JPS6118637B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はドリリングリグ（drilling rig）、特に
回転ドリリング、ホールハンマー降下ドリリン
グ、傾斜ドリリングおよびダイヤモンドドリリン
グの如き種々の技術に適用することができるポー
タブルな穴あけリグに関するものである。

従来のドリリングリグにおいては、２個のマス
ト間に支持された回転ヘツドは大型でマストの限
界を越えて延びている。このようなリグにおいて
は、シヤフトのドリルラインは通常マスト間に存
在しないので、その基部は曲げ作用に対して耐え
るように強固なものとしかつマスト範囲を越えて
長くする必要がある。また、メインウインチによ
り穿孔した穴から管材を取り除く場合、前記回転
ヘツドはウインロープとドリリングロツドを直線
的にするためマスト外側を旋回させなければなら
ない。

本発明はこのような問題点を解決するもので、
回転ヘツドをマスト間に収納できる程度に小型化
すると共に、マスト間に引き戻し可能にしメイン
ホイストをドリリングロツドに近接させるように
したリグを提供せんとする。また本発明ではマス
ト間に直接保持するモータを小型化し、シヤフト
のドリルラインがマストの前側部材間に位置し、
これによりドリルラインがシヤフト間にない場合
でも基部を強固にする必要がないリグを提供す
る。

本発明の基本的な構成は次のような要件からな
る。即ち、相互に連結した一対の前側および後側
マスト部材を有するマスト；該マスト部材の下端
に配置したベースフレーム；可変速アキシアルピ
ストンモータと、該モータの出力軸に連結するメ
インギアボツクスと、該メインボツクスの出力軸
に連結して適用される遊星連動装置とからなる回
転ヘツド；とから構成される。該回転ヘツドは一
対の前側マスト部材間に位置するドリルラインに
沿つてマスト間に直接装着され、かつ該回転ヘツ
ドはこれをドリルラインから退避させるようにマ
スト部材間からの後方へ旋回し得るようになつて
いる。

以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明
する。

ドリリングに際しては、制御盤１およびマスト
底部の作業プラツトホーム２と地面との距離を最
小に維持し、作業者の作業を容易にすることが好
ましい。第１図、第２図および第３図に示す本発
明の実施例では、マストに２つの支点ＡおよびＢ
を設け、これにより移動（運搬）位置および傾斜
ドリリング位置用の別個のマスト支点を形成させ
る。

マストが移動位置にある場合、該マストは支点
Ａに軸支されることになり、マストは地面に対し
水平状態になる（第１Ａ図）。マスト４は２個の
液圧シリンダー５によつてドリリング位置に起さ
れる（第２図）。リグを操作することにより第１
Ｂ図に示す垂直様式あるいは第１Ｃ図に示す傾斜
ドリリング様式のいずれかに設定される。

垂直ドリリング型にマスト４を固定するため液
圧シリンダー５は、後側部材８上のブラケツト７
に連結するラム６を延伸し、該マスト４を支軸Ａ
周りに転回させる。マスト４が第２図および第３
図に示す垂直状態になつたとき、底部くさび９を
突起１０の穴に挿入する。該突起１０は一対の後
側マスト部材を連結する交差部材１１の開口を通
して突設されている。

該マスト４を移動位置に変更する場合は、前記
くさび９を抜き、支持ブラケツト７およびマスト
４を支軸Ａ周りに旋回させる。

傾斜ドリリングの場合には、マストは初めに垂
直位置に立てて底部くさび９に挿入する。次に、
上部くさび１２を抜いて固定フレーム１４から旋
回フレーム１３を自由にし、該フレーム１３ひい
てはマスト４を支軸Ｂ周りに第１Ｃ図に示す傾斜
ドリリング位置まで旋回させる。マストは液圧シ
リンダー５によつて所望の角度に降下される。こ
のようにしてマスト基部ひいては制御盤およびク
ランプ機構は、できるだけ地面に近い位置に維持
することが可能である。

マストを移動位置に変更する場合、該マストは
傾斜状態から垂直位置に起され、くくさび１２を
再度挿入しかつ他方のくさび９を抜いて支軸Ａを
支点として旋回すればよい。

第２図に示すようにベースフレーム１５なマス
ト主支持部材１６および１７間に配置され、該フ
レームはドリルストリングの荷重を主マストベー
スプレート１８の中心からマスト構造の２個の前
側主部材１６間へ移すためのものである。したが
つて、該マスト底部プレート１８の付加的な補強
は全く不要なため、全体のマスト長さを最小に維
持できる。

前記ベースフレーム１５は、ダイヤモンドドリ
リングにおいて用いられるクランプ用の保持およ
びガイドとして、またホールハンマードリリング
において用いられるスリツプテーブルの保持用と
しての役目をもつている。

ダイヤモンドドリリング技術において用いられ
るクランプ機構を第４図および第５図に示す。ド
リルホルダーアセンブリ２４はドリルレバー２１
のレバーアーム２０に回転自在に連結され、ドリ
ルホルダー１９は前記ベースフレーム１５の傾斜
面２２に対して接触状態で載置されている。該ド
リルホルダー１９内にはジヨー２３が保持され、
該ジヨー２３の掴持面はドリルシヤフト２５の軸
に対し平行になつている。

ロツク動作は液圧シリンダー２６によつて達成
され、このシリンダー２６は閉鎖位置で5000ポン
ドの連続的な圧力を発揮する。該液圧シリンダー
２６はクランプジヨー２３の開閉に用いられる。
該ジヨー２３のサイズは、ロツドに損傷又は曲げ
を与える程度に圧潰しないように調節し得るよう
にしている。

上記ベースフレーム１５とドリルホルダー１９
間の傾斜接合により自己発生のクランプ力が生
じ、これがロツドストリングの重量に直接比例し
てジヨー２３を押し付ける。即ち、ロツドの重量
が重くなればなる程、自己発生型のクランプ力は
大きくなる。ドリルロツドがジヨー２３に接触す
ると、ロツド重量はジヨー２３をベースプレート
１５の傾斜面２２によつて形成されるくさび形の
テーパー内に引き込むことになる。このテーパー
はクランプのため最も有効にロツド重量を利用で
きるように精密に設計され、ジヨーは事実上液圧
シリンダーのクランプ効果とは全く独立し、同様
にジヨーを昇降するクランプ体のレバーアーム２
０の効果とも独立したものとなる。要するに、一
度ロツクされるとクランプは、ウインチが負荷を
引き上げ前記自己発生型のクランプ力を解除する
まで解放されることはない。

クランプを解除するために液圧シリンダーがド
リルレバー２１を回転すると、第５図に示す矢印
方向にレバー２０が回転し、ドリルシヤフトが取
り除かれる。

ピン２７を抜けばジヨーおよびジヨーホルダー
はクランプレバーアーム２０から取り去られ、第
６図に示すハンマードリルパイプ摺動テーブル２
８がベースフレーム１５上に装着される。このと
きレバーアーム２０は上昇位置にある。

以上の如く、本発明のドリリングリグによれ
ば、ダイヤモンドドリリングの場合には特別な手
段を用いずに自己発生型の力によりパイプを確実
に保持するようなロツドクランプを提供でき、か
つドリリングリグをハンマードリリングとして用
いる場合には簡単にスリツプテーブルを取付ける
べく変更できるクランプを提供できるものであ
る。

本発明の回転ヘツドは100〜3500rpmの安全速
度範囲をもつアキシアルピストンモータを有す
る。この速度は上記限度を越えて無限に変えるこ
とができる。主ギアーボツクス内の主平歯車は常
に３：１の減速比で連結されているので、出力軸
の安全速度範囲は33〜1160rpmとなる。

遊星連動装置（遊星駆動装置）はアキシアルピ
ストンモータの出力軸で主平歯車のピニオンを直
接高速で駆動するか、あるいは４：１の減速比で
低速駆動することができる。この遊星連動装置に
より低速時には回転ヘツドの減速比は12：１とな
り、その結果回転ヘツドの出力のスピンドルは８
〜292rpmの速度範囲を有することになる。ま
た、遊星連動装置の高速時には、減速比は３：１
で、速度範囲は33〜1160rpmである。

このような遊星歯車および液圧部の利用によつ
て、回転ヘツドの構造は従来の回転ヘツドに比較
して非常にコンパクトにできると共に、該回転ヘ
ツドをマスト間に収納できることから、ロツドク
ランプの中心を通る主ウインチドラムから主ウイ
ンチロープの通路を空けることが可能となる。

前記回転ヘツドには前側マスト部材１６上の軌
道に沿つて走行する走行サポート９が連結されて
いる。該サポート間には前記遊星連動装置の出力
駆動軸が配置されている。

第７図にドリルシヤフトの軸に平行な通常のド
リリング位置にある回転ヘツド２９を示してい
る。（明瞭にするためマストのフレーム構造およ
び軌道は少略している。）該回転ヘツド２９はロ
ツドスライド３０に固定される。該ロツドスライ
ド３０は平面状のベース部３１とその両側縁から
突出するサイド部３２とからなる。該ロツドスラ
イド３０の下端にはデフレクターロールが配置さ
れている。

前記回転ヘツドが作業位置にあるときは、ロツ
ドスライドはシヤフトのドリリング軸に対して角
度をもつて延びる。一方、回転ヘツド２９が第８
図の如く退避するときは、ロツドスライド３０は
シヤフトの軸線と一致し、これにより主ウインチ
ドラムからの主ウインチロープは、ロツドスライ
ドがドリルストリングと平行になるので、ロツド
スライドをクリアーして走行することになる。回
転ヘツド２９が退避クレードル３５内に位置する
ようにマストの頂部に上昇したとき、該回転ヘツ
ドはシリンダー３４によつて後方へ退避する。ク
レードル３５内の回転ヘツドアセンブリは外方前
側マストフレーム（図示せず）上を支点３６を中
心に転回する。マスト部に沿つてプラグスライド
（図示せず）が配置されている。小型液圧ジヤツ
キおよびこれに関連するリンクアームによつて前
記スライドは移動範囲内のあらゆる位置に押し上
げることができ、その際スライドのスライド面は
ドリルストリングの軸に対して常に平行のままで
ある。この特徴は傾斜ドリリングにおいて重いド
リルパイプを穴内に引き上げる際に重要となる。
該プラグスライドをこのように位置させることに
より、引き上げられ次いで穴内に降下させるドリ
ルパイプは、ロツドクランプの中心、ひいては穴
と一直線上になる。

プラグスライドが動かされかつ回転ヘツドが退
避されると、引き上げプラグおよびドリルロツド
は、固定頂部プラグスライド３７（第９図）、プ
ラグスライドおよびロツドスライドによつてマス
トのほぼ全長にわたつて保持される。押し出され
たプラグスライドは通常の操作では回転ヘツドの
外側になるようにマスト部に沿つて位置し、ドリ
ルパイプの径を保持するため保持位置に移動する
ことができる。

第９図および第１図に示される主ホイスト４０
は、マストの頂部に装着され、（従来のドリルリ
グではデツキ上にホイストがある）、このホイス
ト４０はドリルストリングを巻き上げる際マスト
頂部における荷重反力を半減する。また、マスト
頂部位置への配置は保持シーブの省略にもなる。
ホイストの原動機は高圧制御の軸ピストンモータ
であり、このモータは自動的に最大の可能スピー
ドを検知し調節するもので、例えばスピードと荷
重の積を一定になるようにし、荷重が小さい程巻
上げスピードが早くなるように構成する。

以上説明したように本発明によれば、先行技術
のドリリングリグに比し優れた利点を有する万能
可動的なドリリングリグを提供することができ
る。

本発明の技術思想を逸脱しない限り、上記ドリ
リングリグに公知の変更を加えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る可動ドリリングリグの一
実施例でドリリング位置にある場合を示す説明
図、第１Ａ図は本発明ドリリングリグの移動状態
を示す略図、第１Ｂ図は垂直ドリリング位置を示
す略図、第１Ｃ図は傾斜ドリリング位置を示す略
図である。第２図は第１図の例におけるマスト支
軸部を示す側面図、第３図は第１図の例における
支軸部を示す後部マストの支持手段であつて便宜
上マストを取り去つた図、第４図は本発明の一実
施例によるダイヤモンドドリリング用パイプクラ
ンプ機構を示す平面図、第５図は第４図の−
線部分断面図、第６図は本発明の一実施例による
ホールハンマードリリング用パイプクランプ機構
を示すもので第５図と同様の断面図である。第７
図は便宜上マスト構造を省略した通常のドリリン
グ位置における本発明の回転ヘツドを示す図、第
８図は第７図において回転ヘツドが後退した状態
を示す図、第９図はマスト頂部に配置した主ホイ
ストを示す図である。 １……制御部、２……作業プラツトホーム、４
……マスト、５……液圧シリンダー、６……ラ
ム、７……ブラケツト、８……後側マスト部材、
９……底部くさび、１０……突起、１１……交差
部材、１２……上部くさび、１３……旋回フレー
ム、１４……固定フレーム、１５……ベースフレ
ーム、１６，１７……主支持部材、１８……ベー
スプレート、１９……ドリルホルダー、２０……
レバーアーム、２１……ドリルレバー、２２……
傾斜面、２３……ジヨー、２６……液圧シリンダ
ー、２９……回転ヘツド、３０……ロツドスライ
ド、３５……クレードル、４０……主ホイスト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相互に連結した一対の前側および後側マスト
   部材を有するマスト； 該マスト部材の下端に配置したベースフレー
   ム； 可変速アキシアルピストンモータと、該ピスト
   ンモータの出力軸に連結した主ギアボツクスと、
   該ギアボツクスの入力軸に連結した遊星連動装置
   とからなり、かつ前記一対の前側マスト部材間に
   位置するドリルラインと共にマスト部材にそつて
   移動可能な如くマスト部材間に直接取付けた回転
   ヘツド； 該回転ヘツドを収納してマスト部材にそつて移
   動し得る如くマスト部材の頂部に配置したクレー
   ドル、該クレードルはマスト部材に対し水平軸周
   りに回動自在なように連結され、これによりクレ
   ードル内の回転ヘツドと共にクレードルはマスト
   部材間にて後方に旋回させ回転ヘツドをドリルラ
   インから退避させるようにする； とから構成したことを特徴とするドリリングリ
   グ。 ２ 回転ヘツドがマスト部材間でドリルラインか
   ら退避して後方に旋回したときロツドスライドが
   ドリルストリングと平行になるように、該ロツド
   スライドを回転ヘツドに連結してなる特許請求の
   範囲第１項記載のドリリングリグ。 ３ 回転ヘツドに連結したドリルシヤフトを保持
   する一組のクランプを内挿したベースフレームを
   設け、該クランプはベースフレームのテーパー面
   に支持され、ドリルシヤフトの重量によりクラン
   プがテーパー面にそつて摺動しかつドリルシヤフ
   トにロツキング圧力を作用させるようにしてなる
   特許請求の範囲第１項記載のドリリングリグ。 ４ クランプは除去可能であり、かつベースフレ
   ーム上にハンマードリル管スリツプテーブルを装
   着可能とした特許請求の範囲第３項記載のドリリ
   ングリグ。