JPS59501675A - 自動化されたパイプ設備系 - Google Patents

自動化されたパイプ設備系

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JPS59501675A
JPS59501675A JP58502735A JP50273583A JPS59501675A JP S59501675 A JPS59501675 A JP S59501675A JP 58502735 A JP58502735 A JP 58502735A JP 50273583 A JP50273583 A JP 50273583A JP S59501675 A JPS59501675 A JP S59501675A
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JP58502735A
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クリユ−ガ−・ロジヤ−・ジエイ
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フエアド ドリリング テクノロジ−ズ インコ−ポレイテツド
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/20—Combined feeding from rack and connecting, e.g. automatically

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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】 自動化された・ξイブ設備系 発明の分野 本発明はセーリング工業にて使用される自動化された系、特にデーリンダストリ ングから・ぐイブを取外しかつ付加的な・ξイブをデーリンダストリングに配備 しかつぎ−リング作業に関連した所望□のパラメータ及び条件をモニタするため の系に関する。
背景技術 ポーリング作業においては摩耗したドリルビットの交換のために井戸穴から数千 フィートの・ξイブを取出すことが一般に行なわれる。パイプは取出されると互 いて外されて堆積される。ノミイブの取外し及び貯蔵の繰返し作業を実施するだ めの時間を軽減するために、ノミイブ取外しプロセスに関連した種表の作業ステ ップの自動化が行なわれている。パイプの掴み部のだめの遠隔操作されろランキ ングアームが開発されている。
2つの相隣る・ξイブ区分の間の固い結合を解除するために、同じ作業に数人の 労働者を要する機械的なレンチを使用する代りに動力トルクウィンチが使用され るようになった。取外すべき・ξイブをドリルストリングに対して相対的に迅速 に回転する動力スピニングレンチが近年使用されており、これによって、ノミイ ブが取外されて1時的に貯蔵される。・ξイブスタンドの鉛直な貯蔵を可能なら しめるためにパイプスタンドの上側部分を収容するためにデリックにフィンガゼ ードセクションが使用されている。加えて、・ξイブを掴むためのランカアーム の位置をモニタしてランカアームの運動を制御するとともてアームのジョーの開 閉を検出するコンぎユータ化された系が使用されている。
・ξイブスタンドの取外し並びに連結作業の上述の助成手段がセーリング作業の 効率を改善したにもがかわらず、なお若干の欠点が残っている。公知技術の系は 、システム作業の各ステップの確認が次のステップの開始前に自動的に行なわれ ないため、全自動化されていない。これに関連して、本発明はノミイブスタンド がランキングアームによって実際に掴まれたかどうかをプログラミング可能な制 御装置へ表示するための、トランスデユーサのような検出部材を使用する。この 掴み作業ステップが生じたか否かをチェックするためのデーリング整備作業員は 不要である。なぜならば、この系自体がそのような決足を行なうことができるが らである。加えて、本発明は新たに開発された制御可能なアームと、取外し及び 連結作業中に・ξイブスタンドを掴みかつ保持するためのコンベヤ装置とを備え る0これら装置は自動的な・ξイブ処理系を得るために新しい形式で変更された 、現在稼働中のポーリング設備で使用することができる。
8月16日刊行された米国特許第4,042,123号は液3 力的に作動する・ぐイブ処理装置に関連したデジタルコンピュータシステムを開 示している。このシステムはパイプのランキング及びアンラッキングの作業を制 御しかつモニタしかつパイプ処理プロセス中に使用する検出器を含む。しかし、 このシステムは・ξイプカ実際に掴まれたことの表示を生せしめるためのトラン スデユーサの使用を教えない。むしろ、この公知システムはジョーが閉じたかど うかを知るのみで、ジョーが閉じたときK 、)ヨー内に・ξイブが存在するが どうかを知ることはできない。
「オートメーション イン オフショア オイルフィールド オペレーション( Automation In 0ffshoreOil Field 0per ation )から刊行された、タブリュー、エフ、四/ぐ一ツ、ジュニア゛、 )工、エイ、ホワード、エッチ、イー、ノョンソン(W、F、Robertsl Jr−1J、AHoward+H,E、Johnson)による刊行物[浮遊ド リル船上の自動化された。aイブ処理(Automated Pipe Han dlingOn F、loating Drill Vessels ) J  I/Cよればデジタルコンピュータ制御装置を利用した・ξイブ処理系が開示さ れている。このコンピュータは制御される装置例えばノミイブラッキングアーム の位置をサーゼ機構を使用して決定することができる。このように制御された装 置の決定された位置に関連して、さらにこのコンピュータはそれの操作を制御す ることができる。しかし、この提案されたシステムは、その他のものの中に、ラ ン4 符表口ff159−50iG75 (3,)カーアームが実際にパイプス タンドを掴んだかどうかの情報をコンピュータに伝える確実な手段を有しない。
ジェルトン その他(5helton et al、 )の特許と同様に、この システムは例えばジョーが・ξイブを掴むた”粘に作動されたか否かを知るのみ で、・ξイブスタンドが実際に掴まれたかどうかを知ることができない。
1970年3月17日刊行の、ノョンソン その他(Johnson et a I−)に与えられた米国特許第3.501゜017号はパイプスタンドを保持す るために使用する水平に延びるフィンガとラッチとを有するフィンガデードを備 えたノパイブラツキング装置を開示している。
1970年4月21日刊行のラミング その他(Jones et al、 )  Jに与えられた米国特許第3,507,405号はデリックのセンタラインに 沿って位置するノミイブスタンドに妨げられないようにデリックのセンタライン からずれて運動するブロックとフックとのユニットを開示している。
1971年2月9日刊行のターナ、ジュニア(Turner+ J r −に与 えられた米国特許第3,561,811号は遠隔地点から制御される複数のラッ カーアームを有する)ξイブラッキング系に関している。
1976年2月10日刊行のランボッスキ(Langowski)に与えられた 米国特許第3,937.514号は・ξイブを収容して保持するための移動可能 なスライド板を備えた。eイブ案内ヘッドを備えている。
1974年10月8日刊行のスオーゼダ、)ユニア(SwobodaJr、)に 与えられた米国特許第3,840.128号は側方の、鉛直方向の、かつ回転可 能な運動を有スるテレスコープ状の・ξイブラッキングアームに開本発明によれ ば陸地表面に穿った井戸内のフロア又は海洋のフロアのよ゛うなドリル設置フロ アの下方から自動的に・ξイブのスタンドを取出しかつドリル設置フロアの下方 へ付加的なパイプのスタンドを配置するためにd −IJング分野で使用される 系が設けられる。この系はさらにセーリング作業に関する重要なパラメータ及び 条件を自動的にモニタする。このシステムはプログラミング可能な制御装置を備 、え、この制御装置はこれと協働する複数の装置の作業を開始させかつ制御する 。動力スリツクがドリル設置−70アの下方に位置する・ξイブスタンドを支持 するために設けられる。パイプエレベータが他の・ξイブスタンドから取外され るべきパイプスタンドの上端に係合するために使用される。上側アームユニット が、ドリル設置フロアを支持するデリックの上部の近くに配置される。下側アー ムユニットがドリル設置フロア上に、井戸内へ・ξイブスタンドを挿入する開口 の近(に配置される。フインガデードユニットが上側アームユニットとの協働の ためにデリックの上部に支持される。セットパック装置がパイプスタンドの近( でドリル設置フロア上に配置される。制御された装置はさらにF リル設置フロ アに支持された動力トング及び動カスビナを備えている。1実施例では動力トン グ及び動カスビナは単1ユニツ・トにまとめられている。
制御された装置はドリル設置フロアの下方に現在位置している〕ξイブのスタン ドを取出し又は選択的に昶−リンダストリングへ・eイブの付加的なスタンドを 配置すべく協働する。パイプスタンドの取出し時に、・Sイブエレベータが・ξ イブスタンドの上部に係合し、ノミイブスタン1は1リル設置フロアの上方の所 定の高さまで持上げられ、これにより、上側アームユニットは・ξイブスタンド の上部に係合するために伸長することができ、そのさい・ξイブスタンドの支持 を補助する。
さらに、動力スリップはドリル設置フロアの下方に残された・ξイブスタンドを 支持するために作動される。
残りの・ξイブスタンドが支持されかつ取外し又は取出/ されるべきノミイブスタンドの上部が上側アームユニットによって保持された後 に、持上げられたパイプスタン−ドと残りのパイプスタンドとの間の固い連結を はじに係合すべく動かされる。動カスビナが、持上げられたノミイブスタン1を 残りのノミイブスタンドから完全に連結解除させるために使用される。連結解除 作業に関連して、下側アームユニットは−ξパイプタンドが取外7 される前にパイプスタンドに弛く係合するために使用される。・ξイブスタンド が取外され又は回ゎして弛められた後、下側アームユニットが上昇して、取外さ れた・ξイブスタンドの下部を固定的に掴む。次いで上側アームユニットと一緒 に、下側アームユニットが、取外されたパイプスタンドをセントパンク装置へ向 けて動かし、この結果、この運動中、取外されたパイプスタンドがほぼ鉛直にと どまる。セットパック装置への到達時及びセットパック装置によって保持された ・ξイブスタンドと一緒に、下側アームユニットは・ξイブスタンドを解放する ために下降され次いで下側アームユニットのグリップが開放される。セットパッ ク装置及び上側アームユニットは取外された・ξイブスタンドを第1の方向でド リル設置フロアに対する所定の位置へ動かすために協働する。その位置に到達後 、セットパック装置は典型的に・ξイブスタンドの下部を第2の方向で、ドリル 設置フロア上VCバイブスタンドを貯蔵すべき所定の位置へ動かす。セットパッ ク装置が・ξイブスタンド下部を第2の方向で動かす前に、取外されたノミイブ スタンドの上部が上側アームユニットによってフィンガボードユニットへ解放さ れ、このフィンガボードユニットがこの上部を確実に保持する。パイプスタンド を掴みかつ動かすことに関連した各作業ステップの遂行において、プログラミン グ可能な制御装置はこれに接続されたトランスデユーサを使用して、プロ8 特 表昭5g−501675(4) グラミング可能な制御装置が次の作業ステップの開始を続ける前に各作業ステッ プが実際に行なわれたかどうかに関して情報を受取る。
付加的なパイプスタンドの取外しのために、前述のプロセスの後に、・ぐイブス タンドの、次に貯蔵されるべき上部がフィンガボード装置内へ位置させられ、そ のあいだに、/ξパイプスタンド先に貯蔵された上部が、後で取外されたパイプ スタンドのためにフィンガボード内にスに一スを明けるために動かされる。
1実施例では、付加的なパイプスタンドをターリンダストリングに連結するため に、前述のプロセスがほぼ逆の手順で行なわれ、そのさい、フィンガボードユニ ット内に位置する最後の・ξイブが、連結のために選択されかつドリル設置フロ アの下方に配置されるべき最初の・ξイブスタンドとなる。
以上の説明において、本発明の価値ある多数の利点が得られることが解る。シス テムはポーリングストリングから・ξイブスタンドを自動的に取外しかつセーリ ングストリングにパイプスタンドを取付けるために設けられる。自動化されたこ のシステムはノぐイブスタンドの取外し及び取付けに要する作業員の数を著しく 軽減する。特に自動的な特徴が設けられているため、作業員はポーリングストリ ングに連結すべき又はセーリングストリングから取外すべき・ぐイブスタンドに ・ぐイブエレベータを固定する必要がない。作業員は連結解除すべき又は連結す べき・ξイブスタンドのための動力トング及び動カスビナを配置する必要がない 。作業員は残りのポーリングストリングを支持するための動力スリップを作動さ せる必要がない。作業員はパイプエレベータからフィンガボードユニットへノミ イブスタンドの上部を動かす必要がない。作業員は・ξイブスタンドが貯゛蔵さ れるドリル設置フロアと、残りの・ξイブスタンドが井戸内へ位置するために通 される開口との間で・ξイブスタンドの下部を動かす必要がない。付随的蹟、作 業員がこれらの作業を行なう必要がないため、本システムは、パイプスタンドの 取外し及び取付けのすでに述べた作業中に生じることのある重大な人身事故の可 能性を著しく減じる。
図面の簡単な説明 ・ 第1図は本発明の自動化されたセーリング系のブロックダイヤグラム、 第2A図、第2B図、第2C図はパイプスタンドを掴む・ξイブエレベータを示 す略示図、第3A図、第3B図、第3C図は掴まれた・ξイブスタンドを持上げ るパイプエレベータを示す略示図、第4A図、第4B図、第4C図は掴まれた・ ξイブスタンドの上部を掴む上側アームユニットを示す略示図、°第5A図、第 5B図、第5C図は掴まれた・ぐイブスタンドと共に引込められる上側アームユ ニットと、パイプスタンドの底部を掴んだ下側アームユニットとを示す略示図、 第6A図、第6B図、第6C図は下側アームユニットの鉛直及び水平運動を示す 略示図、 第7A図、第7B図、第7C図はセット・ζレフユニットによって受取られた・ ξイブスタンドを示す略示図、第8図は本発明の駆動装置のブロックダイヤグラ ム、第9図はフィンガボードユニットの1実施例の部分の上面図、 第10図は第9図に示またフィンガボードの部分の側面図、 第11図は上側アームユニットの1実施例の伸長部分のために使用されたラック 及びピニオン機構の略示図、 第12図はノミイブスタンドを掴む下側アームユニットの1実施例の側面図、 第13図はノミイブスタンドを掴む下側アームユニットの端面図、 第14図は下側アームユニットのジョーを閉じた位置で示す平面図、 第15図は下側アームユニットのジョーを開いた位置で示す平面図、 第16図は一ξイブスタンドを支持する状態で示された1つのカップを含む2つ のカップの運動を示すセットパックユニットの1実施例の端面図、第17図はセ ットパックユニットの傾斜トラックの11 1つをカップを欠載して示す平面図、 第18図は1つのトラックをカップを欠載して示す拡大図、 第19図は動力スリップ、パイプエレベータ、引張り装置及びブレーキと協働す るトランスデユーサ及びシリンダビ名ト/装置のブロックダイヤグラム、第20 図は動力トング/動カスビナユニットと協働するトランスデユーサ及びシリンダ ピストン装置のブロックダイヤグラム、 第21図は上側アームユニットの別の実施例の部分断面側面図、 第22図は上側アームユニットの上面図、第23図は上側アームユニットの伸長 部分のための駆動機構の部分断面側面図、 第24図は上側アームユニットの部分のための支持構造の横断面図、 第25図はフィンガボードユニットの別の実施例の上面図、 第26図は第25図の一部欠載端面図、第27図は第25図の一部欠載背面図、 第28図は下側アームユニットの別の実施例の部分断面側面図、 第29図は下側アームユニットの一部欠載一部断面端面図及び 第30図はセットバックユニットのための上側キャ12 關昭59−501Gア 5(6) リッツの別の実施例の部分断面端面図である。
有利な実施例の説明 本発明によれば、セーリング工業で使用される自動化された系が第1図でブロッ クの形で図示されている。
この系は、第2A図、第2B図、第2C図から第7A図、第7B図、第7C図に 示すように、・ξイブスタンド32の連結解除又は取外し及び連結又は取付けに 使用する装置の制御のためのプログラミング可能な制御装置30を有している。
各ツクイブスタン132は典型的に1つより多いノぐイブ区分34を含んでいる 。、6イブ区分34は一般に各パイプスタン132を形成するために果合連結さ れている。・eイブスタンド32は連結された後、ドリル設置フロア36内に形 成された開口を通して位置される。この開口は典型的に陸地内に形成された井戸 又は大洋フロアを通って形成された井戸に合致している。典形的な作業では、互 いに結合されたノミイブスタンド32の長さは数千フィートを越え、かつ、ドリ ルビットは周囲の基盤累層をターリングするために最も下側の、oイブスタンド の近くに取付けられている。ドリル設置フロア36は普通のデリック38によっ て支持されている。
プログラミング可能な制御装置3oは商業的に入手できるユ乎ットであって、例 えば「ゴーにド モディコン(Gould−Modico’n、 ) Jのプロ グラミング可能な制御装置である。本発明では、このプログラミング可能3 な制御装置は、ドリル設置フロア36の下方に位置する井戸から・ξイブスタン ド32を取出しかつ井戸に・ξイブスタンド32を取付けることに関する装置を 制御するための新たに開発されたソフトウェアを含んでいる。
第1図に示すように、操作員制御台が、プログラミング可能な制御装置30にイ ンタフェースを介して接続されており、かつ、操作員の選択によって、−ξイブ スタンド32の連結の自動的なシーケンス制御を開始させるような所望のインプ ットを、プログラミング可能な制御装置30に投入するために使用されろ。操作 員制御台40はさらに、プログラミング可能な制御装置30によってモニタされ る若干のパラメータ及び条件、例えば制御された装置の運転状態を監視する可視 表示器を有している。
動力系42がさらに、プログラミング可能な制御装置30と協動しておりかつプ ログラミング可能な制御装置30からの制御信号によって操作可能な多数の装置 を有している。本発明で使用される駆動装置は第8図に示されており、第8図は さらに駆動装置の機能の概略をも示している。これらの機能的な特徴は次眞詳細 に説明される。各駆動装置はプログラミング可能な制御装置30への有効なフィ ード・ζツクを生ぜしめ、その結果、プログラミング可能な制御装置30は駆動 中の特定の装置の位置に関連して駆動装置からのデータ情報を連続的に受取る。
一般的な駆動装置、例えばGould−Gettys of Racin、 W isconsin から入手できるようなものが使用されることができる。
動力系42は新しく開発された多数の制御される装置と協働しており、これら装 置は上側アームユニット44、フィンガボードユニット46、下側アームユニッ ト48及びセットパックユニット50を含んでいる。
第9図、第10図及び第11図に示すように、上側アームユニット44はテレス コープ式の上側アーム52を含んでおり、この上側アーム52は本体56、第1 の伸長可能な部分58、第2の伸長可能な部分6゜及び第3の伸長可能な部分6 2を有している。リスト64がビデノドビン66によって第3の伸長可能な部分 の端部に連結されておりかつ伸長可能なリスト部分67を含んでいる。伸長可能 なリスト部分67の伸縮並びにリスト64の回転運動のための動力は第8図に示 す単1駆動装置68によって生ぜしめられる。これに関連して、駆動装置68の 出力軸はまずぎ〆ソトピン66を中心にリスト64を旋回せしめるために回転し 、次いで駆動装置68の出力軸の連続的な回転が伸長可能なリスト部分67の伸 長を結果する。
クランプ70が、伸長可能なリスト部分67の自由端にヒンジ結合されている。
このクランプ7oのジョー72の開閉は同様に第8図に示す駆動装置74を使用 して生ぜしめられる。ジョー72は、係合された・ξイブスタンド32の鉛直及 び回転運動を許すべ(パイプスタンド32に弛く係合することができる。上側ア ーム52の伸長可能な各部分58’、 6’0 、62の伸縮は第8図に示す駆 動装置80によって駆動されるラック76とピニオン78との機構を使用して生 ぜしめられる。
上側アームユニット、44は第8図に示すように1対のトランスデユーサ82. 84を有している。トランスデユーサ82はプログラミング可能な制御装置30 と協働して、クランプのジョー72が開又は閉のために作動されているかどうか を検出する。さらにトランスデユーサ84はプログラミング可能な制御装置30 と協働して、・ξイブスタンド32がクランプのノヨー72によって固定的に掴 かまれたかどうか、要するに)ξイブスタッド32が上側アームユニット44を 使用して動かせるかどうかをモニタする。・ξイブスタンド32が上側アームユ ニット44によって保持されていることを示す信号がトランスデユーサ84から 受取られな(・限り、プログラミング可能な制御装置30は所望位置に、pイブ スタッド32を搬送するために上側アームユニット44の運動を開始せしめない 。
上・側アニムユニットの別の実施例が第21図、第22図、第23図及び第24 図に示されている。第21図において、テレスコープ式の上側アームユニット3 52は本体356、第1の伸長可能な部分358、第16 11表昭59−50 1675(6)2の伸長可能な部分360及び第3の伸長可能な部分362を有 している。プレート364は伸長可能な部分362の端部に固定されておりかつ 一パイブスタンドを掴みかつ動かすための部材366を支持するために使用され る。モータ368がプレート364上に支持されておりかつ部材366及び伸長 すべき部分370をピストン372によって回転させるために使用される。別の モータ374が部分370に取付けられておりかつクランプ70のジョー72を 操作するために使用される。上側アームユニット352は固定されたビーム37 4に本体356を固定することによって支持されている。
伸長可能な部分358.360.362のための駆動機構は第21図及び第23 図に図示されている。モータ(図示せず)によって駆動されるシャフト376は 、不動の本体356の後部に固定された軸受け378に取りつけられている。ね じ380は、シャフト376に連結されていてかつ、本体356に対して相対的 に回転するように軸受け378に取りつけられている。第2のねじ382はその 1端部に固定された部材384を有している。この部材384は、ねじ380の 雄ねじに係合する雌ねじを有している。この部材384の外周面は、第2のねじ 382が伸長可能な部分358に対して相対的に回転するようにこの伸長可能な 部分358の終端壁388に固定された軸受け3867 に取りつげられている。第3のねじ390はこのねじ390の一端部如固定され た部材392を有しており、この部材392はねじ382の雄ねじに係合する雌 ねじを備えている。この部材392の外周面は、ねじ390が伸長可能な部分3 60に対して相対的に回転するように、この伸長可能な部分360の終端壁39 6に固定された軸受け3,94に取り付けられている。部材398は伸長可能な 部分362の終端壁400に不動に取りつけられており、この部材398はねじ 390の雄ねじ如係合する雌ねじを備えている。ねじ380.382,390は 、伸長可能な部分358,360.362が互いに相対的に伸長できる範囲を制 限するための終端ストッパ402,404.406を備えているっ 伸長可能な部分358,360.362が本体356内に入れられて閉じた位置 にもたらされると、部材384は表面408′に隣接し、部材392は部材38 4に隣接し、部材398は部材392に隣接する。シャフト376が回転させら れると、このシャフト376と共にねじ380が回転させられ、部材384の雌 ねじを介して、部材384.392.398がねじ380の軸線に沿って移動し 始め、その結果伸長可能な部分358,360.362が本体356から外へ向 かって移動し始める。この移動運動は、部材384が終端ストン・ξ402に突 き当って伸長可能な区分358のそれ以上の伸長が妨げられるまで続けられる。
このときに、部材384及びひいてはねじ382はねじ380と共に回転し始め て、部材392及び398がねじ382の軸線に沿って移動し始め、その結果、 伸長可能な部分360.362が伸長可能な区分358から外へ向かって移動し 始める。この移動運動は、部材384が終端ストツー”404に°突き当って伸 長可能な部分360のそれ以上の伸長が妨げられるまで続けられる。このときに 、部材392及びひいてはねじ390がねじ382及び380と共に回転して、 部材398の雌ねじを介して部材398がねじ398の軸線に沿って移動し始め 、その結果伸長可能な部分362が伸長可能な部分360から外へ向かって移動 し始める。この移動運動は、部材398が終端ストン・8406に突き当って伸 長可能な部分のそれ以上の伸長が妨齢が完全に伸張しきった位置にもたらされる 。
このような、上側アームユニットの伸長可能な部分の伸長形式は有利であるがこ の上側アームユニットの操作にとって必須のものではない。例えば、伸長可能な 部分362が伸長されるべき第1の部分であるように、ねじ380 、、382  、 ’a、84がまず共に回転させられるようになっていてもよい。ねじ38 0が1回転した時に、伸長可能な部分358.360.362がねじ380のピ ッチと同じ距離だけ移動させられれば19 よいだけである。この移動運動によって、ジョー72又はパイプつかみ部材が所 望の位置に持たらされるように、ねじ350の回転が制御される。この操作を確 実に行なうために、各ねじ380,382及び390は同一のピッチを有してい る。
第24図には、伸長可能な部分358,360.362を支持するための機構が 図示されており、この時の支持摩擦は比較的低い。複数のローラ408は本体3 56の内壁のそれぞれ異なる位置に取りつけられている。複数のトラック410 は伸長可能な部分358の外周面に設けられていて、伸長可能な部分358と本 体とは、ローラ408がトラック410内に位置するように組み立てられている 。第24図により解るよう忙、トラック410の表面+−i、ローラ408の係 合凹部414内に受容された突起部412を有している。
複数のローラ416は伸長可能な部分358の内壁で種種異なる位置に取りつけ られている。複数のトラック418は伸長可能な部分360の外周面に設けられ ている。伸長可能な部分360と伸長可能な部分358とは、ローラ416がト ランク418内に位置するように組み立てられている。図示のように、トラック 418は突起部を有していて、ローラ416が係合凹部を有している。複数のロ ーラ420は伸長可能な部分360の内壁の種種異なる位置に取りつけられてい る。複数のトラック422は伸長可能な部分362の201精11ffi59− 501675 (7)外周面に設けられている。伸長可能な部分362と伸長可 能な部分360とは、ローラ420がトラック422内に位置するように組み立 てられている。図示のよう眞、トラック422は突起部を有していて、ローラ4 20は係合凹部を有している。
第22図では、上側アームユニット44を操作するためのプログラミング可能な 制御装置30に情報を与えるために使用される複数のトランスデユーサの概略図 が示されている。特にトランスデユーサ556は、上側アームユニット44の残 りの部分に対する部材366の位置を規定するためにこの部材366と連絡して 用いられる。つまり、トランスデユーサ556は、部材366が上側アームユニ ット44の残りの伸長可能な部分と軸方向で整列したことをプログラミング可能 な制御装置30に知らせる。同様に、トランスデユーサ558は、部材366が 上側アームユニット44の伸長可能な部分に対して直角な位置にあることをプロ グラミング可能な制御装置に知らせ、これに対してトランスデユーサ560は、 トランスデユーサ558に関連して使用された方向とは別の方向で部材366カ 上側アームユニツト44の伸長可能な部分に対して直角な位置にあることをプロ グラミング可能な制御装置30に知らせる。トランスデユーサ562は、部材3 66が・ξイノスタンド32を取り外ずすための位置又はノぐイブスタンド32 を所望のスクリューコンベヤ1 94に連結するだめの位置如伸長したことを、プログラミング可能な制御装置3 0に知らせる。トランスデユーサ564は、部材366が上側アームユニット4 4の伸長可能な部分に対する軸方向整列外位置から軸方向整列位置に移動させら れるような位置に引っ込められたことをプログラミング可能な制御装置30に知 らせる。トランスデユーサ566は、ジョー72に隣iするクランプ70に配置 されていて、ノミイブスタンド32がクランプ70内に位置した時にこれを検出 する。トランスデユーサ566によって検出が行なわれないと、プログラミング 可能な制御装置30は、・ξイブスタンド32が所望の位置に来ていないことを 識別する。トランスデユーサ!568.570はそれぞれ、クランプ70が開い ているか又は閉じているかをプログラミング可能な制御装置に知らせる。
第9図及び第10図に関連して、及び第2A図〜第2C図乃至第7A図〜第7C 図に図示された概略図に関連してフィンガボードユニット46の詳細が示されて いる。有利な実施例において、このフィンガボードユニット46は第1のフイン ガデード区分86と第2のフィンガデード区分88とから成っている。これら2 つのフインガデード区分86.88は、これらの間で上側アームユニット44の 運動用のスイースが形成される程度に分離されている。各フインガデード区分8 6.88は、連結された多数の支持部材92を備えたフレーム90を有する同様 の構造部材を有している。
各フレーム90はデリック38の中央又は中央部分に相対的に隣接して支持され ていて、デリック38を側方で部分的に横断して延びている。スクリューコンベ ヤ94は各支持部材92の間で保持されていてこの支持部材92の全長にわたっ て延びている。各スクリューコンベヤは複数のらせん状面95を有している。各 スクリューコン4ヤ94にはクラッチブレーキ96が連結されている。あらかじ め規定されたクラッチブレーキ96は所望のスクリューコンベヤ94の駆動時に 使用するために選択可能である。第1のフインガデード区分86に関連して、モ ータ駆動装置98へのエネルギ供給はプログラミング可能な制御装置3oによっ て制御され、モータ駆動装置98は、プログラミング可能な制御装置30によっ て作動させられているクラッチブレーキ96を使用して選択されたスクリューコ ンベヤに・ξワーを供給するために使用される。モータ駆動装置98からクラッ チブレーキ96へのインプットは減速歯車100とチェーンスプロケット駆動装 置102とを介して接続されている。第2のフィンガデード区分88に関しては 同様の形式で、モータ駆動装置104が、選択されたスクリューコンベヤ94を 駆動させるために操作される。第1のフィンガデー1区分のモータ駆動装置98 と第2のフィンガデード区分のモータ駆動装置104とは第8図に概略的に示さ れ23 ている。各フィンガボード区分86.88はそれぞれ5つのスクリューコンベヤ 94を有して図示されているが、異なる数のスクリューコンベヤ94を使用して 、プログラミング可能な制御装置30によって制御することができることはもち ろんである。
フィンガデート区分86.88の別の実施例は第25図〜第27゛図に図示され ている。各スクリューコンベヤ94は、適当な機構426を介してモータ等の個 別の駆動部材424に接続されている。第26図には、フィンガデートに関連し たフロント毛ンサが図示されている。ブラケット428は支持部材92の底部に 取りつげられている。1対のセンサ430は互いに向き合って取りつけられてい てフィンガデートの、・ξイブスタンドを移動させる部分に隣接し゛て配置され ている。
第26図に図示されているように、センサ430は互いに向き合って配置されて いる限りは、任意に取りつけることができる。・Sイブスタンド32の存在を感 知するものであれば他のタイプのセンサも使用することができる。ノミイブスタ ンド32が感知されると、駆動部材424が操作されてスクリューコンベヤ94 が1回転半回転させられる。第27図には、フィンガデートの後部区分と、支持 部材の底部に取りつけられたブラ、ケット°432とが図示されている。1対の センサ434は互いに向き合って取りつけられていて、パイプスタンド32を感 知する。センサ部材434によって2414表昭59−5011375 (8) パイプスタンド32が感知されると、コンピュータが、フィンガデートの部分が パイプスタン))32によって満たされていることを確認する。第27図に示さ れているように、センサ434はスクリューコンベヤ94の一方側にのみ配置さ れている。
第12図〜第15図には下側アームユニット48の詳細が示されていて、概略は 第2A図〜第2C図乃至第7A図〜第7C図にも示されている。下側アーム装置 48は、ドリル装着フロア36上に支持されたペース106を有している。接続 部材108は、伸長可能な部分112を有するテレスコープ式の下部アーム11 Oとベース106とを互いに連結している。駆動装置114は伸長可能な部分1 12を伸長及び収縮させるために使用される。駆動装置114は、ねじ付き部材 115を伸長可能な部分112の一端部に接続された駆動ナツト117に対して 相対的にねじ運動させるためにこのねじ山付き部材115に連結されている。
下側アーム110も水平面で回転可能であって、この下側アーム110は駆動装 置116によって駆動させられる。駆動装置116は、平歯車121を操作する ために使用される減速歯車装置119に連結されている。平歯車121は別の平 歯車123にかみ合っており、この別の平歯車123は接続部材108に連結さ れている。下部アム110も駆動装置118を使用5 プツトは減速歯車装置120に連結されている。減速歯車装置120は駆動ナン ド(図示せず)を操作するために使用されている。この駆動ナツトは下部アーム 110を上昇及び下降させるために接続部材108によって支持されたねじ山付 部材122に係合している。
クランプユニット124は下部アームの伸長可能なプユニット124は第14図 、第15図でよく解るようにトグルジヨイント126を有している。クランプユ ニット124はさらにリンク部材128、ビゼット対の、ジョースリップ132 を有している。リンク部材128の一端部はねじ山付シャフト136の自由端部 に連結されている。このねじ山付シャ7)136は、第8図に概略的に図示され ているが駆動装置138によって駆動される。リンク部材1280反対側端部は トグルジヨイント126に接続されている。リンク部材128が駆動部材138 によってこの駆動部材138に対して右側(第14図参照)へ駆動されると、ジ ョー134がピゼソト部材130を中心にして旋回させられ、ノミイブスタンド 32を掴み始める。ジョー134は、パイプスタンド32を回転運動させるため に、・ξイブスタンド32を別の・ぐイブスタンド32に緊締するか又は別のパ イプスタンド32から解除する間、・2イブスタンド32の下部部分なル−ズに 保持することができる。しかしながら、連結解除された・Sイブスタンド32を 動かすためにジョー134は連結解除されたノミイブスタンド32をしっかりと 掴む必要がある。
この要求を満たすために、ジョースリップ132はパイプスタンド32を固定保 持するように作動する。つまり、ジョースリップ132は、下部アーム110が へ動かされることによってそのように作動する。この下部アーム110の上方運 動によって1.ジョースリップ132は連結解除されたノミイブスタンド32の 下部部分に押し込まれて、第13図に示されているようにこの下部部分にしっか りと係合する。これに応じて、ジョースリップ132と連結解除された・Sイブ スタンド32との係合は、・Sイブスタンド32がジョースリップ132に対し て下方へ移動することによっても行゛なわれる。これとは逆に、ジョースリップ 132とノミイブスタンド32との係合解除は、下部アーム110の相対的な下 方運動又はパイプスタンド32の相対的な上方運動によって行なわれる。
リンク部材128が駆動装置138によってこの駆動装置に対して左側(第15 図に関して)へ駆動されると、ジョー134とジョースリップ132とは開放下 部アームユニット、48は、第8図に示されているようにトランスデユーサ13 9をも有している。この27 トランスデユーサ139は、下部アームユニット48及び特にジョースリップ1 32が連結解除された・ξイブスタンド32の下部部分にしっがりと係合してい るかどうかをモニターする。連結解除された・ξイブスタンド32の最初の運動 の前に、プログラミング可能な制御装置30は、パイプスタンドの下部部分が下 部アームユニット48によって保持されている指示信号をトランスデユーサ13 9が発するように要求する。
下部アームユニットの別の実施例は第28図及び第29図に図示されている。こ の実施例では駆動部材440の取りつけられたハウジング438を支持するペー ス436が設けられている。歯車442は駆動軸444に固定されていて、より 大きい歯車446にかみ合っていて、これを駆動する。リゾルパ448は、下部 7−ムユニツトの回転位置に関する情報を有する信号を発する。
下部アームユニットは、軸受け456の内レース454に固定されたプレート4 52にこれと一緒に回転するように支持されている。軸受けの外レース458は ハウジング438に不動に固定されている。接続部材460はプレート452に 固定されていてこのプレート452から下方へ延びている。この接続部材460 は歯車°446λ共に回転するようにこの歯車446に固定されている。したが って、歯車446が回転するとこれに応じてプレート452及び下部アームユニ 28 勧0ffi59−501G75 (9)ソト48が回転する。
プレート452に取りつけられた駆動部材462は1対の平歯車464に接続さ れている。この1対の平歯車464はねじ山付部材466と連絡している。リゾ ルパ468は平歯車464の運動を記録し、T部アを伝達する。
支持プレート470はねじ山付部材466上に延びていてこのねじ山付部材46 6の端部に固定されている。テレスコープ式の下部アーム110のハウ) 7  り472は、ねじ山付部材466と共に鉛直運動するよ5にゾL=−)470に 固定されている。このハウジング472の側壁は、複数のローラ476.478 用の支持部材474を形成するためにそれぞれの方向で延びている。ローラ47 6はローラ478よりも犬であって、パイプスタンド32の重量眞打ち勝つだめ のスラスト抵抗を有している。ローラ478は、すべてのローン476.478 が複数のトラック480に係合維持されるように調整可能に取りつけられている 。図面で示されているように、4つのローラ476と4つのローラ478と4つ のトラック480とが設げられている。複数のブロック482が側壁の支持部材 478のシャフトは開口484を貫通して延びていてナラ9 ト486等の適当な部材によって定置に固定されて(・る。
2つの支持ブロック488はプ’/−ト452の上側面に固定されていて、この プレート452の縁部がら内側に間隔を保って配置されている。互いに向き合っ て配置された鉛直方向に延びる1対の側壁490はその底縁部に隣接して支持ブ ロック488に固定されている。上部プレート492は側壁490の上端部に固 定されている。逆U字形の1対の支持ベース494は互いに向き合う側壁490 に固定されていて、この支持ベース494に固定されたトランク480を有して いる。1対のm接体496はハウジング472の側壁の外側面に固定されていて 、この溶接体496の空洞内に有利にはナイロンより成る軸受はブロック498 が設げられている。軸受ブロック498は溶接体からやや外へ延びていて、向か い合う各側壁490の長手方向に延びる凹部500内に受容されている。図面に 示されているように、各側壁490には2つの四部500と、この凹部500内 で運動するだめの4つの軸受はプログ”り498が設けられている。
伸長可能なアーム部分502は適当な駆動部材504によってハウジング472 に対して出入運動を行なう。す゛ゾルノ5506は伸長可能なアーム部分502 の運動を記録するために及び伸長可能なアーム部分502の位置に関する情報を 与えるための信号を伝達するために駆動部1’ 504と協働している。伸長可 能なアーム部分502の端部尾は、前記のように)ξイブスタンド32を支持す るためのクランシュニット124が設けられている。
第28図にも、下側アームユニット48を操作するだめのプログラミング可能な 制御装置30に情報を与えろだめに使用される多数のトランスデユーサが概略的 に示されている。特に、トランスデユーサ574はクランプユニット124に取 りつけられていて、ノぐイブスタンド32が実際にクランプユニット124内に あってこのクランシュニット124によって保持されているかどうかを検出する 。トランスデユーサ576.578はクランプユニット124がそれぞれ開いて いるか又は閉じているかどうかをプログラミング可能な制御装置に知らせる。ト ランスデユーサ580は、下側アームユニットがあらかじめ決められた最大伸長 にわたって伸長されてそれ以上伸長されるべきでないことをプログラミング可能 な制御装置30に知らせる。
トランスデユーサ582は、下側アームユニットがセントバンクユニット50に 向かって旋回運動するための位置にあることをプログラミング可能な制御装置3 0に知らせる。同様に、トランスデユーサ582は、下側アームユニット48が 、パイプスタンド32をセット・ζツクユニツ)50から引き出した後で井戸穴 に向かって回転ノζツクさせるだめの適当な位置にあるこ31 とをプログラミング可能な制御装置30に指示する。
トランスデユーサ584は、下側アームユニット48があらかじめ決められたそ の最小位置に収縮されでそれ以上収縮されるべきでないことをプログラミング可 能な制御装置30に知らせる。トランスデユーサ586は、下側アームユニット 48が・ξイブスタンド32を連結又は連結解除するために井戸穴に直接移動す るための位置ばあるかどうかをプログラミング可能な制御装置30に知らせるた めに、下側アームユニット48が井戸穴の方向に向けられていることをプログラ ミング可能な制御装置30に知らせる。トランスデユーサ588は、下側アーム ユニット48がセント・ζツクユニット50に向けられていて、プログラミング 可能な制御装置30が、aイブスタンド32の下部部分をセットパンクユニット 50に移す作業を制御することができることを指示する。トランスデユーサ59 2,594は、下側アームユニット48がそれぞれその最も高い鉛直位置又は最 も低い鉛直位置に伸長又は収縮されて、鉛直方向でもはやそれ以上伸長又は収縮 されるべきでないことをプログラミング可能な制御装置30に知らせる。同様に 、トランスデユーサ596,598は、下側アームユニット48がそれぞれその 時計回り方向又は逆時計回り方向の回転リミットに達して、もはやそれ以上これ らの方向で回転させるべきでな(・ことをプログラミング可能な制御装置に知ら せる。
32 ?]ンtii5CJ−501fiン5(10)セットパックユニット又は 搬送ユニット5oの詳細は、第16図、第17図及び第18図に示されており、 その概略は第2A図〜第2C図乃至第7A図〜第7C図に示されている。第16 図及び第17図に示されているように、セット/ζツクユニット50は下側キャ リッジ140と上側キャリッジ142とを有している。
下側キャリッジ140は第1の車輪組144に取りつけられており、この第1の 車輪組144は第1の方向又はX方向で第1のトラック組146上に載っている 。
このX方向は第17図に図示されており、前述のように、下側キャリッジ140 がX方向で同一線上にある互いに反対向きの2つの方向の軌道に活って可動であ る。この点を論するために、前進X方向の運動は、第2C図〜第7C図に示され ているように下側アームユニット48に向かうX方向でのセットパックユニット 50の運動として規定される。後進X方向の運動は、第2C図〜第7C図に示さ れているようにX方向で下側アームユニット48から離れるセットバIクユニッ ト50の運動として規定される。例えば−第2C図に関連して、セットパックユ ニット50はその待機位置から後進X方向で移動させられている。セットパック ユニット50の待機位置は、このセット・クックユニットが連結解除されたノミ イブスタンド32を下側アームユニット48から受け取るか又はこの下側アーム ユニット48に引き渡す選択された位置である。
3 第1のトランク組146のラック152にかみ合う歯車150に連結されている 駆動装置148が、下側キャリッジ140をX方向に駆動するために使われる。
上側キャリッジ142は傾斜脚154を有するほぼ逆V字形構造である。この上 側キャリッジ142は、第2のトラック組158上て乗っている第2の車輪組1 56上に支承されている。第2のトランク組158のランク164にかみ合う歯 車162に連結されている駆動装置160が、上側キャリッジ142を第2又は Y方向に動かすために使われる。このY方向は、セットパックユニット50が水 平面内での完全運動を有するように、下側キャリッジ140の運動に対して直角 である。この点を論する目的のため、第2C図から第7C図に示されているよう に、前進Y方向での運動が下側アームユニット48へ向かうY方向でのセット・ ζツクユニット50の運動として規定されている。後進Y方向での運動が、第2 C図から第7C図に示されているように下側アームユニット48から離れるY方 向でのセット/ζツクユニット50の運動として規定されている。例えば第2C 図に関していえば、セット/ζツクユニット50がその待機位置から後進Y方向 へ動かされている。
X方向およびY方向はドリルス) IJソング回転させるために使われる回転テ ーブルに関して規定することもできる。X方向は回転テーブルに対して接線方向 であってY方向は回転テーブルに対して垂直方向である。
上側キャリッジ142の各脚154上に、第18図に見られるように傾斜又は勾 配トラック166が設けられている。プレート168が、減速歯車174を介し て回転されるスクリュ一部材170を使って各トラック166に沿って動くよう に支承されている。各プレート168上にはブラケット176が支承されている 。各ブラケット176は片開きのカップ又は容器178を保持している。第16 図に図示されているように、カップ178は・ξイブスタンド32の下方チー・ ξ部分を受け取るために使われる。セントパックユニット50はカップ178に 作用接続されたトランスデユーサ180をも有しており、2つの同じトランスデ ユーサの一方が第8図中にブロック図で示されている。
トランスデユーサ180は、ノミイブスタンド32がカップ178内に不動に保 持されているかどうかを検出する。プログラミング可能の制御装置30は、1つ の・ぐイブスタンド32が適正に位置しているとの指示をトランスデユーサ18 0から受け取った後にのみ、セントパンクユニット50の運動を惹起する。セン トハックユニット50が・ξイブスタンド32を下側アーム装置48から受け取 るのに先立って、プログラミング可能の制御装置30はセットパックユニット5 0がその待機又は基、型位置内にあるかどうかも決定する。プログラミング可能 の制御装置30によるこの決定は1 ′35 つのトランスデユーサ(図示せず)を使うこともできる。
セットハックユニット50の上側キャリッジの別の実施例が第30図に図示され ている。傾斜トラック166、スクリュ一部材170、駆動モータ172、プラ ケット176およびカップ178はすべて1つのプV−)508上に支承されて いる。1つの軸受510が上側“キャリッジのベース512に固定されていて、 このベース512の下へ、車輪516が支承されたサポート部材514が付属さ れている。1つのフレーム518が不動位置に固定されていて、車輪516が走 行し得る面を有している。フレーム518の上側面524にラック522が固定 されている。トラック166と同じ構造的特徴を有する延長部526がベース5 ]2の向き合う両側に支承されている。各延長部526は、・ぐイブスタンドの 下方端部シックのだめにサポート部材に接近する位置へブラケット176を案内 する機能をトラックにあたえる。プレー) 508 ’d、軸受510の内レー ス528上に支承されていて、これに対して外レース530はベース512に不 動に固定されている。これにより、プレート508は、傾斜トラック166、ス クリュ一部材170、駆動モータ172、ブラケット176およびカップ178 を上側キャリッジの一方の側から他方の側へ動かすために回転することがてきる 。プレート508内およびベース512内の同列の穴を貫通する1つのピンのよ うな適当な手段(図示せず)を、上側キャリッジの両側の所望の個所にプレート 508を固定するために使うことができる。ラック522とかみ合う歯車を有す る駆動手段(図示せず)が上側キャリッジを所望の位置へ動かすために使われる 。
第30図(riまたセットハックユニット500作業に関してプログラミング可 能の制御装置30へ報知するだめの多数のトランスデユーサを概略的に示してい る。
詳しくは、トランスデユーサ606が、プログラミング可能の制御装置ヘノξイ ブスタンド32が実際にカップ178内に保持されているかどうかを知らせる。
トランスデユーサ602ば、プログラミング可能の制御装置30ヘカソプ178 が・ξイブスタンド32の下方部分を受け取るための適正な「昇」位置にあると とを知らせる。同様に、トランスデユーサ6 ’04は、プログラミング可能の 制御装置30ヘカノプ178がドリル設置フロア36上のカップ178からパイ プスタンド32を取りはずすための所望の「降」位置にあることを知らせる。こ れら3つのトランスデユーサに加えて、セットパックユニット50は、セットパ ックユニット50の位置に関する情報を得るだめの多数のトランスデユーサ(図 示せず)を利用する。特に、1つのトランスデユーサはセットパックユニット5 0がノミイブスタンド32を受け取るためにx−X方向に沿って7 待機位置にあるかどうかについてプログラミング可能の制御装置30へ知らせる ために設けられる。同様に2つのトランスデユーサが、セントパンクユニット5 0がY−Y方向で適正位置にあるかどうかにつ・のてプログラミング可能の制御 装置30へ知らせるために設けられる。これら2つのトランスデユーサの一方汀 、カップ+78が上側キャリッジの一方の側にある時の適正待機位置をチェック するために使われ、他方はカップ178が上側キャリッジの他方の側にある時の 適正待機位置の指示を得るために使われる。エラー検出のtめ4つのトランスデ ユーサも使われる。これら4つのトランスデユーサのいずれも、セットハックユ ニット50か運動するトラックの両端に沿って位置している。この結果、プログ ラミング可能の制御装置30はセントバックユニット50がX−X方向およびY  −Y方向の両方のトラックの各終端立置に達しだ時情報を受ける。
上側アームユニット44、フィンガi−トユニット46、下1g1lアームユニ ット48およびセットハックユニット50として既に触れた以上の新規に構成し た装置に加えて、本システムは、制(財)されかつ(又は)モニターされる装置 も含み、この装置において通例の・ξイプホ゛−リング設備が本発明に併合する ためユニークに改良されている。特に、第1図の動力スリップ182、パイプエ レベータ1.84. 、動力トング186、動カスビナ188、引上げ装置19 0、ブレーキ192はその制御およびモニタリングを可能にするために新規に組 み入れだハードウェアを含む。一実施態様の場合通例の動力スリップ、・ξイブ エレベータ、動力トングおよび動カスビナは米国カリフォルニア用布[ヴアルコ  インターナショナル、インコーポレイテッドオブ オレンジ(Varco I nternational、 Inc、 of Or−ange ) 4社から 人手できる。通例の引上げ装置は米国テキサス州在[コンチネンタル エムスコ 、 ア エルテイーヴイ カンパニイ オブ ダラス(Contine−nta l Emsco、 a LTV Company of Dallas ) 4 社から入手できる。通例のブレーキは米国テキサス州在[ドレテノク、 ア ド レコ カンパニイ オブ ヒユーストン(Dretech、 a Dreco  Company of Houston ) 4社から入手できる。たんにモニ ターされるだけで、プログラミング可能の制御装置30によっては制御されずに 新規に組み入れられたハードウェアを含んでいる装置は第1図の回転テーブル1 94および設置サポート系196である。
これらの、制御されかつ(又は)モニターされる装置のそれぞれの機能について 次に述べることとする。
第1図督よび第19図に関していえば、プログラミング可能の制御装置30は動 力スリップ182の作用を制御する。動、カスリップ182は、ドリル設置フロ ア36の開口に位置しており、ドリル設置フロア36上39 の回転テーブル194とパイプスタンド32との間のくさびとして作用すること によって、ドリル設置!フロア36の下に位置している・々イブスタンド32を 支えるのに使われる。1つの・ξイブスタンド32が他のパイプスタンド32に 連結されるか又は連結を解除される場合、動力スリップ182ば、プログラミン グ可能の制御装置3,0を介して作動されてドリル設置フロア36の下に位置し ている残りのノミイブスタンド32の上端部分を不動につかんで連結又は連結解 除作業中これらの・ξイブスタンドを支える。
動力スリップ182に関する第19図中の概略的なブロック線図についていえば 、プログラミング可能の制御装置30は、残りの・?イブスタンド32へ向かう か又は離れる方向での動力スリップ182の運動を惹起するために、動力スリッ プ182に作用接続されている通例の二ニーマチックな動力式/リンダピストン 装置198を制御する。動力スリップ182のこの運動はトランスデユーサ20 0,202によって検出される。動力スリップ182の・ξイブスタンド32へ 向かう運動および・ξイブスタンド32から離れる運動を検出するトランスデユ ーサ200.202のアウトプットは、それぞれ、プログラミング可能の制御装 置へ伝達されて動力スリップ182の位置ぎめについて本自動システムによって 認識される。加えて、1つのトランスデユーサ204が、°残りの連結された一 Qイプス40 11表山’459−501675 (12)タンド32の上端部 分に動力スリツプ182が8接に係合したかどうかを検出するために動力スリッ プ182に作用接続されている。この保合状態が検出−され、この検出された状 態がプログラミング可能の制御装置30へ伝えられた後にのみ、連結又1は連結 解除作業が開始することになる。/リンダピストン装置19−8およびトランス デユーサ200,202’、204は自動化された動力スリップ182を目的と して通例の動力スリップに組み込まれている。
ゾログラミング可能の制御装置30はざらに第1図のブロック線図て示されてい るように・ξイブエレベータ184の機能も制・卸する。・ξイブエレベータ1 84け、ドリル設置フロア36の下に位置している残りの連結きれたノミイブス タンド32に連結されるか又はこの連結を解除されるパイプスタンド32の上端 部(C係合するために使われる。フイブエレベータ184による・ぐイブスタン ド32へのこの保合が第2A図、第3A図および第4A図に略示されている。・ ξイブエレベータ184は1つの機械式の手のように作用する。この手の開放お よび閉鎖は、第19図中に略示されているニューマチツタな動力式シリンダピス ト7 装置208を制御するプログラミング可能の制御装置30によって制御さ れる。・ξイブエレベータ1840作業音モニターするために3つのトランスデ ユーサ210,212.214が利用される。トランスデユーサ2101 は・ξイブエレベータ184が開いているかどうかを検出し、トランスデユーサ 212は)ξイブエレベータ184が閉じているかどうかを検出する。トランス デユーサ214はパイプスタンド32がノミイブエレベータ184によって密接 につかまれているかどうかを検出する。トランスデユーサ210,212,21 4の各アウトプットはプログラミング可能の制御装置30ヘインゾントされる。
パイプエレベータ184は、トランスデユーサ214が、ノミイブエレベータ1 84にヨって密接に・?イブスタンド32の上端部がつかまれていることをプロ グラミング可能の制御装置30へ指示しだ後にのみ、鉛直方向にノ笥ゾスタンド 32と共に動かされる。トランスデユーサ210,212,214は、1つの自 動化されたノミイブエレベータ184を構成するために通例の・2イブエレベー タに組み込まれている。
ノミイブエレベータ184の鉛直運動は引上げ装置190およびブレーキ192 0作業から生じ、これら両方については第1図中にブロック線図で示されている 。
引上げ装置192は基本的には1つの巻上げ系であって・ξイブスタンド32の 上昇および下降のための動力装置並びに7・−ドウエアを備えている。引上げ装 置190は第2A図から第7A図に示されているようにウィンチ(図示せず)お よびケーブル218を含む。ケーブル91只H暦TMおよびフック220に結合 されている。滑車およびフック220はノミイブエレベータ184に付属してい る。ブレーキ192は引上げ装置190のウィンチに接続されている。ブレーキ 192はドリルストリングに取り付けられたドリルビットに作用する重量又は荷 重を制御するように働き、又、ドリルストリングが縦穴内で鉛直方向で動かされ る時にドリルビットがストップすることになる場所を制御する。
このブレーキ192は、デーリ/グが所望のベースに沿って行なわれるように縦 穴内でのドリルビットの位置ぎめを制御するために、ドリルストリングの重量を 支持するのを助ける。
引上ケ装置190およびブレーキ192と関連して、・ξ1ゾエレベータ184 およびこれに接続されたドリルストリングの運動と協働する所望の・ξラメータ を検出するために、トランスデユーサ222 、 ’224 、226が設けら れている。検出されたこの情報はプログラミング可能の制御装置30へ伝達きれ る。この情報は、ゾログラミング可能の制御装置30が・ξイブエレベータ18 4を所望の位置にすることを可能にし、その結果、動力トング186および動カ スビナ188によってあたえられる連結および連結解除作業のために・ξイブス タンド32を位置ぎめするだめ、・ξイブスタンド32を上側および下側アーム ユニット44.48によってつかむことができる。通例の引上げ装置190およ びブレーキ192の各部のブロック図が、これ43 らに接続されたトランスデユーサ変形形と共に、第19図に示されている。
トランスデユーサ222は、トリル設置フロア36に対して相対的な・Sイブエ レベータ184の位置についてプログラミング可能の制御装置30へ指示をあた えるために使われる。トランスデユーサ224は、パイプエレベータ184が鉛 直方向又は昇・降方向で動かされる場合・Sイブエレベータ184の速度の指示 をあたえるのに使われる。トランスデユーサ226は・Sイブエレベータ184 におけるドリルストリング重量又は荷重の指示をあたえるのに使われる。このよ うな情報および適宜なソフトウェアの使用により、プログラミング可能の制御装 置30は、例えば所定又は所望の位置、速度2よび重量復の比較に基いて、縦穴 内(Cおけるドリルストリングに位置変]ヒをあたえるべきかどうか決定するこ とが可能である。
プログラミング可能の制御装置30は動力トング186および動カスビナ188 の機能も制御する。動力トング186は第20図にブロック図で示しているよう に多数のシリンダピストン装置23’0,232,234.2’36,238, 240,242,244,246、を含む。シリンダピストン装置230〜24 6d油圧式に作動され、第20図にその何個の機能がブロック図で示きれている 。通例の動力トングの機能は周知の形式である。各シリンダピストン装置2.3 0〜246は、1つの収縮位置トランスデユーサ(RT)および1つの伸長位置 トランスデユーサ(ET)が作用接続されているように構成されている。付加的 に1プログラミング可能の制御装置30は/リノメ゛ピストン装置230〜24 6に通じていて所要の時にその伸長・収縮を制御する。このように、本自動/ス テムは、自動式動力トング186を得るため、プログラミング可能の制御装置3 0へ通ずるトランスデユーサ2452’47 、249 、2’51と共に、伸 長および収縮位置トランスデユーサを組み入れることによって通例の動力トング を改良した。
第20図についていえば、シリンダ装置230は、パイプスタンド32の連結お よび連結解除のだめの位置へ動力トング186を移すために、動力トング186 をトランクに沿って縦穴へ向かって、かつ縦穴から離れる方向へ動かすのに使わ れる。/リンダ装置230と協働する伸長および収縮位置トランスデユーサは、 動力トング186が縦穴のところに位置しているか又は収縮状態で縦穴から離れ ている場合プログラミング可能な制御装置30へ知らせる。シリンダ装置232 は、動力トング186および動カスビナ188のユニットを、2つの隣接する/ 8イブスタンド32のカップリング継ぎ手と適正に整列し得るように昇降させる ために使われる。この7リンダ装置232と協働する伸長および収縮位置トラン スデユーサは、前記ユニットの上昇又は下降位置についてプログラミング可能の 制御装置30へ知らせる。シリンダ装置234もプログラミング可能の制御装置 30によって制御され、動力トング・動カス♂ナユニットがケリーブソンユを最 上部のパイプスタンド30に接続する際に使われる。このシリンダ装置234の 伸長および収縮位置トランスデユーサは、シリンダ装置234の作動中動力トン グ186が前進又1は後退位置にあるかどうかについてプログラミング可能の制 御装置30へ知らせる。
動力トング186は上側および下側のドア並びに各ドア用のラッチを有している 。・ξイブスタンド30を受け取るのに先立って、ドアはランチをはずして開放 させねばならない。/リンダ装置1t236,238がそれぞれ上側ドアを開放 し、カニクラッチをはずす。これらシリンダ装置と協1動するトランスデユーサ は上側ドアが開放されているか又は閉ざされているか、かつ上側ドアがラッチを 掛けられているか又ははず烙れているかについて検出する。同様に、シリンダ装 置240゜242はプログラミング可能の制御装置30によって制御され、それ ぞれ下側ドアの開放およびランチはすしのために使われる。これらの/リング装 置と協働するトランスデユーサは、下側ドアが開放されているか又は閉ざされて いるか、かつ下側ドアがランチを掛けられているか又ははずされているかにつ1 ハてプログラミング可能の制御装置30へ指示をあたえる。ン1ノンダ装置24 4もプログラミング可能の制御装置30によ−って制御され、取りはずすか又は 付は加えるべき・ξイブスタンドを保持するだめのシリンダの開放およびよび収 縮位置トランスデユーサは、クランプが開放されているか又は閉鎖されているか についてプログラミング可能の制御装置30へ指示をあたえる。シリンダ装置2 46は、パイプスタンド32へ、隣接の一8イブスタンドとの連結又は連結解除 のためにトルクをあたえるのに使われる。このシリンダ装置と協働するトランス デユーサは、シリンダ装置246がトルクをあたえるだめの位置にあるか又はト ルクサイクルを終了したかについてプログラミング可能の制御装置30へ知らせ る。
以上の種種の7リング装置230〜24・6と協働する伸長および収縮位置トラ ンスデユーサにカロえて、動力トング186が隣接ノミイブスタンド32の連結 又は連結解除のだめの適正位置にあるかどうかについてトランスデユーサ245 がプログラミング可能の制御装置30へ知らせる。トランスデユーサ247は、 ・8イブスタンド32が実際に動力トング186によってシリンダもしくは保持 されているかどうかについてプログラミング可能の制御装置30へ指示をあたえ る。動動力トング186が2つのノパイブスタンド32間の接47 続を生ぜしめるために・Sイブスタンド32へ最大トルクを及ぼした場合に検出 するだめの1つの圧力スイッチである。
動力トング186が先ず最初に隣接ノパイブスタンド相互間のカンプリングをし ゃ断した場合に、動カスビナ188が次に使われて隣接・ξイブスタンド相互間 の連結解除を完全にする。動カスビナ188は亭20図にブロック図で示されて いるシリンダピストン装置250を有し、このシリンダピストン装置250は、 動カスビナ188のスピナクランプの開放又は閉鎖て使うために、ゾログラミン グ可能の制御装置30によって制御される。このシリンダピストン装置250と 協働する伸長および収縮位置トランスデユーサは、クランプが開放されているか 文は閉鎖されてい石かについてプログラミング可能の制御装置30へ知らせる。
第5A図に図示されているように、スピナクランプは、閉鎖し次第パイプスタン ド32をそのカップリング近くに係合して保持するのに使われる。・Sイブスタ ンド32の連結解除又は連結を許す前にスピナクランプが実際に、6イブスタン ド32に係合しているかどうかについて、プログラミング可能の制御装置30へ 指示をあたえるだめに、通例の動カスビナ188に1つのトランスデユーサ25 1が作用接続されている。
スピナクランプがパイプスタンド32のカップリング近くに係合した後に、第8 図にブロック図で示され48 頽ua59−501fi75 (14)ティる動 カスビナ188の油圧動力式のスピナモータ252が、パイプスタンド32を付 は加えるか又は取りはずすかによって隣接・ぐイブスタンド32のねじ式の連結 又は連結解除に使うため(て、プログラミング可能の制御装置30を介して作動 される。
隣接・Sイブスタンド32の連結解除の場合、これら・Sイブスタンド32が完 全に連結を解除されているかどうかのモニタリングがトランスデユーサ254( ピノアウト)によってなされる(第8図参照)。一実施例シておいては、このト ランスデユーサ254が、隣接・ξイブスタンド相互間に何らかの「空隙」があ るかどうかを検出する。空隙があるならば、トランスデユーサ254によってプ ログラミング可能の制御装置30へ信号が送られて、隣接・Sイブスタンド32 が互いにもはや接続されてないことを指示する。回置の態様で、トランスデユー サ256(ピンイン)は、スピナモータ252が連結作業中その役割を完了し、 かつ動力トング186がカップリングを固定するための所要のトルクをあたえる のに使うことができる場合に、プログラミング可能の制御装置30へ知らせる。
以上述べた装置の制御並びにモニタリングに加えてプログラミング可能の制御装 置30は、ポーリング作業において通例使用される設備をもモニターする。第1 図に示さ杵ているように、プログラミング可能の制御装置30は回転テーブル1 94の機能をモニターす9 る。ポーリング中回転テーブル194はドリルストリングに作用接続されている 。この回転テーブル194は、水平面内で回転させるためにドリル設置フロア3 6の下に位置しているモータによって動力を受け、その回転運動は、ドリルビッ トを回転させるためにドリルストリングに伝達される。この回転テーブル194 は、作動されて運動しているかどうかモニターされる。
は安全性を高めるために禁止される。
プログラミング可能の制御装置30は又第1図のゾロツク図においてドリル設置 サポート系196として示しだ他のさまざまなポーリング条件をもモニターする 。本発明は・Sイブスタンド32の安全な取りはずしおよび追加に関連した完全 な制御分よびモニタリングを目指すので、油圧および空圧の大きさ、泥水ポンプ の作業状態、ポーリング作業近くにおける有毒ガスの有無のような植種の条件が モニターされる。これらの条件に加えて、他の多くのポーリング関連条件又はパ ラメータをモニターし、それに関する指示をゾログラミング可能の制御装置30 およびこれと共に利用される適宜なソフトウェアに供用することもできる。代表 的には、何個の仕様又はユーザの希望を所望のモニタ機能を得るために適合させ ることができる。
第1図のブロック図中に示されているように、本発明の別の新規な装置td侵侵 入全全系58である。この侵入安全系258はノミイブスタンド32の取りはず しおよび追加の際の安全性を最大限にするために利用される。この浸入安全系2 58はプログラミ・ング可能な制御装置30によってモニターされ、かつ制御さ れる。
この侵入安全系258は、例えば、ドリル設置オペレータ又は作業員が特定区域 内、例えば上側アームユニット44、フィンガデードユニット46、下側アーム ユニット48、セノトパソクユニット50、動力スリップ182、パイプエレベ ータ184、動力トング186および動カスビナ188によって占められる区域 を含む特定区域内に居るかどうかを決めるだめの多数がこのような区域内に居る ならば、プログラミング可能の制御装置30は当該特定区域内でΩ怪我の可能性 を最少限にするために、自動的にシステム作業を打ち切るようにプログラミング されている。
51 作業形式 次に、ドリルコラムからのノミイブスタンド32の取外し作業が略示されている 第2A図、第2B図及び第2C図〜第7A図、第7B図及び第7C図を特に参照 しながら本発明による自動化/ステムの作業形式を説明する。・ξイブスタンド 32の取外し作業に関連した一連の作業段階I′iドリル工業では[トリソピン グ・アウト(tripping out )Jと呼ばれている。代表的な例とし てノミイブスタンド32のトリノビフグ・アウトは損傷したドリルビットを交換 するために必要である。
そこで必然的に、多数の・ξイブスタノl−″32が連結を解除されて積み重ね られるか又は貯蔵きれねばならず、これによってドリルビットを縦穴から引き上 げて交換することができる。。
実際のトリノビフグ・アウト作業を始める前にいくつかの予備的な作業が行なわ れる。特に、最上位の・ξイブスタンド32の、−ドリル設置フロア36から上 方に延びている上端部に結合されたブ/ユ及び、管の方形の部材又はケリー(K elly )が最上位の・ξイブスタンド32の上端部から取シ外されて、/ξ パイプレベータ184によって僅かな距離だけ持ち上げられ、次いで、ラットホ ール(rathole )という名で呼ばれている箇所に貯蔵される。ケリー及 びブシュが貯蔵これた後でこれらはノパイブエレベータ+84から取り外される 。次に引上げ装置190が作動せしめられ、ケーブル218及び・ξイブエレベ ータ+84e降下式せて、ドリル設置フロア36から外に延びている・ξイブス タンド上側部分に係合させる。これによって・81プエレベータ184は・♀イ ブスタンド32の上〜側部分を確実に掴む(第2A図参照)。トランスデユーサ 214が、パイプスタン132が・ξイブエレベータ184によって確実に掴ま れているということを検出すると、引上げ装置190が作動せしめられて・ξイ ブスタンド32を所定の高さに持ち上げる。
プログラミング可能な制御装置30が、・ξイブスタンド32の連結又は連結解 除における各作業工程のシーケンスの正しい発生が植種のトランスデユーサ及び 駆動装置によって確認されるようにプログラミングされていることは重要なこと である。この確認は、なにか別の動作が許され8前又は次の作業工程が行なわれ る前になされる。例を挙げると、パイプスタンド32が・ξイブエレば一夕18 4によって保持されているか否かに関しての表示を与えるためにトランスデユー サ214の出力はプログラミング回層な制御装置30に送られる。もし・ξイブ スタンド32が掴まれているということを確認する表示が与えられないと、次の 作業工程は導入されない。
・ξイブスタンド32が所望の位置を占めると、動力スリップ182がプログラ ミング可能な制御装置3゛0によって作動せしめられ、これによって動力スリッ プ3 +82はドリル設置フロア36の下の・ξイブスタンド32に係合しかつこれを 支持する。トランスデユーサたことを示す信号を送る。
・ξイブスタンド32の上昇中には上側アームユニット44も作動せしめられ、 第3A図及び第3B図に示されているようにその収縮した待機位置から延び始め る。上昇する・ξイブスタンド32が所定の高さに達すると、上側アームユニッ ト44の第3の伸長可能な部分62は、該部分62のジョー72がノミイブスタ ンド32の上側部分のあたりに位置するように位置決めされる。上側アームユニ ット44の伸長中、駆動装置80はプログラミング可能な制御装置30に上側ア ームユニット44の水平位置を示す情報を送る。この際に駆動装置74にはエネ ルギが供給されて、上側アームユニット44のノヨー72は・ξイブスタンド3 2の上側部分を掴み始める。上側アームユニット44がパイプスタンド32にゆ るく係合すると、トランスデユーサ84はプログラミング可能な制御装置30に 、・ξイブスタンド32が上側アームユニット44によって保持されたことを示 す信号を送る。
この際に捷た典型的な運転形式では、下側アームユニット48の下側アームII Oは駆動装置114によって・ξイブスタンド32の下側部分に向かってのびろ 。
上側アームユニット44の運転と同様に駆動装置、+ 14はプログラミング可 能な制御装置30に下側アーム110の水平位置に関連した情報を連続的に送っ ている。この結果、下側アームユニノヒ−48が−ξパイプタンド32の下側部 分を掴むのに適した位置を占めると、下側アームユニット48の伸長は止めらn る(第4A図及び第4C図参照)。次いで駆動装置138が作動せしめられて、 下側アームユニット48のジョースリップ132はノミイブスタン132の下側 部分の外周に係合して・ξイブスタンド32の回動を許すように同・ξイブスタ ン132をゆるく掴む。
上側アームユニット44と下側アームユニット48とによって・ξイブスタンド 32が掴まれる間、動力トングj86及び動カスビナ188は・ξイブスタンド 32に向かって運動せしめらnる(第4A図及び第4C図参照)。動力トング1 8.6及び動カスビナ188は第2A図〜第7C図においてはシングルユニット トシて示されている。第5A図及び第5C図に示さnているように動力トング1 86及び動カスビナ188は、隣接した・ξイブスタンド32間の連結を解除す る位置にある。動力トング186及び動カスビナ188の運動においては異なっ た2つの手段を用いることができる。第1実施例では//グルユニットである動 力トング186と動カスビナ188とがトラックに活って運55 186と動カスビナ188とが・ξイブスタンl’32に係合するために油圧駆 動式の伸縮自在な部分を有している。
上述の予備的な作業の終了後に、ドリッピング・アウト作業を始めることができ る。すなわちプログラミング可能な制御装置3oは、まず初めに2つの・ぐイブ スタンド32の接合部におけるカップリングを解除するために単数又は複数のシ リンダ・ピストン装置230〜246を制御する作業工程を導入する。このよう にまず初めにカップリングが解除された後で、プログラミング可能な制御装置3 oはスピナモータ252を作動させて、12リル設置フロア36の下に延びてい る残ったノミイブスタンド32がら、持上げられた・ξイブスタンド32全完全 ゛に取9外す。スピナモータ252を用いて隣接した・ξイブスタンド32間の 連結を解除する間中、プログラミング可能な制御装置3oはトランスデユーサ2 54を引続きモニタしている。隣接した・ξイブスタンド32が連結を解除され るが又は引き離きれると、トランスデユーサ254は両・ξイブスタンド32間 に生じた間隙を検出し、隣接した・ξイブスタン132の連結がいまや解除され ていることを示す信号をプログラミング可能な制御装置3oに送る。・?イブス タンド32の連結が解除されると同時に、プログラミング可能な制御装置3oは エネルギを供給する駆動装置118によって下側アーム+10を作動させ符表■ コ59−501Gン5(16) て、該下側アーム全上方に運動きせる。これによって゛ジョースリップ132は ・ξイブスタンド32にしっかりと係合せしめられて・ξイブスタン132の下 側部分は確実に掴まれる。この時に下側アームユニット48のトランスデユーサ 139は、連結を解除された又は引き離されたノミイブスタンド32が該パイプ スタンド32の移動のために確実に掴まれていることを示す。
プログラミング可能な制御装置3oばいまや引き続き駆動装置118を作動させ て下側アーム+10を上昇させ、これによって解離された・ぞイブスタンド32 は残っている連結された・ぐイブスタフF32がら鉛直方向に離反運動せしめら れる。
さらに、隣接した・ξイブスタンド32接合部に・おける連結解除作業中・ξイ ブエレベータ184もプログラミ/り可能な制御装置3oによって・スリップ・ ピストン装置208を介して作動せしめられ、これによって同/パイブエレベー タ184はノミイブスタンド32の上端部を解放する(第5A図参照)。この時 にまた上側アームユニット44も収縮せしめらn、連結を解除された・ξイブス タンド32の上側部分と下側部分とは鉛直方向において一直線ではなくなる。次 いで駆動装置116が作動せしめられて、・ξイブスタンド32の下側部分を掴 んでいる下側アーム1lOThセツト・パソクユ予ノド50の上に旋回させると 、・ぐイブスタンド32の上側部分と下側部分とは再び鉛直方向で一直線に位置 する。下側アーム+10のこの旋回運動中駆動装置+16はプログラミング可能 な制御装置30に下側アーム+10の位置に関しての情報を送り続ける。
また、プログラミング可能々制御装置30はセット・パンクユニット50の位置 を、特に、取り外された・ξ會ゾスタンド32の下端部を受容する、2つのカッ プ178のうちの選ばれた一万のカップの位置をモニタしている。このカップ1 780′i本来・ξイブスタンド32を受容するために(は逆V字形構造の脚1 54の頂部に位置している。もし、カップ178がこの適正位置にないよう彦望 ましくない状態が生じた場合又はセント・パックユニット50がその待機位置を 占めていない場合には、プログラミング可能な制御装置30は望ましくない状傅 がfω正されるまで作業を中断する。
セント・パンクユニット50とカップ178とが適正位置を占めている所望の状 態において、下側アーム]10は結局十分に旋回して、・ξイブスタンド32の 下側部分をカップ178の開放側に置く。セット・パックユニット50に作用結 合されているトランスデユーサ180は、受容された・ξイブ・スタンP32が いまやカップ178によって保持されていることを検出してプログラミング可能 な制御装置30に表示を送る。
プログラミング可能な制御装置30は次いで下側アーム110を作動させ、該下 側アームを降下せしめて・ξイブスタンド32からジョースリップ132を外す 。
8 この際にジョー134は開放せしめられて、下側アーム110は次いで旋回及び 収縮せしめられて他の・ξイブスタンド32との係合位置へともたらされる。
上側アームユニット44とセント・パックユニット501j:いtや協働して、 取り外された・ぐイブブタン)32が上側キャリッジ142に載せられてトラッ ク158に沿って後進Y方向に移動せしめられる間中、同・ξイブスタンド32 をほぼ鉛直な状態に保つ。Y方向における運動量は、取り外された・ξイブスタ ンド32がドリル設置フロア36のどこに貯蔵されるかによって決定される。第 2図及び第3図に関して言えば、取り外された・笥プスタノド32ばほぼ貯蔵範 囲の最下位の右隅に貯蔵きれる。従って上側キャリノ)J42はトラック158 のセットに沿って後進Y方向にトランク158のセットの終端部に向がって運動 せしめられる。同時に上側アームユニットが収縮せしめられて、・ξイブスタン ド32の上端部は同・ξイブスタンド32の下端部とほぼ鉛直方向で一直線に保 たれる。
取り外された・ぐイブスタンド32がY方向における所望の位置に到達すると、 プログラミング可能な制御装置30が駆動装置68を作動させる。この駆動装置 68によってリスト64はプログラミングされた方向に、図示の例ではフィンガ デード区分86に向がって旋回せしめられる。旋回運動の程度は、連結を解除さ れた・ξイブスタンド32を受容する選ばれたスクリュコンベヤ94の端部に隣 接して同・ぐイプスタ/ド32が位置決めされるようにあらかじめ定められてい る。
リスト64の所定の旋回運動の終了時に、伸長可能なリスト部分67を選ばれた スクリュコンはヤ94に対して平行にかつ該スクリュコンベヤの近くにまでのば すべく駆動装置68はさらに作動せしめられろ。これと同時に伸長可能な、リス ト油分67はのは烙れ、選ばれたスクリュコンベヤ94は半回転する。伸長可能 なリスト部分67の所定の伸長と選ばれたスクリュコンベヤ940半 が作動せしめられて、2ヨー72を開放しかつ利用できるらせん状面95に・S イブスタンド32を放出する。
・ξイブスタン)32が放出されてらせん状面95に保持されると、サーボモー タ68がもう一度作動せしめられて伸長可能なリスト部分67を収縮きせる。伸 長可能なリスト部分67の所定の収縮が終了すると、リスト64はその出発位置 に旋回し、上側アーム52は、連結を解除される次の・Sイブスタンド32を掴 むために再び延ばされ得る。
第2A図、第2B図及び第2C図の概略図を参照しながら説明すると、上側アー ムユニット44がその待機位置に戻される間、セント・パンクユニット50は後 進.X方向に運動せしめられ、これによって取シ外された・Sイブスタンド32 は貯蔵範囲の最下位の右側角隅又は箇所に配置され得る。この箇所において、ノ ミイブスタンド32の下側部分を保持するカップ178及びブラケット176は 、上側キャリノu142の傾斜トラック166に清って下方に運動せしめられる 。カップ178が傾斜トラック166の下端に達する9.!l:、カップ178 の開放側はノミイブスタンド32の下iから側方に離され得る。これによってセ ント・パンクユニット5Qが前進X方向に運動できるようになり、パイプスタン ド32の下側部分はセント・パンクユニット50から離さnて、ドリル設置フロ ア36に支持される。
セント・パンクユニット50が・Sイブスタンド32の下端部を移動させている 間に、ノミイブエレベータ184は、連結を解除きれる次の・ξイブスタン)3 2を受容するためにもう一度降下せしめられる。取り外された第1のパイプスタ ンド32を解放すると、セラトド32を受容するためにその待機位置又は基準位 置に運動せしめられる(第3C図参照)。
上に述べた過程は、第1のフィンガデート区分86の各スクリュコンベヤ94が ・Sイブスタンド32を1つずつ受容するように続けられる。この後で第1のフ ィンガぎ一ド区分86の各スクリュコンベヤ94は選ばれた形式で第20ノξイ ゾスタンド32を受容する。
スクリュコンベヤ94を充てんするこの方法は、第1のフィンガデート区分86 のすべてのスクリュコンベヤ94が・Sイブスタンド32によって満たされるま で続く。これが完了すると、各・ξイブスタンド上側部分は選ばれたスクリュコ ンベヤ94内に移動せしめられ、スクリュコンベヤ94の半回転は、伸長可能な リスト部分67による、取り外された各ノミイブスタンド32のスクリュコンベ ヤ94への引渡しと協働せしめられる。・Sイブスタンド32の下側部分はドリ ル設置フロア36の表面における所定の位置へと移動せしめられる。スクリュコ ンベヤ94が取り外された・Sイブスタンド32によって見金に満たされると、 貯蔵された各・Sイブスタンド32の各上側部分はもう一度・Sイブスタンド3 2の各下側部分と鉛直方向で一直線になる。
それというのは、次の・Sイブスタンド32がスクリュコンベヤ94によって受 容されろたびに、スクリュコンベヤ94はすべての・Sイブスタンド32の上側 部分を半回転分だけ運動させるからである。従ってその時に選ばれたスクリュコ ンベヤ94が回転して・Sイブスタンド32を、上側アームユニット44が・S イブスタンド32を引渡す端部とは反対側のスクリュコンベヤ端部に位置した開 放しているらせん状面にもたらし、これによって・Sイブスタンド32はほぼ鉛 直になる。
第1のフィンガデート区分86のすべてのスクリュコノベヤ94の利用できるす べてのらせん状面95が取り外された・ξイブスタンドによって満たされると、 セット・/ぐツクユニット50は、さらに取り外きれた・Sイブスタンド32を 後進X方向とはν向きの前進X方向に運ぶために使用される。つまり、いまや両 カップ178のうちの他方のカップが取り外された・Sイブスタンド32の下側 部分を受容するために選ばれ、上側アームユニット44のリスト64は逆方向に 旋回して、取り外された一ξイブスタンド32を第2のフィンガN−p区分88 のスクリュコンベヤ94内にもたらす。このようにして、両フィンガデード区分 86,88及びその下に位置しているドリル設置フロア36は取り外された・S イブスタンド32によって所定の形式で満たされ得る。
・Sイブスタンド32の下側部分を解放するための所定の位置へのセント・パッ クユニット50の移動時に、プログラミング可能な制御装置は駆動装置148, 160全作動きせる。これら両駆動装置148,160は、セント・パックユニ ット50が所望の位置にあるか否かの検出を可能ならしめるためにプログラミン グ可能な制御装置30に能動フィードバック信号を送る。
そ扛ぞれあらかじめ定められたX,Y位置にセット・パックユニット50が到達 すると、プログラミング可能な制御装置30は所属のサーボモータ駆動装置14 8、+60の作動を止める。本自動化システムにおける既述の運動制御と同様に 、セット・・9ツクユニツト50を含めて制御さnる装置すべてを適正位置にも たらすためには適宜なノットウェアを考案することができろ。
1゛リル設置フロアに残されている・ξイブスタンド32に、取外されたパイプ スタッドを連結し又は付加していく、一般に当該分野において「ドリッピングイ ン」(tripping 1n )と呼ばれている工程に関しては、上に述べた 工程が実質的に逆の順序で行なわれる。その典型的々場合について説明すると、 取外された・ξイブスタン)’ 32 ff:受取った最後のスクリューコンベ ヤ94が、上側アームユニット44のジョー72によって受取られるべき位置へ ノミイブスタンド32の上側部分を移すために作動される最初のスクリューコン ベヤとなる。同じく、セントパンクユニット50も、この最後に取外さ九ること になった・?イブスタンド32を受取るべき位置に移きれろ。上側アームユニッ ト44及びセントパックユニット50が上記・ζイブスタンド32全移動させた 後は、セントパンクユニット50ばその待機位置(漁備位置)にあり、下側アー ムユニット48は、ノミイブスタンド32の下側部分に係合すべく作動せしめら れ、かつ該/8イブスタンド下側部分を、ドリル設置フロア下に延びている、若 干の残きれている・ξイブスタンド32に整列する位置に移す。動力トング18 6及び動カスビナ188は接合された・ξイブスタン)32を互いに連結させる ために作動せしめられ、他方、連結されるべき・ξイブスタンド32の上側部分 は上側アームユニット44によってノミイブエレベータ184に整列する位置へ 動かされる。ノミイブエレベータ184は、連結されるべきノミイブスタンド3 2の上側部分に係合する。該・ξイブスタンドの下側部分での連結が完了すると 、動力スリップ182”が、丁度連結され了った・ξイブスタンド32の保持か ら解放されろ。・ξイブスタンドエレベータ184はPリルスドリノグを僅かに 上昇させ、ドリルストリングの重量を・ξイブエレベータ+84へ移す。次いで ・ξイブエレベータ184は引上げ装置190によって下るで九、その結果新た に連結でれた・ξイブスタンド32はドリル設置フロア36の下方へ下ろされる 。このような形式で、付加的の・ξ・rプスタン)32は貯蔵部から取出され、 残存している・ξイブスタンド32へ連結でれ、ドリル設置フロア36下へ下ろ される。
ソフトウェアの利用により、スクリューコンベヤ94の作動順序については、種 々異なる特別の7−ケ/ス制御が可能である。例えば、各・ぐイブスタンド32 の使用及び疲労を出来るだけ均等化するために、・ξイブスタンド32の選択順 次を適当に定め、その結果、例えばドリルス) IJングから取外さ扛た最後の パイプスタンl’、32が、ドリルストリングへ再び連結でれる最初の・ξイブ スタンド32にならないようにすることが可能である。
・ぐイブスタンド32の取外し及び再連結の工程中、プログラミング可能な制御 装置30は、ターンテープ5 ル194及び設備支持系19.6のようなセーソ/ダ関連設備を連続的にモニタ することができる。あらかじ適当な作用を生ぜしめ、例えば系動作を遮断又は停 止する。既に述べたように、設備のこれらの構成部分のモニタの他に、プログラ ミング可能な制御装置30′は、マ蛇、上Illアームユニット44.フインガ ゼ−ドユニット46.下側アームユニット48.セントパックユニット50.動 カスリップj82.−”イブ引上げ装置190、ブレーキ194及び侵入安全系 258のような制御される装置の作動をもモニタする。これらの制御された装置 の1つに所定の故障条件が生じた場合、又はこnらの装置の単数又は複数の装置 の機能に故障が生じた場合、プログラミング可能な制御装置30は直ちに適正に 作用する。
本発明による自動車制御の他に、本発明の系はまた半自動的な作業をも行なうこ とができ、その結果1人のオペレータ又は作業員で完全自動化された系を操作す ることができ、ハードウェア設備の機能を直接制御することができる。特に、上 側アームユニット44゜フィンガデートユニット46.下側アームユニット48 及びセントパックユニット50は個別的に制御することができる。また、勤カス リップ182.ノξイブエレベータ184.動力トング186及び動カスビナ+ 88も個別的に制御することができ、これにより、プログラミング可能な制御装 置30による完全自動制御をうけることができる。
また、上側アームユニット44.フィンガボードユニット46.下側アームユニ ット48.セントパンクユニット50及びその他の制御又は七ン/ノグされる装 置のそれぞれを1つ又はそ汎以上の組合わせにおいて機能しないようにする装置 を設けることも可能である。従って、制御又は七777グされる装置の1つに該 装置を機能させない故障が生じた場合プログラミング可能な制御装置30によっ て、非自動的な/−ケンスで他の残りの装置を選択的に使用し、“半自動”方式 で連続作業を行なうことも可能である。
ざらに、故障の場合に、本発明の系の一部を手動で、換言すれば手によって機械 的に例えばし・2及びラチェット機構(図示せず)により操作し、系の作業と連 続させるための装置を設けることも可能である。
以上の詳細な記述に基いて本発明の有意義な特徴を記述する。自動化された・ξ イブ操作系によ扛ば、プーリングに伴なうパイプの前記のドリッピングアウト及 びドリッピングインの実施に必要な作業員数を最小限に減じることができる。ま たこれに付随して、作業員の安全性も著しく高めら江る。そnというのは作業員 は・ξイブの連結及び取外し作業に直接にたずされる必要がないからである。ざ らに、プーリング作業に関する適切な・ξラメータ及び条件がモニタさn、その 結果、このような故障条件の存在を作業員に知らせるために故障条件が指示され 、可能な作業員のけがが最小限に減じられる。不発明の系は、必要な場合1人の オペレータを介在させるように設けられており、かつまた可能な限り、従来のポ ーリング設備を少ない自動化経費で利用することを可能にするものである。式ら に、本発明は作業の反復可能性を最大限に高め、作業経費及び維持費を低減させ 、かつ・Sイブの迅速な取扱い及び移動能力を増大させるものである。
本発明はその特殊な実施例に関連して記述されたが、本発明の思想及び範囲内に おいてさらに種々異なる態様で実施することができろ。
免1図 鬼2へ図 慨3A図 第4A図 第5A図 第6A図 鬼7八図 鬼24図 第30図 補正書の翻訳文提出書(特許法第184条の7第1項)昭和59年4月17日 特許庁長官 若 杉 fO夫 殿 ]、 国際出願番号 PCT/US 83101217 2、発明の名称 自動化された・ノイズ設備系 3、 特許出願人 名 称 フェア)″ Fリリング チクノロシーズ インコーポレイテッド代表 者 追 完 国 籍 アメリカ合衆国 4、代理人〒100 住 所 東京都千代田区丸の内3丁目3番1号昭和58年11月22日 請 求 の 範 囲 1 ・ノイズの上側部分に係合する上側アーム装置、パイプの下側部分に係合す る下側アーム装置、上記上側アーム、装置から受取ったパイ°プの上側部分を保 持するフィンガボード装置、 ・ノイズの下側部分を受取りかつパイプの下側部分を所定の位置に位置づけるた めに運動可能であり、かつ・ノイズの下側部分を受取るだめのカップ装置を有し ている搬送装置、 L記カップ装置が上記の所定の位置にあるときに一−カップ装置を動かすための 装置、 上記上側アーム装置及び上記下側アーム装置と協働して上記上側アーム装置がパ イプを掴んだか否かを検出するため及び上記下側アーム装置がノイズを掴んだか 否かを検出するだめのトランスデユーサ、上記上側アーム装置、上記下側アーム 装置、上記フィンガボード装置及び上記トランスデユーサと協て、上記上側アー ム装置、上記下側アーム装置上記フィンガボード装置を自動的に制御してパ、7 ど貯蔵位置へ動かす制御装置、それも、上記トランスデユーサ装置が上記制御装 置に上記上側アー亘及び上記下側アーム装置によってそれぞれパー掴まれたこと を知らせたときに、上記上側ア装置及び上記下側アーム装置を介してパイプを一 制御装置、 69 を有している、デーリング設備系に使用される自動装置。
2 上記搬送装置が3つのトランスデユーサを有し、第1のトランスデユーサは 上記制御装置に、上記カップ装置が・Sイブの下側部分を受取るために適当な位 置にあるか否かに関する情報を与え、第2のトランスデユー1すは上記制御装置 に、上記カップ装置が・Sイブを解放する位置にあるか否かに関する情報を与え 、第3のトランスデユーサは上記制御装置に、上記カップ装置がパイプの下側部 分を掴んでいるか否かに関する情報を与える、請求の範囲第1項記載の装置。
3 上記搬送装置が、 第1の方向で運動可能な下側キャリッジ、上記下ff1ll−rヤリツノ上に支 持されていてかつ第2の方向で運動可能である上側キャリツノ、上記上側キャリ ッジ上に支持されていて上記カップ装置を案内して上下方向で動かすだめの傾斜 トラック装置、 を有している、請求の範囲第1項記載の装置。
4、上記上側アーム装置が、 本体と該本体内に収納されている複数の部分から成る上側アームユニット、 上記本体を不動の位置に支持する装置、上記複数の部分が上記本体から伸長する ことがで70 特開5sq−5o1675(25)きるように上記複数の部分を 支持する装置、上記複数の部分と協働して各部分が上記本体から伸長しているさ いにその回転を防止する装置、上記複数の部分を伸長させる伸長装置、°−上記 伸長装置のねじ装置の少なくとも1つを回転させる装置、を有しており、 かつ上記伸長装置が、上記複数の部分と協働する、回転可能な雄ねじ装置を有し ており、かつ上記複数と協働し、その結果上記ねじ装置の一方が回転した場合に 上記複数の一つの部分が他の部分に対して相対的に運動せしめられる、請求の範 囲第1項記載の装置。
52つの・Sイブ間のジヨイントの解除及び形成に使用される動力トング、 2つの・Sイブの分離及び連結に使用される動カスビナ、 ・Sイブの昇降に使用されるノミイブエレベータ、上記動力トング、上記動カス ビナ、上記・Sイブエレベータ及び上記動力スリップ、に作用液していて上記制 御装置による上記動力トング、上記動カスビナ、上記−Sイブエレベータ及び上 記動力スリップのモニタ及び制御を可能にする装置、 1 を有して℃・る、請求の範囲第1項記載の装置。
6 下側アーム装置が、 ・Sイブスタンドを支持しかつ運動させる下側アームユニット、 上記下側アームユニットを鉛直方向、水平方向及び回転方向に運動させる装置、 上記下側アヘムユニットを上記鉛直方向に運動させるために支持する支持装置を 有しており、上記支持装置が、 複数のトラックを固定位置に支承する装置、上記下側アームユニット上に支承さ れた複数のローラを有しており、 上記ローラが上記トラックに接触しており、上記=−ラが上・記・Qイブスタン ドの重量によって上記下側アーム装置上にかげられるスラストに抗するように配 置されており、 上記ローラのうちの若干のローラが異なる直径を有しており、 上記ローラが小さい直径を有していて上記トラックとの接触を保証するべく調節 可能に支承されており、 上記ローラが大きな直径を有して(・てスラスト抵抗を有するように配置されて いる、請求の範囲第1項記載の装置。
7 ・Sイブの上側部分を保持し、 上記パイプの下側部分を保持し、 上記・Sイブの上側部分を所期の位置へ動かし、上記・Sイブの下側部分を可動 のカップ装置を有する搬送装置へ動かし、 上記カップ装置を上記・Sイブの下側部分を受取るための所期の位置に位置づけ 本、 上記・Sイブの下側部分をカップ装置内へ受取り、上記搬送装置を所定の位置へ 動かし、 上記カップ装置を下方へ動かし、 上記カップ装置から上記・Sイブの下側部分を解放し、 上記・Sイブの下側部分を解放する、 上記の工程より成る、パイプを貯蔵する方法。
8 パイプを回転運動を許容するように掴み、隣接・ぐイブから上記・Sイブの 連結を外し、上記・Sイブを掴んで上記・Sイブの回転運動を防止し、 上記・Sイブを動かす前に上記パイプが掴まれていることを検出し、 上記パイプの下側部分を搬送装置へ動かし、上記・Sイブの下側部分を搬送装置 へ解放し、上記搬送装置を所定のパイプ貯蔵位置へ動かす、上記工程より成る、 連結、を外された・Sイブを貯蔵する方法っ 92つの隣接した・ぐイブ間のジヨイントを解除する73 ユニットを用い、 トランスデユーサを用いて上記ユニットが上記ジヨイントを解除する所期の位置 にあるか否かを検出し、 上記ユニットによって上記ノミイブを受取り、トランスデユーサを用いて上記ユ ニットが上記・ぐイブを掴んだか否かを検出し、 上記の2つの隣接した・ξイブの連結を外し、上記の2つの隣接した・ξイブの 連結が外れたことを検出する、 上記工程より成る、パイプの連結を外す方法。
10、 (at 第1のパイプ゛の上側部分を掴み、(bl 第1の・ンイプの 下側部分を掴み、(C)隣接した・ぐイブから第1の・にイブの連結を外し、( d) 第1の繋イブの上側部分を回転可能のコンベヤへ動かし、 (、) 第1の・ξイブの下側部分を搬送装置へ搬送し、(r) 第1のノミイ ブの下側部分を搬送装置を用いて所定の位置へ動かし、 (g) 第1の・ξイブの上側部分を受取るコンベヤを回転させ、 (hl 第2の/8イブについて上記(a)〜(g)記載の工程を繰返し、この 間、第1のパイプの下側部分をコシ74 14表ロa59−5o1675 (2 6)ベヤの回転により異なる位置へ動かし、かつ第1のパイプの下側部分は、第 2の・ξイブが回転可能なコンベヤによって受取られろさい、所定の位置にとど めておく、 上記(a)〜(hlの工程より成る、連結を外されたパイプを貯蔵する方法。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ・パイプの上側部分に係合する上側アーム装置、・eイブの下側部分に係 合する下側アーム装置、上記上側アーム装置から受取った・パイプの上側部分を 保持するフインガゼード装置、 上記上側アーム装置及び下側アーム装置と協働し、上記上側アー、ム装置が・パ イプを掴んだが否が及び上記下側アーム装置が・パイプを掴んだが否かを検出す るだめのトランスデユーサ装置、 上記上側アーム装置、上記下側アーム装置、上記フィンガ、lC−ド装置及び上 記トランスデユーサ装置と協働して、上記上側アーム装置、上記下側アーム装置 及び上記フィンガボード装置を自動的に制御し、・パイプを貯蔵位置へ移す制− 装置、それも、上記トランスデユーサ装置が上記制御装置に、・パイプが上記上 側アーム装置及び上記下側アーム装置によってそれぞれ掴まれたことを知らせた ときに上記上側アーム装置及び上記下側アーム装置によりパイプを移動させる制 御装置、 を有しているターリング設備系におけるパイプの連結及び取外し用の自動装置。 2、上記フインガゼード装置が上記上側アーム装置から複数の・パイプを受取る だめの回転可能のコンベヤを有している、請求の範囲第1項記載の装置。 3 さらに、・パイプの下側部分を受取りかつパイプの下側部分を所定の位置へ 位置づけるために運動可能である搬送装置を有し、該搬送装置が・ぐイブの下側 部分を受取るだめのカップ装置を有している、請求の範囲第1項記載の装置。 4、上記搬送装置が3つのトランスデユーサを有しており、第1のトランスデユ ーサは上記制御装置に、上記カップ装置が・パイプの下側部分を受取るためにの トランスデユーサは、上記制御装置に、上記カップ装置が・パイプを解離するだ めの位置にあるが否かに関する情報を与え、第3のトランスデユーサは上記制御 装置に、上記カップ装置がパイプの下側部分を掴んでいるか否かに関する情報を 与える、請求の範囲第3項記載の装置。 5、上記搬送装置が、第1の方向で可動な下側キャリッジと、上記下側キャリッ ジ上に支持されていてかつ第2の方向で可動である上側キャリッジと、上記上側 キャリッジ上に支持されていてかつ上記カップ装置を上下方向に案内して動かす ための傾斜トラック装置とを有して〜・る、請求の範囲第3項記載の装置。 6、上記制御装置が、上記上側アーム装置及び上記下側アーム装置の運動中の位 置を決定するためのフィードバック・装置を有している、請求の範囲第1項記載 の装置。 70 72つのパイプ閣のジヨイントの解除及び該ジヨイントの形成のだめの動力トン グと、2つのノミイブの分離及び連結のための動カスビナと、・ξイブを昇降さ せるだめのパイプエレベータと、縦穴内に位置するパイプを保持するだめの動力 スリップと、上記動力トング、上記動カスビナ、上記・ξイブ昇降機及び上記動 力スリップに作用的に接続して上記制御装置が上記動力トング、上記動カスビナ 、上記パイプ昇降器及び上記動力スリップをモニタし制御することを可能にする 装置と、を有する請求の範囲第1項記載の装置。 8 パイプを掴み、他方においては該・ξイブの回転運動を許容し、 上記パイプと隣接の・?1.プとの連結を外し、上記・qイブを掴み、その回転 運動を防止し、上記−ξイブを移動させる前に、上記・ξイブが掴まれているこ とを検出し、 上記・ξイブの下側部分を搬送装置へ移し、上記パイプの下側部分を搬送装置へ 解放し、上記搬送装置をあらかじめ定められた所定の貯蔵位置へ移す、 上記工程より成る、・ξイブの連結を外し、外された・ξイブを貯蔵する方法。 9、 パイプの上側部分と下側部分を係止し、上記パイプの上側部分を°回転装 置に対して相対的1俵’1i59−501675 (2)に所望の位置に移し、 上記回転装置を回転させて上記パイプの上側部分を保持し、 上記・ξイブの下側部分を所望の位置へ移す、上記工程より成る、パイプを貯蔵 する方法。 10 上側部分及び下側部分を有するパイプの上側部分を保持し、 上記・ぐイブの下側部分を保持し、 上記・ξイブの上側部分を所望の位置へ移し、上記・ξイブの下側部分を可動の カップ装置を有する搬送装置へ移し、 上記カップ装置を上記・Pイブの下側部分を受取るだめの所望の位置に位置づけ 、 上記−ξイブの下側部分を上記カップ装置内へ受取り、 上記搬送装置をあらかじめ定められた所定の位置へ移し、 上記カップ装置を下方に移動させ、 上記・ξイブの下側部分をカップ装置から解放し、上記・ξイブの上側部分を解 放する、 上記工程より成る、パイプを貯蔵する方法。
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