WO2018074735A1 - 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기 - Google Patents

케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기 Download PDF

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WO2018074735A1
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casing
drill pipe
unit
rotating part
frame
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Inventor
김영원
조민재
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한국생산기술연구원
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    • E21B3/02—Surface drives for rotary drilling
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    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F5/00—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes
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    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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    • E21B21/02—Swivel joints in hose-lines
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    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/02—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting
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    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes

Definitions

  • the present invention relates to a drilling machine used in a variety of ground excavation or drilling work area, and in particular includes a multi-frame that is mounted and lifted of the drilling machine and a driving unit disposed in the center thereof to adjust the mutual spacing, through which the casing and drill It is about the drilling machine which can remove the pipe automatically.
  • the impact type for drilling the crust by breaking the rock by the impact is common, and such drilling equipment is provided to excavate or drill the ground while the casing and the drill pipe mounted on the rail so as to move up and down or rotate.
  • damage to the drilling rig is frequently caused without coping with external forces such as shear force generated.
  • the casing and drill pipe may be replaced in response to wear or damage, or the casing and the drill pipe may be inserted deeply into the ground to weld new casing and drill pipe to continue the work. Not only takes much time and effort to cut and weld the pipes and drill pipes, but also lowers the utilization rate of the drilling facility due to the casing and drill pipe replacement work. It had a problem that had a huge impact on schedule and caused huge economic losses.
  • the sludge should be discharged to the outside as the casing and the drill pipe are inserted into the part of the ground which is removed from the ground during excavation.
  • a device such as a swivel is installed to form a path through which the sludge is discharged to the outside. It takes a lot of time and effort to clean the swivel formed because the sludge is not discharged, it has a significant impact on the construction schedule, causing a problem of economic loss.
  • the drive unit coupled to the casing and the drill pipe is arranged in the center of the multi-frame can be safely operated from external forces such as shear force generated while drilling the ground have.
  • the drive unit is arranged in the center of the multi-frame structure to move up and down in conjunction with the multi-frame, to provide a structure in which the drive unit equipped with the casing and the drill pipe can be quickly lifted.
  • Drilling device of the present invention for achieving the above object is provided with at least two or more frames that are formed long, the frame unit is slidably coupled to each other, disposed in the center of the frame unit in conjunction with the sliding of the frame unit A drive unit and a space between the casing and the drill pipe, the drive unit being slidably formed, the casing having a long space and a receiving space formed therein, and a drill pipe rotatably coupled to the housing space corresponding to the length of the casing.
  • the discharge hole is formed so that the sludge generated while the ground is perforated to be discharged to the outside, the swivel unit can be selectively detachable according to whether the drive unit is driven.
  • the drive unit may be provided with a plurality of separate motors to provide power to independently rotate the casing and the drill pipe.
  • the drive unit may include a coupling part provided between the second rotation part and the casing to prevent relative rotation of the casing.
  • the driving unit may include a spacing controller for controlling the mutual spacing of the first and second rotating units selectively.
  • the spacing controller may include at least one shaft connecting the first rotating part and the second rotating part and a pressure pump to selectively provide pressure through the shaft.
  • the frame unit one side is opened along the longitudinal direction, the first space is formed therein and the sliding frame corresponding to the length of the fixed frame through the fixed frame and the rail is formed on the inner surface, the inside It may include a moving frame in which the second space is formed.
  • the driving unit may be provided in the second space to slide in conjunction with sliding of the moving frame.
  • the drive unit may include a housing which is accommodated in the second space and guides the drive unit to be separated from the outside.
  • the swivel unit may be disposed coaxially with the casing and the drill pipe such that at least a portion of an upper portion of the casing and an upper end of the drill pipe are accommodated.
  • the swivel unit is in communication with the separation space
  • the drill pipe is provided in the swivel body portion and the swivel body portion that is inserted into the casing through the through-hole
  • the sludge is in communication with the separation space It may include a swivel arm portion provided in the form of a passage discharged to the outside.
  • the swivel arm may be rotatably provided to selectively adjust a direction in which the sludge is discharged to the outside.
  • the swivel unit may include a coupling unit for controlling the binding force between the drive unit and the swivel unit.
  • the drill pipe separation step of separating the drill pipe from the first rotation part providing a rotational force to the drill pipe the drill pipe coupling step of coupling the drill pipe a to the first rotation part, the first rotation part the first A separation step of spaced apart from two rotation parts, a casing coupling step of coupling the casing a to the second rotation part, and an additional member coupling step of coupling the drill pipe and the drill pipe a and fixing the casing and the casing a to each other.
  • a part of the casing screwed to the second rotating part may be fixed to the gripping part and the second rotating part may be driven to separate the casing by a rotational force.
  • a portion of the drill pipe screwed to the first rotating part may be fixed to the gripping part, and the first rotating part may be driven to separate the drill pipe.
  • the driving unit may be slidably moved corresponding to the length of the drill pipe a so that the drill pipe a may be coupled to the second rotating part.
  • Drilling device of the present invention for solving the above problems has the following effects.
  • the driving unit is disposed in the center of the frame unit and is provided with a sliding structure, so that it is possible to cope with the shear force acting on the drilling while drilling the ground.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall appearance of the method of automatic replacement of the casing and the drill pipe and the drilling machine including the same according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing the configuration of the automatic replacement method of the casing and the drill pipe and the drilling machine including the same according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a perspective view of the coupling unit of the drive unit in the automatic replacement method of the casing and the drill pipe and the drilling machine including the same according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a view showing a state in which the drive unit in the center of the frame unit in the drilling method including the casing and the drill pipe and automatic replacement according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a view showing a driving unit is lifted in conjunction with a frame unit in the drilling method including the casing and the drill pipe and automatic replacement according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a view showing the casing and the drill pipe coupled to the drive unit in the automatic replacement method of the casing and the drill pipe and the drilling machine including the same according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a plan view illustrating a guard member provided in a part of a longitudinal direction of a moving frame in a method of automatically replacing a casing and a drill pipe and a drilling machine including the same according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a view illustrating a configuration in which a coupling part and a casing are coupled in an automatic replacement method of a casing and a drill pipe, a drilling machine including the same, and an automatic replacement method of the casing and a drill pipe using the same according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a view illustrating a state in which a casing and a drill pipe are automatically replaced, a drilling machine including the same, and a casing and drill pipe using the same, in which a second rotating unit and a casing are coupled to each other according to an embodiment of the present invention
  • Figure 11 is a perspective view of the combination of the swivel unit coupled to the drive unit in the drilling method including the casing and the drill pipe and automatic replacement according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a view illustrating a configuration of a swivel unit in which sludge is discharged to the outside in a drilling machine including the same and a method of automatically replacing a casing and a drill pipe according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a view illustrating a ground being drilled by using a drilling facility in an automatic replacement method of a casing and a drill pipe, a drilling machine including the same, and an automatic replacement method of a casing and a drill pipe using the same according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is a view illustrating a method of automatically replacing a casing and a drill pipe, a drilling machine including the same, and a casing separating the casing and a drill pipe using the same according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 16 is a view illustrating a method of automatically replacing a casing and a drill pipe according to an embodiment of the present invention, and drilling a drilling machine including the same, and moving the second rotary part upward by an interval controller in the method of automatically replacing a casing and a drill pipe using the same.
  • 17 is a view illustrating a method of automatically replacing a casing and a drill pipe according to an embodiment of the present invention, and a drilling pipe including the same and separating the drill pipe from the casing and the drill pipe using the same.
  • FIG. 18 illustrates a method of automatically replacing a casing and a drill pipe, a drilling machine including the same, and an automatic replacement method of a casing and a drill pipe using the same, in which a driving unit is moved upward and a casing a and a drill pipe a are inserted.
  • Drawing showing the appearance
  • 19 is a flowchart illustrating a method of automatically replacing a casing and a drill pipe according to an embodiment of the present invention and a method of separating and combining the casing and the drill pipe in a drilling machine including the same and an automatic replacement method of the casing and the drill pipe using the same.
  • the present invention relates to a drill (1) for drilling the ground, drilling comprising a frame unit 100 coupled to be slidably coupled to each other and a drive unit (300) slidably provided at the center of the frame unit (100)
  • a plant 10 is coupled to the drill 1.
  • the frame unit 100 is provided with at least two or more frames that are formed to be long, and are slidably coupled to each other.
  • the frame unit 100 has a fixed frame 120 and one side of which is opened along the length direction and a first space A is formed therein, and a rail is formed on an inner side of the frame unit 100.
  • a sliding frame corresponds to a length, and includes a moving frame 140 having a second space B formed therein.
  • the frame unit 100 is coupled to the drilling device 1 and slid in a vertical direction with the ground.
  • the fixed frame 120 is coupled to the drilling device 1 is formed long toward the top, the inside is formed a rail so that the movable frame 140 coupled to the inside of the fixed frame 120 is slidable.
  • the rails are formed at both sides in the longitudinal direction of the fixed frame 120, and thus the moving frame 140 is inserted into the first space A of the fixed frame 120 to be slidable.
  • the outer surfaces of both sides of the moving frame 140 are slidably coupled by rails provided on both sides of the fixed frame 120.
  • the first space (A) is open on one surface, the moving frame 140 is inserted.
  • both sides of the fixed frame 120, the rail is formed, the front is opened, the moving frame 140 is inserted and slides in the vertical direction, the rear is closed is coupled to the drill (1).
  • a rotating roll (not shown) and a wire (not shown) connected thereto are provided to allow the movable frame 140 to slide inside the fixed frame 120 to receive the sliding force by the principle of the pulley. do.
  • the upper portion of the moving frame 140 is provided with the wire in a form in which a part of the rotating roll and the rotating roll is wound so that the wire is fixedly coupled to the moving frame 140 to move the wire through the rotating roll. While moving the frame 140 is provided with a force to slide on the fixed frame 120.
  • the rotation roll is provided with at least one on the upper portion of the moving frame 140, the wire may be fixedly coupled to the side of the moving frame 140.
  • the driving unit 300 is slidably coupled in the second space (B) of the moving frame 140.
  • the second space B is formed in the moving frame 140 and is a space in which the driving unit 300 is inserted and slides up and down.
  • the front surface into which the driving unit 300 is inserted is opened and the rear surface is closed. .
  • And rails are formed on both sides to guide the drive unit 300 to slide.
  • the drive unit 300 is disposed in the center of the moving frame 140 and slides in conjunction with the sliding of the frame unit 100, the lower portion of the drive unit 300 to casing 360 and the drill pipe to drill the ground ( 340 is coupled.
  • the moving frame 140 and the driving unit 300 will be described to slide in conjunction with each other.
  • the driving unit 300 also moves upward in conjunction with sliding of the moving frame 140. Will move.
  • the driving unit 300 moves simultaneously with the moving frame 140 at this time, the driving unit 300 and the moving frame 140 have different speeds.
  • the reason why the driving unit 300 moves upward is that the casing 360 and the drill pipe 340 coupled to the lower end of the driving unit 300 are inserted into the ground and replaced with the new casing 360 and the drill pipe 340. More details will be described with reference to FIG. 5.
  • the moving frame 140 can only move upward.
  • a pulley is provided on the upper portion of the movable frame 140 to support the movable frame 140 to prevent the movable frame 140 from sliding downward from the upper portion of the fixed frame 120.
  • the moving frame 140 moves only upwards, and the driving unit 300 moves upward in association with the moving frame 140.
  • the driving unit 300 has a configuration in which the casing 360 and the drill pipe 340 are coupled to the lower end to slide downward.
  • the driving unit 300 can be freely moved to the upper or lower, and when moving to the upper, when sliding with the moving frame 140 can move faster than the moving speed of the moving frame 140.
  • the casing 360 and the drill pipe 340 are coupled to the lower end of the driving unit 300.
  • the drive unit 300 is equipped with a separate motor (M) for rotating the casing 360 and the drill pipe 340.
  • M separate motor
  • the motor M is provided in plural on the driving unit 300 to provide rotational force to the casing 360 and the drill pipe 340, and is directly connected to the casing 360 and the drill pipe 340. Easy to delivery
  • casing 360 and the drill pipe 340 are provided in different positions so as to rotate independently, a plurality of casing 360 and the drill pipe 340 is provided adjacent to the position.
  • the driving unit 300 is provided in a stacked structure, and the casing 360 and the drill pipe 340 are coupled to each other.
  • the driving unit 300 may be provided as a first rotating part 310 to which the drill pipe 340 is coupled and a second rotating part 320 to which the casing 360 is coupled.
  • the motor M for providing the power to rotate the casing 360 and the drill pipe 340 is also formed in the first and second rotating parts 310 and 320, respectively.
  • two motors M are formed in the first rotating part 310 and two motors M are respectively formed in the second rotating part 320.
  • the motor M provided in the first rotating part 310 provides a rotational force to the drill pipe 340, and the motor M provided in the second rotating part 320 is provided to provide a rotating force to the casing 360. .
  • the driving unit 300 includes a housing 330 accommodated in the second space B to guide the driving unit 300 from being separated from the outside.
  • the housing 330 is slidable on both sides of the moving frame 140 to move the driving unit 300 which transmits rotational force to the casing 360 and the drill pipe 340 up and down in the second space B. Combined.
  • the housing 330 is provided in the form of surrounding the drive unit 300 in the moving frame 140, and accommodates the drive unit 300 therein and fixes it so as not to be separated out.
  • the upper and lower portions of the casing 360 and the drill pipe 340 coupled to the lower end of the driving unit 300 may protrude downward.
  • the frame unit 100 is provided with a fixed frame 120 and the moving frame 140, the moving frame 140 is configured to slide on the first space (A) of the fixed frame 120 drive unit 300 Guides the sliding range.
  • the frame unit 100 may extend the sliding range of the driving unit 300 by adding a frame without being limited to the fixed frame 120 and the moving frame 140.
  • the frame unit 100 has an additional frame is further provided in the configuration of the fixed frame 120, the moving frame 140 to be slidably coupled to each other, to adjust the sliding range according to the number of frames. do.
  • the driving unit 300 sliding in conjunction with the moving frame 140 is extended to the sliding range according to the number of the frame unit (100).
  • the driving unit 300 is disposed at the center of the frame unit 100, that is, the center of the moving frame 140 to move together along the sliding direction of the moving frame 140.
  • the rotary roll is provided on the upper portion of the housing 330 so that the driving unit 300 and the moving frame 140 slide in cooperation with each other, and are interlocked with the moving frame 140 together with the pulley structure.
  • the driving unit 300 when the moving frame 140 slides upward, the driving unit 300 is positioned at the center of the moving frame 140 and moves together upward in response to the movement of the moving frame 140.
  • Figure 4 is a view showing a state in which the drive unit 300 is located in the center of the frame unit 100 in the method of automatic replacement of the casing and the drill pipe and the drilling machine including the same according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is the present invention
  • the drilling machine equipped with a driving unit 300 that moves up and down in the center of the multi-frame is a view showing a state in which the driving unit 300 in conjunction with the frame unit 100.
  • the driving unit 300 is disposed at the center of the frame unit 100. To be exact, it is inserted in the second space B of the moving frame 140.
  • the driving unit 300 is provided so as not to be separated from the second space B communicated with the outside by the housing 330.
  • the driving unit 300 has been described above to slide in conjunction with the sliding of the moving frame 140.
  • the driving unit 300 is positioned at the center of the frame unit 100.
  • the reason why the driving unit 300 is located in the center of the frame unit 100 is a process in which the casing 360 and the drill pipe 340 coupled to the lower end of the driving unit 300 drill the ground through rotation. This is because the driving unit 300 can be protected from an external force such as a shear stress and a tensile stress such as warpage.
  • the driving unit 300 provided in the moving frame 140 is elevated in the moving frame 140, it is possible to easily cope with the external shock generated while drilling the ground.
  • the driving unit 300 Even if the driving unit 300 slides downward to drill the ground, the driving unit 300 has an advantage of being protected from external force because the driving unit 300 slides in the moving frame 140 and the fixed frame 120.
  • the drive unit 300 and the moving frame 140 is sliding in cooperation with each other.
  • the driving unit 300 and the moving frame 140 are slid in cooperation with the upper side.
  • the driving unit 300 slides upward with the moving frame 140.
  • the speed at which the driving unit 300 moves upward in association with the moving frame 140 has a speed twice the speed at which the moving frame 140 moves upward.
  • the reason for this is made in the replacement of the casing 360 and the drill pipe 340 coupled to the lower end of the drive unit 300.
  • the drive unit 300 is slid downwards to drill the ground, and the driving unit 300 and the casing 360 are inserted into the ground by the entire length of the casing 360 and the drill pipe 340.
  • the casing 360 and the drill pipe 340 are inserted between the drill pipes 340 to move the drive unit 300 upward to drill the ground more deeply.
  • the moving speed of the driving unit 300 is limited to twice, but this is only one embodiment, and can be easily changed by those skilled in the art, and the sliding speed of the driving unit 300 is sliding of the moving frame 140. If the structure is sliding faster than the speed interlocking with each other can be variously changed and this is of course because the scope of rights is not limited.
  • the casing 360 and the drill pipe 340 are coupled to the lower end of the driving unit 300.
  • FIG. 6 is a view illustrating a casing 360 and a drill pipe 340 coupled to the driving unit 300 in a method of automatically replacing the casing and the drill pipe and the drilling machine including the same according to an embodiment of the present invention.
  • the drive unit 300 is equipped with a separate drive motor to rotate the casing 360 and the drill pipe 340.
  • a plurality of driving motors are provided on the driving unit 300 to provide rotational force to the casing 360 and the drill pipe 340, and are directly connected to the casing 360 and the drill pipe 340 to transmit the rotational force. It is easy.
  • casing 360 and the drill pipe 340 are provided in different positions so as to rotate independently, a plurality of casing 360 and the drill pipe 340 is provided adjacent to the position.
  • the driving unit 300 is provided in a stacked structure, and the casing 360 and the drill pipe 340 are coupled to each other.
  • the driving unit 300 may be provided as a first rotating part 310 to which the drill pipe 340 is coupled and a second rotating part 320 to which the casing 360 is coupled.
  • the driving unit 300 includes a first rotation part 310 and a second rotation part 320 in a stacked form.
  • two motors are formed in the first rotation part 310 and two motors are respectively formed in the second rotation part 320.
  • the motor provided in the first rotating part 310 provides a rotating force to the drill pipe 340, and the motor provided in the second rotating part 320 is provided to provide a rotating force to the casing 360.
  • the driving unit 300 includes a housing 330 accommodated in the second space B to guide the driving unit 300 from being separated from the outside.
  • the housing 330 is slidable on both sides of the moving frame 140 to move the driving unit 300 which transmits rotational force to the casing 360 and the drill pipe 340 up and down in the second space B. Combined.
  • the housing 330 is provided in the form of surrounding the drive unit 300 in the moving frame 140, and accommodates the drive unit 300 therein and fixes it so as not to be separated out.
  • the frame unit 100 is provided with a fixed frame 120 and the moving frame 140, the moving frame 140 is configured to slide on the first space (A) of the fixed frame 120 drive unit 300 Guides the sliding range.
  • the frame unit 100 may extend the sliding range of the driving unit 300 by adding a frame without being limited to the fixed frame 120 and the moving frame 140.
  • the frame unit 100 has an additional frame is further provided in the configuration of the fixed frame 120, the moving frame 140 to be slidably coupled to each other, to adjust the sliding range according to the number of frames. do.
  • the driving unit 300 when the moving frame 140 slides upward, the driving unit 300 is positioned at the center of the moving frame 140 and moves together upward in response to the movement of the moving frame 140.
  • the driving unit 300 is provided with a first rotation unit 310 and the second rotation unit 320 in a stacked form is provided to be able to adjust the mutual gap.
  • FIG. 7 illustrates a method of automatically replacing casings and drill pipes according to an embodiment of the present invention, and a spacing control unit 370 in the driving unit 300 in a drilling machine including the first rotating unit 310 and the second rotating unit 320. ) Is a view showing how the mutual spacing is adjusted.
  • the drive unit 300 includes a spacing control unit 370 for controlling the mutual spacing of the first rotating unit 310 and the second rotating unit 320 to be selectively adjusted.
  • Such a configuration is to couple or separate the casing 360 and the drill pipe 340 which are coupled to each other by adjusting the distance between the first rotating part 310 and the second rotating part 320.
  • the driving unit 300 of the present invention includes a first rotating part 310 to which the drill pipe 340 is coupled and a second coupling part to which the casing 360 is coupled to the lower portion of the first rotating part 310.
  • the drill pipe 340 coupled to the first rotating part 310 protrudes downward through the second rotating part 320 provided below.
  • the casing 360 coupled to the second rotating part 320 is inserted into the spaced space (not shown) formed therein so as to rotate independently of each other.
  • the first rotating part 310 and the second rotating part 320 are provided with separate motors to provide rotational force to the drill pipe 340 and the casing 360.
  • a plurality of first motors M1 which provide rotational force in a direct connection to the drill pipe 340 in a form protruding to the upper portion of the first rotation part 310 is provided.
  • the second rotating part 320 is also provided with a plurality of second motors M2 protruding toward the first rotating part 310.
  • the second motor M2 is also disposed in the same manner as the first motor M1 and disposed at a position concentric with the first motor M1 in the vertical direction.
  • a hydraulic pump 372 is provided in the space between the plurality of first motors M1.
  • the hydraulic pump 372 is provided with pressure from the outside to distribute the pressure evenly to the plurality of shafts 374, the drive unit 300 is provided to enable the interval adjustment.
  • the driving unit 300 is disposed in the housing 330 and slide, and includes a guard member 332 for preventing the moving frame 140 from being opened by an external force applied while drilling the ground.
  • Figure 8 is a guard member for preventing the spreading of the movable frame 140 is provided in some of the longitudinal direction of the moving frame 140 in the drilling method including the casing and the drill pipe and the same according to an embodiment of the present invention ( 332) is a plan view.
  • Also formed integrally with the housing 330 is formed wider than the width of the housing 330 inserted into a size corresponding to the width of the second space (B) is slidably coupled to the side of the movable frame (140).
  • the guard member 332 is formed in a plate shape to close a part of the housing 330 and the moving frame 140, and move together with the housing 330 to move in response to the movement of the housing 330. It is optionally coupled to the frame 140.
  • guard member 332 is a structure that is coupled to the moving frame 140, having a width corresponding to the width of the frame is formed in a stepped structure to be coupled to a portion of the length of the frame so that the moving frame 140 is opened by an external force Will be prevented.
  • the guard member 332 is formed wider than the width of the housing 330 is coupled to the moving frame 140 in a stepped structure, in this form the moving frame with sliding on the moving frame 140 The 140 is prevented from being opened by the external force.
  • FIGS. 9 and 10 are views illustrating a coupling part 380 for preventing relative rotation of the casing 360 coupled to the second rotation part 320.
  • FIG. 9 is a view illustrating a configuration in which the coupling part 380 and the casing 360 are coupled to a method of automatically replacing a casing and a drill pipe according to an embodiment of the present invention, and a drilling machine including the same
  • FIG. 10 is an embodiment of the present invention. Automatic replacement method of the casing and the drill pipe according to the embodiment and a view showing a state in which the second rotating part 320 and the casing 360 is coupled in the drilling machine including the same.
  • the coupling part 380 is provided between the second rotating part 320 and the casing 360 to block the shear force applied by the rotational force applied to the ground while the casing 360 drills the ground.
  • the coupling part 380 includes a first member 382 and a second member 384, and the first member 382 has a cylindrical shape in which a first protrusion I1 is formed on an inner side of the second rotating part. It is provided to be fitted into the first insertion groove (H1) formed in 320.
  • the first member 382 has a plurality of first protrusions I1 formed along the inner surface of the first member 382, and corresponds to the shape and number of the first protrusions I1 at the lower end of the second rotating part 320. H1) is formed and fitted together.
  • the first protrusion I1 When the first protrusion I1 is fitted into the first insertion groove H1, the first protrusion I1 may penetrate up and down the first member 382 to be screwed together.
  • the first member 382 fits the first protrusion I1 and the first insertion groove H1 to the second rotation part 320 so that the casing 360 rotates to drill the ground as described above. This is to support the rotational force.
  • a plurality of second projections I2 are also formed on the outer side of the first member 382, and the first member 382 is inserted into and coupled to the second member 384.
  • a plurality of second projections I2 formed on the outer surface of the first member 382 is inserted into the upper portion of the inner surface of the second member 384, so that the second insertion groove H2 having a 'b' shape is inserted therein.
  • the casing 360 is coupled to the lower end of the second member 384 through a thread, and the second member 384 and the casing 360 are formed in the same direction as the casing 360 rotates to drill the ground. It is preferable to combine.
  • This form is also for supporting the rotational force of the casing (360).
  • the drive unit 300 includes a spacing controller 370 for controlling the mutual spacing of the first rotation unit 310 and the second rotation unit 320 to be selectively adjusted.
  • the spacing controller 370 includes at least one shaft 374 connecting the first rotating part 310 and the second rotating part 320 and a hydraulic pump 372 selectively providing pressure through the shaft 374. do.
  • Four shafts 374 are provided between the first rotating part 310 and the second rotating part 320 and can adjust the interval by hydraulic pressure.
  • Such a configuration is to couple or separate the casing 360 and the drill pipe 340 which are coupled to each other by adjusting the distance between the first rotating part 310 and the second rotating part 320.
  • 11 and 13 are views showing the form of the swivel unit 400 and the state coupled to the drive module.
  • FIG. 11 is a perspective view of the swivel unit 400 coupled to the drive unit 300 in the method of automatic replacement of the casing and drill pipe and the drilling machine including the same according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 12 illustrates an embodiment of the present invention.
  • Figure 13 is an automatic replacement method of the casing and drill pipe according to an embodiment of the present invention
  • the drilling machine including the same 2 is a view illustrating a configuration of the swivel unit 400 in which sludge D is discharged to the outside.
  • the swivel unit 400 is disposed coaxially with the casing 360 and the drill pipe 340 so that at least a portion of the upper portion of the casing 360 and the upper end of the drill pipe 340 is accommodated.
  • the drill pipe 340 is provided in the swivel body portion 440 and the swivel body portion 440 is inserted into the casing 360 through the through hole 430,
  • the swivel arm portion 450 is in communication with the separation space (S) is provided in the form of a passage for discharging the sludge (D) to the outside.
  • the swivel unit 400 is provided with a swivel body portion 440 of the bell (BELL) shape and a swivel arm portion 450 protruding to a portion around the swivel body portion 440.
  • the swivel arm portion 450 is bent at a predetermined angle, and the sludge D moved from the swivel body portion 440 is discharged to discharge toward the outside of the drilling rig 10 formed vertically.
  • the sludge D protrudes in a direction opposite to the inside of the drilling rig 10.
  • the sludge D is too long to block the discharge hole 420, it may be preferable to correspond to the outermost circumference of the driving unit 300.
  • the swivel arm portion 450 is screwed with the swivel body portion 440 is selectively removable.
  • a through hole 430 is formed in the upper portion of the swivel body to allow the drill pipe 340 to pass therethrough.
  • the inner diameter of the through hole 430 corresponds to the diameter of the drill pipe 340, and between the through hole 430 and the drill pipe 340 to prevent the sludge (D) from flowing from the separation space (S). It is preferable to be a sealing treatment such as an elastomer or rubber.
  • a guide member may be provided in the lower portion of the through hole 430 in the swivel body 440.
  • the lower end of the swivel body part 440 is coupled to the second rotation part 320.
  • the vibration or the sludge D generated during drilling of the ground is selectively detachably provided, the vibration or the sludge D generated during drilling of the ground.
  • Coupling portion 380 is provided to prevent the departure to the outside due to the influence.
  • the swivel body part 440 is coupled to the second rotating part 320 by screwing.
  • the coupling part 380 couples a part of the outer circumference of the swivel body part 440 coupled to the second rotating part 320 and the second rotating part 320 simultaneously.
  • the coupling part 380 is a hydraulic pressure or pneumatic pressure to prevent the swivel body part 440 detachably coupled to the second rotating part 320 is forcibly separated from the second rotating part 320.
  • This is provided with a hydraulic pump 372 on the upper portion of the first rotary part 310 can be provided with pressure from the hydraulic pump 372.
  • the coupling part 380 may couple the swivel body part 440 and the second rotating part 320 in a bolted manner.
  • the casing 360 and the drill pipe 340 drill the ground, and the sludge D may be discharged to the outside through the swivel unit 400, and when the work is stopped, the swivel unit 400 is separated.
  • the swivel body portion 440 and the swivel arm portion 450 may be separated from each other to remove the sludge D remaining therein.
  • FIGS. 14 to 19 are diagrams illustrating an automatic replacement method of a casing and a drill pipe and a method of automatically replacing the casing 360 and the drill pipe 340 in a drilling machine including the same according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a view showing a method of automatically replacing a casing and a drill pipe according to an embodiment of the present invention, and drilling the ground using the drilling facility 10 in the drilling machine including the same
  • FIG. 15 is an embodiment of the present invention.
  • Figure 16 is an automatic replacement method of the casing and drill pipe according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 17 is a view illustrating a state in which the second rotating unit 320 moves upward by the interval control unit 370 in FIG. 17, and
  • FIG. 17 illustrates an automatic replacement method of a casing and a drill pipe according to an embodiment of the present invention, and a drilling machine including the same.
  • Figure 18 is an automatic replacement method of the casing and the drill pipe according to an embodiment of the present invention and In the drilling machine including the driving unit 300 is moved to the upper and the casing a (360a) and the drill pipe a (340a) is a view showing a state that is inserted, Figure 19 of the casing and the drill pipe according to an embodiment of the present invention It is a flow chart illustrating a method for separating and combining the casing 360 and the drill pipe 340 in the automatic replacement method and the drilling machine including the same.
  • the second motor M2 provides a rotational force in the opposite direction to which the casing 360 is coupled to separate the casing 360 from the second rotation part 320.
  • the casing 360 As shown in FIG. 16, as the second rotating part 320 moves upward, the casing 360 is fixed at a position inserted into the ground and coupled to the first rotating part 310 inside the casing 360. 340 is exposed.
  • the mutual spacing between the first and second rotating parts 310 and 320 may be adjusted by hydraulic pressure as described above, and the spacing may be adjusted by the spacing controller 370.
  • the driving unit 300 is not moved in a position slid downward to drill the ground.
  • first rotary part 310 and the second rotary part 320 can control the mutual gap control, they may be configured in various forms such as hydraulic pressure and pneumatic pressure.
  • the casing 360 is then separated and the drill pipe 340 is exposed.
  • the drill pipe 340 is gripped by the gripping portion G and the first rotating portion 310 provides a rotational force in a direction opposite to the direction in which the drill pipe 340 is screwed, thereby drilling the drill pipe.
  • the 340 is separated from the first rotation part 310.
  • the direction in which the drill pipe 340 is coupled to the first rotating part 310 is the same as the direction in which the drill pipe 340 is coupled, and thus, the direction in which the drill pipe 340 is rotated to drill the ground should be the same direction. .
  • the first motor M1 In order to remove the drill pipe 340, the first motor M1 provides a rotational force in a direction different from that in which the drill pipe 340 is coupled to remove the drill pipe 340 fixed by the gripper G. It is separated from the one rotation unit 310.
  • the driving unit 300 is disposed on the frame unit 100. Will move to the top.
  • the driving unit 300 is configured to slide in conjunction with the moving frame 140, so that the moving frame 140 also has a predetermined moving distance as the driving unit 300 slides upward.
  • the additional casing a 360a and the drill pipe a 340a of the drive unit 300 correspond to the lengths of the casing a 360a and the drill pipe a 340a so as to be disposed between the casing 360 and the drill pipe 340. To move upwards.
  • the moving frame 140 moves only half of the moving distance of the driving unit 300, and the additional casing a 360a and the drill pipe a 340a are casing 360 and the drill pipe 340 and the driving unit ( When disposed between the 300 to combine the additional casing a (360a) and the drill pipe (a) (340a).
  • the additional casing a 360a and the drill pipe a 340a are disposed between the casing 360 and the driving unit 300 so that the upper end is coupled to the driving unit 300, and the lower end is the casing 360 and the drill pipe 340. ) Is combined.
  • the casing 360 inserted into the ground is fixed so as not to rotate by the holding part G, and the second motor M2 rotates in a direction opposite to the direction in which the casing 360 is screwed with the second rotating part 320.
  • the second motor M2 rotates in a direction opposite to the direction in which the casing 360 is screwed with the second rotating part 320.
  • the second rotating part 320 is moved toward the first rotating part 310 in order to fix the drill pipe 340 disposed in the casing 360 to the grip part G (S2). ).
  • the drill pipe 340 since the drill pipe 340 is formed to penetrate the second rotating part 320, the drill pipe 340 may be separated from the casing 360 and the drill pipe 340.
  • the drill pipe 340 that can be gripped by the holding part G is exposed at the lower end of the second rotating part 320, and the holding part G is exposed.
  • the drill pipe 340 is fixed and the first motor (M1) to provide a rotational force in a direction opposite to the direction in which the drill pipe 340 is screwed to separate the drill pipe 340 (S3).
  • the casing a 360a and the drill pipe a 340a are added to extend the casing 360 and the drill pipe 340. do.
  • the drive unit 300 is moved upward in order to couple the casing a 360a and the drill pipe a 340a, and the casing a 360a between the casing 360 and the drill pipe 340 and the drive unit 300. And a space in which the drill pipe a 340a may be disposed (S4).
  • the first driving unit and the drill pipe a 340a are first coupled (S5).
  • the second rotating part 320 is moved downward to be spaced apart from the first rotating part 310 (S6).
  • the casing a 360a and the drill pipe a 340a are coupled to the drive unit 300, the casing a 360a and the drill pipe a 340a and the casing 360 and the drill pipe 340 are coupled to each other. This will increase the length of the ground that can be drilled.
  • the casing a 360a and the drill pipe a 340a are coupled through the welding or coupling part 380 to couple the casing 360 and the drill pipe 340 (S8).

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Abstract

본 발명에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기는 길게 형성되는 프레임이 적어도 두 개 이상으로 구비되며, 상호 슬라이딩 가능하게 결합되는 프레임유닛, 상기 프레임유닛의 중심부에 배치되어 상기 프레임유닛의 슬라이딩과 연동하여 슬라이딩되고, 길게 형성되고 내부에 수용공간이 형성되는 케이싱 및 상기 수용공간상에 상기 케이싱의 길이에 대응하게 구비되는 드릴파이프가 회전가능하게 결합되는 구동유닛 및 상기 케이싱 및 상기 드릴파이프 사이의 이격공간과 연통되어 지반이 천공되면서 발생되는 슬러지가 외부로 배출되도록 배출홀이 형성되고, 상기 구동유닛의 구동여부에 따라 선택적으로 착탈이 가능하게 구비되는 스위벨유닛을 개시한다.

Description

케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기
본 발명은 각종 지반 굴착 또는 천공하는 작업지역에서 사용되는 시추기에 관한 것으로, 특히 시추기의 장착되어 승강되는 다중프레임 및 이에 중심부에 배치되어 상호 간격이 조절되는 구동유닛을 포함하며, 이를 통해 케이싱 및 드릴파이프를 자동으로 착탈 할 수 있는 시추기에 관한 것이다.
급격한 산업화 현상과 공업이 발전함에 따라 천연가스나 석유와 같은 같은 지구 자원의 사용량이 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 지구 자원들의 안정적인 생산과 공급이 전세계적으로 중요한 문제로 각광받고 있다.
따라서 유전 등이 매몰된 유전지대에 해저 채굴 기술이나 지반 굴착 기술의 발달이 요구됨에 따라 이러한 유전의 개발에 적합한 시추설비가 개발되고 있다.
종래기술은 충격에 의해 암석을 파쇄하여 지각을 천공하는 충격식이일반적인데, 이러한 시추설비는 레일에 승강 가능하게 장착된 케이싱 및 드릴파이프가 상하진동 또는 회전하면서 지반을 굴착 또는 천공하도록 구비되어 작업중에 발생되는 전단력 등과 같은 외력에 대응하지 못하고 시추설비에 손상이 빈번하게 발생되는 경우가 많다.
또한 지반을 굴착하는 과정 중에 케이싱 및 드릴파이프의 마모나 손상에 대응하여 교체하거나, 케이싱 및 드릴파이프가 지반에 깊숙히 삽입되어 새로운 케이싱 및 드릴파이프를 용접하여 작업을 이어나가게 되는데, 이런한 과정에서 케이싱 및 드릴파이프를 절단하고 용접하는데 많은 시간과 노력이 소요될 뿐만 아니라, 케이싱 및 드릴파이프의 교체 작업으로 인한 시추 설비의 가동률을 저하시키게 되어 이에 따른 공사기간의 지연은 개별 현장의 문제에 그치지 않고 전체 사업 일정에 막대한 영향을 미치게 되고 커다란 경제적 손실을 야기하는 문제점을 가지고 있었다.
이뿐만 아니라 지반을 굴착하게 되면 슬러지가 발생하게 되는데 이러한 슬러지를 안전하게 배출하기 위한 연구들이 최근들어 진행되고 있다.
슬러지는 굴착되면서 지반에서부터 제거되는 지반의 일부로 케이싱 및 드릴파이프가 삽입되면서 외부로 배출되어야 한다.
따라서 근래들어 이러한 슬러지를 안전하게 배출하기 위해 스위벨과 같은 장비를 장착하여 슬러지가 외부로 배출되는 경로를 형성하고 있지만 스위벨에 슬러지가 배출되지 못하고 막히는 경우가 발생되고 있으며, 또한 스위벨이 시추설비와 일체형으로 형성되어 슬러지가 배출되지 못해 막혀있는 스위벨을 청소하기 위해선 많은 시간과 노력이 필요하게 되어 공사 일정에 막대한 영향을 미치게 되고 이에 따른 경제적 손실을 야기하는 문제점을 가지고 있다.
이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 다중프레임의 중심부에 케이싱 및 드릴파이프가 결합된 구동유닛이 배치되어 지반을 천공하면서 발생되는 전단력과 같은 외력으로부터 안전하게 작업할 수 있다.
또한 구동유닛이 다중프레임의 중심부에 배치되어 다중프레임과 연동하여 승강하는 구조는, 케이싱 및 드릴파이프가 장착된 구동유닛이 신속하게 승강할 수 있는 구조를 제공하기 위함이다.
그리고 지반이 굴착되면서 배출되는 슬러지들이 케이싱과 드릴파이프와 연통된 스위벨을 통해 배출되도록 안내하여 시추설비에 고장을 방지하기 위함이다.
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 시추기는 길게 형성되는 프레임이 적어도 두 개 이상으로 구비되며, 상호 슬라이딩 가능하게 결합되는 프레임유닛, 상기 프레임유닛의 중심부에 배치되어 상기 프레임유닛의 슬라이딩과 연동하여 슬라이딩되고, 길게 형성되고 내부에 수용공간이 형성되는 케이싱 및 상기 수용공간상에 상기 케이싱의 길이에 대응하게 구비되는 드릴파이프가 회전가능하게 결합되는 구동유닛 및 상기 케이싱 및 상기 드릴파이프 사이의 이격공간과 연통되어 지반이 천공되면서 발생되는 슬러지가 외부로 배출되도록 배출홀이 형성되고, 상기 구동유닛의 구동여부에 따라 선택적으로 착탈이 가능하게 구비되는 스위벨유닛을 할 수 있다.
그리고 상기 구동유닛은, 상기 프레임유닛 내부에서 슬라이딩 가능하게 결합되고, 하단부에 길게 형성된 드릴파이프가 결합되어 상기 드릴파이프에 회전력을 제공하는 제1회전부 및 상기 제1회전부의 하부에 배치되고 관통홀이 형성되어 상기 드릴파이프가 관통되며, 하단부에 상기 드릴파이프를 감싸는 형태로 길게 형성된 케이싱이 결합되어 상기 케이싱에 회전력을 제공하는 제2회전부를 포함할 수 있다.
또한 상기 구동유닛은, 별도의 모터가 복수로 구비되어 상기 케이싱 및 상기 드릴파이프가 독립적으로 회전하도록 동력을 제공할 수 있다.
그리고 상기 구동유닛은, 상기 제2회전부와 상기 케이싱 사이에 구비되고 상기 케이싱의 상대회전을 방지하는 결합부를 포함할 수 있다.
또한 상기 구동유닛은, 상기 제1회전부와 상기 제2회전부의 상호 간격이 선택적으로 조절되도록 제어하는 간격제어부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 간격제어부는, 상기 제1회전부와 상기 제2회전부를 연결하는 적어도 하나의 샤프트 및 상기 샤프트를 통해 압력을 선택적으로 제공하는 압력펌프를 포함할 수 있다.
또한 상기 프레임유닛은, 길이 방향을 따라 일측이 개방되고, 내부에 제1공간이 형성되며 내측면에 레일이 형성되는 고정프레임 및 상기 레일을 통해 상기 고정프레임의 길이에 대응하여 슬라이딩되며, 내부에 제2공간이 형성되는 이동프레임을 포함할 수 있다.
그리고 상기 구동유닛은, 상기 제2공간에 구비되어 상기 이동프레임의 슬라이딩과 연동하여 슬라이딩 될 수 있다.
또한 상기 구동유닛은, 이동프레임이 슬라이딩 되는 방향에 대응하여 동일방향으로 슬라이딩되며, 상기 이동프레임과 서로 다른 속도로 슬라이딩 될 수 있다.
그리고 상기 구동유닛은, 상기 제2공간에 수용되어 상기 구동유닛이 외부로 이탈되지 않도록 가이드하는 하우징을 포함할 수 있다.
또한 상기 하우징은, 상기 이동프레임에서 개방된 일면에 적어도 하나가 구비되고 상기 이동프레임의 너비에 대응된 단턱구조로 형성되어 상기 이동프레임의 벌어짐을 방지하는 가드부재를 포함할 수 있다.
그리고 상기 스위벨유닛은, 상기 케이싱의 상부와 상기 드릴파이프의 상단의 적어도 일부가 수용되도록 상기 케이싱 및 상기 드릴파이프와 동축상에 배치될 수 있다.
또한 상기 스위벨유닛은, 상기 이격공간과 연통되고, 상기 드릴파이프가 관통홀을 관통하여 상기 케이싱 내부로 삽입되는 스위벨바디부 및 상기 스위벨바디부의 일부에 구비되며, 상기 이격공간과 연통되어 상기 슬러지가 외부로 배출되는 통로 형태로 구비되는 스위벨암부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 스위벨암부는, 상기 슬러지가 외부로 배출되는 방향을 선택적으로 조절할 수 있도록 회전이 가능하게 구비될 수 있다.
또한 상기 스위벨유닛은, 상기 구동유닛과 상기 스위벨유닛의 결속력을 제어하는 결합부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 스위벨유닛은, 상기 제1회전부와 상기 제2회전부 사이에 구비되며, 상기 관통홀과 연통되어 상기 드릴파이프가 삽입되는 삽입홀이 형성될 수 있다.
또한 케이싱에 회전력을 제공하는 제1회전부에서 상기 케이싱을 분리하는 케이싱분리단계, 상기 제1회전부와 상호 간격조절되는 제2회전부를 포함하는 회전구동유닛에서 상기 제1회전부를 상기 제2회전부에 밀착시키는 밀착단계, 드릴파이프에 회전력을 제공하는 상기 제1회전부에서 상기 드릴파이프를 분리하는 드릴파이프분리단계, 상기 제1회전부에 드릴파이프a를 결합하는 드릴파이프결합단계, 상기 제1회전부를 상기 제2회전부에서 이격시키는 이격단계, 상기 제2회전부에 상기 케이싱a을 결합하는 케이싱결합단계, 상기 드릴파이프와 상기 드릴파이프a를 결합하고 상기 케이싱과 상기 케이싱a를 고정결합하는 추가부재결합단계를 포함할 수 있다.
그리고 상기 케이싱분리단계는, 상기 제2회전부에 나사 결합되는 상기 케이싱의 일부를 파지부로 고정시키고 상기 제2회전부를 구동하여 회전력에 의해 상기 케이싱을 분리할 수 있다.
또한 상기 드릴파이프분리단계는, 상기 제1회전부에 나사 결합되는 상기 드릴파이프의 일부를 상기 파지부로 고정시키고, 상기 제1회전부를 구동하여 상기 드릴파이프를 분리할 수 있다.
그리고 상기 드릴파이프결합단계는, 상기 제1회전부 및 상기 제2회전부를 포함하는 구동유닛이 길게 형성된 프레임의 내부에서 슬라이딩 가능하게 결합되어, 상기 구동유닛이 상기 케이싱 및 상기 드릴파이프와 간격이 조절되도록 슬라이딩되는 구동유닛슬라이딩단계를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 구동유닛이동단계는, 상기 제2회전부에 상기 드릴파이프a가 결합될 수 있도록 상기 드릴파이프a의 길이에 대응하여 상기 구동유닛이 슬라이딩 이동될 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 시추기는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 프레임유닛의 중심부에 구동유닛이 배치되어 슬라이딩되는 구조로 구비되어 지반을 천공하면서 시추기에 작용되는 전단력에 대응할 수 있다는 장점이 있다.
둘째, 프레임유닛과 구동유닛이 서로 연동되는 도르래 구조를 가짐으로 동일 시간 내에 프레임유닛이 이동하는 속도보다 빠른 속도로 이동하여 신속하게 작업을 할 수 있다는 장점이 있다.
셋째, 구동유닛에 결합되는 케이싱 및 드릴파이프에 개별적으로 회전력을 제공할 수 있어서 지반의 상태에 대응하여 다양한 방법으로 굴착을 시도할 수 있다는 장점이 있다.
넷째, 돌기와 삽입홈이 형성된 결합부가 구비되어 케이싱이 제2회전부에 결합되어 지반을 굴착하면서 발생되는 상대회전을 방지할 수 있다는 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 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기 의 전체적인 모습을 나타낸 사시도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기의 구성을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 구동유닛의 결합사시도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 구동유닛이 프레임유닛의 중심부에 위치한 모습을 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 구동유닛이 프레임유닛과 연동하여 승강되는 모습을 나타낸 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 구동유닛에 케이싱 및 드릴파이프가 결합되는 모습을 나타내는 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 구동유닛에 간격제어부가 구비되어 제1회전부와 제2회전부가 상호 간격이 조절되는 모습을 나타낸 도면;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 이동프레임의 길이 방향 중 일부에 구비되어 이동프레임의 벌어짐을 방지하는 가드부재를 나타낸 평면도;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기 및 이를 이용한 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체방법에서 결합부와 케이싱이 결합되는 구성을 나타낸 도면;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기 및 이를 이용한 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체방법에서 제2회전부와 케이싱이 결합되는 모습을 나타낸 도면;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 구동유닛에 결합되는 스위벨유닛의 결합사시도;
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 스위벨유닛을 나타낸 도면;
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 슬러지가 외부로 배출되는 스위벨유닛의 구성을 나타낸 도면;
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기 및 이를 이용한 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체방법에서 시추설비를 이용하여 지반이 천공되는 모습을 나타낸 도면;
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기 및 이를 이용한 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체방법에서 케이싱을 분리하는 모습을 나타낸 도면;
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기시추기 및 이를 이용한 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체방법에서 간격제어부에 의해 제2회전부가 상부로 이동하는 모습을 나타낸 도면;
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기 및 이를 이용한 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체방법에서 드릴파이프를 분리하는 모습을 나타낸 도면;
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기및 이를 이용한 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체방법에서 구동유닛이 상부로 이동되고 케이싱a 및 드릴파이프a가 삽입되는 모습을 나타낸 도면;
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기 및 이를 이용한 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체방법에서 케이싱 및 드릴파이프를 분리 및 결합하는 방법을 나타낸 순서도이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시 예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 시추기의 전체적인 구성에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기의 전체적인 모습을 나타낸 사시도이고, 도 2는 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 구동유닛(300)의 결합사시도이다.
본 발명은 지반을 천공하기 위한 시추기(1)에 관한 것으로, 상호 슬라이딩 가능하게 결합되는 프레임유닛(100) 및 프레임유닛(100)의 중심부에서 슬라이딩 가능하게 구비되는 구동유닛(300)을 포함하는 시추설비(10)가 상기 시추기(1)에 결합되어 있다.
프레임유닛(100)은, 길게 형성되는 프레임이 적어도 두 개 이상으로 구비되며, 상호 슬라이딩 가능하게 결합된다.
여기서 프레임유닛(100)은, 길이 방향을 따라 일측이 개방되고 내부에 제1공간(A)이 형성되며 내측면에 레일이 형성되는 고정프레임(120) 및 상기 레일을 통해 고정프레임(120)의 길이에 대응하여 슬라이딩 되며, 내부에 제2공간(B)이 형성되는 이동프레임(140)을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이 프레임유닛(100)은 시추기(1)에 결합되어 지반과 수직방향으로 슬라이딩 된다.
고정프레임(120)은 시추기(1)에 결합되어 상부를 향해 길게 형성되며, 내부에는 고정프레임(120)의 내측에 결합되는 이동프레임(140)이 슬라이딩 가능하도록 레일이 형성되어 있다.
여기서 레일은 고정프레임(120)의 길이 방향을 따라 양측에 형성되며 따라서 이동프레임(140)이 고정프레임(120)의 제1공간(A)으로 삽입 결합되어 슬라이딩 가능하게 된다.
따라서 이동프레임(140)의 양측의 외측면에서는 고정프레임(120)의 내측에 양측면에 구비된 레일에 의해 슬라이딩 가능하게 결합되는 것이 바람직하다.
여기서 제1공간(A)은 일면이 개방되어 이동프레임(140)이 삽입된다.
좀 더 자세히 설명하면, 고정프레임(120)의 양측은 레일이 형성되고, 전면은 개방되어 이동프레임(140)이 삽입되어 상하방향으로 슬라이딩 되며, 후면은 폐쇄되어 시추기(1)에 결합되게 된다.
계속해서 이동프레임(140)이 고정프레임(120)의 내부에서 슬라이딩되도록 회전롤(미도시)과 이와 연계된 와이어(미도시)가 구비되어 도르래(pulley)의 원리에 의해 슬라이딩 되는 힘을 제공받게 된다.
구체적으로 이동프레임(140)의 상부에는 상기 회전롤과 상기 회전롤에 일부가 권취되는 형태로 상기 와이어가 구비되어 상기 와이어가 이동프레임(140)에 고정결합되어 상기 와이어가 상기 회전롤을 통해 이동을 하면서 이동프레임(140)이 고정프레임(120)상에서 슬라이딩되도록 힘을 제공받게 된다.
여기서 상기 회전롤은 이동프레임(140)의 상부에 적어도 하나로 구비되고, 상기 와이어는 이동프레임(140)의 측면에 고정 결합될 수 있다.
한편, 구동유닛(300)은 이동프레임(140)의 제2공간(B)에서 슬라이딩 가능하게 결합된다.
제2공간(B)은 이동프레임(140)의 내부에 형성되어 구동유닛(300)이 삽입되어 상하로 슬라이딩 되는 공간으로, 구동유닛(300)이 삽입되는 전면은 개방되고, 후면은 폐쇄되어 있다.
그리고 양측에는 레일이 형성되어 구동유닛(300)이 슬라이딩 되도록 안내한다.
구동유닛(300)은 이동프레임(140)의 중심부에 배치되어 프레임유닛(100)의 슬라이딩과 연동하여 슬라이딩되고, 구동유닛(300)의 하부에는 지반을 천공하기 위해 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 결합되어 있다.
여기서 이동프레임(140)과 구동유닛(300)이 연동하여 슬라이딩 되는 것을 설명하자면, 이동프레임(140)이 상부로 이동할 경우, 구동유닛(300) 또한 이동프레임(140)의 슬라이딩과 연동하여 상부로 이동하게 된다.
이렇게 구동유닛(300)이 이동프레임(140)과 연동하여 동시에 이동할 때, 구동유닛(300)과 이동프레임(140)은 서로 다른 속도를 가지게 된다.
구동유닛(300)이 상부로 이동하는 이유는, 구동유닛(300) 하단부에 결합되는 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 지반에 삽입되어 새로운 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)로 교체하기 위함으로 좀 더 자세한 내용은 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.
계속해서 이동프레임(140)에 대해 설명하자면, 이동프레임(140)은 상부로만 이동이 가능하게 된다.
도시된 바와 같이, 이동프레임(140)의 상부에서는 도르래가 구비되어 고정프레임(120)의 상부에서 이동프레임(140)이 하부로 슬라이딩 되는 것을 방지하기 위해 지지하는 형태로 구비되어 있다.
이와 같은 형태로 이동프레임(140)은 상부로만 이동하게 되고, 구동유닛(300)은 이동프레임(140)과 연동하여 상부로 이동하게 된다.
하지만 구동유닛(300)은 하단부에 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 결합되어 하부를 향해 슬라이딩 이동하게 되는 구성을 가지게 된다.
따라서 구동유닛(300)은 상부 또는 하부로 자유롭게 이동이 가능하며, 상부로 이동하는 경우 중에, 이동프레임(140)과 함께 슬라이딩 이동할 때는 이동프레임(140)의 이동속도보다 신속하게 이동할 수 있다.
계속해서 구동유닛(300)의 하단부에는 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 결합된다.
여기서 구동유닛(300)은 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)를 회전시키기 위해 별도의 모터(M)가 장착되어 있다.
본 실시 예에서 모터(M)는 구동유닛(300)상에 복수 개로 구비되어 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)에 회전력을 제공하며, 케이싱(360)과 드릴파이프(340)에 직결되어 회전력 전달에 용이하다.
또한 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 독립적으로 회전하도록 서로 다른 위치에 구비되며, 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)의 위치에 인접하게 복수 개가 구비된다.
그리고 본 실시예에서는 구동유닛(300)이 적층구조로 구비되어 각각 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 결합된다.
구체적으로, 구동유닛(300)은 드릴파이프(340)가 결합되는 제1회전부(310) 및 케이싱(360)이 결합되는 제2회전부(320)로 구비될 수 있다.
도시된 바와 같이 구동유닛(300)은 제1회전부(310)와 제2회전부(320)가 적층 형태로 구비되어 있다.
이와 같은 형태로, 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)를 회전시키는 동력을 제공하는 모터(M) 또한 제1회전부(310)와 제2회전부(320)에 각각 형성된다.
도시된 바와 같이 제1회전부(310)에 두개의 모터(M), 제2회전부(320)에 두개의 모터(M)가 각각 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다.
제1회전부(310)에 구비된 모터(M)는 드릴파이프(340)에 회전력을 제공하고, 제2회전부(320)에 구비된 모터(M)는 케이싱(360)에 회전력을 제공하도록 구비된다.
계속해서, 구동유닛(300)은 제2공간(B)에 수용되어 구동유닛(300)이 외부로 이탈되지 않도록 가이드 하는 하우징(330)을 포함한다.
하우징(330)은 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)에 회전력을 전달하는 구동유닛(300)을 제2공간(B)상에서 상하로 이동가능하도록 이동프레임(140)의 내부 양측에 슬라이딩 가능하게 결합된다.
따라서 하우징(330)은 이동프레임(140) 내부에서 구동유닛(300)을 감싸는 형태로 구비되고, 내부에 구동유닛(300)을 수용하여 외부로 이탈되지 않도록 고정시킨다.
또한 상부와 하부가 개방되어 구동유닛(300)의 하단부에 결합되는 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 하부를 향해 돌출될 수 있다.
이와 같이, 프레임유닛(100)은 고정프레임(120) 및 이동프레임(140)으로 구비되어 이동프레임(140)이 고정프레임(120)의 제1공간(A)상에서 슬라이딩 되도록 구성되어 구동유닛(300)이 슬라이딩 되는 범위를 안내한다.
하지만 프레임유닛(100)은 고정프레임(120) 및 이동프레임(140)에 한정되지 않고 프레임을 추가하여 구동유닛(300)의 슬라이딩 범위를 확장시킬 수도 있다.
예를 들어, 프레임유닛(100)이 고정프레임(120), 이동프레임(140)의 구성에 추가프레임이 더 구비되어 상호 슬라이딩 가능하게 결합되는 형태로, 프레임의 개수에 따라 슬라이딩범위를 조절할 수 있게 된다.
따라서 이동프레임(140)과 연동하여 슬라이딩되는 구동유닛(300)은 프레임유닛(100)의 개수에 따라 슬라이딩되는 범위가 확장되게 된다.
구동유닛(300)은 프레임유닛(100)의 중심부, 즉 이동프레임(140)의 중심부에 배치되어 이동프레임(140)이 슬라이딩되는 방향을 따라 함께 이동하게 된다.
이렇게 구동유닛(300)과 이동프레임(140)이 서로 연동하여 슬라이딩 되도록 하우징(330)의 상부에 상기 회전롤이 구비되어 이동프레임(140)과 함께 도르래 구조로 연동된다.
다시 말해, 이동프레임(140)이 상부로 슬라이딩 이동하면, 구동유닛(300)은 이동프레임(140)의 중심부에 위치하였다가, 이동프레임(140)의 이동에 대응하여 상부로 함께 이동하게 된다.
다음 도 4내지 도 5를 통해 구동유닛(300)에 관해 좀 더 상세하게 살펴보도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 구동유닛(300)이 프레임유닛(100)의 중심부에 위치한 모습을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중프레임의 중심부에서 상하 이동되는 구동유닛(300)이 구비된 시추기에서 구동유닛(300)이 프레임유닛(100)과 연동하여 승강되는 모습을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이 구동유닛(300)이 프레임유닛(100)의 중심부에 배치되어 있다. 정확하게는 이동프레임(140)의 제2공간(B)에 삽입되어 있다.
또한 구동유닛(300)은 하우징(330)에 의해 외부와 연통된 제2공간(B)으로부터 이탈되지 않도록 구비된다.
구동유닛(300)은 이동프레임(140)의 슬라이딩과 연동하여 슬라이딩 된다고 앞서 설명하였다.
도 4에서 도시된 바와 같이 이동프레임(140)이 정지해 있을 때, 구동유닛(300)이 프레임유닛(100)의 중심부에 위치하게 된다.
이와 같이 구동유닛(300)이 프레임유닛(100)의 중심부에 위치한 이유는, 구동유닛(300)의 하단부에 결합되는 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 회전을 통해 지반을 천공하게 되는 과정 중에 가해지는 뒤틀림과 같은 전단 응력과 인장 응력과 같은 외력으로부터 구동유닛(300)을 보호할 수 있기 때문이다.
이렇게 이동프레임(140) 내부에 구비된 구동유닛(300)은 이동프레임(140) 내부에서 승강하며, 지반을 천공하면서 발생되는 외부 충격에도 용이하게 대응할 수 있게 된다.
계속해서 구동유닛(300)이 지반을 천공하기위해 하부를 향해 슬라이딩 하더라도 구동유닛(300)은 이동프레임(140) 및 고정프레임(120) 내부에서 슬라이딩 되기 때문에 외력으로부터 보호가 가능하는 장점을 갖는다.
한편, 구동유닛(300)과 이동프레임(140)은 서로 연동하여 슬라이딩이 가능하게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 구동유닛(300)과 이동프레임(140)이 서로 연동하여 슬라이딩되는 모습을 나타낸 도면이다.
본 발명에서 구동유닛(300)과 이동프레임(140)은 상부로 이동할 때 연동하여 슬라이딩된다.
도시된 바와 같이 이동프레임(140)과 함께 구동유닛(300)이 상부로 슬라이딩되는 것을 볼 수 있다.
여기서 이동프레임(140)이 상부로 이동하는 속도가 'S' 일 때, 구동유닛(300)이 상부로 이동하는 속도는 '2S'로 나타내었다.
구체적으로 구동유닛(300)이 이동프레임(140)과 연동하여 상부로 이동하는 속도는 이동프레임(140)이 상부로 이동하는 속도의 2배의 속도를 가지게 된다.
이와 같은 이유는 구동유닛(300)의 하단부에 결합되는 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)의 교체작업에서 이루어지게 된다.
좀 더 자세히 설명하자면 구동유닛(300)이 하부로 슬라이딩되면서 지반을 천공하게 되고, 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)의 전체 길이만큼 지반으로 삽입되어 구동유닛(300)과 케이싱(360) 및 드릴파이프(340) 사이에 추가로 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)를 삽입하여 지반을 더욱 깊이 천공하기 위해 구동유닛(300)이 상부로 이동한다.
따라서 추가 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 삽입되기 위해서는 구동유닛(300)의 이동속도가 빨라서 교체 작업을 신속하게 할 수 있게 된다.
본 실시 예에서 구동유닛(300)의 이동속도를 2배로 한정하였지만, 이는 일 실시예 일 뿐, 당업자에 의해 용이하게 변경이 가능하고 구동유닛(300)의 슬라이딩 속도가 이동프레임(140)의 슬라이딩 속도보다 빠르다고 서로 연동가능하게 슬라이딩 되는 구조라면 다양하게 변경이 가능하고 이로 인해 권리 범위가 제한되지 않음은 물론이다.
계속해서 구동유닛(300)의 하단부에는 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 결합된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 구동유닛(300)에 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 결합되는 모습을 나타내는 도면이다. 여기서 구동유닛(300)은 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)를 회전시키기 위해 별도의 구동 모터가 장착되어 있다.
본 실시 예에서 구동 모터는 구동유닛(300)상에 복수 개로 구비되어 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)에 회전력을 제공하며, 케이싱(360)과 드릴파이프(340)에 직결되어 회전력 전달에 용이하다.
또한 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 독립적으로 회전하도록 서로 다른 위치에 구비되며, 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)의 위치에 인접하게 복수 개가 구비된다.
그리고 본 실시예에서는 구동유닛(300)이 적층구조로 구비되어 각각 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 결합된다.
구체적으로, 구동유닛(300)은 드릴파이프(340)가 결합되는 제1회전부(310) 및 케이싱(360)이 결합되는 제2회전부(320)로 구비될 수 있다.
도시된 바와 같이 구동유닛(300)은 제1회전부(310)와 제2회전부(320)가 적층형태로 구비되어 있다.
이와 같은 형태로, 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)를 회전시키는 동력을 제공하는 모터 또한 제1회전부(310)와 제2회전부(320)에 각각 형성된다.
도시된 바와 같이 제1회전부(310)에 두개의 모터, 제2회전부(320)에 두개의 모터가 각각 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다.
제1회전부(310)에 구비된 모터는 드릴파이프(340)에 회전력을 제공하고, 제2회전부(320)에 구비된 모터는 케이싱(360)에 회전력을 제공하도록 구비된다.
계속해서, 구동유닛(300)은 제2공간(B)에 수용되어 구동유닛(300)이 외부로 이탈되지 않도록 가이드 하는 하우징(330)을 포함한다.
하우징(330)은 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)에 회전력을 전달하는 구동유닛(300)을 제2공간(B)상에서 상하로 이동가능하도록 이동프레임(140)의 내부 양측에 슬라이딩 가능하게 결합된다.
따라서 하우징(330)은 이동프레임(140) 내부에서 구동유닛(300)을 감싸는 형태로 구비되고, 내부에 구동유닛(300)을 수용하여 외부로 이탈되지 않도록 고정시킨다.
또한 상부와 하부가 개방되어 구동유닛(300)의 하단부에 결합되는 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 하부를 향해 돌출될 수 있다.
그리고 하우징(330)의 상부에 상기 회전롤이 구비되어 이동프레임(140)과 연동하여 움직일 수 있다.
이와 같이, 프레임유닛(100)은 고정프레임(120) 및 이동프레임(140)으로 구비되어 이동프레임(140)이 고정프레임(120)의 제1공간(A)상에서 슬라이딩 되도록 구성되어 구동유닛(300)이 슬라이딩 되는 범위를 안내한다.
하지만 프레임유닛(100)은 고정프레임(120) 및 이동프레임(140)에 한정되지 않고 프레임을 추가하여 구동유닛(300)의 슬라이딩 범위를 확장시킬 수도 있다.
예를 들어, 프레임유닛(100)이 고정프레임(120), 이동프레임(140)의 구성에 추가프레임이 더 구비되어 상호 슬라이딩 가능하게 결합되는 형태로, 프레임의 개수에 따라 슬라이딩범위를 조절할 수 있게 된다.
따라서 이동프레임(140)과 연동하여 슬라이딩되는 구동유닛(300)은 프레임유닛(100)의 개수에 따라 슬라이딩되는 범위가 확장되게 된다.
구동유닛(300)은 프레임유닛(100)의 중심부, 즉 이동프레임(140)의 중심부에 배치되어 이동프레임(140)이 슬라이딩되는 방향을 따라 함께 이동하게 된다.
다시 말해, 이동프레임(140)이 상부로 슬라이딩 이동하면, 구동유닛(300)은 이동프레임(140)의 중심부에 위치하였다가, 이동프레임(140)의 이동에 대응하여 상부로 함께 이동하게 된다.
한편 구동유닛(300)은 제1회전부(310)와 제2회전부(320)가 적층형태로 구비되어 상호 간격 조절이 가능하게 구비된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 구동유닛(300)에 간격제어부(370)가 구비되어 제1회전부(310)와 제2회전부(320)가 상호 간격이 조절되는 모습을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 구동유닛(300)은 제1회전부(310)와 제2회전부(320)의 상호 간격을 선택적으로 조절되도록 제어하는 간격제어부(370)를 포함한다.
여기서 간격제어부(370)는 제1회전부(310)와 제2회전부(320)를 연결하는 적어도 하나의 샤프트(374) 및 샤프트(374)를 통해 압력을 선택적으로 제공하는 유압펌프(372)를 포함한다.
샤프트(374)는 제1회전부(310)와 제2회전부(320) 사이에 4개로 구비되고 유압에 의해 간격을 조절할 수 있다.
이와 같은 구성은, 제1회전부(310)와 제2회전부(320)의 간격을 조절하여 각각에 결합되어 있는 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)를 결합 또는 분리하기 위함이다.
본 발명의 구동유닛(300)은 드릴파이프(340)가 결합되는 제1회전부(310)와 제1회전부(310) 하부에 케이싱(360)이 결합되는 제2결합부로 구성된다.
제1회전부(310)에 결합된 드릴파이프(340)는 하부에 구비된 제2회전부(320)를 관통하여 하부로 돌출되어 있다.
그리고 제2회전부(320)에 결합되는 케이싱(360)은, 상부에서 돌출된 드릴파이프(340)를 내부에 형성된 이격공간(미도시)에 삽입되어 서로 독립적으로 회전하게 된다.
제1회전부(310)와 제2회전부(320)에는 드릴파이프(340)와 케이싱(360)에 회전력을 제공하도록 별도의 모터가 구비된다.
도시된 바와 같이, 제1회전부(310)의 상부로 돌출된 형태로 드릴파이프(340)에 직결 방식으로 회전력을 제공하는 제1모터(M1)가 복수 개가 구비되어 있다.
이는 직결 방식으로 연결된 드릴파이프(340)에 직접적으로 회전력을 전달하기 위함이고, 또한 프레임유닛(100)에 무게중심을 유지할 수 있게 복수 개의 제1모터(M1)가 서로 간격을 유지하여 이격배치되어 있다.
제2회전부(320) 또한 제1회전부(310)를 향해 돌출된 복수 개의 제2모터(M2)가 구비된다.
제2모터(M2) 또한 제1모터(M1)와 동일하게 배치되어 제1모터(M1)와 상하 방향 동심의 위치에 배치된다.
그리고 복수 개의 제1모터(M1) 사이 공간에는 유압펌프(372)가 구비된다.
유압펌프(372)는 외부로부터 압력을 제공받아 복수 개의 샤프트(374)에 균등하게 압력을 분배하여 구동유닛(300)이 간격 조절이 가능하게 구비된다.
한편, 구동유닛(300)은 하우징(330)내부에 배치되며 슬라이딩 하는데, 지반을 천공하면서 가해지는 외력에 의해 이동프레임(140)이 벌어지는 것을 방지하기 위한 가드부재(332)를 포함한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 이동프레임(140)의 길이 방향 중 일부에 구비되어 이동프레임(140)의 벌어짐을 방지하는 가드부재(332)를 나타낸 평면도이다.
가드부재(332)는 이동프레임(140)의 개방된 일면의 일부를 폐쇄하는 형태로 결합된다.
또한 하우징(330)과 일체형으로 형성되어 제2공간(B)의 너비에 대응된 크기로 삽입된 하우징(330)의 너비보다 넓게 형성되어 이동프레임(140)의 측면에 슬라이딩 가능하게 결합된다.
구체적으로 가드부재(332)는 플레이트(PLATE)형태로 형성되어 하우징(330) 및 이동프레임(140)의 일부를 폐쇄하며, 하우징(330)의 이동에 대응하여 함께 이동하도록 하우징(330) 및 이동프레임(140)에 선택적으로 결합된다.
그리고 가드부재(332)는 이동프레임(140)에 결합되는 구조로, 프레임의 너비에 대응된 너비를 가지고 프레임의 길이의 일부에 결합되도록 단턱구조로 형성되어 이동프레임(140)이 외력에 의해 벌어지는 것을 방지하게 된다.
도시된 바와 같이, 가드부재(332)는 하우징(330)의 너비보다 더 넓게 형성되어 이동프레임(140)에 단턱구조로 결합되어 있고, 이와 같은 형태로 이동프레임(140)상에서 슬라이딩과 함께 이동프레임(140)이 외력에 의해 벌어지는 것을 방지하게 된다.
본 실시 예에서 가드부재(332)는 이동프레임(140)의 길이 방향을 따라 두개로 구비되어 있으나 이는 일 실시예일뿐 이동프레임(140)의 일부가 슬라이딩 가능하게 구비되고 하우징(330)과 일체형으로 구비된다면 다양한 형태와 개수로 구비될 수 있다.
계속해서 제2회전부(320)의 하단부에 케이싱(360)이 결합되는 구조에 대해 설명하도록 한다.
도 9 및 도 10은 제2회전부(320)에 결합된 케이싱(360)의 상대회전을 방지하는 결합부(380)를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 결합부(380)와 케이싱(360)이 결합되는 구성을 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 제2회전부(320)와 케이싱(360)이 결합되는 모습을 나타낸 도면이다.
결합부(380)는 제2회전부(320)와 케이싱(360) 사이에 구비되어 케이싱(360)이 지반을 천공하면서 지반에 가하는 회전력에 의해 가해지는 전단력을 차단할 수 있게 된다.
구체적으로 결합부(380)는 제1부재(382) 및 제2부재(384)로 구비되며, 제1부재(382)는 원통형상으로 내측면에 제1돌기(I1)가 형성되어 제2회전부(320)에 형성된 제1삽입홈(H1)에 끼움결합이 가능하게 구비된다.
여기서 제1부재(382)는의 내측면을 따라 복수의 제1돌기(I1)가 형성되며 제1돌기(I1)의 형상과 개수에 대응하여 제2회전부(320) 하단에 제1삽입홈(H1)이 형성되어 끼움결합된다.
이렇게 제1돌기(I1)가 제1삽입홈(H1)에 끼워지게 되면 제1부재(382) 상하로 관통하여 나사결합을 할 수 있다.
이렇게 제1부재(382)가 제2회전부(320)에 제1돌기(I1)와 제1삽입홈(H1)의 끼움결합 하는 것은, 앞서 설명한 바와 같이 케이싱(360)이 회전하면서 지반을 천공할 때, 회전력을 지지하기 위함이다.
계속해서 또한 제1부재(382)는 외측면에도 복수개의 제2돌기(I2)가 형성되고, 제1부재(382)는 제2부재(384)에 삽입 결합된다.
이 때, 제2부재(384)의 내측면 상부에는 제1부재(382)의 외측면에 형성된 복수의 제2돌기(I2)가 삽입된 후 끼워지도록 'ㄱ'형태의 제2삽입홈(H2)이 형성되고, 내측면 하부에는 케이싱(360)이 결합되도록 나사산이 형성된다.
따라서 제1부재(382)가 제2부재(384)의 상부에 삽입하여 일 방향으로 소정의 이동을 하면 끼움 결합이 된다.
그리고 제2부재(384)의 하단부에는 나사산을 통해 케이싱(360)이 결합되며, 케이싱(360)이 지반을 천공하기 위해 회전하는 방향과 동일한 방향으로 제2부재(384)와 케이싱(360)이 결합되는 것이 바람직하다.
이와 같은 형태 또한, 케이싱(360)의 회전력을 지지하기 위함이다.
한편, 구동유닛(300)은 제1회전부(310)와 제2회전부(320)의 상호 간격을 선택적으로 조절되도록 제어하는 간격제어부(370)를 포함한다.
여기서 간격제어부(370)는 제1회전부(310)와 제2회전부(320)를 연결하는 적어도 하나의 샤프트(374) 및 샤프트(374)를 통해 압력을 선택적으로 제공하는 유압펌프(372)를 포함한다.
샤프트(374)는 제1회전부(310)와 제2회전부(320) 사이에 4개로 구비되고 유압에 의해 간격을 조절할 수 있다.
이와 같은 구성은, 제1회전부(310)와 제2회전부(320)의 간격을 조절하여 각각에 결합되어 있는 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)를 결합 또는 분리하기 위함이다.
도 11 및 도 13는 스위벨유닛(400)의 형태 및 구동모듈에 결합되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 구동유닛(300)에 결합되는 스위벨유닛(400)의 결합사시도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 스위벨유닛(400)을 나타낸 도면이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 슬러지(D)가 외부로 배출되는 스위벨유닛(400)의 구성을 나타낸 도면이다.
먼저, 스위벨유닛(400)은 케이싱(360) 및 드릴파이프(340) 사이의 이격공간(S)과 연통되어 지반이 천공되면서 발생되는 상기 슬러지(D)가 외부로 배출되도록 배출홀(420)이 형성되고, 구동유닛(300)의 구동여부에 따라 선택적으로 착탈이 가능하게 구비되는 것이 특징이다.
그리고 스위벨유닛(400)은 케이싱(360)의 상부와 드릴파이프(340)의 상단의 적어도 일부가 수용되도록 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)와 동축상에 배치된다.
또한 이격공간(S)과 연통되고, 드릴파이프(340)가 관통홀(430)을 관통하여 케이싱(360) 내부로 삽입되는 스위벨바디부(440) 및 스위벨바디부(440)의 일부에 구비되며, 이격공간(S)과 연통되어 상기 슬러지(D)가 외부로 배출되는 통로 형태로 구비되는 스위벨암부(450)를 포함한다.
도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도시된 바와 같이, 스위벨유닛(400)은 벨(BELL)형태의 스위벨바디부(440)와 스위벨바디부(440) 둘레의 일부에 돌출 형성되는 스위벨암부(450)로 구비된다.
스위벨암부(450)는 소정의 각도로 절곡되어 있으며 스위벨바디부(440)로부터 이동된상기 슬러지(D)가 수직으로 형성된 시추설비(10)의 외부를 향해 배출되도록 배출되는 통로가 된다.
따라서 상기 슬러지(D)가 시추설비(10)의 내부와 대향하는 방향으로 돌출되는 것이 바람직하다.
그리고 스위벨암부(450)의 길이가 길수록 시추설비(10)에 상기 슬러지(D)가 유입되는 것을 방지할 수 있기 때문에 일방향으로 길게 형성된다.
하지만 너무 길게되면 상기 슬러지(D)가 배출되다가 배출홀(420)을 막을 수 있기 때문에, 구동유닛(300)의 최외측 둘레에 대응되는 것이 바람직 할 것이다.
여기서 스위벨암부(450)는 스위벨바디부(440)와 나사결합되어 선택적으로 착탈이 가능하다.
계속해서 스위벨바디의 상부에서는 드릴파이프(340)가 관통될 수 있도록 관통홀(430)이 형성되어 있다.
관통홀(430)의 내경은 드릴파이프(340)의 직경에 대응되며, 이격공간(S)으로부터 상기 슬러지(D)가 유입되는 것을 방지하기 위해 관통홀(430)과 드릴파이프(340) 사이에는 엘라스토머나 고무와 같은 실링처리가 되는 것이 바람직하다.
도면에 도시되진 않았지만, 스위벨바디부(440)의 내부는 관통홀(430) 하부에 가이드부재가 구비될 수도 있다.
이는 상기 슬러지(D)가 상부를 향해 급속하게 튀어오르면서 스위벨바디부(440)의 내측 상부에 충격을 가하기 때문에, 이와 같은 충격을 방지하여 배출홀(420)로 안내하는 'ㄱ'형상의 가이드부재가 구비된다.
계속해서 스위벨바디부(440)의 하단부는 제2회전부(320)와 결합되는데, 스위벨바디부(440)가 선택적으로 착탈가능하게 구비됨에 따라, 지반을 천공 중에 발생되는 진동 또는 상기 슬러지(D)의 영향으로 외부로 이탈되는 것을 방지하기 위한 결합부(380)가 구비된다.
우선 스위벨바디부(440)는 나사결합으로 제2회전부(320)와 결합된다.
그리고 결합부(380)가 제2회전부(320)에 결합된 스위벨바디부(440)의 외측둘레의 일부와 제2회전부(320)를 동시에 결합하게 된다.
여기서 결합부(380)는, 제2회전부(320)에 착탈 가능하게 결합되는 스위벨바디부(440)가 강제적으로 제2회전부(320)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위함으로 유압이나 공압등의 압력으로 진공 결합될 수 있다. 이는 제1회전부(310)의 상부에 유압펌프(372)가 구비되어 유압펌프(372)로부터 압력을 제공받을 수 있게 된다.
이 뿐만 아니라 결합부(380)는 스위벨바디부(440)와 제2회전부(320)를 볼트체결방식으로 결합할 수도 있다.
이와 같은 구성으로 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 지반을 천공하면서 슬러지(D)가 스위벨유닛(400)을 통해 외부로 배출될 수 있게 되며, 작업이 중단되면 스위벨유닛(400)을 분리하고, 스위벨바디부(440)에와 스위벨암부(450)를 각각 분리하여 내부에 남아 있는 슬러지(D)를 제거할 수 있다.
다음은 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)를 교체하는 방법에 대해 살펴보도록 한다.
도 14 내지 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)를 자동교체하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 시추설비(10)를 이용하여 지반이 천공되는 모습을 나타낸 도면이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 케이싱(360)을 분리하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 간격제어부(370)에 의해 제2회전부(320)가 상부로 이동하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 드릴파이프(340)를 분리하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 구동유닛(300)이 상부로 이동되고 케이싱a(360a) 및 드릴파이프a(340a)가 삽입되는 모습을 나타낸 도면이고, 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체 방법 및 이를 포함한 시추기에서 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)를 분리 및 결합하는 방법을 나타낸 순서도 이다.
도 14에서 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 나사 결합되어 있는데, 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 지반을 천공하면서 풀리지 않도록 지반 천공을 위해 회전하는 방향과 동일한 방향으로 나사결합되는 것이 바람직하다.
계속해서, 케이싱(360) 및 드릴 파이프가 지반의 깊은 곳까지 천공하도록 구동유닛(300)이 하부를 향해 가입되며, 프레임유닛(100)과 연동하여 하부를 향해 슬라이딩되면서 천공하게 된다.
다음 케이싱(360)이 지반에 삽입되면 구동유닛(300)과 케이싱(360)이 분리되게 된다.
도 15에 도시된 바와 같이, 파지부(G)에 의해 케이싱(360)이 파지되면, 제2모터(M2)는 케이싱(360)이 나사결합되는 반대방향으로 모터를 동작 시켜서 케이싱(360)을 분리하게 된다.
전술한 바와 같이 케이싱(360)이 제2회전부(320)에 나사결합된 방향과 지반을 천공하기 위해 케이싱(360)에 회전력을 제공하는 방향은 동일 방향이어서 지반을 천공하는 중에는 케이싱(360)이 분리되지 않는다.
따라서, 제2모터(M2)는 케이싱(360)이 결합되어 있는 반대방향으로 회전력을 제공하여 케이싱(360)을 제2회전부(320)로부터 분리시킨다.
계속해서 케이싱(360)이 제2회전부(320)로부터 결합이 해제되면 제2회전부(320)는 제1회전부(310)에 인접하도록 상부로 이동하게 된다.
도 16에 도시된 바와 같이, 제2회전부(320)가 상부로 이동하면서 케이싱(360)은 지반에 삽입된 위치에 고정되고 케이싱(360) 내부에서 제1회전부(310)에 결합된 드릴파이프(340)가 노출되게 된다.
제1회전부(310)와 제2회전부(320)가 상호 간격이 조절되는 것은 전술한 바와 같이 유압에 의해 조정이 되며, 간격제어부(370)에 의해 간격을 조절할 수 있다.
이 때, 구동유닛(300)은 지반을 천공하기 위해 하부로 슬라이딩 된 위치에서 이동하지 않은 상태이다.
본 실시 예에서 유압을 한정하였지만, 제1회전부(310)와 제2회전부(320)가 상호 간격 조절 제어가 가능하다면, 유압 및 공압 등 다양한 형태로 구성될 수 있음은 물론이다.
계속해서 케이싱(360)이 분리되고 드릴파이프(340)가 드러나게 된다.
도 17에 도시된 바와 같이, 드릴파이프(340)는 파지부(G)에 의해 파지되고 제1회전부(310)는 드릴파이프(340)가 나사 결합된 방향과 반대방향으로 회전력을 제공하여 드릴파이프(340)를 제1회전부(310)로부터 분리하게 된다.
여기서 드릴파이프(340)가 제1회전부(310)에 결합되어 있는 방향은 드릴파이프(340)가 결합된 방향과 동일하여 드릴파이프(340)가 지반을 천공하기 위해 회전되는 방향과 동일한 방향이어야 한다.
그리고 드릴파이프(340)가 제거되기 위해 제1모터(M1)는 드릴파이프(340)가 결합된 방향과 다른 방향으로 회전력을 제공하여 파지부(G)에 의해 고정된 드릴파이프(340)를 제1회전부(310)로부터 분리하게 된다.
케이싱(360)과 드릴파이프(340)가 구동유닛(300)에서 분리가 되면, 새로운 케이싱a(360a) 및 드릴파이프a(340a)가 삽입되게 된다.
도 18에 도시된 바와 같이, 케이싱(360)과 드릴파이프(340)가 제2회전부(320) 및 제1회전부(310)에서 각각 분리가 되면, 구동유닛(300)은 프레임유닛(100)상에서 상부로 이동하게 된다.
구동유닛(300)은 이동프레임(140)과 연동하여 슬라이딩되도록 구성되어 있어서, 구동유닛(300)이 상부로 슬라이딩 이동되면서 이동프레임(140)도 소정의 이동거리를 가지게 된다.
따라서 구동유닛(300)의 추가 케이싱a(360a) 및 드릴파이프a(340a)가 케이싱(360) 및 드릴파이프(340) 사이로 배치되도록 케이싱a(360a) 및 드릴파이프a(340a)의 길이에 대응하여 상부로 이동하게 된다.
이때 이동프레임(140)은 구동유닛(300)의 이동거리의 절반만큼만 이동하게 되며, 추가 케이싱a(360a) 및 드릴파이프a(340a)가 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)와 구동유닛(300) 사이에 배치되면 추가 케이싱a(360a) 및 드릴파이프a(340a)를 결합하게 된다.
도 19를 참조하여 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)의 분리 및 결합에 대해 설명하도록 한다.
케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 지반에 깊숙하게 삽입되어 더 이상 천공을 할 수 없게 되면 추가 케이싱a(360a) 및 드릴파이프a(340a)를 삽입하게 된다.
추가 케이싱a(360a) 및 드릴파이프a(340a)는 케이싱(360)과 구동유닛(300) 사이에 배치되어 상단부는 구동유닛(300)과 결합되고, 하단부는 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)에 결합된다.
먼저 지반에 삽입된 케이싱(360)을 파지부(G)로 회전되지 않도록 고정하고 제2모터(M2)가 케이싱(360)이 제2회전부(320)와 나사결합되는 방향과 반대방향으로 회전력을 제공하여 케이싱(360)을 분리한다(S1).
케이싱(360)이 분리되면 케이싱(360) 내부에 배치되어 있는 드릴파이프(340)를 파지부(G)로 고정시키기 위해 제2회전부(320)를 제1회전부(310)를 향해 이동시킨다(S2).
여기서 드릴파이프(340)는 제2회전부(320)를 관통하여 길게 형성되어 있기 떄문에 케이싱(360)을 분리하고 드릴파이프(340)를 분리할 수 있다.
제2회전부(320)가 제1회전부(310)를 향해 밀착되면, 제2회전부(320) 하단부에 파지부(G)가 파지할 수 있는 드릴파이프(340)가 드러나게 되고, 파지부(G)가 드릴파이프(340)를 고정하고 제1모터(M1)가 드릴파이프(340)가 나사결합되는 방향과 반대방향으로 회전력을 제공하여 드릴파이프(340)를 분리한다(S3).
이렇게 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)가 구동유닛(300)으로부터 분리가 되면, 케이싱a(360a) 및 드릴파이프a(340a)를 추가하여 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)를 연장하게 된다.
우선 케이싱a(360a) 및 드릴파이프a(340a)이 결합하기 위해 구동유닛(300)이 상부로 이동하여 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)와 구동유닛(300) 사이에 케이싱a(360a) 및 드릴파이프a(340a)가 배치될 수 있는 공간을 형성한다(S4).
케이싱a(360a) 및 드릴파이프a(340a)가 배치되면 제1구동부와 드릴파이프a(340a)를 먼저 결합한다(S5).
드릴파이프a(340a)가 결합되면 제2회전부(320)가 다시 하부를 향해 이동되면서 제1회전부(310)와 이격된다(S6).
제2회전부(320)가 하부로 이동하면 드릴파이프a(340a)는 케이싱a(360a) 내부에 삽입되고, 케이싱a(360a)와 제2회전부(320)를 결합할 수 있게 된다(S7).
이렇게 구동유닛(300)에 케이싱a(360a) 및 드릴파이프a(340a)가 결합된 후, 케이싱a(360a) 및 드릴파이프a(340a)와 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)를 결합하여 지반을 천공할 수 있는 길이를 늘릴 수 있게 된다.
이때, 케이싱a(360a) 및 드릴파이프a(340a)를 케이싱(360) 및 드릴파이프(340)에 결합하기 위해 용접 또는 결합부(380)를 통해 결합된다(S8).
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 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 실시에는 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.

Claims (21)

  1. 길게 형성되는 프레임이 적어도 두 개 이상으로 구비되며, 상호 슬라이딩 가능하게 결합되는 프레임유닛;
    상기 프레임유닛의 중심부에 배치되어 상기 프레임유닛의 슬라이딩과 연동하여 슬라이딩되고, 길게 형성되고 내부에 수용공간이 형성되는 케이싱 및 상기 수용공간상에 상기 케이싱의 길이에 대응하게 구비되는 드릴파이프가 회전가능하게 결합되는 구동유닛; 및
    상기 케이싱 및 상기 드릴파이프 사이의 이격공간과 연통되어 지반이 천공되면서 발생되는 슬러지가 외부로 배출되도록 배출홀이 형성되고, 상기 구동유닛의 구동여부에 따라 선택적으로 착탈이 가능하게 구비되는 스위벨유닛;
    을 포함하는 시추기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동유닛은,
    상기 프레임유닛 내부에서 슬라이딩 가능하게 결합되고, 하단부에 길게 형성된 드릴파이프가 결합되어 상기 드릴파이프에 회전력을 제공하는 제1회전부; 및
    상기 제1회전부의 하부에 배치되고 관통홀이 형성되어 상기 드릴파이프가 관통되며, 하단부에 상기 드릴파이프를 감싸는 형태로 길게 형성된 케이싱이 결합되어 상기 케이싱에 회전력을 제공하는 제2회전부;
    를 포함하는 시추기
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동유닛은,
    별도의 모터가 복수로 구비되어 상기 케이싱 및 상기 드릴파이프가 독립적으로 회전하도록 동력을 제공하는 시추기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 구동유닛은,
    상기 제2회전부와 상기 케이싱 사이에 구비되고 상기 케이싱의 상대회전을 방지하는 결합부를 포함하는 시추기
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동유닛은,
    상기 제1회전부와 상기 제2회전부의 상호 간격이 선택적으로 조절되도록 제어하는 간격제어부를 포함하는 시추기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 간격제어부는,
    상기 제1회전부와 상기 제2회전부를 연결하는 적어도 하나의 샤프트; 및
    상기 샤프트를 통해 압력을 선택적으로 제공하는 압력펌프;
    를 포함하는 시추기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프레임유닛은,
    길이 방향을 따라 일측이 개방되고, 내부에 제1공간이 형성되며 내측면에 레일이 형성되는 고정프레임; 및
    상기 레일을 통해 상기 고정프레임의 길이에 대응하여 슬라이딩되며, 내부에 제2공간이 형성되는 이동프레임;
    을 포함하는 시추기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동유닛은,
    상기 제2공간에 구비되어 상기 이동프레임의 슬라이딩과 연동하여 슬라이딩 되는 시추기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 구동유닛은,
    이동프레임이 슬라이딩 되는 방향에 대응하여 동일방향으로 슬라이딩되며, 상기 이동프레임과 서로 다른 속도로 슬라이딩 되는 시추기.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 구동유닛은,
    상기 제2공간에 수용되어 상기 구동유닛이 외부로 이탈되지 않도록 가이드하는 하우징을 포함하는 시추기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 이동프레임에서 개방된 일면에 적어도 하나가 구비되고 상기 이동프레임의 너비에 대응된 단턱구조로 형성되어 상기 이동프레임의 벌어짐을 방지하는 가드부재를 포함하는 시추기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 스위벨유닛은,
    상기 케이싱의 상부와 상기 드릴파이프의 상단의 적어도 일부가 수용되도록 상기 케이싱 및 상기 드릴파이프와 동축상에 배치되는 시추기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 스위벨유닛은,
    상기 이격공간과 연통되고, 상기 드릴파이프가 관통홀을 관통하여 상기 케이싱 내부로 삽입되는 스위벨바디부; 및
    상기 스위벨바디부의 일부에 구비되며, 상기 이격공간과 연통되어 상기 슬러지가 외부로 배출되는 통로 형태로 구비되는 스위벨암부; 을 포함하는 시추기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 스위벨암부는,
    상기 슬러지가 외부로 배출되는 방향을 선택적으로 조절할 수 있도록 회전이 가능하게 구비되는 시추기.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 스위벨유닛은,
    상기 구동유닛과 상기 스위벨유닛의 결속력을 제어하는 결합부를 포함하는 시추기.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 스위벨유닛은,
    상기 제1회전부와 상기 제2회전부 사이에 구비되며, 상기 관통홀과 연통되어 상기 드릴파이프가 삽입되는 삽입홀이 형성되는 시추기.
  17. 케이싱에 회전력을 제공하는 제1회전부에서 상기 케이싱을 분리하는 케이싱분리단계;
    상기 제1회전부와 상호 간격조절되는 제2회전부를 포함하는 회전구동유닛에서 상기 제1회전부를 상기 제2회전부에 밀착시키는 밀착단계;
    드릴파이프에 회전력을 제공하는 상기 제1회전부에서 상기 드릴파이프를 분리하는 드릴파이프분리단계;
    상기 제1회전부에 드릴파이프a를 결합하는 드릴파이프결합단계;
    상기 제1회전부를 상기 제2회전부에서 이격시키는 이격단계;
    상기 제2회전부에 상기 케이싱a을 결합하는 케이싱결합단계;
    상기 드릴파이프와 상기 드릴파이프a를 결합하고 상기 케이싱과 상기 케이싱a를 고정결합하는 추가부재결합단계; 를 포함하는 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 케이싱분리단계는,
    상기 제2회전부에 나사 결합되는 상기 케이싱의 일부를 파지부로 고정시키고 상기 제2회전부를 구동하여 회전력에 의해 상기 케이싱을 분리하는 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 드릴파이프분리단계는,
    상기 제1회전부에 나사 결합되는 상기 드릴파이프의 일부를 상기 파지부로 고정시키고, 상기 제1회전부를 구동하여 상기 드릴파이프를 분리하는 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 드릴파이프결합단계는,
    상기 제1회전부 및 상기 제2회전부를 포함하는 구동유닛이 길게 형성된 프레임의 내부에서 슬라이딩 가능하게 결합되어, 상기 구동유닛이 상기 케이싱 및 상기 드릴파이프와 간격이 조절되도록 슬라이딩되는 구동유닛슬라이딩단계를 더 포함하는 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 구동유닛이동단계는,
    상기 제2회전부에 상기 드릴파이프a가 결합될 수 있도록 상기 드릴파이프a의 길이에 대응하여 상기 구동유닛이 슬라이딩 이동되는 케이싱 및 드릴파이프의 자동교체방법.
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