Multi-ram drill rig and method of operation

申请号 JP2012500008 申请日 2010-03-19 公开(公告)号 JP2012520953A 公开(公告)日 2012-09-10
申请人 ストレンジ・インベストメンツ・(ダブリュ・エィ)・プロプライエタリー・リミテッドStrange Investments (Wa) Pty Ltd; 发明人 ストレンジ,ウォーレン;
摘要 ドリルリグ(10)は、タワー(12)と、タワー(12)において上下に線形に移動可能なドリルヘッド(14)とを含む。 ドリルヘッド(14)は、ドリルヘッド(14)に取付けられたドリルストリング(16)、したがってドリルストリング(16)の遠位端に結合されるドリルの刃(18)にトルクを与える。 ドリルヘッド(14)は、複数のラム(22a、22b)および(22c)(以下概して「ラム22」と称する)によってタワー(12)に沿って動く。 ラム(22)は、ドリルヘッド(14)を介してドリルの刃(18)に対して引戻しおよび引下げを与える。 ラム(22)は、ドリルの刃に適用される引戻しおよび引下げが選択的に変動可能にするよう選択的に動作可能である。 したがって、第1の深さまで穴を開ける際に、たとえばラム(22a)のうちの第1のものが動作するよう選択される。 次いで、より大きな第2の深さまで穴をあける際にはラム(22b)および(22c)が動作するよう選択される。 最後に、さらに大きな第3の深さまで穴をあける際には、3つのラム(22a、22b)および(22c)のすべてが動作するよう用いられる。
权利要求
  • マルチラムドリルリグであって、
    ドリルタワーと、
    トルクをドリルの刃に適用することが可能なドリルヘッドとを含み、前記ドリルヘッドは、前記ドリルタワーに沿った線形の移動のために前記ドリルタワー上に支持され、前記マルチラムドリルリグはさらに、
    前記ドリルタワーに沿った線形の移動のために前記ドリルタワー上に支持されるとともに前記ドリルヘッドに結合される移動滑車トロリーを含み、前記移動滑車トロリーに対して一方向に適用される力は、前記ドリルヘッドに対して反対方向に作用する力として伝達され、前記マルチラムドリルリグはさらに、
    前記タワーと前記移動滑車トロリーとの間に結合される複数のラムを含み、前記ラムは選択的に変動可能な力をドリルタワーに沿っていずれかの方向に前記移動滑車トロリーに対して対称的に適用するよう選択的に作動され、前記選択的に変動可能な力は、前記移動滑車トロリーによって前記ドリルヘッドに伝達されて、前記ドリルヘッドに結合されるドリルの刃に引戻しおよび引下げを適用する、マルチラムドリルリグ。
  • 前記複数のラムは、前記移動滑車トロリーに力を適用するラムの数を1つずつ段階的に増加させるよう作動可能および前記移動滑車トロリーに結合可能である、請求項1に記載のマルチラムドリルリグ。
  • 前記ラムの一方の端部が前記ドリルタワーの上端に結合され、前記ラムの対向する端部が前記移動滑車トロリーに結合される、請求項1または2に記載のマルチラムドリルリグ。
  • 前記移動滑車トロリーおよび前記ドリルヘッドは、前後に並置される別個の平行な面に配置される、請求項1−3のいずれか1項に記載のマルチラムドリルリグ。
  • 前記移動滑車トロリーには滑車の2つの集合とロープの2つの集合とが設けられ、ロープの第1の集合はその一方の端部が前記ドリルタワーの上端に取付けられ、前記滑車の第1の集合の周りを延在し、その対向する端部が前記ドリルヘッドの上端に結合され、ロープの第2の集合はその一方の端部が前記ドリルタワーの下端に取付けられ、前記滑車の第2の集合の周りを延在し、その対向する端部が前記ドリルヘッドの下端に結合される、請求項1−4のいずれか1項に記載のマルチラムドリルリグ。
  • 前記移動滑車トロリーおよび前記ラムは、前記ラムが伸張する際にラムが適用する力が前記ドリルの刃に対して引戻しとして伝達され、前記ラムが収縮する際にラムが適用する力が前記ドリルの刃に対して引下げとして伝達されるように配される、請求項1−5のいずれか1項に記載のマルチラムドリルリグ。
  • 前記移動滑車トロリーは、前記ラムの収縮または伸張によって引き起こされる第1の距離についての前記移動滑車トロリーの移動により、前記ドリルヘッドへの距離の2倍の移動が発生される態様で前記ドリルヘッドに結合される、請求項1−6のいずれか1項に記載のマルチラムドリルリグ。
  • 選択的にラムを前記移動滑車トロリーに結合するための結合システムを含む、請求項1−7のいずれか1項に記載のマルチラムドリルリグ。
  • 前記複数のラムは、前記トロリーの長手方向の中心線に沿った位置にて、力を前記移動滑車トロリーに適用するよう動作可能な少なくとも1つの一次ラムを含む、請求項1−8のいずれか1項に記載のマルチラムドリルリグ。
  • 前記複数のラムは、単一の一次ラムと偶数個の二次ラムとを含み、前記二次ラムは対で配され、各対における前記ラムは前記一次ラムの周りに対称的に配置される、請求項9に記載のマルチラムドリルリグ。
  • 前記複数のラムは、引戻しおよび引下げをドリルの刃に与えるよう連続的に動作可能な2つの一次ラムを含む、請求項1−8のいずれか1項に記載のマルチラムドリルリグ。
  • 前記ラムは、前記一次ラムの周りまたは間に対称的に配される奇数個の二次ラムを含み、前記二次ラムのうちの第1のものが前記一次ラム同士の間の中間に位置する、請求項11に記載のマルチラムドリルリグ。
  • 約400hp〜500hpの最大動力出力を与えるとともに、少なくとも1000mまでの深さまでドリルで穴をあけることが可能なパワーパックを含む、請求項1−12のいずれか1項に記載のマルチラムドリルリグ。
  • ドリルタワーを設けるステップと、
    トルクをドリルの刃に適用することが可能なドリルヘッドと移動滑車トロリーとを前記ドリルタワー上に、前記ドリルヘッドおよび前記トロリーの両方が前記ドリルタワーに沿ってより線形に移動することが可能になるような態様で支持するステップと、
    一方向における前記トロリーの移動が、反対方向における前記ドリルヘッドの移動を引き起こす態様で前記トロリーを前記ドリルヘッドに結合するステップと、
    前記移動滑車トロリーに対して対称的に段階的に増加する力を適用するよう、複数のラムのうち1つ以上を選択的に作動するステップとを含む、ドリルで穴をあける方法。
  • 前記1つ以上のラムは、前記移動滑車トロリーに力を適用するラムの数を1つずつ増加するよう選択的に作動される、請求項14に記載の方法。
  • 说明书全文

    発明の分野 本発明は、マルチラムドリルリグと、このようなドリルリグを操作する方法に関する。

    発明の背景 典型的なドリルリグは、ドリルストリングを回転させるドリルヘッドを支持するタワーを含む。 タワーにおいて、ドリルヘッドはドリルを穴の中へ移動させる目的および穴から出す目的のために上下に摺動され得る。 このドリルヘッドの移動は、1つ以上の油圧ラムによって制御される。 用いられるラムのサイズは、ドリルリグの最大穴あけ深さに依存する。 たとえば800mまでの相対的に浅い穴の場合、ドリルリグは、各々の直径が120mm(約5″)である2つのラムを含み得る。このようなドリルリグは、約400hpを提供するパワーパックを必要とし、1日につき約960Lの燃料を消費し得る。比較して、深さ約2000mまでドリルで穴あけするよう設計されるドリルリグは、各々が300mm(12″)である2つのラムを統合し、2500hpのパワーパックを必要とし、1日につき約8400Lの燃料を消費する。 より深い穴をあけるのにより大きいラムが必要とされる理由は、穴の深さの増加とともにドリルストリングの重量が増加するので、ドリルストリングが刃に適用する有効重量の制御を可能にするのに必要とされる引戻し(hold back)をドリルリグが適用することを確実にするためである。

    発明の概要 一局面では、本発明はマルチラムドリルリグを提供する。 このマルチラムドリルリグは、ドリルタワーと、トルクをドリルの刃に適用することが可能なドリルヘッドとを含み、上記ドリルヘッドは、上記ドリルタワーに沿った移動のために上記ドリルタワー上に支持され、上記マルチラムドリルリグはさらに、上記ドリルタワーに沿った線形の移動のために上記ドリルタワー上に支持されるとともに上記ドリルヘッドに結合される移動滑車トロリーを含み、上記移動滑車トロリーに対して一方向に適用されるは、上記ドリルヘッドに対して反対方向に作用する力として伝達され、上記マルチラムドリルリグはさらに、上記タワーと上記移動滑車トロリーとの間に結合される複数のラムを含み、上記ラムは選択的に変動可能な力をドリルタワーに沿っていずれかの方向に上記移動滑車トロリーに対して対称的に適用するよう選択的に作動され、上記選択的に変動可能な力は、上記移動滑車トロリーによって上記ドリルヘッドに伝達されて、上記ドリルヘッドに結合されるドリルの刃に引戻しおよび引下げを適用する。

    一実施例では、上記複数のラムは、上記移動滑車トロリーに力を適用するラムの数を1つずつ段階的に増加させるよう作動可能および上記移動滑車トロリーに結合可能である。

    上記ラムの一方の端部が上記ドリルタワーの上端に結合され、上記ラムの対向する端部が上記移動滑車トロリーに結合されてもよい。

    上記移動滑車トロリーおよび上記ドリルヘッドは、前後に並置される別個の平行な面に配置されてもよい。

    上記移動滑車トロリーには滑車の2つの集合とロープの2つの集合とが設けられ、ロープの第1の集合はその一方の端部が上記ドリルタワーの上端に取付けられ、上記滑車の第1の集合の周りを延在し、その対向する端部が上記ドリルヘッドの上端に結合され、ロープの第2の集合はその一方の端部が上記ドリルタワーの下端に取付けられ、上記滑車の第2の集合の周りを延在し、その対向する端部が上記ドリルヘッドの下端に結合されてもよい。

    上記移動滑車トロリーおよび上記ラムは、上記ラムが伸張する際にラムが適用する力が上記ドリルの刃に対して引戻しとして伝達され、上記ラムが収縮する際にラムが適用する力が上記ドリルの刃に対して引下げとして伝達されるように配されてもよい。

    上記移動滑車トロリーは、上記ラムの収縮または伸張によって引き起こされる第1の距離についての上記移動滑車トロリーの移動により、上記ドリルヘッドへの距離の2倍の移動が発生される態様で上記ドリルヘッドに結合されてもよい。

    上記マルチラムドリルリグは、選択的にラムを上記移動滑車トロリーに結合するための結合システムを含んでもよい。

    一実施例では、上記複数のラムは、上記トロリーの長手方向の中心線に沿った位置にて、力を上記移動滑車トロリーに適用するよう動作可能な少なくとも1つの一次ラムを含む。 さらに、上記複数のラムは、単一の一次ラムと偶数個の二次ラムとを含み、上記二次ラムは対で配され、各対における上記ラムは上記一次ラムの周りに対称的に配置されるてもよい。

    代替的な実施例では、上記複数のラムは、引戻しおよび引下げをドリルの刃に与えるよう連続的に動作可能な2つの一次ラムを含む。 この実施例では、上記複数のラムは、上記一次ラムの周りまたは間に対称的に配される奇数個の二次ラムを含み、上記二次ラムのうちの第1のものが上記一次ラム同士の間の中間に位置する。

    上記マルチラムドリルリグは、約400hp〜500hpの最大動力出力を与えるとともに、少なくとも2000mまでの深さまでドリルで穴をあけることが可能なパワーパックを含んでもよい。

    第2の局面では、本発明はドリルで穴をあける方法を提供する。 この方法は、ドリルタワーを設けるステップと、トルクをドリルの刃に適用することが可能なドリルヘッドと移動滑車トロリーとを上記ドリルタワー上に、上記ドリルヘッドおよび上記トロリーの両方が上記ドリルタワーに沿って線形に移動することが可能になるような態様で支持するステップと、一方向における上記トロリーの移動が、反対方向における上記ドリルヘッドの移動を引き起こす態様で上記トロリーを上記ドリルヘッドに結合するステップと、上記移動滑車トロリーに対して対称的に段階的に増加する力を適用するよう、複数のラムのうち1つ以上を選択的に作動するステップとを含む。

    上記1つ以上のラムは、上記移動滑車トロリーに力を適用するラムの数を1つずつ増加するよう選択的に作動される。

    ここで、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に記載する。

    本発明に従ったマルチラムドリルリグの第1の実施例の側面図である。

    ドリルリグに統合される移動滑車トロリーの概略図である。

    図3に示されるトロリーの断面A−Aの図である。

    トロリーへのラムの結合を説明する、ドリルリグの一部の拡大図である。

    ドリルリグに統合されるラムおよび滑車システムの第1の構成の正面図である。

    ドリルリグに統合されるラムおよび滑車システムの第2の構成の正面図である。

    ドリルリグに統合されるラムおよび滑車システムの第3の構成の正面図である。

    マルチラムドリルリグの第2の実施例の図である。

    好ましい実施例の詳細な説明 本発明の実施例は、ドリルヘッドと、ドリルヘッドによって回転される関連するドリルの刃とに引戻しおよび引下げ(pull down)が、力が均衡または対称的な態様で適用されるように、適用するラムの数を段階的に増加させるよう選択的に作動され得る複数のラムを有するドリルリグを提供する。 たとえば一実施例では、ドリルリグは、ドリルヘッドに結合されるドリルの刃に引戻しおよび引下げを適用し得る3つのラムを含んでもよい。 これらのラムは、初めは1つのラムが活性化され、次いで2つのラムが活性化され、次いで3つすべてのラムが活性化されるように段階的に作動され得る。 ラムは、段階的に作動されると、これらのラムの力が均衡または対称的な態様で適用されるように配される。 これは、ラムとドリルヘッドとの間に接続される移動滑車トロリーを使用することによって促進される。 このトロリーおよびドリルヘッドは、移動滑車トロリーが一方向へ移動するとドリルヘッドが反対方向に移動するような態様で互いに結合される。 ラムは、移動滑車トロリーに力を適用するラムの数を段階的に1つずつ増加させるよう、作動され得るとともに移動滑車トロリーに結合され得る。 ラムが適用する力は、正味の力がトロリーの移動の中心線に沿ってまたは当該中心線の周りに等しく適用されるという点で、均衡または対称的である。 これにより、トロリーに対するモーメントまたはトルクの発生を回避する。 移動滑車トロリーとドリルヘッドとの間の結合は実質的に、一方向に移動滑車トロリーに適用される力がドリルヘッドに反対方向に伝達および適用される連続的な力伝達ループを形成する。 さらに、ドリルヘッドの重力が移動滑車トロリーに伝達され、その後、ラム上に伝達される。 移動滑車トロリーには、滑車の第1および第2の集合が設けられる。 滑車の第1および第2の集合の周りには、それぞれケーブルまたはロープが延びる。 ラムのこの構成により、滑車の第1の集合の周りを延在するロープの各々に適用される荷重は同一となる。 同様に、滑車の第2の集合の周りを延在するロープの各々に適用される荷重は同じになる。 しかしながら、滑車の第1および第2の集合の周りのロープの数が同じでないならば、第1の滑車の周りを延在するロープに適用される荷重は第2の滑車の周りを延在するロープ上の荷重と同じになることはない。

    図1は、マルチラムドリルリグ10の第1の実施例を示す図である。 ドリルリグ10は、ドリルタワー12と、タワー12において上下に線形に移動可能なドリルヘッド14とを含む。 ドリルヘッド14は、ドリルヘッド14に取付けられるドリルストリング16、したがってドリルの刃18にトルクを与える。 ドリルの刃18は、ドリルストリング16の遠位端に結合される。 ドリルヘッド14は、複数のラム22a、22bおよび22c(以下、概して「ラム22」と称する)を統合する油圧システム20によってタワー12に沿って動く。 ラム22は、ドリルヘッド14を介してドリルの刃18に対して引戻しおよび引下げを与える。 油圧システム20は、加圧された油圧液24の供給部を含む。 当該供給部は自身の内部にたとえば、油圧モータと油圧油貯蔵タンクとの組合せとともに、油圧弁25と、ラム22を供給部24に結合するホース26とを含んでもよい。

    ラム22は、ドリルの刃に適用される引戻しおよび引下げが選択的に変動され得るように選択的に動作可能である。 さらにラムは、引戻しおよび引下げをドリルの刃18に適用し得るラムの数を1つずつ段階的に増加させて、その結果、段階的により大きな深さへの穴あけを可能にするよう選択的に動作される。 したがってたとえば、第1の深さへの穴あけの際に、これらラムのうちの第1のラム22aが動作するよう選択され、次いで、より大きな第2の深さへの穴あけの際に、ラム22bおよび22cが動作するよう選択され、最後に、より大きな第3の深さへの穴あけの際に、3つのラム22a、22bおよび22cのすべてが動作するよう選択される。

    引戻しおよび引下げは、ドリルヘッド14/ドリルの刃18に滑車システム28を介して適用される。 滑車システム28は、移動滑車トロリー30と、上部アイドラ32と、底部アイドラ34とを含む。 上部アイドラ32および底部アイドラ34は、タワー12の対向する端部に線形に固定される軸の周りを回転する。

    滑車トロリー30は、ラム22に選択的に結合され、ガイド構造(図示せず)に沿ってタワー12において線形に移動する。 滑車システム28は、トロリー30に結合される油圧ラム22の伸張により適用される力がドリルの刃18に引戻しとして伝達されるとともに、ラム22の収縮によって適用される力がドリルの刃18に引下げとして伝達されるように配される。

    特に図2−図4を参照して、移動滑車トロリー30は、滑車の2つの集合42および44を含む。 滑車の第1の集合42は、滑車トロリー30の対向する側上に配され、共通軸43の周りを回転可能な滑車42aおよび42bを含む。 滑車42aには溝Ga1、Ga2、およびGa3が設けられ、滑車42bには溝Gb1、Gb2、およびGb3が設けられる。 滑車の第2の集合44は2つの滑車44aおよび44bを含む。 滑車44aおよび44bは、ドリルタワーが直立位置にあるときには、移動滑車トロリー30の各側上に当該滑車が1つ存在する状態で、滑車42の下に位置する。 滑車44は、軸43に平行な共通軸45の周りでの回転のために搭載される。 滑車44aおよび44bにはそれぞれ単一の溝Ga4およびGb4が設けられる。

    ロープRa1、Ra2、Ra3、Rb1、Rb2およびRb3の第1の集合(以下、概して「第1のロープR1−3」と称する)が滑車42の周りを延在するとともに、それぞれ溝Ga1、Ga2、Ga3、Gb1、Gb2、およびGb3内に載置する。 ロープRa4およびRb4の第2の集合(以下、概して「第2のロープR4」と称する)が滑車44の周りを延在するとともに、それぞれ溝Ga4およびGb4内に載置する。

    第1のロープR1−3の各々の一端は、タワー12の長さの中間の位置L1にて、ドリルタワー12に結合される(図1参照)。 次いで、第1のロープR1−3はそれぞれの滑車42の周りを延在し、上方向へと回って上部アイドラ32に到達し、次いでドリルヘッド14の上部に接続する。 第2のロープR4の各々の一端は、ドリルタワーの下部領域L2に接続され、それぞれの滑車44の周りを延在し、次いで下方向に延在し、下部領域L2の下に位置する底部アイドラ34の周りを回って、次いで上方向に延在してドリルヘッド14に接続する。 この結合の結果、移動滑車トロリー30の下方向への移動によって、ドリルヘッド14の上方向への移動が対応して引き起こされ、移動滑車トロリーの上方向への移動によってドリルヘッド14の下方向への移動が発生することになることが明らかであろう。 したがって、トロリー30に対して下方向に適用される力はドリルヘッド14に対して上方向の力(引戻し)として伝達および適用されるとともに、トロリー30に適用される上方向の力は、ドリルヘッド14に下方向の力(引下げ)として伝達および適用される。

    トロリー30およびドリルヘッド14は、相互に互いに平行であるとともにドリルタワー12の長さと平行であるが前後に位置するそれぞれの面において線形に移動する。 さらに、ラム22は、トロリー30を含む同じ面に位置する。

    ラム22は、対応するシリンダ60とピストン62とを有する。 各ラム22、より特定的には、その対応するシリンダ60は一端がタワー12の上端に結合される。 各ラム22のピストン62は、結合システム64によってトロリー30に選択的に結合される(図2−図4参照)。 結合システム64は、それぞれのピストン62と係合および遊離するよう選択的に動かされ得る複数のロックキー66を含む。 各ピストン62は、低減された首径部68を有するように形成される。 この首径部68は、トロリー30に形成される対応する穴70の中に延在され得る。 ロックおよびキー66は各穴に設けられ、首部68を選択的に係合および遊離するよう油圧シリンダ72を操作することにより横方向に動くことができる。

    トロリー30に係合していないラム22には、対応するピストン62を収縮状態に保持するようパイロット圧が加えられる。 より大きな引戻しおよび引下げを適用するのにラム22をトロリー30と係合する必要がある場合、油圧システムにおける油圧弁25は開かれる。 これにより、対応するピストン62がシリンダ60から延在して、首部68がトロリー30のそれぞれの穴70にロックおよびキー66によって係合され得る位置に位置する状態で受け入れられる位置まで到達するのを可能にする。 次いで、ロックキー66を操作するシリンダ72が作動され、ロックキーを首部68と係合する位置、したがって対応するラムをトロリー30に係合する位置に移動する。 ロックおよびキー66を適切な位置に保つようパイロット圧がシリンダ72に適用される。 次いで、ドリルヘッド14に、したがってドリルヘッドに結合されるドリルの刃18に伝達される力を引戻しまたは引下げとしてトロリー30に適用するようラムが通常の態様で操作されてもよい。

    図5−図7は、ドリルの刃18に適用される引戻しおよび引下げをラム22がどのように段階的にまたは選択的に変動させるよう選択的に操作されるかを示す図である。

    この実施例におけるドリルリグ10は、3つのラム22a、22b、および22cを含む。

    深さが約2000mの穴をドリルであけることが必要とされているとする。 この深さの穴をあけるためにはまず、上記油圧ラムのうちの第1の油圧ラム22aには加圧された油圧流体が油圧システム20を介して供給される。 ラム22aのピストン62aは、そのシリンダ60aから延在し、最終的に首部68がトロリー30における対応する穴70に入る。 シリンダ72は作動され、ロックキー66を首部68の周りに係合してラム22aをトロリー30に結合する位置に動かす。 ドリルで穴をあけるとき最初はラム22aのみが、必要とされる引戻しおよび引下げを刃18に供給する。 ラム22aが適用する正味の力は、トロリー30の中心線に沿って適用されるので、均衡または対称的な態様でトロリー30に作用する。 モーメントまたはトルクのいずれもがトロリー30上においてラム22aによって発生されることはない。

    穴の深さが増加すると、ドリルストリング16の総重量が増加する。 したがって、刃18に適用されるこの重量を制御するためにより大きな引戻し力が必要とされる。 したがって、たとえば穴の深さがひとたび500mを超えると、上記ラムのうちの2つ、すなわちラム22bおよび22cが、ラム22aに関連して上述したのと同じ態様でトロリー30に結合され、対応するロックキー66を収縮させることによりラム22aがトロリー30から分離される。 ピストン62aは収縮され、パイロット圧の適用により収縮状態に保持される。

    ここで、これらの2つのラム22bおよび22cにより、ドリルの刃18に引戻しおよび引下げが与えられる。 この関係は図6に示される。 図6では、ラム22bおよび22cのそれぞれのピストンロッド62bおよび62cがトロリー30に結合されている。 ラム22bおよび22cが適用する正味の力は、均衡または対称的な態様でトロリー30に作用する。 なぜならば両方のラムによって、トロリー30の中心線の周りに均等に間隔をおいた点において同じ方向に同じ力が与えられるからである。 モーメントまたはトルクのいずれもがこれらのラムによってトロリー30上に発生されることはない。

    これら2つのラム22bおよび22cは、ドリルリグ10に対して十分な引戻しおよび引下げを与え、これによりたとえば1000mの深さまで穴あけを継続することができる。 その後は、3つのラム22a、22b、および22cのすべてが引戻しおよび引下げを与えるように図7に示されるように動作するよう選択される。 この構成では、ラム22の各々は、油圧モータ24に結合され、そのそれぞれのピストンロッドがトロリー30に結合される。 また、適用される正味の力は均衡または対称的である。

    ロープR1−3の各々は互いに同じ荷重を有する。 ロープR4も同様である。
    しかしながら、ロープR4(2つのロープ)の数に対してロープR1−3(6つのロープ)の数が異なるので、ロープR1−3の各々が有する荷重は、ロープR4の各々が有する荷重とは異なる。

    したがって、要約すると、ドリルリグの実施例は、ラムの段階的な操作を可能にし、これによりドリルの刃18に適用され得る引戻しおよび引下げを制御またはそうでなければ選択的に変動させるということが分かり得る。 ドリルリグ、特に油圧システムは、ドリルヘッドに結合されるラムの数が段階的に増加するので、ラムが引戻しおよび引下げを対称的または均衡な態様で与えるように操作することが可能である。

    図5−図7に示される実施例では、ラム22a、すなわち中央のラムが単一の一次ラムとして考えられる。 この実施例では、上記複数のラムは、単一の一次ラムと、偶数個(2つ)の二次ラム、すなわちラム22bおよび22cを含む。 これらの二次ラムは、一次ラム22aの周りに配置される対称的な対で配される。 しかしながら、本発明の実施例は、3つのラムしか含まないリグまたは一次ラムを1つしか含まないリグに限定されない。 たとえば図8は、油圧システムが5つのラム22a−22eを含む実施例を示す図である。 この実施例では、ラム22aは単一の一次ラムとして考えられる。 ラム22bおよび22cは、二次ラムの第1の対を形成するものとして考えられ、ラム22dおよび22eは二次ラムの第2の対として考えられてもよい。 以下の表は、ラム22a−22eが引戻しおよび引下げを増加させるよう段階的に切替および/または操作される油圧システムに対する1つの可能な操作の場合を説明する表である。

    上記の表では、文字「C」は、ラムが油圧システムと結合し、引戻しを与えるよう動作可能であることを示す。 文字「D」は、ラムが分離されており、したがって引戻しを与えることができないことを示す。 「合計の引戻し力」という欄は、油圧システムが適用可能な最大の引戻し力を全体として力「F」の単位で示すものである。 容易に明らかとなるように、油圧システムに結合されるラム22の数が順次増加すると、単一のラム22aのみが結合される際の力である1Fから、5つのラム22a−22cのすべてが結合される際の最大の力である5Fまで引戻し力も増加する。 図8に示される5つのラムの実施例は、図5−図7に示される3つのラムの実施例よりも深い穴をあけるのに用いられ得る。 たとえば、図8のラムを含むリグは、たとえば深さ4000mまで穴をあけることができる。 このリグのラムが表1のシーケンスに従って操作されると、最初は単一のラム22cだけを用いて穴があけられる。 これはスピードと経済性のためである。 穴の深さが増加するにしたがって、作動されるラムの数が順次、2、3、4、および5へと増加される。

    以下の表2は図5に示されるラム22a−22eについての代替的な操作シーケンスを示す。 この操作シーケンスでは、ラム22bおよび22cは引戻しおよび引下げを与えるよう連続的に操作される一次ラムの対であると考えられる。 ラム22a、22dおよび22eは、二次ラムであると考えられる。 したがってこの構成では、偶数個の一次ラムと奇数個の二次ラムとが存在する。 二次ラム22a、22dおよび22eは、二次ラム22aが一次ラム22bおよび22cの間の中間に位置した状態で、一次ラム22bおよび22cの周りまたは間において対称的に配される。 この構成では、最初にドリルリグが与える最小の引戻しは2Fである。 なぜならば、一次ラム22bおよび22cの両方が最小の引戻しおよび引下げを与えるよう同時に操作されるからである。 次に、穴あけ深さの増加にしたがって引戻しを増加させるよう、二次ラム22aが当該システムの中に結合され、3Fの引戻しを与え得る。 その後、二次ラム22aが分離され、外側の2つの二次ラム22dおよび22eが接続されて合計4Fの引戻しを与え得る。 最後に、二次ラム22a、22d、および22eのすべてが接続されると、最大の引戻しである5Fが利用可能になる。

    この構成の結果、深い穴用のリグのために、従来の深い穴リグのためのパワーパックよりも小さなパワーパックが使われ得る。 したがって、たとえば約400hp〜500hp以下のパワーパックを有するリグが、少なくとも1000mまで穴をあけるよう用いられ得るとともに、さらに2500hpのパワーパックを有するリグと同じ深さまで穴をあけるよう用いられる。 たとえば800mの最初の穴あけ深さのためには、引戻しおよび引下げを与えるのに500hp未満、典型的には約400hpしか必要とされないからである。 穴の深さが増加するとともにさらなるラムが選択的に操作されても、同じパワーパックによって、2500hpのリグの深さまで穴をあけるのに必要とされる引戻しおよび引下げを提供するために必要とされる油圧を提供できるが、送り速度、すなわちドリルヘッドがタワーを上下に動く速度が減少する。 しかしながら、送り速度は安全性および設備メンテナンスの理由で通常低減されるので、実際にはこれは重要ではない。

    本発明の実施例を詳細に記載してきたが、基本的な発明の概念から逸脱することがなければ多くの修正および変形がなされ得るということが当業者ならば明らかであろう。 たとえば、記載した実施例において、分離されたラム22は、トロリー30から物理的に分離された対応するピストンロッドを有するように示されている。 しかしながら、代替的な実施例では、このピストンロッドは結合ブロック30に常に物理的に接続されてもよいが、特定の分離されたラムに対する油圧が、対応するシリンダ内の油圧流体がシリンダの一端から他端に単純に流れることを可能にする再循環回路に切り替えられてもよい。 さらに、物理的にピストンロッドを結合ブロック30に結合するために任意の簡便な構成が用いられてもよい。 これには、ボルトまたはピンといった機械的な留め具の使用を含むか、または電気的もしくは空気的に作動されるピンまたはウェッジを含んでもよい。 さらに、ドリルリグ10は、原動機上で運ばれる移動型ドリルリグの一部であってもよく、または代替的には穴あけの場所で直立されるその場リグ(in situ rig)であってもよい。 すべてのこのような修正例および変形例は、本発明の範囲内であると考えられ、その性質は上記の説明から決定されることになる。

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