JPS6054479B2 - 井戸ケ−シングのジヤツキ機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ケーシングなどの井戸パイプを井戸穴内に
降下させるための改良ジャッキ機構に関する。

マストおよびその他の関連設備は、井戸を実際に掘削
する際に用いられるパイプ・ストリングおよびその他の
装置を取扱たり支持したりするのには十分な負荷支持容
量を備えているが、このようなマストなどは、深い井戸
を掘削して完成させる場合には、井戸内に最終的に位置
決めしなければならない比較的重いケーシングを吊下げ
て降下させるには十分な能力を備えていない。

本発明によれば、ケーシングの荷重は掘削マストに伝達
することなく、ケーシング・ストリングの重量を効果的
に扱うための改良ジャッキ機構および方法が提供され、
これによりケーシングの降下作業中に井戸掘り装置によ
る取扱荷重が増大させられる。井戸の掘削後、回転テー
ブルは、好ましくは、井戸掘り装置の床でその開口から
取除かれ、次いでジャッキ機構が該開口に位置決めされ
、該ジャック機構には、床下に突出する流体圧作動手段
と２つの解放可能なケーシング把持ユニットとを設ける
ことができ、ケーシング把持ユニットはケーシングを降
下させるべく垂直方向に相対的に作動可能である。第１
図の在来の井戸掘り装置１０は、普通のマスト１１およ
び床１２を含み、井戸掘り装置１０の床１２には開口１
３が設けられ、開口１３内には回転テーブル１４が位置
し、この回転テーブルは平行な水平１ビーム１５上に支
持され、１ビーム１５は開口１３の下側を横切るように
伸び、その両端は床１２および下部溝造に固着される。

ケリー１６は回転テーブルによつて回転させられて、ド
リル・ストリング１７を駆動し、これにより井戸穴が掘
削される。井戸穴の掘削後、回転テーブル１４を取除き
（第２図）、一連のケーシング・バイブ１９の降下用ジ
ャッキ機構２０を井戸掘り装置１０に位置させる。この
ときジャッキ機構２０は部分的には開口すなわち凹所１
８内にあるが、一部は開口１３、床１２およびＩビーム
１５を越えて下方に突出し、また一部は床１２の上方に
突出する。ジャッキ機構２０は加圧流体、望ましくは油
によつて作動され、これは動カユニツート２１から供給
される。動力ユニット２１は、床１２の下方の地面の上
に設置することができ、また、エンジン駆動のポンプを
組み込むことができる。同様に地面上に設置された制御
弁２２は、パイロット・ライン２４を介し床１２上でア
クセル可能なパイロット弁２３によつてコントロールす
ることができる。ジャッキ機構２０は、２本の支持コラ
ム２６および２７と、支持ビーム２８と、２つのピスト
ン・シリンダ機構２９および３０と、スパイダ・ユニッ
ト３１と、昇降機支持構造３２と、昇降機３３とからな
る。

支持コラム２６および２７は同一の円筒中空チューブと
することができ、これらチューブはその下端に溶接され
た水平板３６を有し、水平板３６は地中に形成された普
通の地下室２５内に据付けられたコンクリート基礎３４
および３５の水平な上面の上に支持され、このとき支持
コラム２６および２７の軸線は垂直であり、しかも井戸
穴の軸線に対して互いに平行である。支持コラム２６お
よび２７は、望まくしは、Ｉビーム１５の両側に配置さ
れ、またその上端は水平面４０で切断される。支持ビー
ム２８は剛直であり、一体に溶接された金属部品から作
られ、それは上側水平板４１および下側水平板４２を含
み、これら水平板には、軸線３９を中心として整列され
た中央開口４３と、軸線３９に対して直径方向に配置さ
れしかも軸線３７および３８を中心として垂直方向に整
列された２対の円形開口４４および４５とが形成される
。

開口４３，４４および４５からオフセットした位置で、
支持ビーム２８は水平板４１および４２に一体に溶接さ
れた鉛直部材を有する。この鉛直部材は、代表的には、
２つのＩビーム４６および４７と、隣接板４８とから構
成される。（第５図）。下側水平板４２の水平な下面４
９は支持コラム２６および２７の水平な上端面５０と開
口４４および４５の周囲で係合し、これにより支持ビー
ム２８が支持コラムで支持されることになる。支持ビー
ム２８の位置決めのために、下側水平板４２には、下方
に突出する２つの管状ソケット要素１５０および１５１
が設けられ、こられ管状ソケット要素は軸線３７および
３８と開口４４および４５とを中心とする。支持ビーム
２８は、井戸掘り装置の下部構造要素５２および５３は
ターンバックル５４によつて連結することができ、この
ターンバックル５４は調節自在であり、これにより支持
ビーム２８は軸線３９に正しく整合すべく変位すること
ができ、しかも井戸掘り装置の下部構造との連結が緊張
状態に維持することができる。ピストン・シリンダ機構
２９および３０は鉛直シリンダ５５を有し、その内には
、ピストン５６が軸線３７および３８に沿つて往復動可
能に収容され、各ピストン５６はヘッド５７を有し、ま
たシリンダ５５の上端の開口５９を通つて上端６０まで
突出するシャンク５８を有する。

加圧液圧流体はライン６１および６２を介してシリンダ
５５の一端から供給され、他端から排出される。各シリ
ンダ５５は拡大上方部分６３を有し、その内部および外
部は、代表的には、共に円形であり、その下辺には、下
向きの水平環状肩部６４が形成され、この肩部６４は上
側水平板４１の水平な上表面と開口４４または４５の周
囲の所で係合自在であり、これによりピストン・シリン
ダ機構２９および３０が支持される。スパイダ・ユニッ
トすなわちケーシング支持ユニット３１は、上側水平板
４１上でピストン・シリンダ機構２９および３０の間に
配置される。スパイダ・ユニット３１の構造は既知のも
のであり、それはスリップ８８を有し、スリップ８８は
下方に向つてテーパの付けられたスリップ開口８９内で
ケーシング１９を支持したり解放したりするように作動
可能てあり、スリップ開口８９はスパイダ・ユニットの
本体６５内に形成され、しかも支持ビームの開口４３と
整合する。本体６５の水平な底面６６は上側水平板４１
の上に載置され、また本体６５は要素６７内に収容され
ることにより、軸線３９を中心とする。要素６７は上側
水平板４１に溶接され、しかも本体６５の外周面に沿つ
て彎曲するスリップ８８は、下方のケーシング支持位置
（第７図で実線て示す）と上方の後退位置（破線で示す
）との間で本体６５に対して作動可能である。なお、上
記後退位置において、ケーシング１９は自由に下降する
ことができる。本体６５によつて支持された液圧ピスト
ン●シリンダ機構９０は、キャリヤ要素９１によつてス
リップ８８を上下に変位し、スリップ８８はキャリヤ要
素９１からリンク９２によつて可動自在に吊下げられる
。昇降機支持構造３２は支持ビーム２８と似ており、そ
れは平行な上側および下側水平板６８および６９を有す
る。

これら水平板はＩビーム７０および他の適当な結合部材
によつて剛直に一体的に固着される。上側および下側水
平板６８および６９には、中央口７１と鉛直方向に整合
した円形口７２および７３とが形成され、円形口７２，
７３にはピストン棒の上方の小径部７４はこれら開口を
介して突出し、このときピストン棒の水平な環状肩部７
５は下側水平板６９の水平な下面に対して円形口７２お
よび７３の周囲で下方から係合し、これにより昇降機支
持構造３２が支持され、またピストン棒が一体的に連結
される。ピストン棒は保持板７６によつて開口７２およ
び７５から抜け出ないように保持することができ、この
とき保持板７６はねじ７７でもつてピストン棒に固着さ
れ、しかも上側水平板６８に上から係合自在となつてい
る。弓形部材７８は上側水平板６８に溶接され、そこか
ら上向に突出して、昇降機３３を心合せするように作用
する。昇降機３３は、上述したスパイダ・ユニット３１
と同様に構成することができ、ケーシング１９を解放で
きるように支持すべく作動可能なスリップを含む。レー
ル８０を昇降機支持構造３２の外周縁から上向に突出さ
せて上側水平板６８の所定領域を包囲し、この領域内を
人間が歩けるようにすることができる。スパイダ・ユニ
ット３１の本体６５および昇降機３３のそれに相当する
部分の各々については、剛性の単一環状要素として構成
してもよいし、また２個の半体を直径方向の向い合つた
位置でピン（第６図）によつて一体的に連結するか、も
しくは同様な直径方向位置の蝶番ピンとラッチとによつ
て連結することによつて、スパイダ・ユニット３１また
は昇降機３３をケーシングの周囲に据付けたり、そこか
ら横方向に取外したりするのを容易に行なえるようにし
てもよい。穴の掘削後、回転テーブル１４を取除いて（
第２図）、２本の支持コラム２６および２７を開口１３
内に降下し、コンクリート基礎３４および３５上に載置
する。

次いで、支持ビーム２８を開口１３内に降下し、支持コ
ラム２６および２７を管状ソケット要素１５０および、
１５１に挿通することによつて位置決めし、さらに支持
ビームの底・面に係合させて支持関係を得る。この状態
でピストン・シリンダ機構２９および３０を支持ビーム
２８の開口４４および４５を通して降下し、支持コラム
２６および２７内へ侵入させて、上側水平板４１と係合
させることによつて第４図の位置にノ支持する。次に、
スパイダ・ユニット３１を支持ビーム２８まて降下し（
第１１図）、昇降機支持構造３２をピストン棒に装着し
て要素７６で連結した後、昇降機３３を昇降機支持構造
３２に装着する（第１３図）。このような組立終了後、
ジャッキ機構２０を使つてケーシング１９を井戸１８内
に降下する。

ケーシング１９を降下する間に、井戸１８の上端に１つ
以上の噴出防止器８１および８２を連結する。噴出防止
器８１および８２は、床１２より低くＩビーム１５の下
側に位置させる。２つのピストン・シリンダ機構２９お
よび３０と支持コラム２６および２７とは、望ましくは
、第４図に示すように、噴出防止器８１および８２の直
径方向の向い合つた側部で収容される。シリンダ５５の
上端に加圧流体を供給し、その下端から排出して、ケー
シングを降下させ、これによりピストン５６とそこに連
結された昇降機支持構造３２および昇降機３３との下降
運動がコントロールされる。このとき、昇降機３３のス
リップはケーシング１９を把持して支持する係合状態に
あるが、スパイダ・ユニット３１のスリップ８８は解放
状態にある。昇降機支持構造３２が第４図の位置にまで
到達したら、スパイダ●ユニット３１のスリップ８８を
作動させ、これによりケーシング１９を把持して支持さ
せ、これと同時に昇降機３３のスリップを解放する。こ
れに続いて、今度はシリンダ５５の下端へ加圧流体を供
給し、その上端から排出することによつて、ピストン５
６、したがつて昇降機支持構造３２および昇降機３３を
その行程の上端まで上昇させる。この後、ケーシング１
９を次のスリップ降下するための下降行程に備えて連結
を逆にする。この手順を繰り返して、昇降ブロックから
普通の方法で吊下げられている在来の単一ジョイント昇
降機に必要とされるケーシング１９の所望の長さをスト
リングの上端に接続することができる。スパイダ・ユニ
ット３１と昇降機３３とは非常に重い構造となつていて
、たとえば１，０００トンまでのケーシングの重量を支
持することができ．る。

この荷重は、井戸掘り装置１０のマスト１１がジャッキ
機構２０を付設しないで取扱うことができるよりも相当
に大きい。一例として、マスト１１の耐荷能力は５００
トンに制限されることがある。その場合、ケーシングの
降下作業の初めの方−の部分および装着されたケーシン
グの重量が規制値の５００トンに到達するまで、ケーシ
ング１９の最初の部分の降下は、ジャッキ機構２０を駆
動せずに、第１４図に示すように、スパイダ・ユニット
３１をライン支持５００トン能力昇降機８３と共同して
スパイダとして使用して行なう。昇降機８３は、昇降ブ
ロックから垂らされたライン８４によつて支持すること
ができ、ケーシング１９を吊下げ、スリップ８８を解放
したスパイダ・ユニット３１を通してケーシング１９を
降下することができる。昇降機８３がその最低位置に到
達すると、スパイダ・ユニット３１のスリップ８８が装
着されたケーシング１９を把持して支持するよう”に作
動され、挾持具８５を含む手段によつて別のケーシング
をストリングの上端に接続する。これに続いて、昇降機
８３は、付加されたケーシングに沿つてその上端の方に
向けて、昇降機８３のスリップを解放させた状態で上昇
させられる。その後、昇降機８３のスリップは把持状態
に作動させられ、これによりケーシングの上端は保持さ
れて吊下げられ、一方スパイダ・ユニット３１のスリッ
プ８８は解放されて、これによりケーシングは井戸内へ
さらに深く下降できるようになつている。昇降機３３を
ジャッキ機構２０から取外したまま、吊下げられたケー
シングの重量が昇降機８３の能力に近くなるまで、こに
手順を繰り返す。吊下げられたケーシングの重量が昇降
機８３の能力に近くなつたら、昇降機８３を外して、重
量級の昇降機３３を昇降機支持構造３２の所定位置に据
付け、そして、以後はジャッキ機構２０によつてケーシ
ングの降下作業を続けることができるようにする。ケー
シング１９を井戸１８内に装着した後、ジャッキ機構２
０を井戸掘り装置から取除く。

昇降機３３は昇降機支持構造３２から上方に引き抜くこ
とができ、これに続けて、要素７６を取外して昇降機支
持構造３２をピストン棒から取除くことができる。この
後、スパイダ・ユニット３１を支持ビーム２８から上方
に引き抜くことができる。次いで、ピストン・シリンダ
機構２９および３０を支持コラム２６および２７と支持
ビーム２８とから上方に引き抜くことができ、支持ビー
ム２８を支持コラム２６および２７の装着位置から上方
に引き抜くことができ、最後に支持コラム２６および２
７を上方に引き抜くことができる。ジャッキ機構２０は
、全体としては非常に重いものではあるが、大型のリフ
ト機械を用いずとも組立てることができる。ジャッキ機
構２０の各構成要素は、簡単な軽量ホイストで所定の位
置に降下させるのに十分に軽量であり、かかる構成要素
の全体は、第１７図および第１８図に示すように構成さ
れた在来のフラットベッド●トラック（Ｆｌａｔｂｅｄ
ｔｒｕｃｋ）でもつて井戸掘り現場にまたそこから運搬
することができる。第１５図に示す変形例は次の点を除
けば第１図ないし第１３図に示したものと同様である。
すなわち、支持コラム２６ａおよび２７ａが１つのビー
ムもしくは複数のビーム３４ａ上に支持され、このビー
ムが地下室２５Ａの頂部を横切つてまたがつて、地下室
に対して地面上で支持されている点てある。第１６図は
第５図の一部と同様な図であり、そこには別の変形例が
図示されている。それは次の点を除けば最初の実施例と
同様なものである。すなわち、第４図および第５図の支
持ビーム２８に相当する支持ビーム２８ｂが回転ケーブ
ル・ビーム１５ｂ（第１図のビーム１５に相当）によつ
て直接的に支持され、それが上側フランジ１１５を備え
、その頂面１１６が支持ビーム２８ｂと係合している点
である。２つのビーム１５ｂは井戸穴の軸線の両側で収
容され得る。

第１６図において、支持ビーム２６ｂは必要に応じて排
除することもできるし、または支持ビーム２８に適当に
連結ししかもそこからピストン・シリンダ機構のまわり
で突出させてそのまわりにハウジングを形成することも
できる。しかしながら、この場合にはコラムの下端を支
持基礎などに接触させる必要性はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、掘削中の井戸掘り装置を示しており、第２図
は、回転テーブルを取除いた井戸を示しており、第３図
は、ジャッキ機構を装着した井戸を示しており、第４図
は、第３図の装置の一部を破断した要部拡大図であり、
第５図および第６図は、第４図のそれぞれ５−５線およ
び６−６線に沿う側面図および端面図であり、第７図は
、スパイダ・ユニット３１の縦断面図であり、第８図な
いし第１３図は、ジャッキ機構の組立順序を示しており
、第１４図は、ケーシング降下作業の第１段階中の装置
を示しており、第１５図および第１６図は、２つの変形
例を示しており、第１７図および第１８図は、運搬のた
めに積載されたジャッキ機構の構成要素のそれぞれ上平
面および側面図である。 １０・・・・・・井戸掘り装置、１１・・・・・・マス
ト、１２・・・・床、１７・・・・・・ドリル・ストリ
ング、１８・・井戸、１９・・・・・・ケーシング、２
０・・・・ジャッキ機構、２１・・・・動力ユニット、
２６，２７・・・・・支持コラム、２９，３０・・・・
・・ピストン・シリンダ機構、３１・・・・・・スパイ
ダ・ユニット、３３・・・・・・昇降機、３９・・・・
・・ドリル・ストリングの軸線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２つの解放自在にパイプ把持ユニットと、前記パイ
   プ把持ユニットを鉛直方向に相対的に作動させて把持パ
   イプを下降させる動力手段とを含むジャッキ機構からな
   る装置において、前記ジャッキ機構は井戸掘り装置とと
   もに使用されるようになつており、前記井戸掘り装置が
   枠組構造と、所定の軸線に沿つて下方に延びるドリルス
   トリングによつて井戸を掘削するための掘削手段とを含
   んでおり、さらに、前記ジャッキ機構が、少なくともそ
   の使用時に前記井戸掘り装置に設置されて、前記枠組構
   造に対してケーシングを前記軸線に沿つて前記井戸内へ
   下降させるようになつていることを特徴とする装置。 ２ 前記井戸掘り装置が掘削後に取外し可能となつた回
   転テーブルを有し、前記ジャッキ機構は掘削の際の前記
   回転テーブルの取付位置で前記ジャッキ機構の一部でも
   つて井戸掘り装置に位置決め自在となつていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 前記動力手段が前記井戸掘り装置の床下に位置する
   噴出防止手段の側方で下方向に延びており、前記把持ユ
   ニットの一つが前記井戸掘り装置の床のレベルの上で可
   動となつていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の装置。 ４ 枠組構造を有する井戸掘り装置を利用して、軸線に
   沿つて伸びるドリル・ストリングを用いることによつて
   井戸穴を掘削し、次いで、前記井戸掘り装置内に位置さ
   れたジャッキ機構の２つのケーシング把持ユニットを鉛
   直方向に相対的に作動させることによつてケーシングを
   前記枠組構造に対して前記軸線に沿つて前記井戸内へ下
   降させることとからなる方法。 ５ 前記井戸の掘削後に前記井戸掘り装置から回転テー
   ブルを取外し、次いで前記回転テーブルが位置していた
   位置に前記ジャッキ機構を位置させることとからなる特
   許請求の範囲第４項記載の方法。