KR20190131080A - 수직 리프트 로터리 테이블 - Google Patents
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Abstract
시스템은 하나 이상의 지지부를 포함한다. 시스템은 또한 하나 이상의 지지부들에 미끄럼가능하게 커플링되고 그리고 드릴 플로어(drill floor)를 향해 그리고 드릴 플로어로부터 멀리 선택적으로 이동되도록 구성되는 가동 플랫폼(movable platform)을 포함한다. 시스템은 가동 플랫폼 상에 배치되고 그리고 제1 튜브형 세그먼트(tubular segment)와 제2 튜브형 세그먼트 사이에서 스레드형 조인트(threaded joint)를 구성하거나 파괴하도록 구성되는 러프넥(roughneck)을 더 포함하며, 러프넥은 하나 이상의 지지부들에 인접하게 배치되는 제1 포지션 및 제1 튜브형 세그먼트 및 제2 튜브형 세그먼트에 인접하게 배치되는 제2 포지션으로부터 가동 플랫폼을 따라 선택적으로 이동가능하도록 구성된다.
Description
[0001] 이 섹션은 본 개시의 다양한 양태들에 관할 것일 수 있는 분야의 다양한 양태들을 판독자에게 소개하도록 의도되며, 이는 아래에서 설명되고 그리고/또는 청구된다. 이러한 논의는 본 개시의 다양한 양태들의 더 양호한 이해를 용이하게 하기 위해 배경 정보를 판독자에게 제공하는 것에 대해 도움이 되는 것으로 믿어진다. 이에 따라, 이러한 언급들은 종래 기술의 승인으로서가 아니라 이러한 관점에서 판독되는 것으로 이해되어야 한다.
[0002] 석유 산업의 발전들은 기술적 한계들로 인해 이전에는 접근불가능했던 석유 및 가스 시추 위치들 및 저장소들에 대한 접근을 허용하였다. 예를 들어, 기술적인 진보들은 물 깊이들이 증가할 때 그리고 점차적으로 가혹한 환경들에서 근해 유정들의 시추를 허용하였으며, 달리 접근불가능한 에너지 리소스들을 위해 석유 및 가스 소스 소유자들이 성공적으로 시추하는 것을 허용한다. 마찬가지로, 시추 진보들은 육지 기반 저장소들에 대한 증가된 접근을 허용하였다.
[0003] 이러한 저장소들에 도달하기 위해 시추할 때 소모되는 많은 시간은, 유정 깊이를 증가시키지 않지만, 여전히 비용들의 상당한 부분을 차지할 수 있는 활동들을 실시할 때 소모되는 허비된 “NPT(non-productive time)”이다. 예를 들어, 드릴 파이프가 유정의 이전에 시추되는 섹션 밖으로 당겨지거나 이 섹션으로 하강될 때, 이는 일반적으로 “트리핑(tripping)”으로서 지칭된다. 이에 따라, 트리핑-인(tripping-in)은 (예컨대, 홀 또는 RIH에서 이어지는) 유정으로 드릴 파이프를 하강시키는 것을 포함할 수 있는 반면, 트리핑-아웃(tripping-out)은 유정 밖으로 드릴 파이프를 당기는 것(홀 또는 POOH 밖으로 당김)을 포함할 수 있다. 트리핑 작동들은, 예를 들어, 새로운 케이싱을 설치하는 것, 드릴 비트(drill bit)가 마모함에 따라 드릴 비트를 변경하는 것, 세정하는 것 및/또는 보다 효과적인 시추를 허용하기 위해 드릴 파이프 및/또는 유정구(wellbore)를 처리하는 것, 석유 유정 건설 계획 등에서의 특정한 시간들에서 요구되는 특정한 일들을 수행하는 다양한 공구들에서 동작하는 것에 대해 수행될 수 있다. 또한, 트리핑 작동들은 연결해제되거나(파괴됨) 연결될(구성됨) 매우 많은 스레드형 파이프 조인트들을 요구할 수 있다. 이러한 공정은 트리핑 작동이 착수되는 것을 허용하기 위해 고정된 포지션에서의 파이프 조인트들의 정지를 수반할 수 있으며, 이는 트리핑 작동을 완료하도록 요구되는 시간을 크게 연장시킬 수 있다.
[0004] 도 1은 실시예에 따라, BOP(blowout preventer)에 커플링되는 라이저(riser)를 가지는 근해 플랫폼의 예를 예시한다.
[0005] 도 2는 실시예에 따라, 도 1에서 예시적으로 제시되는 바와 같은 드릴 리그의 정면도를 예시한다.
[0006] 도 2a는 실시예에 따라, 도 2의 트리핑 장치의 정면도를 예시한다.
[0007] 도 3은 실시예에 따라, 도 2의 가동 플랫폼의 등축도를 예시한다.
[0008] 도 4는 실시예에 따라, 도 2의 컴퓨팅 시스템의 블록 선도를 예시한다.
[0009] 도 5는 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제1 도면을 예시한다.
[0010] 도 6은 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제2 도면을 예시한다.
[0011] 도 7은 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제3 도면을 예시한다.
[0012] 도 8은 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제4 도면을 예시한다.
[0013] 도 9는 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제5 도면을 예시한다.
[0014] 도 10은 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제6 도면을 예시한다.
[0015] 도 11은 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제7 도면을 예시한다.
[0016] 도 12는 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제8 도면을 예시한다.
[0017] 도 13은 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제9 도면을 예시한다.
[0018] 도 14는 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제10 도면을 예시한다.
[0019] 도 15는 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제11 도면을 예시한다.
[0020] 도 16은 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제12 도면을 예시한다.
[0021] 도 17은 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제13 도면을 예시한다.
[0005] 도 2는 실시예에 따라, 도 1에서 예시적으로 제시되는 바와 같은 드릴 리그의 정면도를 예시한다.
[0006] 도 2a는 실시예에 따라, 도 2의 트리핑 장치의 정면도를 예시한다.
[0007] 도 3은 실시예에 따라, 도 2의 가동 플랫폼의 등축도를 예시한다.
[0008] 도 4는 실시예에 따라, 도 2의 컴퓨팅 시스템의 블록 선도를 예시한다.
[0009] 도 5는 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제1 도면을 예시한다.
[0010] 도 6은 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제2 도면을 예시한다.
[0011] 도 7은 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제3 도면을 예시한다.
[0012] 도 8은 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제4 도면을 예시한다.
[0013] 도 9는 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제5 도면을 예시한다.
[0014] 도 10은 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제6 도면을 예시한다.
[0015] 도 11은 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제7 도면을 예시한다.
[0016] 도 12는 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제8 도면을 예시한다.
[0017] 도 13은 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제9 도면을 예시한다.
[0018] 도 14는 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제10 도면을 예시한다.
[0019] 도 15는 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제11 도면을 예시한다.
[0020] 도 16은 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제12 도면을 예시한다.
[0021] 도 17은 실시예에 따라, 도 1의 드릴 리그에서의 가동 플랫폼의 제13 도면을 예시한다.
[0022] 하나 이상의 특정한 실시예들은 아래에서 설명될 것이다. 이러한 실시예들의 간결한 설명을 제공하기 위한 노력으로, 실제적인 구현의 모든 특징들은 본 명세서에서 설명되지 않을 수 있다. 임의의 이러한 실제 구현의 개량에서, 임의의 엔지니어링 또는 설계 프로젝트에서와 같이, 하나의 구현으로부터 다른 구현으로 변경될 수 있는 개량자의 특정한 목표들, 예컨대 시스템-관련 그리고 사업-관련 제한들로의 준수를 달성하기 위해 다수의 구현-특정 결정들이 이루어져야 하는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 이러한 개량 노력은, 복잡하고 시간 소비적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 이는 이러한 개시의 이점을 가지는 당업자에게는 설계, 제작 및 제조의 일상적인 수행일 수 있는 것이 이해되어야 한다.
[0023] 다양한 실시예들의 요소들을 소개할 때, 단수형 표현은 요소들 중 하나 이상이 존재하는 것을 의미하는 것으로 의도된다. 용어들 “구성하다”, “포함하다”, 및 “가지다”는, 내포되는 것으로 의도되며 그리고 나열된 요소들과는 다른 부가의 요소들이 존재할 수 있는 것을 의미한다.
[0024] 육지 및 근해 상의 석유 및 가스 시추 작동들은 시추 공정을 용이하게 하기 위해 유정구 안에서 그리고 밖에서 드릴 스트링(drill string)의 빈번한 움직임을 요구한다. 이러한 공정은 깊은 유정들을 시추할 때 매우 시간 소모적이게 된다. 드릴 스트링은 커플링과 함께 연결되는 드릴 파이프 세그먼트들로 구성된다. 커플링은, 예를 들어, 핀 및 박스 단부를 갖는 스레드형 연결일 수 있다. 드릴 파이프 세그먼트들은 러프넥 기계(roughneck machine)(예컨대, 철 러프넥 또는 더 간단하게는 러프넥)에 의해 기계적으로 함께 연결된다. 따라서, 본 실시예들은 자동화 트리핑 장치에서 활용되는 컴포넌트들, 시스템들, 및 기술들에 관한 것이다.
[0025] 자동화 트리핑 장치는 프레임에 미끄러지게 커플링되고 그리고 튜브형 세그먼트 지지 시스템을 향해 그리고 멀어지게 선택적으로 이동되도록 포지셔닝되는 가동 지지부를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가동 지지부는, 보어홀을 시추하는 공정을 용이하게 하기 위해 드릴 스트링으로 (예컨대, 시계 방향으로의) 회전력을 제공하는 시추 리그 상에 로터리 테이블(rotary table)을 포함할 수 있다. 로터리 테이블은 최상부 드라이브와 연계하여 또는 최상부 드라이브에 대한 백-업(back-up)으로서 사용될 수 있다. 가동 지지부는 또한, 러프넥을 지지하기에 충분한 크기일 수 있다. 러프넥은 가동 지지부 상에, 예를 들어, 가동 지지부와 튜브형 세그먼트 지지 시스템 사이에 배치될 수 있다. 러프넥은, 트리핑 작동부의 부분으로서 튜브형 스트링의 제1 튜브형 세그먼트와 제2 튜브형 세그먼트 사이에 스레드형 조인트를 구성하거나 파괴하도록 포지셔닝될 수 있다. 이러한 공정은 반복가능할 수 있고, 그리고 가동 지지부가 튜브형 세그먼트 지지 시스템을 향하는 또는 튜브형 세그먼트 지지 시스템으로부터 멀리로의 전환 중일 때 수행될 수 있다.
[0026] 연결된 드릴 파이프에 의해 보다 드릴 스트링이 길게 만들어짐에 따라, 이 드릴 스트링은, 예를 들어, 시추 슬립들, 엘리베이터들, 또는 유사한 시스템들에 의해 튜브형 세그먼트 지지 시스템으로서 지지될 수 있다. 시추 슬립들은 또한, (예컨대, 가동 지지부 안의 로터리 테이블의 부분으로서) 가동 지지부에 보유될 수 있다. 로터리 테이블은 통상적으로, 드릴 스트링 하중들의 지지를 위한 드릴 플로어 하부구조물에 장착되며; 그러나, 이전에 유의되는 바와 같이, 본 실시예들에서, 로터리 테이블 자체는 가동 지지부와 연계하여 이동가능하고, 그리고 따라서 트리핑 작동 동안 드릴 플로어에 장착되지 않는다.
[0027] 일부 실시예들에서, 자동화 트리핑 장치는, 튜브형 스트링이 연속적으로 움직이는 동안, 유정구 안으로 또는 밖으로 (또는 유정구를 향해 또는 유정구로부터 멀리) 트리핑되는 튜브형 스트링의 튜브형 세그먼트를 구성하고 그리고 파괴하도록 작동할 수 있다. 튜브형 스트링이 일정하게 움직이기 때문에, 튜브형 스트링은 전통적인 불연속적인 트리핑 절차와 같은 배수의 양으로 트리핑될 수 있으면서, 튜브형 스트링은 불연속적인 트리핑 작동시에 튜브형 스트링에 의해 도달되는 것보다 더 느린 속도로 유지된다. 이는, 예를 들어, 저장 유체들이 유정구로 유동하는 것을 유발시킬 수 있거나 유정구를 둘러싸는 대형에서의 불안정성을 유발시킬 수 있는 압력 변동들뿐만 아니라, 예를 들어 유정구에서의 튜브형 스트링의 시작 또는 정지를 유발시킬 수 있는 유압식 충격들과 같은, 트리핑-인하는 동안 “서징(surging)”, 또는 트리핑-아웃하는 동안 “스와빙(swabbing)”을 감소시킬 수 있다. 다른 실시예들에서, 트리핑은, 예를 들어, 불연속적인 트리핑 작동과 연계하여 수행되는 것과 동일한 속도로 수행될 수 있는데, 왜냐하면 튜브형 스트링이 일정하게 움직이고, 그리고 튜브형 스트링의 세그먼트들을 구성하거나 파괴하기 위한 정지 시간들을 포함하지 않기 때문에, 트리핑 작동을 완료하는 시간은 트리핑 작동이 수행되는 속도로 증가하지 않고 불연속적인 트리핑 작동에 대해 감소될 수 있다.
[0028] 이에 따라, 본 실시예들은 로터리 테이블이 장착될 수 있는 (예컨대, 방향이 있거나 경사진 시추의 상황에서 수직으로 또는 경사가 있는) 가동 플랫폼으로 구성된다. 이러한 가동 플랫폼은 최상부 드라이브 돌리 트랙들(dolly tracks), 리그 데릭(rig derrick) 등과 같은 기존의 리그 구조물과 인터페이싱할 수 있다. 가동 플랫폼은, 스태빙 아암, 러프넥, 리프트 실린더들, 케이블들, 센서들, 또는 유사한 컴포넌트들과 같은 다양한 다른 기계들 또는 부속장치들의 부착을 허용할 수 있다.
[0029] 가동 플랫폼은, 가동 플랫폼이 종래의 시추 적용에서 사용되는 것, 또는 대안적으로 드릴 플로어의 최상부 상에 배치되는 것을 허용하기 위해 드릴 플로어 구조물에 오목한 곳에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 가동 플랫폼은, 드릴 플로어 안으로 그리고 밖으로 이동할 때 대략적 그리고 미세적 정렬을 제공하기 위해 안내 핀들 등을 가질 수 있다. 가동 플랫폼은 케이블(cable) 및 시브 배열체(sheave arrangement), 직접 작용 실린더들, 현수식 윈치 기구, 또는 다른 내부 또는 외부 가동 시스템으로 상승되고 그리고 하강될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가동 플랫폼은, 예를 들어, 감소된 마찰 특성들을 갖는 드릴 플로어 및/또는 튜브형 세그먼트 지지 시스템에 대한 가동 플랫폼의 모션을 허용하는 테프론-흑연 재료 또는 다른 저마찰 재료(예컨대, 복합재 재료)로 만들어질 수 있는 패드들과 같은 측방향 지지부들을 사용할 수 있다. 이전에 언급된 패드들 이외에도, 또는 대신에, 베어링 또는 롤러 유형 지지부들(예컨대, 강 또는 다른 금속성 또는 복합재 롤러들 및/또는 베어링들)을 포함하는 다른 측방향 지지부들이 활용될 수 있다. 측방향 지지부들은, 가동 플랫폼이 지지 요소에 이동가능하게 커플링되도록, 가동 플랫폼이 지지 요소(예컨대, 최상부 드라이브 돌리 트랙들과 같은 안내 트랙들)와 인터페이싱하는 것을 허용할 수 있다. 이에 따라, 가동 플랫폼은, 안내 트랙들 또는 다른 연결 요소와 접촉한 상태를 유지하면서, (예컨대, 드릴 플로어 및/또는 튜브형 세그먼트 지지 시스템을 향해 그리고 드릴 플로어 및/또는 튜브형 세그먼트 지지 시스템으로부터 멀리) 가동 플랫폼의 움직임을 허용하기 위해 지지 요소에 이동가능하게 커플링될 수 있다.
[0030] 앞서 말한 것을 고려하여, 도 1은 시추선(drillship)으로서 근해 플랫폼(10)을 예시한다. 근해 플랫폼(10)의 현재 예시되는 실시예가 시추선(예컨대, 시추 시스템이 설비되고 그리고 (케이싱 및 배관 설치, 해저 트리 설치들, 및 유정 캐핑(capping)을 포함하지만 이에 제한되지 않는) 근해 석유 및 가스 탐사 및/또는 유정 유지보수 또는 완료 작업에 관련된 선박)이지만, 반잠수형(semi-submersible) 플랫폼, 스파 플랫폼(spar platform), 부유 생산 시스템 등과 같은 다른 근해 플랫폼들(10)이 시추선으로 대체될 수 있다. 실제로는, 아래에서 설명되는 기술들 및 시스템들은 시추선과 연계하여 설명되지만, 기술들 및 시스템들은, 적어도 전술된 부가의 근해 플랫폼들(10)을 커버하는 것으로 의도된다. 마찬가지로, 근해 플랫폼(10)은 도 1에서 예시되고 그리고 설명되지만, 본원에 설명되는 기술들 및 시스템들은 또한, 육상 시추 활동들에 적용되고 그리고 활용될 수 있다. 이러한 기술들은 또한, 적어도 수직 시추 또는 생산 작동들(예컨대, 리그가 주로 수직한 배향으로 시추하게 하거나 실질적으로 수직한 유정으로부터 생산하게 함) 그리고/또는 방향성 시추 또는 생산 작동들(예컨대, 리그가 주로 수직한 배향으로부터 시추하게 하거나 실질적으로 수직하지 않거나 경사진 유정으로부터 생산하게 하거나, 수직한 정렬로부터의 소정의 각도로 배향된 리그가 각각 시추하게 하거나 실질적으로 비수직하거나 경사진 유정으로부터 생산하게 함)에 적용할 수 있다.
[0031] 도 1에서 예시되는 바와 같이, 근해 플랫폼(10)은 근해 플랫폼으로부터 연장하는 라이저 스트링(riser string)(12)을 포함한다. 라이저 스트링(12)은, 예를 들어, 해저(seafloor)(14) 상의 웰헤드(wellhead)(18)에 커플링되는 BOP(16)를 통해 해저(14)에 근해 플랫폼(10)을 연결시키는 파이프 또는 일련의 파이프들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 라이저 스트링(12)은 근해 플랫폼(10)과 웰헤드(18) 사이에서 생산된 탄화수소들 및/또는 생산 재료들을 전달할 수 있는 반면, BOP(16)는, 유정구 유체 유동들을 제어하기 위해 밀봉 요소를 갖는 적어도 하나의 밸브를 가지는 적어도 하나의 BOP 스택을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 라이저 스트링(12)은 근해 플랫폼(10)에서의 개구(예컨대, 문풀(moonpool))를 통과할 수 있고, 그리고 근해 플랫폼(10)의 시추 장비에 커플링될 수 있다. 도 1에서 예시되는 바와 같이, 드릴 파이프들(20)로 만들어진 드릴 스트링이 근해 플랫폼(10)으로부터 BOP(16) 및 웰헤드(18)를 통해 그리고 웰헤드(18) 아래에 있는 유정구로 통과하는 것을 허용하기 위해 라이저 스트링(12)이 웰헤드(18)와 근해 플랫폼(10) 사이에 수직한 배향으로 포지셔닝되게 하는 것이 바람직할 수 있다. 웰헤드(18) 아래에 있는 유정구의 시추 및/또는 서비싱(servicing)에서 활용될 수 있는 시추 리그(22)(예컨대, 시추 패키지 등)가 또한, 도 1에서 예시된다.
[0032] 본 개시의 실시예들과 일치하는 시추 작동에서, 도 2에서 묘사되는 바와 같이, 트리핑 장치(24)는 유정구(예컨대, 드릴 플로어(26)에 근접할 수 있거나, 도 1과 연계하여 웰헤드(18) 아래에 있을 수 있는 유정의 시추된 홀 또는 보어홀) 위에 있는 시추 리그(22)에서의 드릴 플로어(26) 위에 포지셔닝되는 것으로 예시된다. 그러나, 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 트리핑 장치는 트리핑 작동 동안 드릴 플로어(26)를 향해 그리고 이 드릴 플로어로부터 멀리 이동될 수 있다. 예시되는 바와 같이, 시추 리그(22)는 예를 들어, 트리핑 장치(24), (도 3에서 예시되는 바와 같이, 로터리 테이블(32)에 포지셔닝되는 플로어 슬립들(30)을 포함할 수 있는) 가동 플랫폼(28), 드로우워크들(drawworks)(34), 크라운 블록(crown block)(35), 트레블링 블록(36), 최상부 드라이브(38), 엘리베이터(40), 및 튜브형 핸들링 장치(42) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 트리핑 장치(24)는 튜브형 세그먼트들을 커플링하고 그리고 커플링해제하도록(예컨대, 드릴 파이프(20)를 드릴 스트링에 커플링하고 그리고 드릴 스트링으로부터 커플링해제하도록) 작동할 수 있는 반면, 플로어 슬립들(30)은 드릴 파이프(20) 및/또는 유정구를 통과하는 드릴 스트링 위에 근접하고 그리고 이 드릴 파이프 및/또는 이 드릴 스트링을 유지하도록 작동할 수 있다. 로터리 테이블(32)은 드릴 플로어(26)와 동일 평면이고 그리고/또는 드릴 플로어(26) 위에 있는 포지션으로 잠금될 수 있는 회전가능한 부분일 수 있다. 로터리 테이블(32)은, 예를 들어, 1차 또는 백업 회전 시스템(예컨대, 최상부 드라이브(38))에 대한 백업)으로서 드릴 스트링으로 회전을 부여하도록할 뿐만 아니라, 예를 들어, 트리핑 작동 동안 튜브형 세그먼트들을 지지하기 위해 그의 플로어 슬립들(30)을 활용하도록 작동할 수 있다.
[0033] 드로우워크들(34)은, 블록 및 태클 시스템에 커플링되는 최상부 드라이브(38), 엘리베이터(40), 및 임의의 튜브형 세그먼트(예컨대, 드릴 파이프(20))의 움직임을 위한 블록 및 태클 시스템으로서 작동하기 위해, 크라운 블록(35)(예컨대, 시추 라인(37)(예컨대, 와이어 케이블)이 스레딩된 하나 이상의 풀리들 또는 시브들의 수직 정적 세트) 및 트레블링 블록(예컨대, 시추 라인(37)이 스레딩된 하나 이상의 풀리들 또는 시브들의 수직 가동 세트)에 걸쳐 시추 라인(37)을 후퇴시키고 그리고 연장시키도록 동력 전달되는 대형 스풀일 수 있다. 일부 실시예들에서, 최상부 드라이브(38) 및/또는 엘리베이터(40)는 튜브형 지지 시스템으로서 지칭될 수 있거나, 튜브형 지지 시스템은 또한, 전술된 블록 및 태클 시스템을 포함할 수 있다.
[0034] 최상부 드라이브(38)는, 로터리 테이블(32)에 대한 대안으로서 드릴 스트링에 토크를 제공하는(예컨대, 회전시키는) 디바이스일 수 있으며, 그리고 엘리베이터(40)는, 이러한 세그먼트들이 수직으로(예컨대, 유정구로 하강하고 있거나 유정구로부터 상승하면서) 또는 방향이 있게(예컨대, 경사 시추 동안) 이동하면서, 드릴 파이프(20) 또는 다른 튜브형 세그먼트들을 파지하고 그리고 유지하기 위해 드릴 파이프(20) 또는 다른 튜브형 세그먼트(또는 유사한 컴포넌트들) 주위에서 폐쇄될 수 있는 기구일 수 있다. 튜브형 핸들링 장치(42)는, 튜브형 세그먼트를 튜브형 스트링으로 추가하는 것을 보조하기 위해 트리핑-인 동안 튜브형 세그먼트를 저장 위치(예컨대, 파이프 스탠드)로부터 되찾아오고 그리고 튜브형 세그먼트를 포지셔닝시키도록 작동할 수 있다. 마찬가지로, 튜브형 핸들링 장치(42)는, 튜브형 스트링으로부터 튜브형 세그먼트를 제거하기 위해 트리핑-아웃 동안 튜브형 세그먼트를 튜브형 스트링으로부터 되찾아오고 그리고 튜브형 세그먼트를 저장 위치(예컨대, 파이프 스탠드)로 전달하도록 작동할 수 있다.
[0035] 트리핑-인 작동 동안, 튜브형 핸들링 장치(42)는, 튜브형 세그먼트(44)가 엘리베이터(40)에 의해 파지될 수 있도록, 튜브형 세그먼트(44)(예컨대, 드릴 파이프(20))를 포지셔닝할 수 있다. 엘리베이터(40)는 드릴 스트링의 부분으로서 튜브형 세그먼트(46)(예컨대, 드릴 파이프(20))에 커플링되도록, 예를 들어, 블록 및 태클 시스템을 통해 트리핑 장치(24)를 향해 하강될 수 있다. 도 2a에서 예시되는 바와 같이, 트리핑 장치(24)는, 슬립 죠들(50)을 구동하기 위해 힘을 제공하도록 작동하는 포싱 링(forcing ring)(52)뿐만 아니라 세그먼트(46)에 맞물리고 그리고 유지하는 슬립 죠들(slip jaws)(50)을 포함하는 트리핑 슬립들(48)을 포함할 수 있다. 따라서, 트리핑 슬립들(48)은, 튜브형 스트링이 블록 및 태클 시스템으로부터 연결해제될 때, 세그먼트, 및 이에 따라, 연관된 튜브형 스트링(예컨대, 드릴 스트링)을 파지하고 그리고 지지하도록 활성화될 수 있다. 트리핑 슬립들(48)은 유압식으로, 전기식으로, 공압식으로, 또는 임의의 유사한 기술을 통해 가동될 수 있다. 일부 실시예들에서, 트리핑 슬립들(48)은 생략될 수 있으며, 그리고 플로어 슬립들(30)은 트리핑 슬립들(48) 대신에 사용될 수 있다. 마찬가지로, 트리핑 슬립들(48)은, 일부 실시예들에서, 플로어 슬립들(30)과 조합하여 사용될 수 있다.
[0036] 트리핑 장치(24)는, 튜브형 스트링에서 튜브형 세그먼트들(44 및 46) 사이의 스레드형 연결을 선택적으로 구성하거나 파괴하도록 작동할 수 있는 러프넥(54)을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 러프넥(54)은, 고정식 죠들(56), 구성/파괴 죠들(58), 및 스피너(60) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 고정식 죠들(56)은 이의 스레드형 조인트(62) 아래에 있는 (하부) 튜브형 세그먼트(46)에 맞물리고 그리고 튜브형 세그먼트(46)를 유지시키도록 포지셔닝될 수 있다. 이러한 방식으로, (상부) 튜브형 세그먼트(44)가 트리핑 장치(24)에서의 튜브형 세그먼트(46)와 동축으로 포지셔닝될 때, 튜브형 세그먼트(46)는, (예컨대, 튜브형 세그먼트(46)의 스레드형 조인트(62) 및 튜브형 세그먼트(44)의 스레드형 조인트(64)의 연결을 통해) 튜브형 세그먼트(44)와 튜브형 세그먼트(46)의 연결을 허용하기 위해 정적 포지션에 유지될 수 있다.
[0037] 이러한 연결을 용이하게 하기 위해, 스피너(60) 및 구성/파괴 죠들(58)은 회전 토크를 제공할 수 있다. 예를 들어, 연결을 구성할 때, 스피너(60)는 튜브형 세그먼트(44)에 맞물릴 수 있고, 그리고 튜브형 세그먼트(44)를 튜브형 세그먼트(46)에 연결시키기 위해 상대적으로 높은 속도, 낮은-토크의 회전을 튜브형 세그먼트(44)에 제공할 수 있다. 마찬가지로, 구성/파괴 죠들(58)은 튜브형 세그먼트(44)에 맞물릴 수 있고, 그리고 예를 들어, 튜브형 세그먼트들(44 및 46) 사이의 강성 연결을 제공하기 위해 상대적으로 낮은 속도, 높은 토크의 회전을 튜브형 세그먼트(44)에 제공할 수 있다. 게다가, 연결을 파괴할 때, 구성/파괴 죠들(58)은 튜브형 세그먼트(44)에 맞물릴 수 있고, 그리고 강성 연결을 파괴하기 위해 상대적으로 낮은 속도, 높은 토크의 회전을 튜브형 세그먼트(44) 상에 부여할 수 있다. 이후에, 스피너(60)는 튜브형 세그먼트(46)로부터 튜브형 세그먼트(44)를 연결해제하기 위해 상대적으로 높은 속도, 낮은 토크의 회전을 튜브형 세그먼트(44)에 제공할 수 있다.
[0038] 일부 실시예들에서, 러프넥(54)은, 시추 유체를 캡처링하도록(capture) 작동할 수 있는 머드 버킷(mud bucket)(66)(머드 버킷은 그렇지 않으면, 예를 들어 파괴 작동 동안 해제될 수 있음)을 더 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 머드 버킷(66)은, 시추 유체가 드릴 플로어(26) 상에서 흐르는 것을 방지하도록 작동할 수 있다. 일부 실시예들에서, 머드 버킷(66)은, 머드 버킷(66) 내에 보유되는 시추 유체가 시추 유체 저장소로 복귀하는 것을 허용하도록 작동하는 배수 라인뿐만 아니라 머드 버킷(66)을 유체식으로 밀봉하는 것을 돕는 하나 이상의 시일들(68)을 포함할 수 있다.
[0039] 러프넥(54)은 드릴 플로어(26)를 향해 그리고 드릴 플로어로부터 멀리 그리고 일부 실시예들에서, 트리핑 슬립들(48)에 대해 이동가능할 수 있다. 러프넥(54)의 움직임은 유압식 피스톤들, 잭스크류들(jackscrews), 랙들(racks) 및 피니언들(pinions), 케이블 및 풀리(pulley), 선형 액추에이터 등의 사용을 통해 성취될 수 있다. 이러한 움직임은, 구성 또는 파괴 작동 동안(예컨대, 트리핑-인 또는 트리핑-아웃 작동 동안) 러프넥(54)의 적합한 위치에서 돕기에 유익할 수 있다.
[0040] 도 2를 다시 참조하면, 가동 플랫폼(28)은, 드릴 플로어(26) 상에 또는 근해 플랫폼(10) 또는 시추 리그(22) 상의 어느 곳에서나 포지셔닝되는 윈치 또는 다른 드로우워크 요소를 포함할 수 있는 (예컨대, 최상부 드라이브(38)의 움직임을 위한 블록 및 태클 시스템과 유사한) 케이블 및 시브 배열체에 의해 상승되고 그리고 하강될 수 있다. 윈치 또는 다른 드로우워크 요소는, 가동 플랫폼(28) 및 따라서 내부의 로터리 테이블(32) 및 그 위의 트리핑 장치(24)의 움직임을 위한 블록 및 태클 시스템으로서 작동하기 위해 크라운 블록(예컨대, 시추 라인(37)이 스레딩된 하나 이상의 풀리들 또는 시브들의 정적 세트) 및 트레블링 블록(예컨대, 시추 라인(37)이 스레딩된 하나 이상의 풀리들 또는 시브들의 가동 세트)에 걸쳐 라인(예컨대, 와이어 케이블 또는 시추 라인(37))을 후퇴시키고 그리고 연장시키도록 동력 전달되는 스풀일 수 있다. 부가적으로 그리고/또는 대안적으로, 직접 작용 실린더들, 현수식 윈치 및, 가동 플랫폼(28)이 윈치 및 현수식 윈치와 케이블 시스템 그리고 드릴 플로어(26) 사이에 있도록 배치되는 케이블 시스템 기구 또는 유사한 내부 또는 외부 가동 시스템들이 지지 요소(70)를 따라 가동 플랫폼을 이동시키는 데 사용될 수 있다.
[0041] 일부 실시예들에서, 지지 요소(70)는, 드릴 플로어(26)를 향하는 그리고 이 드릴 플로어로부터 멀어지는 움직임을 허용하면서, 지지(예컨대, 측방향 지지)를 가동 플랫폼(28)에 제공하는 하나 이상의 안내 기구들(예컨대, 최상부 드라이브 돌리 트랙들과 같은 안내 트랙들)일 수 있다. 또한, 도 3에서 예시되는 바와 같이, 하나 이상의 측방향 지지부들(72)은 가동 플랫폼을 지지 요소(70)에 커플링하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 측방향 지지부들(72)은, 예를 들어, 감소된 마찰 특성들을 갖는 드릴 플로어(26) 및/또는 튜브형 세그먼트 지지 시스템에 대한 가동 플랫폼(28)의 모션을 허용하는 테프론-흑연 재료 또는 다른 저마찰 재료(예컨대, 복합재 재료)로 만들어질 수 있는 패드들일 수 있다. 이전에 언급된 패드들 이외에도, 또는 대신에, 베어링 또는 롤러 유형 지지부들(예컨대, 강 또는 다른 금속성 또는 복합재 롤러들 및/또는 베어링들)을 포함하는 다른 측방향 지지부들(72)이 활용될 수 있다. 측방향 지지부들(72)은, 가동 플랫폼(28)이 지지 요소(70)에 이동가능하게 커플링되도록, 가동 플랫폼(28)이 지지 요소(70)(예컨대, 최상부 드라이브 돌리 트랙들과 같은 안내 트랙들)와 인터페이싱하는 것을 허용할 수 있다. 이에 따라, 가동 플랫폼(28)은 트리핑 작동(예컨대, 연속적인 트리핑 작동) 동안 (예컨대, 안내 트랙들 또는 다른 지지 요소(70)와 접촉한 상태를 유지하면서, 드릴 플로어(26) 및/또는 튜브형 세그먼트 지지 시스템을 향한 그리고 드릴 플로어 및/또는 튜브형 세그먼트 지지 시스템으로부터 멀어지게 되는) 가동 플랫폼(28)의 움직임을 허용하기 위해 지지 요소(70)에 이동가능하게 커플링될 수 있다.
[0042] 도 3에서 추가적으로 예시되는 바와 같이, 가동 플랫폼(28)은, 드릴 플로어(26) 안으로 그리고 밖으로 움직일 때(예컨대, 드릴 플로어(26)와 평면 포지션 상태가 되거나, 드릴 플로어(26) 위로 상승될 때), 대략적 그리고 미세적 정렬을 제공하기 위해 안내 핀들(73) 또는 유사한 디바이스들을 가질 수 있다. 또한, 하나 이상의 잠금 기구들은, 예를 들어, 트리핑 작동이 완료되거나 필요하지 않는 경우, 가동 플랫폼(28)을 드릴 플로어(26)에 대한 바람직한 포지션으로 고정하도록 채택될 수 있다. 이러한 고정 포지션에서, 로터리 테이블(32)은 최상부 드라이브(38)와 연계하여 그리고/또는 최상부 드라이브(38)에 대한 백업 시스템으로서 작동할 수 있다. 잠금 요소들(74)은, 잠금 요소들이 사람 접촉 없이 가동될 수 있도록 자동식일 수 있다(예컨대, 제어가능할 수 있음)(예컨대, 제어 신호는 핀들 또는 다른 잠금 기구들이 드릴 플로어(26)와 가동 플랫폼(28) 사이의 개구에 맞물리는 것을 유발시킬 수 있음). (만약 가동 플랫폼(28)이, 예컨대, 그 위의 상승된 플랫폼에 대한 평면인, 드릴 플로어(26) 위에 있는 포지션에 잠금될 수 있다면) 잠금 요소들(74)이 드릴 플로어(26) 상의 상승된 플랫폼과 인터페이싱할 것이거나, (만약 가동 플랫폼(28)이 드릴 플로어(26)와 평면인 포지션으로 잠금될 수 있다면) 잠금 요소들이 드릴 플로어(26) 또는 드릴 플로어 아래에 있는 요소와 인터페이싱할 수 있는 것으로 예상된다.
[0043] 도 2를 다시 참조하면, 컴퓨팅 시스템(76)은 존재할 수 있고, 그리고 트리핑 장치(24), 가동 플랫폼(28), 트리핑 장치(24)를 이동시키는 데 사용되는 구동 시스템 및/또는 가동 플랫폼(28)을 이동시키는 데 사용되는 구동 시스템 중 하나 이상과 연계하여 작동할 수 있다. 이러한 컴퓨팅 시스템(76)은 또한, 튜브형 세그먼트 지지 시스템 및/또는 튜브형 핸들링 장치(42) 중 하나 이상을 제어하도록 작동할 수 있다. 컴퓨팅 시스템(76)이 자립식 유닛(standalone unit)(예컨대, 제어 모니터)일 수 있는 것이 유의되어야 한다. 그러나, 일부 실시예들에서, 컴퓨팅 시스템(76)은, 시추 제어들, 자동화 파이프 처리 제어들 등을 위한 집중 제어 시스템을 제공할 수 있는 드릴러의 캐빈(driller’s cabin)에 별도의 주요 제어 시스템(77), 예를 들어, 제어 시스템에 통신식으로 커플링될 수 있다. 다른 실시예들에서, 컴퓨팅 시스템(76)은 주요 제어 시스템(77)의 일부분일 수 있다(예컨대, 제어 시스템은 드릴러의 캐빈에 존재함).
[0044] 컴퓨팅 시스템(76)의 예는 도 4에 예시된다. 컴퓨팅 시스템(76)은 메모리(78), 하드 디스크 드라이브 또는 다른 단기 및/또는 장기 스토리지와 같은, 컴퓨팅 시스템(76)의 비일시적 기계 판독가능한 매체에 저장되는 컴퓨터 실행가능한 명령들로서 구현되는 소프트웨어 시스템들과 연계하여 작동할 수 있다. 특히, 트리핑 작동들에 대해 아래에 설명되는 기술들은, 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(76)의 비일시적 기계 판독가능한 매체(예컨대, 메모리(78))에 코드 또는 명령들을 사용하여 성취될 수 있고, 그리고 트리핑 작동 동안 도 2, 도 2a 및 도 3의 이전에 설명된 요소들을 제어히기 위해, 예를 들어, 프로세싱 디바이스(80) 또는 컴퓨팅 시스템(76)의 제어기에 의해 실행될 수 있다.
[0045] 따라서, 컴퓨팅 시스템(76)은, 하나 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), 하나 이상의 프로세서들, 또는 본원에서 설명된 방법들 및 작용들을 수행하기 위해 프로세싱 디바이스(80)에 의해 실행가능한 명령들을 일괄하여 저장하는 컴퓨팅 시스템(76)의 하나 이상의 유형(tangible) 비일시적 기계 판독가능한 매체(예컨대, 메모리(78)와 상호 작용하는 다른 프로세싱 디바이스와 같은 프로세싱 디바이스(80)를 포함하는 범용(general purpose) 또는 전용(special purpose) 컴퓨터일 수 있다. 예로써, 이러한 기계 판독가능한 매체는 RAM, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 다른 자기 스토리지 디바이스들, 또는 기계 실행가능한 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 바람직한 프로그램 코드를 전송하거나 저장하는 데 사용될 수 있고 그리고 프로세싱 디바이스(80)에 의해 접근될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 디바이스(80)에 의해 실행가능한 명령들은, 예를 들어, 트리핑 장치(24)(예컨대, 러프넥(54) 및/또는 고정식 죠들(56), 구성/파괴 죠들(58), 및 스피너(60) 중 하나 이상), 튜브형 핸들링 장치(42), 가동 플랫폼(28), 튜브형 세그먼트 지지 시스템, 및/또는 트리핑 작동과 연계한 사용을 위한 이에 대해 관련된 부수적인 요소들 중 하나 이상으로 전송될, 예를 들어, 제어 신호들을 생성하는 데 사용된다.
[0046] 컴퓨팅 시스템(76)은 또한, 예를 들어, 사용자가 컴퓨팅 시스템(76) 상에서 동작하는 GUI(graphical user interface) 또는 어플리케이션들(applications)을 시작하고, 제어하거나 작동시키는 것 및/또는, 예를 들어, 트리핑 장치(24)(예컨대, 러프넥(54) 및/또는 고정식 죠들(56), 구성/파괴 죠들(58), 및 스피너(60) 중 하나 이상), 튜브형 핸들링 장치(42), 가동 플랫폼(28), 튜브형 세그먼트 지지 시스템, 및/또는 트리핑 작동과 연계한 사용을 위한 이에 대해 관련된 부수적인 요소들 중 하나 이상을 시작시키고, 제어하거나 작동시키도록, 컴퓨팅 시스템(76)과 상호작용하는 것을 허용하기 위해 하나 이상의 입력 구조물들(82)(예컨대, 키패드, 마우스, 터치패드, 터치스크린, 하나 이상의 스위치들, 버튼들 등 중 하나 이상)을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 시스템(76)은, 사용자들이 컴퓨팅 시스템(76)에 의해 생성된 이미지들을 보는 것을 허용하는 LCD(liquid crystal display) 또는 다른 유형의 디스플레이일 수 있는 디스플레이(84)를 포함할 수 있다. 디스플레이(84)는, 사용자들이 컴퓨팅 시스템(76)의 GUI와 상호작용하는 것을 허용할 수 있는 터치 스크린을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 컴퓨팅 시스템(76)은 부가적으로 그리고/또는 대안적으로 이미지들을 주요 제어 시스템(77)의 디스플레이로 전송할 수 있으며, 이 컴퓨팅 시스템 자체는 메모리(78)와 같은 비일시적 기계 판독가능한 매체, 프로세싱 디바이스(80), 하나 이상의 입력 구조물들(82), 디스플레이(84) 및/또는 네트워크 인터페이스(86)를 또한 포함할 수 있다.
[0047] 컴퓨팅 시스템(76)을 다시 참조하면, 이해될 수 있는 바와 같이, GUI는, 예를 들어 그래픽 아이콘들, 시각적 인디케이터들 등을 통해 사용자가 컴퓨팅 시스템(76) 및/또는 컴퓨팅 시스템(76) 및 하나 이상의 센서들(예컨대, 제어 시스템)과 상호작용하는 것을 허용하는 한 유형의 사용자 인터페이스일 수 있다. 또한, 컴퓨팅 시스템(76)은, 컴퓨팅 시스템(76)이 다양한 다른 디바이스들(예컨대, 전자 디바이스들)과 인터페이싱하는 것을 허용하기 위해 네트워크 인터페이스(86)를 포함할 수 있다. 네트워크 인터페이스(86)는, 예를 들어, 감소된 수의 노드들(nodes)로 멀티-드랍핑되는(multi-dropped) 각각의 네트워크 스퍼(spur)와 함께 멀티-드랍(multi-drop) 및/또는 스타 토폴로지(star topology)를 사용할 수 있는 블루투스 인터페이스, LAN(local area network), 또는 WLAN(wireless local area network) 인터페이스, 이더넷 또는 이더넷 기반 인터페이스(예컨대, Modbus TCP, EtherCAT, 및/또는 ProfiNET 인터페이스), 필드 버스 통신 인터페이스(예컨대, Profibus), 및/또는 무선 네트워크에 커플링될 수 있는 다른 산업용 프로토콜 인터페이스들, 유선 네트워크 중 하나 이상 또는 이의 조합을 포함할 수 있다.
[0048] 일부 실시예들에서, 트리핑 작동과 연계한 사용을 위한 트리핑 장치(24)(및/또는 이와 연관된 제어기 또는 제어 시스템), 튜브형 핸들링 장치(42)(및/또는 이와 연관된 제어기 또는 제어 시스템), 가동 플랫폼(28)(및/또는 이와 연관된 제어기 또는 제어 시스템), 튜브형 세그먼트 지지 시스템(및/또는 이와 연관된 제어기 또는 제어 시스템), 및/또는 이에 관련된 부수적인 요소들(및/또는 이와 연관된 제어기 또는 제어 시스템) 중 하나 이상은 각각, 네트워크 인터페이스(86)에 커플링될 수 있는 디바이스일 수 있다. 일부 실시예들에서, 전에 언급된 디바이스들 중 하나 이상의 상호연결을 통해 형성되는 네트워크는, 모든 제어 시퀀스들의 임의의 동적 응답 요건들 및 네트워크 및/또는 그 내부의 연관된 디바이스들의 닫힌 루프 제어 기능들과 일치하여 시간 기간들 내에서 모든 요구된 데이터를 교환하기에 충분히 낮은 지연 속도(latency)뿐만 아니라 충분한 대역폭(bandwidth)을 제공하도록 작동해야 한다. 네트워크가 확인될 시퀀스 응답 시간들 및 닫힌 루프 성능들을 허용하는 것이 또한 유리할 수 있으며, 네트워크 컴포넌트들은 유전(oilfield)/시추선 환경들에서의 사용을 허용해야 한다(예컨대, 네트워크 컴포넌트들이 배치되는 각각의 환경을 위한 임의의 EMC(electromagnetic compatibility) 요건들을 충족시키는 것뿐만 아니라 ESD(electrostatic discharge) 상황들 및 다른 위협들을 견디는 것을 포함하는 (하지만 이에 제한되지 않는) 이들의 각각의 작동 환경과 일치하는 러깅된(rugged) 물리적 그리고 전기적 특성들을 허용해야 함). 활용된 네트워크는 또한, 네트워크의 작동이, 예를 들어, 데이터 변질(corruption)에 의해 (예컨대, 전송된 네트워크 신호들 및/또는 데이터에서 오차들을 배제하거나 제거하기 위해 오차 검출의 사용 및 교정 또는 오차 제어 기술들을 통해) 손상되지 않은 것을 보장하기 위해 적합한 데이터 보호 및/또는 데이터 리던던시(redundancy)를 제공할 수 있다.
[0049] 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(76)에 의해 제어가능한 트리핑 작동은 도 5 내지 도 17에 대해 더 상세히 논의될 것이다. 도 5를 다시 참조하면, 가동 플랫폼(28)은 드릴 플로어(26)와 평면인 잠금된 포지션으로 예시된다. 예시되는 바와 같이, 2개의 와이어들(88)(그러나, 더 많거나 더 적은 와이어들(88)이 사용될 수 있음)은 가동 플랫폼(28)에 커플링되고, 그리고 드릴 플로어(26) 상에 또는 근해 플랫폼(10) 또는 시추 리그(22) 상의 어느 곳에서나 포지셔닝되는 윈치 또는 다른 드로우워크 요소, 현수식 윈치 및, 가동 플랫폼(28)이 윈치 및 현수식 윈치와 케이블 시스템과 드릴 플로어(26) 사이에 있도록 배치되는 케이블 시스템 기구를 포함할 수 있는 (예컨대, 최상부 드라이브(38)의 움직임을 위한 블록 및 태클 시스템과 유사한) 케이블 및 시브 배열체와 함께 가동 플랫폼(28)을 이동시키도록 작동할 수 있다. 마찬가지로, 내부 또는 외부 구동 시스템들, 예컨대, 유압식 실린더들 등은, 지지 요소(70)를 따라 가동 플랫폼(28)을 이동시키기 위해 전에 언급된 움직임 시스템 이외에도 또는 대신에 사용될 수 있다.
[0050] 가동 플랫폼(28)은 트리핑 작동을 개시하기 위해 드릴 플로어(26)로부터 잠금해제되고 그리고 이동될 수 있다. 트리핑 작동(예시된 예에서, 트리핑-인 작동)을 시작하기 위해, 튜브형 핸들링 장치(42)는 엘리베이터(40)에 의해 지지되도록 튜브형 세그먼트(46)를 포지셔닝할 수 있다. 엘리베이터(40)는 튜브형 세그먼트(46)를 지지하고, 그리고 이 튜브형 세그먼트를 유정구를 향해 하강시킨다. 엘리베이터(40)가 튜브형 세그먼트(46)를 하강시킴에 따라, 가동 플랫폼(28)은, 도 6에서 예시되는 바와 같이, 높이(90)의 상부 포지션으로 이동할 수 있다. 이 때, 플로어 슬립들(30)은 튜브형 세그먼트(46)를 구동하고 그리고 파지할 수 있는 반면, 엘리베이터는 튜브형 세그먼트(46)를 해제한다. 이후에, 도 7에서 예시되는 바와 같이, 가동 플랫폼(28)은 드릴 플로어(26)를 향해 이동하기 시작할 수 있는 반면, 하나 이상의 엘리베이터 링크들 또는 베일들(bales)(92)은 튜브형 세그먼트(44)에 연결하도록(예컨대, 튜브형 세그먼트(44)를 파지하도록) 선택적으로 구동될 수 있다. 엘리베이터(40)는 드릴 플로어(26)로부터 멀리 계속 이동할 수 있는 반면, 가동 플랫폼은, 도 8에서 예시되는 바와 같이, 가동 플랫폼(28)이 (높이(90)보다 드릴 플로어(26)에 더 가까운) 높이(94)에 도달할 때까지, 드릴 플로어(26)를 향해 이동한다.
[0051] 가동 플랫폼(28)이 높이(94)에 도달함에 따라, (튜브형 핸들링 장치(42)로부터 별도이거나 튜브형 핸들링 장치와 함께 있는)하나 이상의 엘리베이터 링크들 또는 베일들(92)은, 가동 플랫폼(28)이 드릴 플로어(26)를 향해 계속 움직임에 따라, 튜브형 세그먼트(44)를 튜브형 세그먼트(46)와 정렬(예컨대, 수직 정렬) 상태가 되도록 이동시키기 시작한다. 도 9에서 예시되는 바와 같이, 이러한 공정은, 가동 플랫폼(28)이 (높이(94)보다 드릴 플로어(26)에 더 가까운) 높이(96)에 도달할 때까지 계속된다. 가동 플랫폼(28)이 높이(96)에 있을 때, 튜브형 세그먼트(44)는 튜브형 세그먼트(46)와 정렬된다. 이 때, (엘리베이터(40)로부터 별도이거나 엘리베이터와 함께 있는) 튜브형 핸들링 장치(42)는 튜브형 세그먼트(46)를 향해 튜브형 세그먼트(44)를 이동시키는 반면, 가동 플랫폼(28)은 드릴 플로어(26)를 향해 계속 이동한다. 도 10에서 예시되는 바와 같이, 가동 플랫폼(28)이 (높이(94)보다 드릴 플로어(26)에 더 가까운) 높이(98)에 도달함에 따라, 튜브형 세그먼트(44)는 (엘리베이터(40)로부터 별도이거나 엘리베이터와 함께 있는) 튜브형 핸들링 장치(42)에 의해 튜브형 세그먼트(46)로부터 매우 근접하게 (예컨대, 1피트 미만, 2피트 미만, 또는 다른 거리 내에서) 되었다. (예컨대, 가동 플랫폼(28)을 따라 레일들 또는 다른 안내부들을 통한) 지지 요소(70)에 인접한 제1 포지션으로부터 튜브형 세그먼트들(44 및 46)에 인접한 제2 포지션으로의 트리핑 장치(24)의 움직임은 도 10에서 또한 예시된다. 트리핑 장치(24)의 이러한 포지셔닝의 보다 면밀한 예시가 도 11에서 예시된다.
[0052] 튜브형 세그먼트(44)가 튜브형 세그먼트(46)에 커플링될 수 있을 때까지의 튜브형 세그먼트(44)의 하향 움직임은, 도 12에서 예시되는 바와 같이, (엘리베이터(40)로부터 별도이거나 함께 있는) 튜브형 핸들링 장치(42)를 통해 성취된다. 이 때, 튜브형 세그먼트(44 및 46)의 커플링은 위의 도 2a와 함께 이전에 설명되는 바와 같이, 트리핑 장치(24)에 의해 수행된다. 예를 들어, 이러한 커플링 공정 동안, 슬립 죠들(50)을 포함하는 트리핑 스립들(48)은 튜브형 세그먼트(46)에 맞물리고 그리고 이 튜브형 세그먼트를 유지한다. 이 때, 튜브형 세그먼트(46)는 튜브형 핸들링 장치(42) 및/또는 엘리베이터(40)로부터 해제될 수 있다. 가동 플랫폼의 움직임은 본원에 설명된 커플링 공정 동안 드릴 플로어(26)를 향해 연속될 수 있다.
[0053] 러프넥(54)은 튜브형 스트링에서 튜브형 세그먼트들(44 및 46) 사이에 스레드형 연결을 구성하도록 작동할 수 있다. 이전에 유의되는 바와 같이, 러프넥(54)은, 고정식 죠들(56), 구성/파괴 죠들(58), 및 스피너(60) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 고정식 죠들(56)은 이의 스레드형 조인트(62) 아래에 있는 (하부) 튜브형 세그먼트(46)에 맞물리고 그리고 이를 유지하도록 포지셔닝될 수 있다. 이러한 방식으로, (도 12에서 예시되는 바와 같이) (상부) 튜브형 세그먼트(44)가 트리핑 장치(24)에서의 튜브형 세그먼트(46)와 동축으로 포지셔닝될 때, 튜브형 세그먼트(46)는, (예컨대, 튜브형 세그먼트(46)의 스레드형 조인트(62) 및 튜브형 세그먼트(44)의 스레드형 조인트(64)의 연결을 통해) 튜브형 세그먼트(44)와 튜브형 세그먼트(46)의 연결을 허용하기 위해 정적 포지션에 유지될 수 있다.
[0054] 트리핑 장치(24)가 튜브형 세그먼트들(44 및 46)의 구성을 완료함에 따라, 엘리베이터(40)는 튜브형 세그먼트(46)에 다시 맞물릴 수 있는 반면, 트리핑 장치(24)는 둘 모두의 튜브형 세그먼트(44 및 46)를 해제한다. 이러한 작용들 동안, 튜브형 핸들링 장치(42)는, 도 13에서 예시되는 바와 같이, 파이프 랙으로부터 다른 튜브형 세그먼트를 가지고 올 수 있다. 더욱이, 가동 플랫폼(28)은 높이(98)에 있을 수 있으며, 그리고 엘리베이터(40)는 가동 플랫폼(28)과 유사하게 드릴 플로어(26)를 향한 방향으로 이동하고 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 높이(98)는 높이(96)보다 드릴 플로어(26)에 더 가깝고 그리고 도 14에서 추가적으로 표시된다. 도 15에서 예시되는 바와 같이, 가동 플랫폼(28)은, 드릴 플로어(26)와 평면에 있는 높이가 도달될 때까지, 계속 이동하고 있을 수 있다. 이 때, 도 13에서 튜브형 세그먼트들(44 및 46)에 인접한 그의 제2 포지션으로부터 지지 요소(70)에 인접한 그의 제1 포지션으로 이동하기 시작했을 수 있는 트리핑 장치(24)는, 도 15에서 예시되는 바와 같이, 지지 요소(70)에 인접한 그의 제1 포지션으로의 그의 움직임을 완료할 수 있을 것이다. 또한, 플로어 슬립들(30)은 튜브형 세그먼트(44)를 구동하고 그리고 해제할 수 있는 반면, 엘리베이터(40)는 드릴 플로어(26)를 향해 계속 이동한다.
[0055] 도 16에서 예시되는 바와 같이, 가동 플랫폼(28)은 드릴 플로어(26)로부터 멀어진 대략 높이(96)로의 움직임을 시작할 수 있는 반면, 엘리베이터(40)는 드릴 플로어(26)를 향해 계속 이동한다. 이는, 도 17에서 예시되는 바와 같이, 가동 플랫폼(28)이 높이(90)에 도달하며, 플로어 슬립들(30)을 구동하며, 엘리베이터(40)가 튜브형 세그먼트(46)를 해제하며, 그리고 트리핑-인 작동이 튜브형 세그먼트(46)에 커플링되도록 새로운 튜브형 세그먼트와 다시 시작하기 때까지, 연속할 수 있다. 마찬가지로, 트리핑-아웃 공정은 전술된 단계들의 역전을 통해 완료될 수 있다. 다시 말해, 가동 플랫폼(28)은 높이(90)에 도달할 수 있고, 튜브형 세그먼트를 엘리베이터(40)로 해제하고, 도 15에서의 포지션으로 이동하고, 플로어 슬립들(30)을 활성화하고, 높이(98)로 이동하면서, 트리핑 장치(24)는 (도 14와 유사하게) 가동 플랫폼 위에 커플링되는 튜브형 세그먼트들을 향해 이동하고, 튜브형 세그먼트들을 커플링해제하고 그리고 (도 9와 유사한) 지지 요소(70)에 인접한 포지션으로 다시 이동하는 동시에, 하나 이상의 엘리베이터 링크들 또는 베일들(92)은, 튜브형 핸들링 장치(42)가 파이프 랙에서 저장되도록 가동 플랫폼(28)으로부터 멀리 커플링해제된 튜브형 세그먼트를 이동시킨다. 도 6과 유사하게, 엘리베이터가 가동 플랫폼(28)에 의해 유지되는 튜브형 세그먼트 상에 맞물릴 수 있으며 그리고 가동 플랫폼(28)이 (예컨대, 플로어 슬립들(30)을 통해) 튜브형 세그먼트를 해제할 수 있으며 그리고 파괴(break-out) 공정이 전술된 것과 유사한 방식으로 다시 시작할 수 있을 때까지, 가동 플랫폼(28)은 드릴 플로어(26)로부터 멀리 계속 이동할 수 있다.
[0056] 임의의 장치들 또는 시스템들을 만들고 사용하는 것 및 임의로 포함된 방법들을 수행하는 것을 포함하는 이러한 기록된 설명은, 당업자가 개시를 실시하는 것을 가능하게 하기 위해 위의 설명을 개시하기 위해 예들을 사용한다. 개시의 특허가능한 범위는, 청구항들에 의해 규정되며, 당업자에게 발생하는 다른 예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은, 청구항들의 문헌적 언어들과 상이하지 않은 구조 요소들을 갖는다면, 또는 이들이 청구항들의 문헌적 언어와 비실체적인 차이들을 갖는 등가의 구조 요소들을 포함한다면 청구항들의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 이에 따라, 위에서 개시된 실시예들이 다양한 수정들 및 대안적인 형태들에 민감할 수 있지만, 특정한 실시예들은 도면들에서 예로써 도시되었고 그리고 본원에서 상세히 설명되었다. 그러나, 실시예들이 개시된 특정한 형태들에 제한되는 것으로 의도되지 않는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 개시된 실시예들은, 하기의 첨부 청구항들에 의해 규정되는 바와 같이 실시예들의 사상 및 범주 내에 속하는 모든 수정들, 동등물들 및 대안들을 커버할 수 있다.
Claims (20)
- 하나 이상의 지지부들;
상기 하나 이상의 지지부들에 미끄러지게 커플링되고 그리고 드릴 플로어(drill floor)를 향해 그리고 상기 드릴 플로어로부터 멀리 선택적으로 이동되도록 구성되는 가동 플랫폼(movable platform); 및
상기 가동 플랫폼 상에 배치되고 그리고 제1 튜브형 세그먼트(tubular segment)와 제2 튜브형 세그먼트 사이에서 스레드형 조인트(threaded joint)를 구성하거나 파괴하도록 구성되는 러프넥(roughneck)을 포함하며, 상기 러프넥은 상기 하나 이상의 지지부들에 인접하게 배치되는 제1 포지션 및 상기 제1 튜브형 세그먼트 및 상기 제2 튜브형 세그먼트에 인접하게 배치되는 제2 포지션으로부터 상기 가동 플랫폼을 따라 선택적으로 이동가능하도록 구성되는,
시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 가동 플랫폼은 상기 드릴 플로어를 향해 그리고 상기 드릴 플로어로부터 멀리 상기 가동 플랫폼을 이동시키도록 구성되는 내부 구동 시스템(internal actuation system)을 포함하는,
시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 드릴 플로어를 향해 그리고 상기 드릴 플로어로부터 멀리 상기 가동 플랫폼을 이동시키도록 구성되는 외부 구동 시스템을 포함하는,
시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 드릴 플로어를 향해 그리고 상기 드릴 플로어로부터 멀리 상기 가동 플랫폼을 수직으로 이동시키도록 구성되는 구동 시스템을 포함하는,
시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 드릴 플로어를 향해 그리고 상기 드릴 플로어로부터 멀리 상기 가동 플랫폼을 경사지게 이동시키도록 구성되는 구동 시스템을 포함하는,
시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 가동 플랫폼은 상기 제1 튜브형 세그먼트 및 상기 제2 튜브형 세그먼트를 포함하는 드릴 스트링(drill string)에 회전을 부여하도록 구성되는 로터리 테이블(rotary table)을 포함하는,
시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 가동 플랫폼은 상기 제1 튜브형 세그먼트를 파지하고 그리고 지지하도록 구성되는 플로어 슬립들(floor slips)을 포함하는,
시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 가동 플랫폼은 상기 드릴 플로어에 대해 상기 가동 플랫폼을 제1 포지션으로 고정하도록 구성되는 잠금 요소를 포함하는,
시스템. - 제8 항에 있어서,
상기 드릴 플로어 상에 플랫폼을 포함하며, 상기 잠금 요소는, 상기 가동 플랫폼을 상기 제1 포지션으로서 상기 드릴 플로어 위에 고정시키기 위해 상기 플랫폼과 인터페이싱하도록 구성되는,
시스템. - 제8 항에 있어서,
상기 잠금 요소는, 상기 가동 플랫폼을 상기 제1 포지션으로서 상기 드릴 플로어와의 평면에 고정시키기 위해 상기 드릴 플로어 아래에 상기 드릴 플로어 또는 디바이스와 인터페이싱하도록 구성되는,
시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 가동 지지부는 상기 하나 이상의 측방향 지지부들 중 적어도 하나에 상기 가동 플랫폼을 직접적으로 커플링하도록 구성되는 측방향 지지부를 포함하는,
시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 측방향 지지부는, 저마찰 재료, 베어링(bearing) 지지부, 또는 롤러(roller) 지지부를 포함하는 패드(pad)를 포함하는,
시스템. - 가동 플랫폼의 슬립들을 통해 제1 튜브형 세그먼트를 파지하는 단계;
상기 가동 플랫폼을 하나 이상의 지지부들을 따라 드릴 플로어를 향해 이동시키는 단계;
상기 가동 플랫폼이 상기 드릴 플로어를 향해 이동하는 동안, 상기 제1 튜브형 세그먼트와 제2 튜브형 세그먼트를 정렬시키는 단계;
상기 가동 플랫폼이 상기 드릴 플로어를 향해 이동하고 있는 동안, 상기 하나 이상의 지지부들에 인접한 제1 포지션으로부터 상기 제1 튜브형 세그먼트 및 상기 제2 튜브형 세그먼트에 인접한 제2 포지션으로 상기 가동 플랫폼을 따라 트리핑 장치를 이동시키는 단계; 및
상기 가동 플랫폼이 상기 드릴 플로어를 향해 이동하고 있는 동안, 상기 제1 튜브형 세그먼트 및 상기 제2 튜브형 세그먼트를 직접적으로 커플링하기 위해 상기 제1 튜브형 세그먼트 및 상기 제2 튜브형 세그먼트를 구성하는 단계를 포함하는,
방법. - 제13 항에 있어서,
상기 트리핑 장치를 상기 제2 포지션으로 이동시키는 부품으로서 상기 드릴 플로어로부터 멀리 상기 트리핑 장치를 이동시키는 단계를 포함하는,
방법. - 제13 항에 있어서,
상기 제1 튜브형 세그먼트 및 상기 제2 튜브형 세그먼트를 구성하는 단계 후에, 상기 제2 포지션으로부터 상기 제1 포지션으로 상기 트리핑 장치를 이동시키는 단계를 포함하는,
방법. - 제15 항에 있어서,
상기 가동 플랫폼이 상기 드릴 플로어를 향해 이동하고 있는 동안, 상기 제2 포지션으로부터 상기 제1 포지션으로 상기 트리핑 장치를 이동하는 단계를 포함하는,
방법. - 제13 항에 있어서,
상기 제1 튜브형 세그먼트를 해제하는 단계 및 상기 가동 플랫폼을 상기 하나 이상의 지지부들을 따라 상기 드릴 플로어로부터 멀리 이동시키는 단계를 포함하는,
방법. - 그 위에 트리핑 장치를 저장하도록 크기가 정해진 제1 부분 및 슬립들을 수납하는 제2 부분을 포함하는 가동 플랫폼;
상기 가동 플랫폼에 커플링되고 그리고 지지부에 상기 가동 플랫폼을 직접적으로 커플링시키도록 구성되는 측방향 지지부 ─ 상기 측방향 지지부는 드릴 플로어를 향해 그리고 상기 드릴 플로어로부터 멀리 그리고 상기 지지부를 따른 상기 가동 플랫폼의 움직임을 허용하도록 구성됨 ─ ;
상기 가동 플랫폼을 따라 배치되는 안내부를 포함하며, 상기 안내부는 상기 가동 플랫폼의 제1 부분 및 상기 가동 플랫폼의 제2 부분에 걸쳐지며, 상기 안내부는 상기 트리핑 장치에 커플링되도록 그리고 상기 가동 플랫폼의 제1 부분과 상기 가동 플랫폼의 제2 부분 사이의 상기 트리핑 장치의 움직임을 허용하도록 구성되는,
장치. - 제18 항에 있어서,
상기 가동 플랫폼에 커플링되고 그리고 상기 드릴 플로어와 상기 가동 플랫폼을 정렬시키도록 구성되는 안내 핀을 포함하는,
장치. - 제18 항에 있어서,
상기 가동 플랫폼의 상기 제2 부분은 상기 슬립들을 수납하는 로터리 테이블을 포함하는,
장치.
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