상기 지지 구조(16)로부터 연장되며, 상기 시추 저상에서 이격된 제1 위치와 상기 시추 저상 상의 제2 위치 사이를 이동 가능한 암(arm)(24); 그리고
   상기 암(24) 및 상기 지지 구조가 상기 제2 위치에 있을 때 상기 암(24)과 협력하며, 상기 제2 위치에서 상기 암(24)에 저항을 인가하는 강화 수단(stiffening means)(211)을 포함하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 위치는 상기 지지 구조((16) 및 상기 암(24)의 진행의 말미이며, 상기 암(24)은 연장 가능한 길이를 가짐을 특징으로 하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
3. 제1 항에 있어서, 상기 암(24)은 단일의 자유도 내에서 상기 제1 및 제2 위치 사이를 이동하며, 상기 지지 구조(16)는 하부 표면(underlying surface)에 피벗 형태로 장착된 붐(boom)임을 특징으로 하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
4. 제1 항에 있어서, 상기 강화 수단(211)은 상기 지지 구조의 반대쪽에서 상기 암(24)의 일 단부와 협력하며, 상기 강화 수단(211)은 상기 암(24)이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동할 때 상기 암(24)에 가변 저항을 인가하며, 상기 가변 저항은 상기 암(24)이 상기 제2 위치에 있을 때 더 커짐을 특징으로 하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
5. 제1 항에 있어서, 상기 지지 구조(16)의 반대쪽에서 상기 암(24)의 일 단부에 부착되며, 상기 파이프(18)를 그 안에 수용하고, 상기 지지 구조(16) 및 상기 암(24)이 상기 제2 위치에 있을 때 상기 파이프(18)를 수직 방향으로 지지하는 그리퍼 수단(gripper means)(26)을 더 포함함을 특징으로 하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
6. 제5 항에 있어서, 상기 그립 수단(gripping means)은 상기 암(24) 및 상기 지지 구조(16)가 상기 제1 위치에 있을 때 수평 방향의 파이프(18)를 파지하며, 상기 암(24)은 고정 길이를 가짐을 특징으로 하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
7. 제5 항에 있어서, 상기 지지 구조(16)는 개방된 내부 영역을 구비하고, 상기 그리퍼 수단(26)은 상기 암(24)에 연결되어 상기 지지 구조(16) 및 상기 암(24)이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동할 때 상기 파이프(18)가 상기 개방된 내부 영역을 지나 이동함을 특징으로 하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
8. 제1 항에 있어서, 상기 강화 수단(211)은
   그 일 단부가 상기 암(24)에 연결되고 그 타 단부가 고정적으로 장착되며, 상기 암(24)의 일 측면에서 연장되는 제1 케이블 조립체(214); 그리고
   그 일 단부가 상기 암(24)과 상호 연결되고 그 타 단부가 고정적으로 장착되며, 상기 암(24)의 타 측면에서 연장되는 제2 케이블 조립체(216)를 포함함을 특징으로 하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
9. 제8 항에 있어서, 상기 제 1 및 제2 케이블 조립체의 각각은
   상기 암(24)에 피벗 형태로 장착되는 링크 부재(link member)(218);
   그의 일 단부에서 상기 링크 부재에 부착되는 케이블(222);
   상기 케이블의 타 단부에 부착되는 스프링 포드(spring pod)(228); 그리고
   그 일 단부가 상기 스프링 포드에 연결되고 그 타 단부가 고정적으로 장착되는 부재(member)를 포함함을 특징으로 하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
10. 제9 항에 있어서, 상기 스프링 파이프는
    상기 케이블의 상기 타 단부 및 상기 부재의 상기 일 단부에 부착되는 커넥터 요소(connector element)(234); 그리고
    상기 커넥터 요소와 상호 연결되며, 상기 케이블과 함께 상기 부재의 정렬에서 이격되는 방향으로 상기 커넥터 요소를 압박하는 탄성 수단(resilient means)(236)을 포함함을 특징으로 하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
11. 파이프(18)를 시추 저상(drill floor)으로 이송하는 파이프 운반장치에 있어서,
    지지 구조(supporting structure)(16);
    상기 지지 구조(16)로부터 연장되며, 상기 시추 저상에서 이격된 제1 위치와 상기 시추 저상 상의 제2 위치 사이를 이동 가능한 암(arm)(24); 그리고
    상기 암(24) 및 상기 지지 구조(16)가 상기 제2 위치에 있을 때 상기 암(24)과 협력하며, 상기 지지 구조(16) 및 상기 암(24)이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동할 때 상기 암(24) 및 상기 지지 구조(16)에 가변 저항을 인가하며, 상기 가변 저항은 상기 암(24)이 상기 제2 위치에 있을 때 더 커지는 강화 수단(stiffening means)(211)을 포함하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
12. 제11 항에 있어서, 상기 지지 구조(16) 및 상기 암(24)은 단일한 자유도 내에서 상기 제1 및 제2 위치 사이를 이동하며, 상기 지지 구조(16)는 하부 표면(underlying surface)에 피벗 형태로 장착된 붐(boom)임을 특징으로 하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
13. 제 12항에 있어서, 상기 붐은 개방된 내부 영역을 구비하고, 상기 암(24)은 상기 붐 및 상기 암(24)이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동할 때 상기 개방된 내부 영역을 지나 이동함을 특징으로 하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
14. 제11 항에 있어서, 상기 제2 위치는 상기 지지 구조(16) 및 상기 암(24)의 진행의 말미이며, 상기 암(24)은 연장 가능한 길이를 가짐을 특징으로 하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
15. 제11 항에 있어서, 상기 강화 수단(211)은 상기 지지 구조(16)의 반대쪽에서 상기 암(24)의 일 단부와 협력하며, 상기 암(24)은 고정 길이를 가짐을 특징으로 하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
16. 제11 항에 있어서, 상기 지지 구조(16)의 반대쪽에서 상기 암(24)의 일 단부에 부착되며, 상기 파이프를 그 안에 수용하고, 상기 지지 구조 및 상기 암(24)이 상기 제2 위치에 있을 때 상기 파이프를 수직 방향으로 지지하는 그리퍼 수단(gripper means)(26)을 더 포함함을 특징으로 하는 파이프(18)를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
17. 제16 항에 있어서, 상기 그립 수단(gripping means)은 상기 암(24) 및 상기 지지 구조(16)가 상기 제1 위치에 있을 때 수평 방향의 파이프(18)를 파지함을 특징으로 하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
18. 제11 항에 있어서, 상기 강화 수단(211)은
    그 일 단부가 상기 암(24)에 연결되고 그 타 단부가 고정적으로 장착되며, 상기 암(24)의 일 측면에서 연장되는 제1 케이블 조립체(214); 그리고
    그 일 단부가 상기 암(24)과 상호 연결되고 그 타 단부가 고정적으로 장착되며, 상기 암(24)의 타 측면에서 연장되는 제2 케이블 조립체(216)를 포함함을 특징으로 하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
19. 제18 항에 있어서, 상기 제 1 및 제2 케이블 조립체의 각각은
    상기 암(24)에 피벗 형태로 장착되는 링크 부재(link member)(218);
    그의 일 단부에서 상기 링크 부재에 부착되는 케이블(222);
    상기 케이블의 타 단부에 부착되는 스프링 포드(spring pod)(228); 그리고
    그 일 단부가 상기 스프링 포드에 연결되고 그 타 단부가 고정적으로 장착되는 부재(member)를 포함함을 특징으로 하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치(10).
20. 제19 항에 있어서, 상기 스프링 포드는
    상기 케이블의 상기 타 단부 및 상기 부재의 상기 일 단부에 부착되는 커넥터 요소(connector element)(234); 그리고
    상기 커넥터 요소와 상호 연결되며, 상기 케이블과 함께 상기 부재의 정렬에서 이격되는 방향으로 상기 커넥터 요소를 압박하는 탄성 수단(resilient means)(236)을 포함함을 특징으로 하는 파이프를 시추 저상으로 이송하는 파이프 운반 장치.

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