KR20200008311A - 연속시추용 리볼빙 어셈블리 및 이를 포함하는 천공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 연속시추용 리볼빙 어셈블리는, 인접한 한 쌍의 파이프를 직렬로 결합하는 연속시추용 서브의 서로 선택적으로 고정되거나 독립적으로 회전 가능하게 형성된 제1결합유닛 및 제2결합유닛을 각각 회전시키는 제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블 사이에 구비되는 리볼빙 어셈블리에 있어서, 상기 제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블의 중심점으로부터 편심된 회전축을 기준으로 수평 회전 가능하게 구비되며, 수평 회전에 의해 상기 제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블의 중심점과 중심점이 선택적으로 일치되는 복수의 삽입공을 포함하는 리볼빙유닛을 포함하고, 상기 복수의 삽입공은 각각 서로 다른 직경을 가지도록 형성되어, 내부에 서로 다른 직경을 가지는 실링유닛이 삽입 가능하게 형성된다.

Description

연속시추용 리볼빙 어셈블리 및 이를 포함하는 천공장치{Revolving Assembly for Continuous Boring and Drilling Apparatus Having the Same}

본 발명은 연속시추용 리볼빙 어셈블리 및 이를 포함하는 천공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속 시추 공정을 가능하도록 하며, 다양한 파이프의 구경에 대응되는 복수의 실링유닛을 실시간으로 교체 적용시킬 수 있도록 하는 연속시추용 리볼빙 어셈블리 및 이를 포함하는 천공장치에 관한 것이다.

기존 시추선에서는 탑드라이브에서 발생시킨 회전력으로 드릴스트링을 회전하며 해저 지층을 굴진하게 된다.

따라서 드릴스트링이 해저로 일정 깊이를 파고 내려갔을 때 상단에 새로운 파이프를 추가로 연결시켜야 하며, 일반적으로 이러한 작업을 위해 잠시 시추 기능이 멈추는 순간이 발생한다.

이러한 불연속 공정은 시추공의 안정성 저하, 침전된 이수 및 커팅을 부유시키기 위한 추가 이수순환 공정의 소요, 재시추 시 피크 출력 발생 등 여러 문제점을 야기하므로 멈추는 시간을 최대한 단축시키거나 없애는 것이 바람직하다. 이를 위해 최근 시추작업을 연속적으로 수행하는 연속 시추 기술이 제안되어 개발되고 있다.

하지만, 종래의 연속 시추 기술은 시추 시 사용되는 파이프의 구경이 변화하게 될 경우, 대응되는 장비로의 교체를 위해 시추 공정을 잠정적으로 중단하게 될 수밖에 없었으며, 이는 공정 효율을 크게 떨어뜨리는 원인이 된다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

한국공개특허 제10-2015-0130576호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 시추 과정에서 다양한 파이프의 구경에 대응되도록 복수의 실링유닛을 실시간으로 교체 적용시킬 수 있도록 하기 위한 목적을 가진다.

또한 이를 통해 시추 공정의 효율을 극대화할 수 있도록 하기 위한 목적을 가진다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연속시추용 리볼빙 어셈블리는, 인접한 한 쌍의 파이프를 직렬로 결합하는 연속시추용 서브의 서로 선택적으로 고정되거나 독립적으로 회전 가능하게 형성된 제1결합유닛 및 제2결합유닛을 각각 회전시키는 제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블 사이에 구비되는 리볼빙 어셈블리에 있어서, 상기 제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블의 중심점으로부터 편심된 회전축을 기준으로 수평 회전 가능하게 구비되며, 수평 회전에 의해 상기 제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블의 중심점과 중심점이 선택적으로 일치되는 복수의 삽입공을 포함하는 리볼빙유닛을 포함하고, 상기 복수의 삽입공은 각각 서로 다른 직경을 가지도록 형성되어, 내부에 서로 다른 직경을 가지는 실링유닛이 삽입 가능하게 형성된다.

그리고 상기 리볼빙유닛은, 상기 축삽입부 및 상기 리볼빙부 사이에 방사형으로 구비되어 상기 축삽입부 및 상기 리볼빙부를 서로 연결하는 복수의 연결부를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 리볼빙부의 둘레에는 상기 삽입공의 일부 부피를 형성하는 제1함몰홈이 형성되며, 상기 리볼빙유닛은 상기 삽입공 중 나머지 부피를 형성하도록 상기 제1함몰홈의 반대 측으로 함몰된 제2함몰홈을 형성하고, 상기 리볼빙부의 둘레에 힌지 회전 가능하게 구비되어 상기 함몰홈을 선택적으로 개폐하는 개폐부재를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 실링유닛은 상기 서브를 감싸도록 구비되어 상기 제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블 사이에서 이수의 누설을 방지하며, 내부에 공기가 주입되거나 배출되는 실링부재를 포함하고, 상기 리볼빙유닛의 내측에는 상기 복수의 삽입공으로 연장되며, 상기 실링부재의 내부와 선택적으로 연통되어 공기의 유동경로를 형성하는 공기유로가 형성될 수 있다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연속시추용 천공장치는, 인접한 한 쌍의 파이프를 직렬로 결합하는 연속시추용 서브의 제1결합유닛을 회전시키는 제1로터리 테이블, 상기 제1결합유닛과 선택적으로 고정되거나 독립적으로 회전 가능하게 형성된 제2결합유닛을 회전시키는 제2로터리 테이블, 제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블 사이에 구비되되 상기 제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블의 중심점으로부터 편심된 회전축을 기준으로 수평 회전 가능하게 구비되며, 수평 회전에 의해 상기 제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블의 중심점과 중심점이 선택적으로 일치되고 서로 다른 직경을 가지는 복수의 삽입공을 포함하는 리볼빙유닛 및 상기 복수의 삽입공 중 대응되는 삽입공에 삽입되도록 서로 직경이 다르게 형성되는 복수의 실링유닛을 포함한다.

그리고 상기 실링유닛의 상단부 및 하단부에는 횡단면이 다각형 형태로 형성되는 켈리부가 형성되며, 상기 제1로터리 테이블 및 상기 제2로터리 테이블은 상기 켈리부를 선택적으로 감싸 상기 실링유닛과 연결되는 클램핑유닛을 포함할 수 있다.

또한 상기 클램핑유닛은, 상기 제1로터리 테이블의 상단부 또는 상기 제2로터리 테이블의 하단부에 구비되며, 내측에 상하 개구된 통과홀이 형성된 고정플레이트 및 내측에 상기 켈리부의 횡단면 형상에 대응되는 고정홀이 형성되고, 상기 고정플레이트의 통과홀을 통해 상하 이동 가능하게 형성되되, 상기 실링유닛 방향으로 이동될 경우 상기 고정홀에 상기 켈리부가 삽입되도록 형성된 연결모듈을 포함할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 연속시추용 리볼빙 어셈블리 및 이를 포함하는 천공장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 시추 시 사용되는 파이프의 구경이 변화하게 될 경우에도, 리볼빙유닛의 회전을 통해 해당 파이프의 구경에 대응되는 실링유닛을 실시간으로 교체 적용시킬 수 있는 장점이 있다.

둘째, 이에 따라 시추 공정의 효율을 극대화하고, 생산성을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추용 리볼빙 어셈블리를 적용하기 위한 연속시추용 서브의 각 구성을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추용 리볼빙 어셈블리를 적용하기 위한 연속시추용 서브의 제1결합유닛 및 제2결합유닛의 구조를 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추용 리볼빙 어셈블리를 포함하는 천공장치의 각 구성요소를 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추용 리볼빙 어셈블리가 제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블 사이에 구비된 모습을 나타낸 도면;
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추용 리볼빙 어셈블리의 모습을 나타낸 도면;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추용 리볼빙 어셈블리에 장착되는 실링유닛의 모습을 나타낸 도면;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장치에 있어서, 클램핑유닛의 모습을 나타낸 도면; 및
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장치에 있어서, 클램핑유닛의 구동 과정을 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추용 리볼빙 어셈블리를 적용하기 위한 연속시추용 서브(100)의 각 구성을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추용 리볼빙 어셈블리를 적용하기 위한 연속시추용 서브(100)는 서로 인접한 한 쌍의 파이프(10a, 10b) 사이에 구비되어 각 파이프(10a, 10b)의 연결을 수행할 수 있도록 구비된다.

그리고 본 실시예에서 상기 서브(100)는 제1연결(140a), 제2연결부(140b), 제1결합유닛(110), 제2결합유닛(120) 및 지지부(160a, 160b)를 포함할 수 있으며, 이와 더불어 보조지지부(150) 및 이수제어부(130)를 더 포함할 수 있다.

상기 제1연결부(140a)는 하부 파이프(10a)의 상단에 결합 가능하게 형성되는 구성요소이며, 상기 제2연결부(140b)는 상부 파이프(10b)의 하단 또는 탑드라이브(미도시)와 결합 가능하게 형성되는 구성요소이다. 즉 상기 제1연결부(140a) 및 상기 제2연결부(140b)는 상기 서브(100)를 다른 파이프(10a, 10b) 또는 탑드라이브와 연결시킬 수 있도록 한다.

그리고 상기 제1결합유닛(110)은 상기 제1연결부(140a) 및 상기 제2연결부(140b) 사이에 구비되며, 특히 상기 제1연결부(140a)의 회전과 연동하여 회전되도록 형성된다.

또한 상기 제2결합유닛(120) 역시 마찬가지로 상기 제1연결부(140a) 및 상기 제2연결부(140b) 사이에 구비되나, 상기 제2연결부(140b)의 회전과 연동하여 회전되도록 구비될 수 있다. 이때 상기 제2결합유닛(120)은 상기 제1결합유닛(110)에 선택적으로 결합되거나 독립적으로 회전 가능하게 분리될 수 있는 구조를 가진다.

이에 따라 상기 제1결합유닛(110)이 상기 제2결합유닛(120)에 결합될 경우, 상기 제1연결부(140a) 및 상기 제2연결부(140b)는 서로 회전이 연동될 수 있으며, 상기 제1결합유닛(110)이 상기 제2결합유닛(120)으로부터 분리될 경우, 상기 제1연결부(140a) 및 상기 제2연결부(140b)는 서로 독립적으로 회전 가능하게 형성된다.

도 2에는, 본 실시예에서의 상기 제1결합유닛(110)과 상기 제2결합유닛(120)의 결합 구조가 자세히 도시된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 제1결합유닛(110)은 둘레에 나사산(115)이 형성된 나사산 형성구간 및 상기 나사산 형성구간과 연결된 나사산 비형성구간이 형성된 제1체결부(112)를 포함한다.

즉 상기 제1체결부(112)는 일부 길이에 나사산(115)이 형성되며, 나머지 일부 길이에 나사산이 없는 형태를 가진다. 본 실시예에서 상기 나사산 형성구간은 상기 나사산 비형성구간의 하부에 구비되는 것으로 하였다.

그리고 상기 제2결합유닛(120)은 상기 제1체결부(112)의 나사산(115)과 치합되는 나사산(125)이 형성된 제2체결부(123)를 포함한다. 이때 상기 제2체결부(123)의 길이는, 상기 제1결합유닛(110)의 나사산 비형성구간의 길이 이하로 형성될 수 있다.

이에 따라 상기 제2체결부(123)가 상기 제1체결부(112)의 나사산 형성구간에 위치되어 서로 치합될 경우, 상기 제1결합유닛(110) 및 상기 제2결합유닛(120)은 서로 고정되며, 상기 제2체결부(123)가 상기 제1체결부(112)의 나사산 비형성구간에 위치될 경우, 상기 제1결합유닛(110) 및 상기 제2결합유닛(120)은 고정 상태가 해제되어 서로 독립적인 회전 상태를 가질 수 있다.

또한 본 실시예에서 상기 제2체결부(123)에는, 상기 제1결합유닛(110) 및 상기 제2결합유닛(120) 내부에 형성된 중공 측으로 돌출되도록 형성된 단차가 형성되며, 상기 제1체결부(112)는 상기 제2체결부(123)가 상기 제1체결부(112)의 나사산 비형성구간에 위치된 상태에서 상기 제1체결부(123)의 단차에 걸리는 걸림부(113)를 더 포함할 수 있다.

따라서 상기 제2체결부(123)가 상기 제1체결부(112)의 나사산 비형성구간에 위치되어 서로 고정 상태가 해제되더라도, 상기 제1결합유닛(110) 및 상기 제2결합유닛(120)은 상기 제2체결부(123)의 단차와 상기 걸림부(113)가 서로 걸려 완전히 이탈되지는 않는다.

즉 이와 같은 상태에서는 상기 제1결합유닛(110) 및 상기 제2결합유닛(120)은 고정 상태가 해제되어 서로 독립적으로 회전되되, 서로 분리되지 않는 상태를 갖게 된다.

다시 도 1을 참조하여 상기 서브(100)의 나머지 구성요소에 대해 설명하도록 한다.

상기 지지부(160a, 160b)는 상기 제1연결부(140a)와 상기 제1결합유닛(110) 사이 및 상기 제2연결부(140b)와 상기 제2결합유닛(120) 사이 중 적어도 어느 하나에 구비될 수 있으며, 외부 장치에 대해 상기 서브(100)의 지지점을 제공하는 역할을 수행한다.

본 실시예에서 상기 지지부(160a, 160b)는 상기 제1연결부(140a)와 상기 제1결합유닛(110) 사이 및 상기 제2연결부(140b)와 상기 제2결합유닛(120) 사이 모두에 구비되는 것으로 하였으며, 이하 설명의 편의 상 이를 각각 제1지지부(160a) 및 제2지지부(160b)라 칭한다.

그리고 상기 제1지지부(160a) 및 상기 제2지지부(160b)는 상기 서브(100)의 다른 영역보다 작은 폭을 가지도록 형성되며, 상단부 및 하단부 중 적어도 어느 하나가 경사지게 형성될 수 있다.

이와 같이 하는 이유는 후술할 천공장치(200, 도 3 참조)를 통해 상기 제1지지부(160a) 또는 상기 제2지지부(160b)를 용이하게 지지할 수 있도록 하기 위해서이다.

즉 상기와 같은 구조로 인해 상기 천공장치(200)를 통해 제1지지부(160a) 또는 상기 제2지지부(160b)를 지지하고 있는 상태에서 상기 서브(100)가 중력 방향으로 낙하하지 않도록 할 수 있으며, 회전력 전달을 용이하게 할 수 있다.

한편 상기 제1지지부(160a) 및 상기 제2지지부(160b)의 횡단면은 다각형 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 이는 상기 천공장치(200)와 상기 서브(100)를 서로 연결한 상태에서 상기 천공장치(200)가 상기 제1지지부(160a) 또는 상기 제2지지부(160b)를 용이하게 회전시킬 수 있도록 하기 위해서이다. 즉 다각형 형상으로 인해 힘이 가해지는 걸림점을 제공할 수 있어 회전 시 헛도는 현상 등을 방지할 수 있다.

그리고 상기 이수제어부(130)는 상기 서브(100)의 내부 중공을 통해 순환되는 이수의 유동 경로를 선택적으로 가변시키는 구성요소이다. 특히 본 실시예에서 상기 이수제어부(130)는 볼밸브(136)와, 아웃렛(132) 및 인렛(134)을 포함한다.

상기 볼밸브(136)는 회전에 따라 이수의 유동 경로를 가변시킬 수 있도록 한다. 구체적으로 상기 볼밸브(136)는 상기 상부 파이프(10b)로부터 하부 파이프(10a)까지 연결되는 중공을 전체적으로 연통시키거나, 상부와 하부를 서로 구획하여 상부 파이프(10b)로부터 유동되는 이수가 상기 아웃렛(132)으로 배출되도록 하고 별도의 이수가 인렛(134)으로 유입되도록 할 수 있다.

그리고 상기 보조지지부(150)는 탑드라이브(미도시)에 구비되는 BX 엘리베이터에 고정시킬 수 있도록 하기 위한 것으로, 상기 제1지지부(160a) 또는 상기 제2지지부(160b)와 같이 상기 서브(100)의 다른 영역보다 작은 폭을 가지도록 형성되며, 상단부 및 하단부 중 적어도 어느 하나가 경사지게 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추용 리볼빙 어셈블리를 적용하기 위한 연속시추용 서브(100)를 파이프(10a)와 결합하기 위한 구성요소들을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 연속시추용 서브(100)를 파이프(10a)와 결합하기 위한 구성요소로서 천공장치(200)가 구비된다.

상기 천공장치(200)는 상기 서브(100)에 선택적으로 연결되어 상기 서브(100)를 지지하고, 상기 제1결합유닛(110)과 제2결합유닛(120)을 서로 결합시키거나 분리시키는 동시에 이수의 흐름을 제어하는 역할을 수행할 수 있다.

구체적으로 상기 천공장치(200)는 한 쌍의 로터리 테이블(400, 500)과, 상기 한 쌍의 로터리 테이블(400, 500) 사이에서 이수의 누설을 방지하는 실링유닛(300)을 포함한다.

특히 본 실시예의 경우 상기 제1연결부(140a)와 상기 제1결합유닛(110) 사이의 제1지지부(160a)를 지지하며, 상기 제1지지부(160a)에 선택적으로 회전력을 제공하는 제1로터리 테이블(400)과, 상기 제2연결부(140b)와 상기 제2결합유닛(120) 사이의 제2지지부(160b)를 지지하며, 상기 제2지지부(160b)에 선택적으로 회전력을 제공하는 제2로터리 테이블(500)을 포함할 수 있다.

또한 상기 천공장치(200)는, 상기 서브(100)의 상기 이수제어부(130)에 연결되어 상기 이수제어부(130)와 함께 상기 이수의 유동 경로를 선택적으로 가변시키는 이수제어모듈(230)을 더 포함할 수 있다.

상기 이수제어모듈(230)은 상기 볼밸브(136)에 의해 상기 이수제어부(130)의 상하에 걸친 이수 유동 경로가 구획된 상태에서 아웃렛(132)으로부터 배출되는 이수를 전달받거나, 인렛(134)으로 이수를 주입하는 역할을 수행한다.

한편 상기 실링유닛(300)은 연속시추용 서브(100)의 결합 영역 둘레를 감싸 실링하는 구성요소로서, 제1회전부(320)와, 제2회전부(330)와, 제1실링부재(340)와, 제2실링부재(350)와, 가이드모듈(360)과, 커버부(310)을 포함할 수 있다.

상기 제1회전부(320)는 연속시추용 서브(100)의 상기 제1결합유닛(110)의 둘레를 감싸도록 형성되며, 상기 제1결합유닛(110)이 회전될 경우 함께 회전 가능하게 형성될 수 있다.

이때 상기 제1결합유닛(110) 및 상기 제1회전부(320) 사이에 위치된 이격공간에는 제1실링부재(340)가 구비될 수 있으며, 상기 제1실링부재(340)는 내주면이 상기 제1결합유닛(110)에 접촉되고, 외주면이 상기 제1회전부(320)에 접촉된 상태를 이룰 수 있다.

그리고 상기 제2회전부(330)는 연속시추용 서브(100)의 상기 제2결합유닛(120)의 둘레를 감싸며, 상기 제2결합유닛(120)이 회전될 경우 함께 회전 가능하게 형성될 수 있다.

이때 상기 제2결합유닛(120) 및 상기 제2회전부(330) 사이에 위치된 이격공간에는 제2실링부재(350)가 구비될 수 있으며, 상기 제2실링부재(350)는 내주면이 상기 제2결합유닛(120)에 접촉되고, 외주면이 상기 제2회전부(330)에 접촉된 상태를 이룰 수 있다.

이에 따라 상기 제1실링부재(340) 및 상기 제2실링부재(350)의 사이에는 밀폐공간이 형성되며, 상기 제1결합유닛(110) 및 상기 제2결합유닛(120)의 결합 영역 사이에서 유출되는 이수가 외부로 누설되지 않게 상기 밀폐공간에 정체되도록 할 수 있다.

또한 상기 제1회전부(320) 및 상기 제2회전부(330)는 각각 상기 제1결합유닛(110) 및 상기 제2결합유닛(120)의 회전과 함께 연동되어 회전될 수 있으므로, 상기 제1결합유닛(110) 및 상기 제2결합유닛(120)의 결합/분리 과정에 지장을 초래하지 않는다.

그리고 본 실시예에서 상기 상기 제2회전부(330)는, 상기 제2실링부재(350)에 접촉된 상태로 구비되고, 상기 제2결합유닛(120)의 결합/분리 과정에 의한 상하 스트로크에 따른 상기 제2실링부재(350)의 상하 이동에 대응되도록 이동되는 가이드모듈(360)을 포함할 수 있다. 즉 상기 가이드모듈(360)은 제2결합유닛(120)의 상하 스트로크에 따라 제2실링부재(350)에 마찰이 발생하는 것을 방지하여, 상기 제2실링부재(350)의 마모를 최소화할 수 있도록 한다.

한편 본 실시예의 경우, 상기 제1회전부(320) 및 상기 제2회전부(330)의 둘레를 감싸는 커버부(310)를 더 포함할 수 있다. 상기 커버부(310)는 외부로부터 발생하는 충격이 상기 제1회전부(320) 및 상기 제2회전부(330)에 전달되는 것을 방지하는 한편, 상기 제1회전부(320) 및 상기 제2회전부(330)의 회전 시 외부로부터의 회전 저항 요소를 차단하는 역할을 수행한다.

이상으로 천공장치(200) 및 실링유닛(300)의 구조에 대해 설명하였으며, 이하에서는 파이프의 구경에 따라 서로 다른 크기의 실링유닛(300)을 교체 적용할 수 있도록 하는 리볼빙 어셈블리에 대해 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추용 리볼빙 어셈블리(600)가 제1로터리 테이블(400) 및 제2로터리 테이블(500) 사이에 구비된 모습을 나타낸 도면이며, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추용 리볼빙 어셈블리(600)의 모습을 나타낸 도면이다.

도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 리볼빙 어셈블리(600)는 인접한 한 쌍의 파이프를 직렬로 결합하는 연속시추용 서브(100)의 서로 선택적으로 고정되거나 독립적으로 회전 가능하게 형성된 제1결합유닛(110, 도 1 참조) 및 제2결합유닛(120, 도 1 참조)을 각각 회전시키는 제1로터리 테이블(400) 및 제2로터리 테이블(500) 사이에 구비된다.

그리고 상기 리볼빙 어셈블리(600)는 상기 제1로터리 테이블(400) 및 제2로터리 테이블(500)의 중심점으로부터 편심된 위치에 구비된 회전축(618)을 기준으로 수평 회전 가능하게 구비되는 리볼빙유닛(610)을 포함한다.

이때 상기 리볼빙유닛(610)은 수평 회전에 의해 상기 제1로터리 테이블(400) 및 제2로터리 테이블(500)의 중심점과 중심점이 선택적으로 일치되는 복수의 삽입공(H)을 포함할 수 있다. 즉 상기 복수의 삽입공(H)은 상기 리볼빙유닛(610)의 외곽부 둘레를 따라 배열되고, 상기 리볼빙유닛(610)이 회전할 경우 어느 하나의 삽입공(H)의 중심점이 상기 상기 제1로터리 테이블(400) 및 제2로터리 테이블(500)의 중심점과 일치되어 상기 서브(100)는 해당 삽입공(H)을 관통하게 된다.

그리고 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 삽입공(H)은 각각 서로 다른 직경을 가지도록 형성될 수 있으며, 각 삽입공(H)의 내부에는 서로 다른 직경을 가지는 실링유닛(300)이 삽입될 수 있다. 즉 도 5 및 도 6에서는 용이한 구조 인지를 위해 도시하지는 않았으나, 각 삽입공(H)에는 대응되는 크기의 실링유닛(300)이 각각 삽입되어 있는 상태일 수 있다.

한편 본 실시예에서 상기 리볼빙유닛(610)은, 내부에 상기 회전축(618)이 삽입되어 상기 회전축(618)에 의해 회전 가능하게 구비되는 축삽입부(616)와, 상기 축삽입부(616)의 둘레를 감싸도록 구비되어 상기 축삽입부(616)의 회전과 함께 회전되며, 전술한 복수의 삽입공(H)이 외곽부에 형성된 리볼빙부(612)와, 상기 축삽입부(616) 및 상기 리볼빙부(612) 사이에 방사형으로 구비되어 상기 축삽입부(616) 및 상기 리볼빙부(612)를 서로 연결하는 복수의 연결부(614)를 포함할 수 있다.

이때 상기 연결부(614)는 적어도 상기 복수의 삽입공(H)과 동일한 개수가 형성될 수 있으며, 각각의 연장 방향은 각 삽입공(H)의 중심점 방향으로 형성된다.

그리고 본 실시예의 경우, 상기 리볼빙유닛(610)은 상기 리볼빙부(612)의 둘레에 힌지 회전 가능하게 구비되어 상기 함몰홈(H)을 선택적으로 개폐하는 복수의 개폐부재(620)를 더 포함할 수 있다. 즉 상기 리볼빙부(612)는 상기 개폐부재(620)와 함께 상기 함몰홈(H)을 형성하게 된다.

구체적으로 상기 리볼빙부(612)의 둘레에는 상기 삽입공(H)의 전체 부피 중 일부를 형성하는 복수의 제1함몰홈(613)이 형성되며, 상기 개폐부재(612)는 상기 삽입공(H)의 나머지 부피를 형성하도록 상기 제1함몰홈(613)의 반대 측으로 함몰된 제2함몰홈(622)을 형성한다.

이에 따라 도 6과 같이 상기 개폐부재(620)가 회전되어 상기 삽입공(H)을 개방시킬 경우, 해당 삽입공(H)의 직경에 대응되는 실링유닛(300)을 상기 삽입공(H) 내에 삽입할 수 있으며, 이후 상기 개폐부재(620)를 반대 방향으로 회전시켜 상기 삽입공(H)을 폐쇄함에 따라 상기 실링유닛(300)을 고정시킬 수 있다.

또한 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 리볼빙유닛(610)의 내측에는 공기의 유동경로를 형성하는 복수의 공기유로(632)가 형성될 수 있다.

보다 구체적으로 상기 복수의 공기유로(632)는 각각 상기 회전축(618)으로부터 상기 연결부(614)를 경유하여 대응되는 삽입공(H)으로 연장될 수 있으며, 각각 대응되는 삽입공(H) 측으로 공기를 유동시키거나 또는 반대 방향으로 유동시킬 수 있도록 형성된다. 그리고 상기 회전축(618)에는 어느 하나 이상의 공기유로(632)와 선택적으로 연통되는 통합유로(630)가 형성될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추용 리볼빙 어셈블리(600)에 장착되는 실링유닛(300)의 모습을 나타낸 도면이다.

전술한 바와 같이, 상기 실링유닛(300)은 제1회전부(320)와, 제2회전부(330)와, 커버부(310)와, 실링부재(340, 350)를 포함할 수 있다.

이때 상기 실링부재(340, 350)는 튜브 형태로 상기 서브(100)를 감싸도록 구비되어 상기 제1로터리 테이블(400) 및 제2로터리 테이블(500) 사이에서 이수의 누설을 방지하게 되며, 내부에 공기가 주입되거나 배출될 수 있도록 일측에 공기출입구(342, 352)가 형성된다.

즉 상기 실링유닛(300)이 상기 리볼빙유닛(610)의 삽입공(H)에 장착된 상태에서 상기 공기출입구(342, 352)는 상기 리볼빙유닛(610)의 내측에 형성된 공기유로(632)와 연통될 수 있으며, 상기 공기유로(632)를 통해 공기를 주입받거나 배출하여 상기 실링부재(340, 350)의 공기압을 조절함에 따라 상기 서브(100)에 가해지는 압력을 조절할 수 있다.

한편 본 실시예에서 상기 실링유닛(300)의 상단부 및 하단부에는, 횡단면이 다각형 형태로 형성되는 켈리부(370)가 형성될 수 있다. 상기 켈리부(370)는 해당 실링유닛(300)이 시추 공정에 사용될 경우 상기 제1로터리 테이블(400) 및 상기 제2로터리 테이블(500)에 의해 고정될 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

그리고 상기 제1로터리 테이블(400) 및 상기 제2로터리 테이블(500)에는, 상기 켈리부(370)를 고정하기 위한 클램핑유닛이 구비될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장치에 있어서, 클램핑유닛(650)의 모습을 나타낸 도면이며, 도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장치에 있어서, 클램핑유닛(650)의 구동 과정을 나타낸 도면이다.

도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제1로터리 테이블(400) 및 상기 제2로터리 테이블(500)은 상기 실링유닛(300)의 상기 켈리부(370)를 선택적으로 감싸 상기 실링유닛(300)과 연결되는 클램핑유닛(650)을 포함한다.

본 실시예의 경우 상기 제1로터리 테이블(400)은 상기 실링유닛(300)의 하부에 구비되고, 상기 제2로터리 테이블(500)은 상기 실링유닛(300)의 상부에 구비되므로, 상기 클램핑유닛(650)은 상기 제1로터리 테이블(400)의 상단부 및 상기 제2로터리 테이블(500)의 하단부에 각각 구비된 형태를 가진다.

그리고 도 9에 도시된 바와 같이 본 실시예에서 상기 클램핑유닛(650)은, 내측에 상하 개구된 통과홀(663)이 형성된 고정플레이트(662)를 포함하는 베이스부(660)와, 내측에 상기 켈리부(370)의 횡단면 형상에 대응되는 고정홀(673)이 형성되고, 상기 고정플레이트(662)의 통과홀(663)을 통해 상하 이동 가능하게 형성되되, 상기 실링유닛(300) 방향으로 이동될 경우 상기 고정홀(673)에 상기 켈리부(370)가 삽입되도록 형성된 연결모듈(670)을 포함한다.

이때 상기 연결모듈(670)은 상기 고정플레이트(662)와 길이가변모듈(664)에 의해 연결되는 연결플랜지(674) 및 상기 통과홀(663) 내측에 삽입되는 이동부(672)를 포함할 수 있다.

그리고 상기 제1로터리 테이블(400), 상기 제2로터리 테이블(500)과 상기 실링유닛(300) 간의 연결 과정은 다음과 같다.

먼저, 도 10과 같이 상기 제1로터리 테이블(400) 및 상기 제2로터리 테이블(500)에 각각 구비되는 상기 클램핑유닛(650)의 상기 연결모듈(670)은, 상기 길이가변모듈(664)이 신장됨에 따라 상기 제1로터리 테이블(400), 상기 제2로터리 테이블(500)의 내측으로 인입된 상태를 가진다.

이와 같은 상태에서 리볼빙 어셈블리(600)에 의해 상기 실링유닛(300)이 상기 제1로터리 테이블(400) 및 상기 제2로터리 테이블(500) 사이에 위치된 상태에서, 상기 길이가변모듈(664)의 길이가 수축되어 상기 제1로터리 테이블(400) 및 상기 제2로터리 테이블(500)에 각각 구비되는 상기 클램핑유닛(650)의 상기 연결모듈(670)이 상기 실링유닛(300) 방향으로 이동된다.

이에 따라 상기 실링유닛(300)의 상단부 및 하단부에 형성된 켈리부(370)는 상기 연결모듈(670)의 고정홀(673)에 각각 삽입되며, 상기 제1로터리 테이블(400), 상기 제2로터리 테이블(500)과 상기 실링유닛(300) 간의 연결이 완료된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 서브 200: 천공장치
300: 실링유닛 340, 350: 실링부재
370: 켈리부 400: 제1로터리 테이블
500: 제2로터리 테이블 600: 리볼빙 어셈블리
610: 리볼빙유닛 612: 리볼빙부
614: 연결부 616: 축삽입부
618: 회전축 620: 개폐부재
H: 삽입공 650: 클램핑유닛
660: 베이스부 670: 연결모듈

Claims (8)

1. 인접한 한 쌍의 파이프를 직렬로 결합하는 연속시추용 서브의 서로 선택적으로 고정되거나 독립적으로 회전 가능하게 형성된 제1결합유닛 및 제2결합유닛을 각각 회전시키는 제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블 사이에 구비되는 리볼빙 어셈블리에 있어서,
   상기 제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블의 중심점으로부터 편심된 회전축을 기준으로 수평 회전 가능하게 구비되며, 수평 회전에 의해 상기 제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블의 중심점과 중심점이 선택적으로 일치되는 복수의 삽입공을 포함하는 리볼빙유닛; 을 포함하고,
   상기 복수의 삽입공은 각각 서로 다른 직경을 가지도록 형성되어, 내부에 서로 다른 직경을 가지는 실링유닛이 삽입 가능하게 형성된 연속시추용 리볼빙 어셈블리.
2. 제1항에 있어서,
   상기 리볼빙유닛은,
   내부에 상기 회전축이 삽입되어 상기 회전축에 의해 회전 가능하게 구비되는 축삽입부; 및
   상기 축삽입부의 둘레를 감싸도록 구비되어 상기 축삽입부의 회전과 함께 회전되며, 상기 복수의 삽입공이 형성된 리볼빙부; 를 포함하는 연속시추용 리볼빙 어셈블리.
3. 제2항에 있어서,
   상기 리볼빙유닛은,
   상기 축삽입부 및 상기 리볼빙부 사이에 방사형으로 구비되어 상기 축삽입부 및 상기 리볼빙부를 서로 연결하는 복수의 연결부를 더 포함하는 연속시추용 리볼빙 어셈블리.
4. 제1항에 있어서,
   상기 리볼빙부의 둘레에는 상기 삽입공의 일부 부피를 형성하는 제1함몰홈이 형성되며,
   상기 리볼빙유닛은 상기 삽입공 중 나머지 부피를 형성하도록 상기 제1함몰홈의 반대 측으로 함몰된 제2함몰홈을 형성하고, 상기 리볼빙부의 둘레에 힌지 회전 가능하게 구비되어 상기 함몰홈을 선택적으로 개폐하는 개폐부재를 더 포함하는 연속시추용 리볼빙 어셈블리.
5. 제1항에 있어서,
   상기 실링유닛은 상기 서브를 감싸도록 구비되어 상기 제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블 사이에서 이수의 누설을 방지하며, 내부에 공기가 주입되거나 배출되는 실링부재를 포함하고,
   상기 리볼빙유닛의 내측에는 상기 복수의 삽입공으로 연장되며, 상기 실링부재의 내부와 선택적으로 연통되어 공기의 유동경로를 형성하는 공기유로가 형성된 연속시추용 리볼빙 어셈블리.
6. 인접한 한 쌍의 파이프를 직렬로 결합하는 연속시추용 서브의 제1결합유닛을 회전시키는 제1로터리 테이블;
   상기 제1결합유닛과 선택적으로 고정되거나 독립적으로 회전 가능하게 형성된 제2결합유닛을 회전시키는 제2로터리 테이블;
   제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블 사이에 구비되되 상기 제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블의 중심점으로부터 편심된 회전축을 기준으로 수평 회전 가능하게 구비되며, 수평 회전에 의해 상기 제1로터리 테이블 및 제2로터리 테이블의 중심점과 중심점이 선택적으로 일치되고 서로 다른 직경을 가지는 복수의 삽입공을 포함하는 리볼빙유닛; 및
   상기 복수의 삽입공 중 대응되는 삽입공에 삽입되도록 서로 직경이 다르게 형성되는 복수의 실링유닛; 을 포함하는 연속시추용 천공장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 실링유닛의 상단부 및 하단부에는 횡단면이 다각형 형태로 형성되는 켈리부가 형성되며,
   상기 제1로터리 테이블 및 상기 제2로터리 테이블은 상기 켈리부를 선택적으로 감싸 상기 실링유닛과 연결되는 클램핑유닛을 포함하는 연속시추용 천공장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 클램핑유닛은,
   상기 제1로터리 테이블의 상단부 또는 상기 제2로터리 테이블의 하단부에 구비되며, 내측에 상하 개구된 통과홀이 형성된 고정플레이트; 및
   내측에 상기 켈리부의 횡단면 형상에 대응되는 고정홀이 형성되고, 상기 고정플레이트의 통과홀을 통해 상하 이동 가능하게 형성되되, 상기 실링유닛 방향으로 이동될 경우 상기 고정홀에 상기 켈리부가 삽입되도록 형성된 연결모듈; 을 포함하는 연속시추용 천공장치.

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