NO161872B - Roerhaandteringsutstyr. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et rørhåndteringsutstyr tilrettelagt for automatiserte boreoperasjoner, hvor utstyret er av den art som fremgår av ingressen til det etterfølgende selv-stendige krav.

Det er tidligere foreslått automatiserte systemer for boreoperasjoner som i tillegg kan foreta trippeoperasjoner når eksempelvis en borkrone skal skiftes ut, logging eller serviceoperasjon-er skal foretas. Uttrekking av en borestreng fra olje- eller gassbrønner på den konvensjonelle måte er kjent for å være svært tidkrevende. Trippeoperasjoner krever særlig mye tid under boring av store dyp•hvor borkroneskiftet skjer hyppigere. Den totale boretid i tilfelle av dype brønner øker derfor betraktelig og resulterer i høyere kostnader.

US-patent 3.404.741 beskriver et automatisert system for boring

og rørhåndtering. Her bringes borerør i sin horisontale still-

ing halvt opp i boretårnet før rørene håndteres videre til en vertikal stilling. Konstruksjonen innbefatter en om en horisontal akse dreibar boreinnretning. I sin horisontale eller liggende stilling kan borerør føres inn i boremaskinen, hvor-etter boremaskinen heves slik at røret bringes til en vertikal stilling. Røret føres i sin andre ende av en vogn som går på skinner. Under heveoperasjonen støttes rørene bare i sine ende-partier og naturlig nok vil kun kortere rørlengder kunne heves på denne måte. For å minske tidsforbruket er det i dag imidler-tid vanlig og ønskelig å håndtere rørseksjoner som er sammen-satt av to eller tre enkeltrør slik at en rørseksjon kan være opp mot 30 m lang.

US-patent 3.986.619 viser også et rørhåndteringsutstyr for

å bringe borerør fra en horisontal til en vertikal stilling.

Hele borrørsseksjoner håndteres i dette system. Utstyret innbefatter en mekanisme som hever borrørsseksjonene i horisontal stilling fra boredekksgulvet og opp til et visst nivå. Rørhånd-teringsutstyret innbefatter en rekke taljer, trinser og vaiere og synes ikke å være tilrettelagt for automatisert drift.

Ved utstyret ifølge oppfinnelsen vil rørhåndteringen kunne auto-matiseres slik at tidkrevende og farefullt manuelt arbeide bort-faller. Således vil tidsforbruket kunne reduseres og derved de totale borekostnader samtidig som de arbeidsmiljømessige forhold forbedres betraktelig.

Dette oppnås ved et rørhåndteringsutstyr av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved en streberenhet dreibart forbundet til bommen om en andre akse i avstand fra den første akse, og fester om hvilke streberenhetens ene endeparti er dreibart anordnet om en tredje akse i avstand fra den første og andre akse, samt det forhold at bommen i nevnte ene endeparti er svingbart festet til heiseinnretningen om samme første akse som boreinnretningen, men uavhengig av hverandre.

Innretningene for å holde rør kan innbefatte flere i avstand .anordnede armer med rørgripeklør og innretninger som opererer klørne for grep om røret. Innretningene for å manipulere rør kan innbefatte innretninger som synkront opererer armene for frem- eller tilbakeføring av borerør i forhold til boreinnretningen. Armene kan være langs bommen glidbart anordnet og være leddet hvor armene innbefatter sperrer som hindrer armene å dreie mot boreinnretningen mer enn, i forhold til bommen, tilnærmet vinkelrett stilling når armene manipuleres.

i

Hensiktsmessig er avstanden mellom den første og andre akse,

og avstanden mellom den andre og tredje akse justerbar ved hjelp av eksempelvis tannhjul/tannstang som drives av en motor eller lignende.

i

Fordelaktig er den tredje akse i hovedsak vertikalt, begrenset bevegbar i en slisse eller kulisseføring slik at boreinnretningen og mekanismen har en sikkerhetsmargin å gå på når boreinnretningen nærmer seg sin øvre stilling.

For at borerøret enkelt skal kunne bringes fra boresenteret er fordelaktig avstanden mellom bommens lengdeakse og rørets lengdeakse i håndteringsstilling større enn den horisontale avstand mellom den tredje akse og boresenteret, slik at det dannes et knekkpunkt i den andre akse.

Andre og ytterligere formål, trekk og fordeler vil fremkomme

fra den følgende beskrivelse av en for tiden foretrukken ut-førelse av oppfinnelsen, gitt for beskrivelsesformål og gitt i forbindelse med de vedlagte tegninger.

Fig. 1 viser en skjematisk fremstilling av rørhåndteringsut-styret ifølge oppfinnelsen langs et lengdesnitt og i sammenfelt eller horisontal stilling, sammen med en

boreinnretning i et boretårn,

fig. 2 viser skjematisk utstyret ifølge fig. 1 i delvis hevet

stilling,

fig. 3 viser utstyret ifølge fig. 1 i tilnærmet loddrett

stilling og boreinnretningen i sin øvre posisjon,

fig. 4 viser skjematisk innretningene for å holde og manipulere

rør i nærmere detalj,

fig. 5 viser skjematisk innretningene ifølge fig. 4 sett fra

boretårnet,

fig. 6 viser skjematisk den justerbare forbindelse mellom

bommen og streberenheten,

fig. 7 viser forbindelsen i fig. 6 sett ovenfra, og fig. 8 viser skjematisk rørhåndteringsutstyret sett forfra

mot boretårnet.

Et utførelseseksempel av oppfinnelsen er vist i figurene, hvor fig. 1 viser rørhåndteringsutstyret 35, et boretårn 20 og et heve/ senkebord 25. Boreutstyret 20 er av den oventil monterte type, dvs. at boreinnretningen 22 som driver borstrengen 27 følger med borstrengen 27 etter hvert som borkronen arbeider seg ned-over i borehullet. Boretårnet 20 med tilhørende boreinnretning 22 kan være av den mer konvensjonelle type med heiseverk i form av kronblokk, løpeblokk og vaierarrangementer. Andre konsepter for å heve og senke boreinnretningen, slik som hydrauliske sylindre, tannsténger og skruer vil kunne tilpasses det foreliggende rørhåndteringsutstyr. En føringsvogn 28 med en travers 21 styrer og støtter boreinnretningen 22 i tårnet 20. Boreinnretningen 22 er dreibar om en første akse 1 omlag 90° slik at boreinnretningen 22 kan innta en tilnærmet horisontal stilling.

Heve/senkebordet 25 bringer liggende rør 10 fra borerørlagret eller boregulvet 40 og opp til en viss høyde. Bordet 25 innbefatter et endeløst belte 31 med påmonterte krybber 26 av gummi-materiale eller lignende, i hvilke det er utsparede spor som røret ligger i. Det endeløse belte 31 kan kjøres for slik å grov-posisjonere røret 10 i sin horisontale stilling. En motor (ikke vist) kan kjøre beltet 31 i begge retninger. En motor, hevarmer eller hydrauliske sylindre (ikke vist) opererer bordet 25 fra boregulvet 40 til hevet stilling.

Rørhåndteringsutstyret 35 innbefatter en bom 4 dreibart anordnet til boreinnretningen 22. Boreinnretningen 22 og bommen

. 4 er uavhengig dreibart om den samme første akse 1. På bommen

4 er det glidbart anordnet to eller flere armer 6 utstyrt med gripeklør 7 for å gripe om et borerør 4 eller en borerørseksjon bestående av to eller tre enkeltrør. Gripeklørne 7 innbefatter innretninger (ikke vist) som opererer klørne til å slutte seg om et rør eller omvendt åpne klørne for frigivelse av et rør. Et manipulatorstag 8 er på leddet måte festet til armene 6

slik at disse kan opereres synkront. Manipulatorstaget 8 be-sørger den endelige føring av borerøret 10 mot boreinnretningen 22. En streberenhet 5 er dreibart festet til bommen 4 om en andre akse 2. Streberenheten 5 er i sin ene ende dreibart festet om en tredje akse 3. Dreiebevegelsen skjer fortrinnsvis over akseltapper og lagre. Aksen 3 er begrenset bévegbar i

en slisse eller kulisseføring 13 utspart i en festebrakett 32. På det nedre parti av streberenheten 5 er det anordnet en fjær 29 for primært å holde akselen gjennom aksen 3 i sin nedre stilling i slissen 13. Streberenheten 5 kan bestå av to skrå-stilte ben slik det fremgår av fig. 8. Fig. 2 viser rørhåndteringsutstyret 35 i hevet stilling. Heve/ senkebordet 25 er igjen kjørt tilbake til boredekket 40. Fig. 3 viser rørhåndteringsutstyret 35 i sin fullstendig hevede stilling hvor bommen 4 har inntatt en i hovedsak vertikal posisjon. Slissen 13 utgjør en sikkerhet under heveoperasjonen av boreinnretningen 22 og rørhåndteringsutstyret 35. Om boreinnretningen 22 kjøres noe for høyt vil aksen 3 trekkes opp langs slissen 13 samtidig som fjæren 29 søker å trekke streberenheten 5 ned. Fig. 4 viser en arm 6 med gripeklør 7 i nærmere detalj. Fig. 5 viser det samme som fig. 4, sett fra boretårnet 20. Armen 6 er leddet over leddet eller akselen 19. Armen 6 er glidbart for-skyvbar på bommen 4 ved hjelp av glide- og styreflater 12. Manipulatorstaget 8 er leddforbundet til armen 6 over en tapp 33. En knast eller sperrepal 11 er anordnet på armen 6. Den leddede arm 6 og knasten 11 som samvirker med manipulatorstaget 8 bevirker at armen 6 kan dreie om leddet 19 bort fra boretårnet, og motsatt mot boretårnet inntil en posisjon hvor armen står vinkelrett til bommen 4. Ved ytterligere bevegelse av armen 6 mot boretårnet samvirker knasten 11 med manipulatorstaget 8 og hindrer ytterligere dreining. Når armen 6 har inntatt en vinkelrett stilling i forhold til bommen 4 vil et ytterligere drag i manipulatorstaget 8 bevirke glideforskyvning av armen 6 langs bommen 4f og dermed lineær fremføring av et borerør. Fig. 6 viser den dreibare forbindelse mellom bommen 4 og streberenheten 5. Disse dreier i forhold til hverandre om den andre akse 2. Bommen 4 og streberenheten 5 er forsynt med innretninger, f.eks. i form av tannstenger 18 slik at disse kan

forskyves i forhold til hverandre. En eller flere motorer kan drive tannhjul 17 for å justere og innstille bommen 4 og streberenheten 5 for kortere eller lengre rørseksjoner.

Fig. 7 viser leddet i fig. 6 sett ovenfra. Det er skjematisk antydet en motor 16 for den innbyrdes bevegelse mellom streberenheten 5 og bommen 4.

For en mer detaljert beskrivelse av rørhåndteringsoperasjonen vises det igjen til fig. 1-3. Et borerør 10 eller en borerørsek-sjon bestående av to eller tre enkeltrør bringes fra borerørlager-et eller boregulvet til et hevet nivå ved hjelp av heve/senkebordet 25. Når boreinnretningen 22 er i eller nærmer seg sin nedre stilling kan denne dreies om aksen 1 til en liggende eller tilnærmet horisontal stilling. Ved hjelp av det endeløse belte 31 grovposisjoneres røret 10 i forhold til boreinnretningen 22 slik at det kun er en mindre avstand mellom boreinnretningens aksel-tapp 34 og borerøret 10. Gripeklørne 7 omslutter røret 10 og holder dette. Nå kan bordet 25 igjen senkes mot boredekk-

et 40. Armene 6 henger nå tilnærmet loddrett eller vinkelrett til bommen 4, og dermed er knasten 11 i samvirke med manipulatorstaget 8. Ved å trekke i staget 8 mot boreinnretningen trekkes borerøret 10 mot akseltappen 34 i horisontalretningen ved hjelp av glideinnretningene 12 langs bommen 4. De innbyrdes avstander og den konstruksjonsmessige utforming er slik at når borerøret henger i gripeklørne 7 vil rørets senterakse sammen-falle med akseltappens 34 senterakse. Etter at røret 10 er bragt inntil akseltappen 34, spinnes denne inn i det gjengede

.endeparti av borerøret 10. For å bringe borerøret 10 til vertikal stilling heves boreinnretningen 22 i tårnet 20 og trekker bommen 4 og dermed hele rørhåndteringsutstyret 35 med seg opp-over. Suksessivt inntar borerøret 10 en stadig mer vertikal stilling. Boreinnretningen 22 svinger seg gradvis om den første akse 1 etter hvert som den stiger i boretårnet 20. Streberenheten 5 svinger om den tredje akse 3. På grunn av de nevnte konstruksjonsmessige forhold bringes borerøret direkte til

boresenteret 14 når bommen 4 har inntatt en i hovedsak vertikal stilling. Ved frigjøring av gripeklørne 7 og manipulatorstaven 8 faller den ytre del av den leddede arm 6 ned av sin egen tyngde. Armen 6 knekker om leddet 19. En boreassistent 30 slutter om rørets nedre parti, hvorpå røret og boreinnretningen senkes ned mot borestrengens 27 øvre gjengeparti. Deretter spinnes røret inn i gjengeforbindelsen og tilsettes méd et for-' utbestemt moment av boreassistenten 30. Boreassistenten 30 fjernes så og boring kan fortsette. Rørhåndteringsutstyret er slik konstruert at aksene 1,2 og 3 ikke kommer på linje når boreinnretningen 22 er i sin øvre stilling, men aksen 2 er noe ut i fra en tenkt forbindelseslinje mellom aksen 1 og 3, slik at det dannes et knekkpunkt mellom bommen 4 og streberenheten 5 når boreinnretningen 22 igjen senkes. Under hevesek-vensen er et nytt borerør lagt på heve/senkebordet 25 og bringes fra boregulvet og til den horisontale utgangsposisjon for rørhåndteringsutstyr. Ved uthaling av en borestreng kjøres utstyret i motsatt rekkefølge. Det skal videre forstås at utstyret naturligvis også kan brukes til å foreta trippeoperasjoner.

Claims (7)

1. Rørhåndteringsutstyr tilrettelagt for automatiserte boreoperasjoner, hvor borerør (10) håndteres mellom tilnærmet horisontale og vertikale stillinger, til bruk med en heiseinnretning og en oventil montert boreinnretning (22) som heises opp og ned i et fast, opprettstående boretårn (20), innbefattende en bom (4) med innretninger (6, 7, 8) for å holde og manipulere rør (10), hvilken bom er i sitt ene endeparti om en første akse (1) svingbart festet til heiseinnretningen for bevegelse opp eller ned sammen med boreinnretningen (22),karakterisert ved at den videre omfatter en streberenhet (5) dreibart forbundet til bommen (4) om en andre akse (2) i avstand fra den første akse (1), og fester (32) om hvilke streberenhetens (5) ene endeparti er dreibart anordnet om en tredje akse (3) i avstand fra den første og andre akse (1, 2), og at boreinnretningen (22) er dreibart festet til heiseinnretningen om den samme første akse (1) som heiseinnretningen, men i uavhengighet av hverandre.

2. Rørhåndteringsutstyr ifølge krav 1, karakterisert ved at innretningene for å holde rør (10) innbefatter flere i avstand anordnede armer (6) med rørgripe-klør (7) og innretninger som opererer klørne (7) for grep om røret (10).

3. Rørhåndteringsutstyr ifølge krav 1-2, karakterisert ved at innretningene for å manipulere rør innbefatter innretninger (8) som synkront opererer armene (6) for frem- eller tilbakeføring av borerøret (10) i forhold til boreinnretningen (22).

4. Rørhåndteringsutstyr ifølge krav 1-3, karakterisert ved at armene (6) er langs bommen (4) glidbart anordnet og er leddet (19), og at armene (6) innbefatter sperrer (11) som hindrer armene å dreie mot boreinnretningen (22) mer enn, i forhold til bommen (4), tilnærmet vinkelrett stilling når armene (6) manipuleres.

5. Rørhåndteringsutstyr ifølge krav 1-4, karakterisert ved at avstanden mellom den første (1) og andre (2) akse og avstanden mellom den andre (2) og tredje (3) akse er justerbar ved hjelp av tannhjul (17)/tannstang (18) som drives av en motor (16) eller lignende.

6. Rørhåndteringsutstyr ifølge krav 1-5, karakterisert ved at den tredje akse (3) er i hovedsak vertikalt, bevegbar i en slisse eller kulisseføring (13).

7. Rørhåndteringsutstyr ifølge krav 1-6, karakterisert ved at den horisontale avstanden mellom den tredje akse (3) og boresenteret (14) er mindre enn avstanden mellom bommens (4) lengdeakse og rørets (10) lengdeakse i håndteringsstillingen.