JPH03233092A - リューブリケータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は蓄圧状態の坑井に対する坑内作業時における噴
出防止の為に用いられるリューブリケータに関する。

〔従来の技術〕

従来から行われてきた坑井の洗浄技術として、ガスリフ
ト方式、ブラッシング方式、酸処理方式およびウォータ
ージェット洗浄方式がある。

ガスリフト方式では、ケーシングパイプの直管部の適当
な深度のところに高圧ガスを吹き込む。

ブラッシング方式ではケーシングパイプ中に、ブラシを
とりつけた金属管を降ろしてブラシにより汚れをこすり
落とす。酸処理方式ではケーシングパイプ内に酸を投入
して酸洗浄を行う。ウォータジェット洗浄方式ではノズ
ルをとりつけた金属管をケーシングパイプ内に降ろして
その管に水を送りノズルから噴出する水によって洗浄を
行う。

従来の浚渫技術としては、ガスリフト浚渫、ポンプ浚渫
がある。

ガスリフト方式は、比較的大口径のケーシングパイプに
適用できるもので、金属管を土砂層付近まで降ろし、金
属管にとりつけたガスリフトパイプからガスを吹き込ん
で土砂等を吹き上げる。

ポンプ方式では金属管から水を噴出させ、土砂を吹き上
げる。この方式は、ガスリフトパイプが不要なため、３
インチ程度の小口径パイプにも適用できる。

また、坑井ではなく水平管たとえばパイプライン等には
、ノズルをとりつけた高圧ホースをパイプに挿入してノ
ズルから水を噴出させて洗浄を行うウォータジェット法
が適用される。

［発明が解決しようとする課題］ 坑井では、ケーシングバイブは地下数百メートル、時に
は千メートル以上にも達し、またその下部は多数の孔を
有する孔明管となっている。土砂や錆等がパイプ内にた
まると孔を通しで所望のガスや液体を採取することがで
きなくなるため、洗浄たけてなく浚渫作業が定期的に必
要となる。

ところが従来坑井の洗浄および浚渫方法とじて簡易かつ
効果のある方法はなかった。すなわち、前記洗浄方法で
は浚渫効果はない上、ガスリフト方式ではガスリフトパ
イプ付近で洗浄効果はあるものの、そこから遠く離れる
と洗浄効果さえあまり期待できない。またブラッシング
、酸処理、ウォータジェット洗浄方式では金属管を数百
メートルもつなげて降下させるため、この作業を行うに
は地表に鉄板を敷設し、地上数十メートルにも達する櫓
を設置し、巻揚げ機等をとりつけなければならず、洗浄
するだけでもかなり大がかりな作業となる。

また従来の浚渫技術も金属管を同じように用いるため、
作業の規模は上と同様である。リフト浚渫では金属管の
他にガスリフトパイプも坑井中に降ろすため小口径の坑
井には適用できない。小口径の坑井にはポンプ浚渫が適
用されるが、この方法は坑口まで水圧ヘッドと、金属管
とケーシングの間隙を流れる際の圧損がかかってしまう
為、金属管から噴出した水流が孔から外へ大量にもれや
すいこともあり、地上まで土砂を送り出す能力が極めて
低く、一般に土砂をケーシングバイブの外に押し出すだ
けで実際には浚渫してもすぐもとのように土砂が埋まっ
てしまう。このため特に小口径の坑井では浚渫するより
新しい坑井を作った方が良いほどであった。

金属管に特殊金属を用いてフレキシビリティを持たせ、
巻きとれるようにして櫓を不要とした例もあるが、この
例においても数十トントレーラ、クレーン、チューブ送
りのための特別な装置とエンジン等が必要であり、作業
か大がかりになる。

また金属管にフレキシビリティかあるだけで、従来の洗
浄、浚渫技術と基本的には同じである。

またパイプライン等で行なわれる高圧ホースによるウォ
ータジェット洗浄法では、軽量のホースを用いるため、
作業は比較的簡易であるが、これは水平であるがゆえに
土砂を垂直に数百メートルも送り出して浚渫する必要も
なく、坑井における技術とは全く別の技術である。

上記問題点を解決するために、本出願人は簡易かつ効果
の高い坑井の洗浄および浚渫方法とそのだめの装置を提
案した（特願昭６３−３２１９２０）。

その出願には、内管と外被が樹脂からなり先端にジェッ
トノズルを有する高圧ホースを、坑口装置に配置された
リューブリケータを通してケーシングパイプ内に降下さ
せ、該高圧ホースに水を導入して該ジェットノズルから
水を噴出させてケーシングパイプ内を洗浄しかつ被洗浄
物および／または被浚渫物を舞い上がらせると同時に、
ケーシングバイブの直管部に設けられたガスリフトパイ
プから圧縮ガスを噴出させて噴出ガスとともに被洗浄物
および／または被浚渫物を坑井から排出させることを特
徴とする坑井の洗浄および浚渫の方法が提案されている
。

上記出願には、さらに、外側に円錐面を有する中空円筒
状パッカーと、該円錐面にかみ合う円錐面を内側に有す
る中空円筒状のパッカー押しとが互いにかみ合わされて
１組とされ、この組が軸方向に２相間隔を置いてボディ
ー内に配置され、各パッカーはボディーに一部固定され
ており、かつ各パッカー押しを各々独立に軸方向に動か
してパッカー押しがパッカーを押す力を調節する手段を
有する手段を２組有する異種管径用リューブリケータが
提案されている。このリューブリケータは、上記の方法
において高圧ホースをジヨイントによって連結して用い
る場合、ホースとジヨイントの径が異なるために必要と
なるもので、高圧ホースのジヨイント部を通過させる際
には、まず出口側のリューブリケータを閉じた状態で入
口側のリューブリケータを開けてジヨイント部を入口側
のリューブリケータと出口側のリューブリケータの間ま
で通し、次に入口側のリューブリケータを閉じた後に出
口側のリューブリケータを開けてジヨイント部を出口ま
で通過させる。

高圧下の坑井内に物を降下させ、それを回収する作業を
行うときに用いられる坑口装置の一つとして上記提案が
なされる以前にもリューブリケータなるものはあったが
、それはピアノ線を主に通過させるものであって、異種
管径部を含むストリング状のラインを自由に通過させる
ことはできなかった。

上記提案のリューブリケータを用いる洗浄・浚渫方法は
非常に効果的であるが、連結された高圧ホースを異種管
径用リューブリケータを通して上げ下げするには、ジヨ
イント部が異種管径用リューブリケータに達したことを
作業員が目視により確認し、入口側出口側リューブリケ
ータをそれぞれ開閉するという作業を繰返さなければな
らず、作業員が常に監視していなければならなかった。

また、これまでこのようなリューブリケータは機械的に
、例えばネジにより開閉を行っていたため、開閉操作に
時間がかかり、管あるいはホースの移動を一旦止めるこ
とすら必要であった。

本発明の目的は、上記のような異種管径用リューブリケ
ータを改良し、リューブリケータの開閉を瞬時に行える
ようにし、洗浄・浚渫作業を上記提案と比べても飛躍的
に効率的に行えるようにすること、さらにこれまで自動
化のできなかった、洗浄・浚渫用管の昇降を自動化でき
るようにすることである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、管状物を通すための貫通穴を有するボディと
、この貫通穴を囲むようにこのボディ内部に設けられた
弾性体から成るパッカーとを有し、パッカーは複数個設
けられ、かつ流体の圧力を各パッカーに導くための導圧
手段を有するリューブリケータである。

本発明のリューブリケータは、坑井の洗浄あるいは浚渫
に好適に用いられるものであるが、それのみに限定され
るわけではなく、異種管径部を有する管状物を通過させ
ることができる噴出防止装置として広く用いることがで
きる。

このリューブリケータの例の概念断面図を第１図に示す
。管状物ＩＯを通すために、ボディ２に貫通穴３が設け
らる。貫通穴を囲むように２個のパッカー４が配され、
各パッカーに圧力を導くための導圧手段として流体路６
および流体室５が各２個ボディに配される。流体路およ
び流体室と、貫通穴との間はシールされる。

外部の流体圧力発生源を各流体路に接続すれば各パッカ
ーに圧力をかけることができ、パッカーを貫通穴の中央
部に向って押出すことができる。

図中上のパッカーは流体により加圧されている状態であ
り、管状物を通したときに、パッカーが管状物に押付け
られる。図中下のパッカーは圧力がかけられていない状
態である。

パッカーはゴム等の弾性体からなり、パッカーと管状物
との間隔、パッカーの大きさおよび材質、流体の圧力等
を適宜選択すれば、パッカーは管状物に充分強く押付け
られ、この部分を境に貫通穴上部と下部との間が充分に
シールされる。

流体の種類は特に限定されないが、通常の使用では空気
や水を用いれば良い。

パッカーおよび導圧手段は通常２個でよい。

ボディの形状、材質、寸法等は、使用環境および通そう
とする管状物等に合せて適宜決定すれば良い。

パッカーの形状も種々前えられ、例えば第２図に示すよ
うに中空部を持つ円筒状とし、あるいはタイヤチューブ
に似た形状とし、これに導圧手段としてボディとは別体
の流体路６を接続してもよい。

加圧（あるいは減圧）するための流体路と、貫通穴との
間のシール、また貫通穴をその端部でふさいだ場合の貫
通穴とボディ外部との間のシール、さらに流体圧力発生
源を接続した場合の導圧手段内部とボディ外部との間の
シールは充分であるようにする。

本発明のリューブリケータは部分的に管径の異なる管状
物を通すのに適する。その使用方法を説明するにあたり
、第１図中上のパッカーのように管状物とパッカーが接
触した状態を「閉」、それらが図中下のようにそれらが
間隔をおいて位置する状態を「開」と呼ぶ。

同図中、管状物１０（大径部１０ａおよび小径部１０ｂ
を有す）を下方から上方に向けて移動させる。

貫通穴３の下端は例えば坑井のパイプに接続される。先
ず上部パッカー閉、下部パッカー開にセットしておく。

管状物を上昇させ、大径部か下部パッカーを通過した後
、下部閉とし、管状物を上昇させ、大径部が上部パッカ
一部に達する前に、上部間とする。第１図は、大径部が
下部パッカーを通過している最中を示している。管状物
を図中下方にもかって移動させる場合は、この手順を逆
転させれば良い。このようにすることにより、貫通穴の
下端（およびこれに接続された坑井等）と貫通穴上端部
（例えば大気に開放される）との間のシールを保ったま
ま、部分的に管径の異なる管状物を通過させることがで
きる。

本発明のりュープリケータによれば、各パッカーにかけ
る流体圧力を変えるだけで、パッカーの開閉が行えるた
め、その開閉操作を瞬時に行うことができる。

上記の管状物の昇降操作においてもわかるように、大径
部が１つのパッカーを通過したことを知る必要がある。

これは管状物の適当な箇所に印を付けておき、これを作
業員が確認すること等により行うことができるが、大径
部を感知できるセンサーにより行えば、作業が確実にな
り、さらにはパッカーの開閉操作を自動的に行うことが
可能になる。

センサーは異種管径部を感知できるものであれば良く、
例えば管状物が非磁性体からなる大径部および磁性体か
らなる小径部を有する場合、第１図に示すように、コイ
ル９をセンサーとして貫通穴を囲むように設け、管状物
の移動に伴なう起電力の変化あるいは反射率の変化を検
出することで大径部を感知することができる。また音波
を利用して管径の差を感知するようにすることもできる
。

第３図に、本発明の自動開閉リューブリケータシステム
の一例の概念を示す。これはセンサーが設けられたリュ
ーブリケータと、センサーからの信号に応じてリューブ
リケータの導圧手段に流体の圧力をかける手段を有し、
この手段は上記導圧手段に接続され、圧力発生源および
流体回路（流体路やバルブ）、制御装置および信号回路
を有する。

前述の手順と同様、大径部と小径部を有する管状物を図
中上方に移動することを考える。

まず流体圧力発生源２４の圧力を調整しておき、切り替
えのためのアクチュエータの付いた三方弁（例えば電磁
三方弁）２５ａをライン２７ａ側にし、上部パッカー４
８に加圧し閉にしておく。同様の三方弁２５ｂはライン
２６ｂと２７ｂを結ぶようにし、下部パッカー４ｂには
加圧せず開にしておく。管状物を上昇させ、その大径部
をセンサー９が感知し、その信号が制御装置２３に送ら
れると、制御装置から三方弁２５ｂを切り替えるように
信号線２８ｂを通して信号が送られ、流体の圧力がライ
ン２７ｂを通して下部パッカー４ｂにかかり、これが閉
となる。次の瞬間には制御装置から三方弁２５ａを切り
替えるように信号線２８ａを通して信号が送られ、上部
パッカー４ａにかかつていた圧力が、ライン２６ａを通
じて開放されて、上部パッカー４８は開となる。各パッ
カーの開閉は瞬時に行い得るので、管状物がセンサーか
ら上部パッカーへ到達する前に開閉は終了し、管状物を
停止させずに、連続的に移動させながら上記の一連の操
作を行える。

上記の自動開閉リューブリケータ装置は、基本的な概念
を示したものであり、適宜変更可能である。例えばセン
サーはリューブリケータに組み込んでもよいが、コント
ロールシーケンスによってはりニーブリケータ外に、例
えばリューブリケータ上端もしくは下端近傍に設置して
も良い。また上記の機器の他に、圧力表示器や圧力調整
器、ストップバルブ、安全弁やり−ク弁、またＣＲＴデ
イスプレィやキーボード等適宜加えてもよい。

またライン２６から出る流体を回収して圧力発生源側に
戻してもよい。

上記操作は、制御装置に全て記憶させておくことにより
、作業員は管状物の移動方向あるいは停止を制御装置に
指示するだけで良くなり、また制御装置や圧力発生源、
バルブ等をまとめ、管状物の巻き取り／送り出し手段と
ともに自動車に載置しておくこともできる。

またセンサーを用いる場合でも必ずしも自動化する必要
はなく、センサーからの信号を光、音等により作業員に
知らせることにとどめても良い。

これまでの説明では管状物が大小２種類の径のみを持つ
ように述べたが、これは説明の便のためであり、実際は
径が多様であるばかりでなく、その形状も多様である。

例えばホースのジヨイントなどは断面形状が円とは限ら
ない。しかし、そのような部分もリューブリケータを通
過できれば良く、本発明の適用を阻害するものではない
。

また説明中の「上下」は単に図面における方向を意味す
る。

［実施例］ 第４図に示すリューブリケータを用い、第５図のように
高圧ホース４２にノズル５３を取付は坑井５１内の洗浄
をウォータージェットにより行った。このときウォータ
ージェットによって洗浄された物質を坑内流体とともに
地表へ排出するために、ガス圧入管５４を用いたガスリ
フトボンピングを利用した。

リューブリケータ５５は、ガスリフトにより坑井５１よ
り産出される流体が地表周辺に噴出することを防ぎなが
ら高圧ホースを揚げ下げできるように設けられ、第４図
のようにリューブリケータの上下のパッカー４６ａおよ
びｂの間に、磁気センサー４７が取付けられ、これは高
圧ホースのジヨイント４８を感知し、その信号を発生す
る機能を持つ。使用した高圧ホースは内部にスチール製
の補強層を持ち、ジヨイントはステンレス製であり、前
者は磁性体であり、後者は非磁性体である。磁気センサ
ーはこの両者の磁性の差をとらえることによりジヨイン
トの接近を感知するものであった。

高圧ホースを揚げる場合、パッカー４６ａを閉、４６ｂ
を開としておき、ジヨイント４８の接近を磁気センサー
４７が感知すると、その信号が制御部４９に送られ、制
御部はパッカー４６ｂを閉（パッカー加圧状態）にする
よう水圧回路を操作する（具体的には不図示の３方弁の
アクチュエータを作動させる）。次に制御部はパッカー
４６ａを開（パッカー圧力開放状態）とするよう水圧回
路を操作する。

これで坑井内の流体が噴出することなくジヨイントを揚
げることができる。高圧ホースを下げるときはこの逆の
動作をさせれば良い。

流体回路の一部および制御部は洗浄車５６に載置した。

パッカーを加圧する為の流体には、水井戸５７からポン
プ５８により供給される水を、洗浄車内のタンク（３０
０β）にためて用いた。流体の圧力発生源には洗浄車内
に載置したポンプ（不図示）を用いた。流体回路は基本
的には第３図に示したものと同様としたが、適宜バルブ
等を追加した。

パッカーを加圧するための加圧ライン５９ａ、ｂ、およ
び磁気センサーからの信号ライン６０を洗浄車内の流体
回路および制御部に接続した。

高圧ホースは三脚６１に取付けられた上部シーブ６２に
かけられ、上部シーブと三脚の間にはテンションメータ
ー６３を配した。これは高圧ホースの揚げ下げのときに
ホースに異常な力が加わるのを防ぐためで、ホースにか
かる張力を測定し、それを制御部にテンションメーター
ケーブル６４を介して送る。張力が異常なときには警報
を出し、ホースの移動を止める機能を制御部に持たせた
。またノズルの深度を測るために測深器６５及び深度計
ケーブル６６を設け、ノズル深度を測定した。

高圧ホースのジヨイント部前後に付けた目印を作業員が
目視により確認してジヨイントの接近を知り、高圧ホー
スの揚げ下げを一旦停止してからパッカーの開閉を行い
ジヨイントを通過させる場合に比べ、上記のシステムを
採用することにより作業能率が大幅に向上した。すなわ
ちセンサーでホースのジヨイント部を感知することによ
り作業員の監視を不要とし、パッカーの開閉を流体で行
うことによりその開閉を瞬時に行えるようになってホー
スを一旦停止させる必要がなくなり、流体によるパッカ
ーの開閉とセンサーによるジヨイント感知を組合せるこ
とにより、ホースの揚げ下げを自動化することが可能と
なった。

〔発明の効果〕

本発明により、リューブリケータの開閉か瞬時に、さら
には自動的に行えるようになり、坑井を簡易に洗浄およ
び浚渫できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明のリューブリケータの例の
概念図、第３図は自動開閉リューブリケータシステムの
例の概念図、第４図は実施例て用いたリューブリケータ
の模式図、第５図は実施例の洗浄作業で用いた機器をま
とめて示す概略図である。 １：リューブリケータ　２：ボディ ３：貫通穴　　　　　　４：パッカー ５：流体室　　　　　　６：流体路 ９：センサー　　　　　１ｏ：管状物 ］Ｏａ：大径部　　　　　　１０ｂ　：小径部２３：制
御装置　　　　　２４．圧力発生源２５：三方弁　　　
　　　２６．２７：流体ライン２８．２９：信号ライン ４２：高圧ホース　　　　４６：パッカー４７：磁気セ
ンサー　　　４８：ジョイント４９：制御部 ５１：坑井　　　　　　　５３：ノズル５４、ガス圧入
管　　　　５５：リューブリケータ５６：洗浄車　　　
　　　５７：井戸 ５８、ポンプ　　　　　　５９：加圧ライン６０　　信
号ライン　　　　６１：三脚６２、上部シーブ　　　　
６３：テンションメータ６４コテンシヨンメータケーブ
ル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）管状物を通すための貫通穴を有するボディと、この
   貫通穴を囲むようにこのボディ内部に設けられた弾性体
   から成るパッカーとを有し、パッカーは複数個設けられ
   、かつ流体の圧力を各パッカーに導く導圧手段を有する
   リューブリケータ。 ２）部分的に管径の異なる管状物を通すために用いられ
   、この管状物の管径の大きな部分を感知するセンサーが
   設けられたことを特徴とする請求項１に記載のリューブ
   リケータ。３）部分的に管径の異なる管状物を通すため
   に用いられ、この管状物の管径の大きな部分を感知する
   センサーと、請求項１に記載のリューブリケータと、前
   記センサーからの信号に応じてこのリューブリケータの
   導圧手段に流体の圧力をかける手段とを備えた自動開閉
   リューブリケータシステム。