KR20140088143A - 잠금 메커니즘 - Google Patents

Abstract

플랫폼(2) 상에 장착된 기둥(1)으로부터 하나 또는 둘 이상의 와이어 수단(6)을 통하여 매달리는 공구 유닛(11)의 요동 보상을 위한 장치로서, 각각의 와이어 수단은 제 1 단부에서 부착부(10)를 통하여 기둥에 부착되고 제 1 요동 보상 유닛(4, 5, 12)을 통하여 뻗어있으며, 각각의 와이어 수단(6)은 그의 제 2 단부에서 공구 유닛에 연결되는 제 2 요동 보상 유닛(20; 20'; 20")에 부착된다. 제 2 요동 보상 유닛(20'; 20")은 이동 가능한 보상 수단(31)을 포함하고, 그의 제 1 단부에서 와이어 수단(6)에 부착되며 그의 제 2 단부에서 공구 유닛(11)에 부착된다. 제 2 요동 보상 유닛은 해제 가능한 잠금 수단(30)을 포함하고 이 잠금 수단에 의해 보상 수단(31)의 동작들은 선택적으로 방지되고 허용될 수 있다. 잠금 수단(30)은 중앙의 좁은 부분(87b) 그리고 잠금 볼트의 각각의 단부에 넓은 숄더 부분(87a)들을 갖는 잠금 볼트(87)를 포함한다. 링크 요소(33)는 제 1 부분(82a) 및 제 2 부분(82b)을 갖는 홀(82)을 포함하며, 제 1 부분은 제 2 부분보다 더 큰 개구를 갖는다.

Description

잠금 메커니즘 {LOCKING MECHANISM}

본 발명은, 특히 지하 층(underground formation)들로부터 탄화수소들의 생산과 관련된 갱정 작업(well operation)들에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 독립 청구항들의 전제부에 공개된 것과 같이, 이동 베슬 상의 장비의 요동(heave) 보상을 위한 장치에 관한 것이다.

지하 층들 내의 갱정들로부터 탄화수소들의 회수 동안, 작업자는 갱정들 내에서 때때로 일(work)을 실행해야만 한다. 이러한 일은 보수 작업, 또는 천공, 파이프들의 교체 또는 재천공, 유동 조절기들의 변경, 생산 구역들의 고립, 생산 감시 그리고 압력, 유동 및 온도의 기록과 같은 다른 기술적 작업들일 수 있다. 일에 대한 동기화 요인은 갱정의 회수율을 증가시키는 것이다. 총괄적인 용어 "갱정 작업"에 의해 지칭되는 이러한 일은, 특히 해저 속(subsea) 갱정들과 관련될 때, 종래의 표면 플랫폼들로부터 수행하는 것이 어렵다. 해저 속 갱정들은 플랫폼 갱정들보다 덜 관리되고 그리하여 더 낮은 회수율들을 갖는 것이 주지된다. 따라서 해저 속 갱정들의 보수를 위해 적절한 시스템들을 갖는 것이 바람직하다.

경량 갱정 개입과 중량 갱정 개입 사이에 구분이 이루어진다. 오늘날, 경량 갱정 개입은 선박들로부터의 와이어라인 작업들의 도움에 의해 실행된다. 중량 갱정 개입(개입 일의 전체 범위를 포함)은 보통은, 상승기(riser)(가스 및/또는 액체용 파이프)를 통하여 갱정들에 연결되는 특별한 계류(moored), 반잠수가능 리그(rig)로부터 실행된다. 특별한 리그는 와이어라인 작업들을 사용하는 경량 갱정 개입을 실행하는 베슬들과 원래의 드릴링 리그들 사이의 갭을 채우고, 그 중에서도 원래의 드릴링 리그보다 실질적으로 더 낮은 비용들을 갖는다.

비용들을 더 최적화하기 위해, 이러한 특별한 리그들은 예컨대 중량 갱정 개입의 실행 외에 이들이 와이어라인 작업 공구들을 사용하는 경량 갱정 개입들을 또한 실행하도록 최대한 가요성인 것이 따라서 바람직하다.

공지된 플로팅 개입 리그들은 파도 운동들에 대한 보상을 위한 요동 보상 시스템을 통하여 타워로부터 매달려 있는 드릴링 기계를 가지며, 이는 조합식 호이스팅(hoisting) 및 보상 실린더를 포함할 수 있다. 타워 및 실린더는 데크 상에 장착된다. 보통의 장치에서, 드릴링 기계는 기둥(mast)의 정상부의 가이드 풀리(pulley)들 위로 뻗어있는 와이어(소위 드릴 라인)들로부터 실린더의 정상부의 역전 풀리들을 통하여 기둥의 정상부의 고정된 지점에 매달린다. 따라서 드릴링 기계는 실린더를 이동시킴으로써 들어올려지고 내려질 수 있으며, 실린더는 또한 개입 작업들을 실행할 때 드릴링 기계가 가능한 한 안정적으로 유지되도록 리그의 운동들을 - 특정한 공차들 내에서 - 보상한다. 이러한 종류의 보상 실린더 및 조합식 호이스팅은 큰 하중(load)들, 통상적으로 약 250 톤을 취급할 수 있다.

이러한 장치는 예컨대, 해저 상에 또는 드릴링 상승기 내측에 큰 중량들을 랜딩(landing)할 때, 뿐만 아니라 드릴링 동안 사용되고 더 큰 정확도와 보상의 제어에 대한 필요가 있을 때 수동 또는 능동 보상 모드로 작업될 수 있다.

종래 기술은 요동 보상을 위한 장치 및 방법을 개시하는 WO 2007/145503 A1 호를 포함한다. 기둥이 플로팅 베슬 상에 장착되고, 제 1 보상 수단은 기둥의 일 측 상에 와이어 수단을 통하여 부착되고, 와이어 수단의 다른 단부는 드릴링 작업들을 실행하기 위해 공구 유닛에 부착되는 제 2 요동 보상 수단에 또한 연결된다. 제 2 요동 보상 수단 및 공구 유닛은 돌리(dolly)들/레버 아암들의 도움에 의해 기둥 내의 가이드 레일들을 따라 이동된다.

리그의 이동들을 - 매우 정확하게 - 보상하기 위한 갱정 개입 리그의 능력에 관한 엄격한 요구사항들이 있다. 요동 보상 요구사항들은 종종 중량 변경, 위치지정 정확도 및 속도 제한을 보상하기 위한 능력으로서 구체화된다. 하지만 공지된 갱정 개입 리그들에서, 조합식 호이스팅 및 보상 실린더의 크기 그리고 가이드 풀리들 및 역전 풀리들에서의 마찰은 이들 요구사항들 중 하나 또는 둘 이상을 만족시키는 것을 어렵게 한다. 따라서 공지된 갱정 개입 리그들에 의한 경우에서보다 요동 보상에서 더 큰 정확도를 얻을 수 있는 장치에 대한 필요가 있다. 본 발명은 이러한 필요를 충족시키고 추가로 다른 이점들을 갖는다.

따라서, 장치가 플랫폼 상에 장착되는 기둥 내의 하나 또는 둘 이상의 와이어 수단을 통하여 매달리는 공구 유닛의 요동 보상을 위해 제공되며, 각각의 제 1 수단은 제 1 단부에서 부착부를 통하여 기둥에 부착되고 제 1 요동 보상 유닛을 통하여 뻗어있으며, 각각의 와이어 수단은 그의 다른 단부에서 공구 유닛에 연결되는 제 2 요동 보상 유닛에 부착되며, 상기 제 2 요동 보상 유닛은 이동 가능한 보상 수단을 포함하며 이 이동 가능한 보상 수단은 그의 제 1 단부에서 와이어 수단에 부착되고 그의 제 2 단부에서 공구 유닛에 부착되며, 상기 제 2 요동 보상 유닛은 해제 가능한 잠금 수단을 포함하며 이 해제 가능한 잠금 수단에 의해 보상 수단의 운동들은 선택적으로 방지되고 허용될 수 있는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 보상 수단은 연결 유닛을 통해 와이어 수단에 부착되며 링크 요소를 통하여 공구 유닛에 부착되고, 연결 유닛 및 링크 요소는 서로 관련하여 이동 가능하고, 잠금 수단은 링크 요소와 연결 유닛의 서로 관련하여 운동들을 선택적으로 그리고 해제 가능하게 제한하기 위해 이동 가능하다.

실시예에서, 잠금 수단은 볼트의 각각의 단부에 중앙의 좁은 부분 그리고 넓은 숄더 부분들을 갖는 잠금 볼트를 포함한다.

실시예에서, 링크 요소는 제 1 부분 및 제 2 부분을 갖는 관통공을 포함하며, 제 1 부분은 제 2 부분보다 더 큰 개구를 갖는다. 제 1 부분은 숄더 부분들의 통과를 허용하는 치수를 갖는 반면 제 2 부분은 숄더 부분들의 통과를 허용하지 않는, 하지만 중앙 부분의 통과는 허용하는 치수를 갖는다. 실시예에서, 제 1 부분은 원형 횡단면을 갖고 제 2 부분은 기다랗다.

실시예에서, 와이어 수단은 기둥의 상부 부분에 장착되는 가이드 풀리들을 통하여 제 1 요동 보상 유닛과 제 2 요동 보상 유닛 사이에서 뻗어있고, 기둥 내의 부착부와 가이드 풀리들 사이에서 제 1 요동 보상 유닛을 통하여 뻗어있다.

실시예에서, 제 1 요동 보상 유닛은 제 1 단부에서 플랫폼에 연결되고 제 2 단부에서 역전 풀리들과 실린더를 통하여 상기 와이어 수단에 이동 가능하게 부착된다.

실시예에서, 장치는 잠금 수단을 포함하며 이 잠금 수단에 의해 보상 유닛들의 이동들은 선택적으로 방지될 수 있고, 보상 유닛들은 실질적으로 강성 본체들로서 공구 유닛과 와이어 유닛 사이에서 하중들을 전달한다.

실시예에서, 제 1 요동 보상 유닛은 능동 요동 보상기로서 기능하는 반면 제 2 요동 보상 유닛은 수동 요동 보상기로서 기능한다.

실시예에서, 제 2 요동 보상 유닛은 공구 유닛의 일체형 부분이다. 제 1 및 제 2 요동 보상 유닛들은 바람직하게는 유압식으로 작업된다.

제 2 요동 보상 유닛은 드릴링 기계의 구조적 수정들 없이 임의의 드릴링 기계 상에 신속하고 간단하게 설치될 수 있다.

본 발명의 이러한 및 다른 특징적 특성들은 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여 바람직한, 비제한적인 실시예들의 이후의 설명에서 자세히 설명될 것이다.

도 1 은 측면으로부터 본 보상 시스템을 갖는 기둥을 나타내는 도면이고,
도 2 는 정면으로부터 본 본 발명에 따른 보상 수단을 갖는 기둥을 나타내는 도면이고,
도 3 은 도 2 에 나타낸 기둥과 보상 수단을 나타내지만 다른 측면으로부터 본 도면이고,
도 4a 는 측면으로부터 본 본 발명의 제 1 실시예의 단면을 나타내는 도면이며, 여기서 제 2 요동 보상 유닛의 실린더는 후퇴된 위치에 있고,
도 4b 는 정면으로부터 본 도 4a 에 나타낸 단면을 나타내는 도면이고,
도 4c 는 도 4b 에 대응하지만 완전히 연장된 위치에 있는 제 2 요동 보상 유닛의 실린더들을 나타내는 도면이고,
도 4d 는 도 4b 에 대응하지만 중간 위치에 있는 제 2 요동 보상 유닛의 실린더들을 나타내는 도면이고,
도 5a 는 측면으로부터 본 본 발명의 제 2 실시예의 단면을 나타내는 도면이며, 여기서 제 2 요동 보상 유닛의 실린더는 후퇴된 위치에 있고,
도 5b 는 정면으로부터 본 도 5a 에 나타낸 단면을 나타내는 도면이고,
도 5c 는 도 5b 에 대응하지만 완전히 연장된 위치에 있는 제 2 요동 보상 유닛의 실린더들을 나타내는 도면이고,
도 5d 는 도 5b 에 대응하지만 중간 위치에 있는 제 2 요동 보상 유닛의 실린더들을 나타내는 도면이고,
도 6a 는 측면으로부터 본 본 발명의 제 3 실시예의 단면을 나타내는 도면이며, 여기서 제 2 요동 보상 유닛의 실린더는 후퇴된 위치에 있고,
도 6b 는 정면으로부터 본 도 6a 에 나타낸 단면을 나타내는 도면이고,
도 7a 및 도 7b 는 각각 정면 및 측면으로부터 본 잠금 해제된 상태에 있는 요동 보상 유닛의 제 3 실시예를 나타내는 도면이고,
도 7c 및 도 7d 는 각각 도 7a 및 도 7b 의 확대된 단면을 나타내는 도면이고, 도 7e 는 도 7d 에 나타낸 것의 단면도이고,
도 8a 및 8b 는 잠금 된 상태를 나타내는 도면이며, 여기서 운동 댐퍼는 활성화되지 않았고,
도 8c 및 도 8d 는 각각 도 8a 및 도 8b 의 확대된 단면들을 나타내는 도면이고, 도 8e 는 도 8d 에 나타낸 것의 단면도이고,
도 9a 및 도 9b 는 잠금 볼트를 키홀(keyhole)의 밖으로 빼내는 것이 가능한 상태를 나타내는 도면이고, 도 9c 는 도 9b 에 나타낸 것의 확대 단면도이고,
도 10a 및 도 10b 는 소위 "나사산 세이버(thread-saver)" 기능인, 드릴링 기계와 드릴 스트링을 함께 나사 결합하는 것에 의한 중량 감소를 위한 위치를 나타내는 도면이고, 도 10c 는 도 10b 에 나타낸 것의 확대 단면도이다.

도 1 은 데크(2) 상에, 예컨대 개입 리그 또는 드릴링 리그(예시되지 않음) 상에 위치된 기둥(1)을 나타내는 도면이다. 능동 요동 보상 실린더(7) 및 어큐뮬레이터(8) 그리고 조합식 호이스팅 및 요동 보상 실린더(4)가 데크(2) 상에 장착된다. 요동 보상 실린더(4)에는 그의 상단부에 호이스팅 와이어(6)들을 위한 역전 풀리(5)들이 구비된다. 4 개 또는 6 개의 평행하게 뻗어있는 호이스팅 와이어들을 갖는 것이 일반적이다.

도 2 를 참조하면, 조합식 호이스팅 및 요동 보상 실린더(4)는 스트로크 길이(d)를 갖고, 실린더 로드(12)는 완전히 연장된 위치에 있다. 역전 풀리들의 각각의 완전히 후퇴된 그리고 연장된 위치들은 참조 부호 5 그리고 5' 에 의해 표시된다.

예시된 실시예들에서, 기둥은 공지된 방식으로 격자 구조로 구성되며, 따라서 여기서 더 상세하게 설명되지 않을 것이다. 유사하게, 요동 보상 유닛들은 유체 저장조들, 조절 밸브들 및 시스템들, 가스 탱크들 및 유압식 동력 유닛들에 의해 구동된다. 이러한 구성요소들은 당업자에게 주지되어 있고 따라서 여기서 더 상세하게 참조되지 않는다.

기둥에는 공지된 방식으로 드릴링 기계(11)를 위한 가이드 레일(9)들이 구비된다. 또한, 도 2 및 도 3 을 참조하면, 와이어(6)들은 닻(10; anchorage)을 통하여 기둥의 상부 부분에 연결된다. 와이어(6)들은 닻(10)으로부터 조합식 호이스팅 및 요동 보상 실린더(4)의 실린더 로드(12) 상의 역전 풀리(5)들을 통하여 기둥의 정상부의 가이드 풀리(3)를 통하여 계속하여 그리고 그 후 드릴링 기계(11)에 연결되는 보상기(20)를 향하여 아래로 뻗어있는다. 도 2 는 데크(2)에 대항하여 더 낮은 위치에 있는 조합식 드릴링 기계(11) 및 보상기(20)를 나타내는 반면, 도 3 에 있는 이러한 유닛들은 데크로부터 약간 상승된다.

보상기들의 3 개의 실시예들이 이하에 설명된다.

제 1 실시예 :

도 4a 내지 도 4d 를 참조하면, 보상기(20)는 호이스팅 와이어들의 연결 링크(24)와 드릴링 기계(11) 사이에 직접적으로 연결되는 2 개의 실린더(22a, 22b)들을 포함한다. 호이스팅 와이어들(도 4a 내지 도 4c 에 예시되지 않음)은 적절한 부착부(25)들을 통하여 연결 링크(24)에 연결된다. 도 4a 는 상기 설명된 것과 같이 타워 가이드 레일과의 결합을 위해 드릴링 기계(11)에 부착된 돌리(21)를 또한 나타낸다.

실린더(22a, 22b)들에는 잠금부(23)가 구비되고 이 잠금부에 의해 실린더들은 시스템이 사용되지 않을 때 후퇴된 위치로 잠금될 수 있다. 드릴링 기계(11)로부터의 하중은 실린더(22a, 22b)들 및 연결 링크(24)를 통하여 리프팅 와이어들로 전달된다.

도 4a 및 도 4b 는 후퇴된 위치에 있는 실린더(22a, 22b)들을 나타내고, 도 4c 는 완전히 연장된 위치에 있는 실린더(22a, 22b)들을 나타내는 반면, 도 4d 는 중간 위치에 있는 실린더(22a, 22b)들을 나타낸다. 참조 부호 26 은 실린더들의 각각의 실린더 로드들을 표시한다.

요동 보상 실린더(22a, 22b)들을 위한 제어 유닛들 및 유체 저장조들은 종래 기술에 따르며 따라서 여기서 더 상세하게 논의되지 않는다.

제 2 실시예 :

도 5a 내지 도 5d 를 참조하면, 보상기(20')는 호이스팅 와이어들을 위한 연결 링크(28)와 드릴링 기계(11) 사이에[링크(29)를 통하여] 연결되는 하나의 실린더(27)를 포함한다[단지 와이어들을 위한 부착부(25)들은 도 5b 내지 도 5d 에 나타나 있음]. 도 5a 는 상기 설명된 것과 같이 타워 가이드 레일과의 결합을 위해 드릴링 기계(11)에 부착되는 돌리(21)를 또한 나타낸다.

실린더(27)에는 잠금부(23)가 구비되고 이 잠금부에 의해 실린더들은 보상기(20')가 사용되지 않을 때 접혀진(collapsed) 위치로 잠금될 수 있다. 드릴링 기계(11)로부터의 하중은 실린더(27) 및 연결 링크(28)를 통하여 호이스팅 와이어들로 전달된다.

도 5a 및 도 5b 는 후퇴된 위치에 있는 실린더(27)를 나타내고, 도 5c 는 완전히 연장된 위치에 있는 실린더(27)를 나타내는 반면, 도 5d 는 중간 위치에 있는 실린더(27)를 나타낸다. 참조 부호 26 은 실린더의 실린더 로드를 표시한다. 요동 보상 실린더(27)를 위한 제어 유닛들 및 유체 저장조들은 종래 기술에 따르며 따라서 여기서 더 상세하게 논의되지 않는다.

제 3 실시예 :

도 6a 내지 도 10c 를 참조하면, 보상기(20")는 호이스팅 와이어들을 위한 연결 피스(32)에 장착되는 하나의 보상기 실린더(31)(또한 운동 댐퍼로서 지칭됨)를 포함한다. 도 6a 및 도 6b 는 상기 설명된 것과 같이 타워 가이드 레일과 결합하기 위해 드릴링 기계(11)에 부착되는 돌리(21)를 또한 나타낸다. 연결 피스(32) 상에 드릴링 기계(11)가 매달리는 아래에 놓이는 링크 요소(33)와 연결 피스(32)를 함께 연결할 수 있는 잠금부(30)[예컨대 액추에이터(86)를 통하여 유압식으로 작동됨]가 장착된다. 잠금부(30)는 잠금된 위치에 있고 보상기(20")가 사용되지 않을 때, 드릴링 기계(11)로부터의 하중이 링크 요소(33), 유압식으로 작업되는 잠금부(30) 및 연결 피스(32)를 통하여 호이스팅 와이어들로 전달되도록 모든 하중을 떠맡는다. 도 6a 및 도 6b 는 이러한 잠금된 위치를 나타내며, 여기서 실린더(31)는 후퇴된 위치에 있고 비활동 상태이다.

보상 실린더(31)를 위한 제어 유닛들 및 유체 저장조들은 종래 기술에 따르며 따라서 여기서 더 상세하게 논의되지 않는다.

도 7a 내지 도 10c 는 보상기 실린더(31), 연결 피스(32), 링크 요소(33) 그리고 상이한 구성들의 이러한 구성 요소들 사이의 연결을 또한 예시한다.

보상기 실린더(31) 및 와이어(6)들이 이에 체결되는 연결 피스(32)는 이격되어 배열되고 상부 볼트(81)들 및 하부 볼트(83)들에 의해 함께 체결되는 2 개의 판 요소(32a, 32b)들을 포함한다. 유압식 동작 메커니즘을 갖는 잠금부(30)가 또한 연결 피스에 부착된다(유압식 연결 라인들은 예시되지 않는데, 이는 이들이 종래기술이기 때문이다). 잠금부(30)는 잠금 볼트(87)를 갖는 하우징(30'), 잠금 볼트 실린더(88) 및 잠금 볼트를 위한 위치 센서(89)를 포함한다. 잠금 볼트(87)는 중앙의 좁은 부분(87b) 그리고 각 단부의 넓은 부분(87a)들(플랜지들)을 갖는다.

이러한 예시된 실시예에서, 링크 요소(33)는 또한 판 형태를 갖고, 이동 가능하게 되는 방식으로 연결 피스의 판 요소(32a, 32b)들 사이에 배치된다. 보상기 실린더(31)의 실린더 로드(26)(그의 하우징은 연결 피스에 체결됨)는 체결 볼트(84)를 통하여 링크 요소(33)에 고착된다. 링크 요소(33)에는 관통 "키홀"(82)이 제공되며, 이는 잠금 볼트(87)를 수용하도록 적응된다. 키홀(82)은 기다랗고 키홀의 위에 놓이는, 약간 더 좁은 부분(82b)보다 더 큰 개구를 갖는 하부 부분(82a)을 갖는다.

잠금 볼트(87)의 넓은 단부 부분(87a)들은 키홀의 하부의 넓은 부분(82a)을 통과하고 측면 판(32a, 32b)들 내의 각각의 지지 홀(37)들 안으로의 통로를 허용하지만, 위에 놓이는 부분(82b)을 통과하는 통로는 허용하지 않는 횡단면 치수를 갖는다. 잠금 볼트의 중앙의 좁은 부분(87b)은 키홀 내에서, 또한 약간 더 좁은 부분(82b)내에서 잠금 볼트의 위 그리고 아래로의 이동을 허용하는 횡단면 치수를 갖는다.

도 7a 내지 도 7e 는 잠금 해제된 상태를 나타낸다. 잠금 볼트(87)는 링크 요소(33) 내의 키홀(82)로부터 완전히 빼내어졌고, 이에 의해 링크 요소(33)가 연결 피스(32) 내의 2 개의 측면 판(32a, 32b)들 사이에서 이동하는 것을 허용한다. 실린더 로드(26)를 통해 보상기 실린더(31)에 연결되는 링크 요소(33)는, 상부 숄더(85)들과 하부 숄더(90)들 그리고 하부(멈춤) 볼트(83)들에 의해 각각 제한되는 하부 위치(예시된 것과 같은)와 상부 위치 사이에서 이동할 수 있다. 도면들은 링크 요소(33)가 완전히 하부 위치에 있을 때 링크 요소가 숄더(85)들을 통하여 2 개의 하부 볼트(83)들 상에 놓일 것임을 나타내며, 이는 보상기 실린더(31)가 고장나는 경우 드릴링 기계가 낙하하는 것을 방지할 것이다. 실린더 스트로크가 약 절반의 스트로크로 감소될 때(도 7a 내지 도 7d 에 나타낸 것과 비교하여), 시스템은 운동 댐핑을 위한 위치에 있게 될 것이다.

도 8a 내지 도 8e 는 운동 댐퍼(31)가 사용되지 않는 잠금된 상태를 나타낸다. 시스템은 잠금되어서, 모든 하중은 운동 댐퍼에 영향을 미치지 않으면서 잠금 볼트를 통과한다. 하중은 드릴링 기계(예시되지 않음)로부터 매달려지고 링크 요소(33)로 전달된다. 링크 요소(33)는 연걸 피스(32)의 측면 판(32a, 32b)들 내의 홀들에 안착되는 잠금 볼트(87)로부터 매달려진다. 잠금 볼트(87)로부터, 하중은 호이스팅 와이어들을 연결 피스(32)에 연결하는 상부 볼트(81)까지 이러한 2 개의 측면 판들을 통과한다. 이는 드릴링 및 드릴 스트링의 리프팅/하강을 위한 서스펜션 시스템의 보통의 구성이다.

도 9a 내지 도 9c 는 하부 링크 요소(33)가, 키홀의 넓은 부분(82a)과 잠금 볼트 숄더(87a)가 서로 정렬되도록 키홀(82) 내에 최대 높이까지 리프트되는 상태를 나타낸다. 이는 잠금 볼트(87)를 키홀(82)의 밖으로 당길 수 있는 유일한 위치이다. 잠금 볼트는 볼트가 키홀과 잠금 가능한 결합상태에 있는지 아닌지를 제어하도록 스트로크 센서(89)가 구비된 실린더(88)에 의해 수평으로 이동된다(당겨진다). 링크 요소(33)의 이러한 리프팅은 보상기 실린더(31)의 도움에 의해 완료된다. 상기 설명된 것과 같이, 도 9a 내지 도 9c 는 키홀의 하부 치수(직경)가 매우 커서 잠금 볼트가 키홀을 통하여 수평으로 이동될 수 있는 것을 또한 나타낸다. 키홀의 상부의 더 좁은 부분에서, 단부들에서 증가된 직경을 갖는 숄더들로 인해 잠금 볼트를 수평 방향으로 이동하는 것이 가능하지 않다. 하지만, 잠금 볼트는 키홀의 길이에 걸쳐, 키홀 내에서 수직으로 이동되는 것이 자유롭다. 도 9c 내의 단면도는 결합에서 절반이 벗어난 잠금 볼트를 나타낸다. 잠금 볼트는 중앙 부분(87b)의 직경보다 더 큰 직경을 양단부들에서 갖는 숄더(87b)를 갖는 것을 볼 수 있다. 숄더들의 직경은 연결 피스(32)의 지지 홀(37)들 그리고 링크 요소의 키홀의 하부 부분(82a)에 들어맞는다.

도 10a 내지 도 10c 는 잠금 볼트(87)가 잠금되지만, 잠금 볼트가 대략적으로 키홀(82)의 중간에 있도록 댐핑 실린더(31)(도 10a 내지 도 10c 에 예시되지 않음)가 작은 스트로크로 동작되는 상태를 나타낸다. 이는 소위 "나사산 세이버" 기능인, 드릴링 기계와 드릴 스트링을 함께 나사 결합할 때 중량 감소를 위한 위치이다.

보상기(21")의 업무는 메인 요동 보상이 연관된 어큐뮬레이터 탱크들 및 다른 필요한 공지된 장비(예시되지 않음)를 갖는, 조합식 호이스팅 및 요동 보상 실린더(4)의 도움에 의해 진행 중에 있는 동안, 통상적으로 ± 500 ㎏ 보다 큰 중량들인 장비가 갱정 내에 설치되는 것을 필요로하지 않으면서 정확한 위치로 갱정 안으로 하강되는 공구를 유지하는 것이다. 보상 실린더(31)를 갖는 보상기(21")는 메인 보상기(4)로부터 댐핑의 "피크들" 을 취한다.

보상기(21")는 따라서 적어도 이하의 2 개의 기능들을 가질 수 있다 :

a) 갱정 안으로 공구를 하강시킬 수 있는 공구들로부터 갱정 내측의 구성요소들에 대항하는 하중을 제어/최소화 및 수직 운동을 댐핑/최소화; 및

b) 드릴 파이프의 정상부와 드릴링 기계의 샤프트 사이에 이들이 함께 나사 결합될 때(나사산 세이버) 하중을 감소시킴.

여기서 보상기(21")가 연결 피스(32)의 2 개의 측면 판(32a, 32b)들 사이에 이동 가능하게 배열되는 하부 링크 요소(33)로 이루어지는 것으로서 설명되었더라도, 본 발명은 이러한 디자인들로 제한되어서는 안되는데, 이는 변형이 하부 링크 요소가 2 개의 측면 판들을 갖고 연결 피스가 이들 사이에 이동 가능하게 배열된 하나의 요소를 포함하는 뒤집힌 구성일 수 있기 때문이다. 본 발명은 또한 판 형상 요소들로 제한되어서는 안된다.

실시예들에 공통인 특성들 :

조합식 호이스팅 및 요동 보상 실린더(4) 그리고 연관된 구성요소들(이후에 또한 스테이지 1 로 지칭됨)은 큰 하중들을 드릴링 상승기 내측에 또는 해저 상에 랜딩할 때, 그리고 드릴링 동안 사용된다. 이러한 상황들에서, 보상기(20; 20'; 20")는 반드시 사용중일 필요는 없고, 즉 실린더들은 이들의 각각의 잠금 메커니즘(23; 30)들을 통하여 잠금된다.

요동 보상을 위해, 스테이지 1 이 수동 보상 모드로 또는 능동 보상 모드로 작업될 수 있다.

보상의 제어 및 더 큰 정확도가 요구되는 상황들, 예컨대 갱정 개입 동안에, 스테이지 1 이 능동 보상 모드로 작업될 것이다. 따라서 스테이지 1 은 특정한 최소 레벨로 낮아진 요동 보상을 달성하는 것이 가능할 것이다.

보상기(20; 20'; 20")(이후에 또한 스테이지 2 로 지칭됨)는 민감도 및 정확도를 추가로 증가시키기 위해, 그리고 드릴링 기계의 동력이 규정된 최소값을 초과하지 않는 것을 보장하도록 스테이지 1 과 함께 사용된다. 그 후 스테이지 2 는 수동 요동 보상기로서 기능한다. 비교적 짧은 스트로크 길이를 가질 수 있는, 스테이지 2 의 보상기는 실린더 피스톤이 미리 정해진 중량으로 하중을 받을 때까지 정지 상태로 유지된다. 이러한 미리 정해진 중량이 도달될 때, 스테이지 2 의 보상기는 실린더 로드(26)의 후퇴 또는 연장에 의해 보상할 것이다.

스테이지 2 에 대한 필요가 존재하는 상황들의 예들은 해저 속 안전 밸브들 및 케이싱 내의 더 가벼운 장비의 랜딩을 포함한다.

이러한 종류의 2-스테이지 요동 보상기는 따라서 리그의 운동들을 - 매우 정확하게 - 보상할 수 있다. 주어진 작업 파라미터들(예컨대, 리그의 최대 요동 운동) 내에서, 조합된 스테이지 1 및 스테이지 2 는 비교적 작은 중량 변화를 보상할 수 있고 제한된 속도에서 주된 위치지정 정확도를 달성할 수 있다. 상기 언급된 것과 같이, 조합식 호이스팅 및 보상 실린더는 통상적으로 250 톤 정도의 하중을 취급할 수 있다. 이와 관련하여, 비교적 작은 중량 변화는 약 ± 500 ㎏ 정도일 수 있고, 위치지정 정확도는 약 ± 10 ㎝ 정도일 수 있다.

스테이지 1 은 큰 하중 그리고 대부분의 요동을 취급할 수 있다. 하지만 보상기(20; 20'; 20")(스테이지 2)는 실질적으로 스테이지 1 보다 더 작을 수 있고 따라서 더 적은 패킹 마찰(packing friction)을 발생한다. 게다가, 스테이지 2 의 보상기는 보상기(20; 20'; 20") 내의 마찰 외에 다른 마찰을 취하지 않도록, 그리고 가능하게는 갱정으로부터의 어떠한 마찰을 취하지 않도록 드릴링 기계(11)의 정상부에 위치된다.

따라서 보상기(20; 20'; 20")는 하중 크기를 스테이지 1 로부터 중량 변화 보상을 위한 요구사항 내의 하중 변동으로 감소시키는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 장치는 이러한 방식으로 2-스테이지 요동 보상기로서 기능하고, 여기서 조합식 호이스팅 및 요동 보상 실린더(스테이지 1)는 큰 하중들을 취급하는 반면, 보상기(20; 20'; 20")(스테이지 2, 더 양호한 민감도 및 더 큰 정확도를 가짐)는 스테이지 1 이 보상하도록 적응되는 것보다 더 작은 하중들을 보상하는 것이 가능하다.

실시예에서, 보상기(20; 20'; 20")가 보상하도록 디자인되는 하중은 호이스팅 시스템의 하중 용량의 약 8 내지 10 % 일 수 있다.

요동 보상을 위한 장치가 갱정 개입 외의 다른 목적들을 위해 사용될 수 있는 것이 이해될 것이다.

상기 설명의 수치적 값들은 본 발명의 적용을 예시하기 위해 포함된 것이며, 본 발명의 제한으로서 간주되지 않아야 한다.

Claims (10)

1. 플랫폼(2) 상에 장착되는 기둥(1)으로부터 하나 또는 둘 이상의 와이어 수단(6)을 통하여 매달리는 공구 유닛(11)의 요동 보상을 위한 장치로서, 각각의 와이어 수단은 제 1 단부에서 부착부(10)를 통하여 기둥에 부착되고 제 1 요동 보상 유닛(4, 5, 12)을 통하여 뻗어있으며, 각각의 와이어 수단(6)은 그의 제 2 단부에서 공구 유닛에 연결되는 제 2 요동 보상 유닛(20; 20'; 20")에 부착되는, 요동 보상을 위한 장치에 있어서,
   상기 제 2 요동 보상 유닛(20'; 20")은 제 1 단부에서 와이어 수단(6)에 부착되고 제 2 단부에서 공구 유닛(11)에 부착되는 이동 가능한 보상 수단(31)을 포함하고, 제 2 요동 보상 유닛은 해제 가능한 잠금 수단(30)을 포함하며 이 잠금 수단에 의해 보상 수단(31)의 운동들이 선택적으로 방지되고 허용될 수 있는 것을 특징으로 하는,
   요동 보상을 위한 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 보상 수단(31)은 연결 유닛(32)을 통하여 와이어 수단(6)에 부착되고 링크 요소(33)를 통하여 공구 유닛(11)에 부착되며, 상기 연결 유닛(32) 및 링크 요소(33)는 서로 관련하여 이동 가능하며, 상기 잠금 수단(30)은 서로 관련하여 연결 유닛(32)과 링크 요소(33)의 운동들을 선택적으로 그리고 해제 가능하게 제한하기 위해 이동 가능한,
   요동 보상을 위한 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 잠금 수단(30)은 중앙의 좁은 부분(87b) 그리고 볼트의 각각의 단부에 넓은 숄더 부분(87a)들을 갖는 잠금 볼트(87)를 포함하는,
   요동 보상을 위한 장치.
   
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 링크 요소(33)는 제 1 부분(82a) 및 제 2 부분(82b)을 갖는 관통공(82)을 포함하고, 제 1 부분은 제 2 부분보다 더 큰 개구를 갖는,
   요동 보상을 위한 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 부분(82a)은 숄더 부분(87a)들의 통과를 허용하는 치수를 갖는 반면 제 2 부분(82b)은 숄더 부분들의 통과를 허용하지 않지만 중앙 부분(87b)의 통과를 허용하는 치수를 갖는,
   요동 보상을 위한 장치.
   
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 부분(82a)은 원형 횡단면을 갖고 제 2 부분(82b)은 기다란,
   요동 보상을 위한 장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 요동 보상 유닛과 제 1 요동 보상 유닛 사이에 상기 와이어 수단은 기둥의 상부 부분에 장착되는 가이드 풀리(3)들을 통하여 뻗어있고, 제 1 요동 보상 유닛을 통하여 가이드 풀리들과 기둥의 부착부 사이에 뻗어있는,
   요동 보상을 위한 장치.
   
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 요동 보상 유닛은 제 1 단부에서 플랫폼에 연결되고 제 2 단부에서 역전 풀리(5)들 및 실린더(4, 12)를 통하여 상기 와이어 수단에 이동 가능하게 부착되는,
   요동 보상을 위한 장치.
   
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   잠금 수단(23)을 포함하며 이 잠금 수단에 의해 보상 유닛(22a, 22b; 27)들의 운동이 선택적으로 방지될 수 있고 보상 유닛들은 실질적으로 강성 본체들로서 와이어 수단과 공구 유닛 사이에 하중들을 전달하는,
   요동 보상을 위한 장치.
   
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 요동 보상 유닛(4, 5, 12)은 능동 요동 보상기로서 기능하는 반면 제 2 요동 보상 유닛(20; 20'; 20")은 수동 요동 보상기로서 기능하는,
    요동 보상을 위한 장치.

Images