NO20093544A1 - Apparat for handtering av gjengebeskyttere og anvendelse derav - Google Patents

Description

APPARAT FOR HANDTERING AV GJENGEBESKYTTERE OG ANVENDELSE DER-AV

Denne oppfinnelsen vedrører et apparat for montering og demontering av gjengebeskyttere for rør. Nærmere bestemt dreier det seg om et apparat for automatisert eller tilnærmet automatisert montering og demontering av gjengebeskyttere på rør, spesielt rør som anvendes i brønnoperasjoner i petroleumsindustrien. Gjengebeskytterne kan være både for utvendige og innvendige gjengepartier.

I petroleumsindustrien er det kjent å anvende brønnrør ved

tildanning av et borehull og komplettering av dette. Borehul-let tildannes med en borestreng bestående av borerør, gjenge-muffer, vektrør og tilleggsutstyr som for eksempel stabilisa-torer, utvidere og gjengeoverganger. Borerøret er vanligvis

et hult stålrør og rørene leveres i forskjellige ståltyper med varierende styrke. Borerørets ytre diameter er standardi-sert til å være enten 2,5 tommer (63,5 mm); 3,5 tommer (88,9 mm); 4 tommer (102 mm); 4,5 tommer (114 mm); 5 tommer (12 7 mm); 5,5 tommer (140 mm) og 6,5 tommer (165 mm). Til en komp-lett borerørslengde hører også gjengepartiene i rørets endepartier. Rørenes lengde kan variere fra 18 fot (5,6 m) til 45 fot (14 m). Et borehull kompletteres med foringsrør. Forings-rør settes sammen til en streng ved at et rørs hanngjengepar-ti skrus inn i neste rørs hunngjengeparti. Med brønnrør menes da her alle typer rør som anvendes i petroleumsindustrien,

som for eksempel, men ikke begrenset til, foringsrør, borerør og vektrør og som er forsynt med gjengepartier for sammen-skruing til en streng.

Brønnrør med skadede gjengepartier skal ikke anvendes ved sammensetning av en borestreng eller en brønnforing. Gjengebeskyttere anvendes derfor når brønnrørene transporteres eller lagres. Gjengebeskytterne kan utgjøres av metall som for eksempel stål, eller et egnet plastmateriale.

Når brønnrørene skal overføres fra et brønnrørlager til for eksempel boretårnets fingerbord, må brønnrørene klargjøres. Dette innebærer å fjerne gjengebeskytterne fra brønnrørenes gjengepartier. Gjengebeskytterne fjernes, i følge kjent prak-sis, mens brønnrørene ligger horisontalt i en stabel, på dekk, på et bord eller annet egnet sted. Gjengebeskytterne fjernes manuelt med tenger eller annen egnet redskap som går i inngrep med gjengebeskytteren. Spesielt for brønnrør som ligger i stabel, er det et problem at brønnrørene ligger noe lengdemessig forskjøvet i forhold til hverandre. Dette medfø-rer at noen gjengebeskyttere vil omgis av for eksempel rør-muffer som stikker lenger fram enn gjengebeskytteren. Dette vanskeliggjør avskruing av gjengebeskytteren.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe tilveie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående be-skrivelse og i etterfølgende patentkrav.

I et første aspekt vedrører oppfinnelsen et apparat for montering og demontering av en gjengebeskytter for et gjengeparti i et brønnrørs endeparti, hvor apparatet er forsynt med minst ett skrånende hvileanlegg for minst ett brønnrør, og hvor apparatet er forsynt med: - en fastholdingsmekanisme for brønnrøret i brønnrørets betjeningsposisjon; og - minst ett skruapparat forsynt med et skruverktøy for montering eller demontering av gjengebeskytteren;

og at minst én av skruapparatet og skruverktøyet er forskyvbart i brønnrørets aksiale retning.

Skruapparatet kan være innrettet til å kunne forskyve brønn-røret aksialt for posisjonering av brønnrørets endeparti i forhold til skruverktøyet når brønnrøret befinner seg i sin betjeningsposisjon. Skruverktøyet kan være forsynt med et fastholdingsmiddel for løsbar fastholdelse av gjengebeskytteren. Skruapparatet kan være forbundet med en motor innrettet til å kunne rotere skruverktøyet om skruverktøyets rotasjonsakse .

Apparatet kan være forsynt med en framføringsanordning for framføring av brønnrøret langs hvileanlegget fra en venteposisjon til en betjeningsposisjon. Framføringsanordningen kan være dreibart opplagret og forsynt med minst en første, en andre og en tredje arm; - den første arm og den andre arm kan være innrettet for løs-bar fastholdelse av et første brønnrør i en framføringsposi-sjon; og - den andre arm kan være innrettet for tilbakeholdelse av et andre brønnrør i en venteposisjon.

Skruapparatet kan i bruksstilling være forskyvbart i vertikal retning. I en alternativ utførelsesform kan skruapparatet være forsynt med en sokkel som i sin bruksstilling er forskyvbar i vertikal retning.

Apparatet kan være forsynt med to i det vesentlige parallelle hvileanlegg for det minst ene brønnrør, og det minst ene hvileanlegget kan være forskyvbart i brønnrørets aksialretning. I et andre aspekt vedrører oppfinnelsen en framgangsmåte for montering og demontering av en gjengebeskytter for et brønn-rør, hvor framgangsmåten omfatter: - å plassere minst ett brønnrør på et skråstilt hvileanleggs øvre parti, - å bringe et framført brønnrør i inngrep med en fastholdingsmekanisme; - å bringe et aksialt forskyvbart skruverktøy i kontakt med én av brønnrørets ene endeparti og brønnrørets ene gjengebeskytter ; - å forskyve brønnrøret aksialt til en ønsket posisjon ved hjelp av et skruapparat; - å bringe fastholdingsmekanismen til en posisjon hvor brønn-rørets senterakse i hovedsak sammenfaller med skruverktøyets rotasjonsakse; - på løsbart vis, å holde brønnrøret fast ved hjelp av fastholdingsmekanismen; - på løsbart vis, å holde gjengebeskytteren fast ved hjelp av skruverktøyet; - å bringe skruverktøyet til å rotere, hvorved gjengebeskytteren skrues i forhold til brønnrørets gjenger avhengig av valgt rotasjonsretning; og - å frigjøre brønnrøret fra fastholdingsmekanismen samt bringe brønnrøret til å rulle langs hvileanlegget til hvileanleggets nedre parti.

Framgangsmåten kan videre omfatte å holde brønnrøret eller brønnrørene på plass i en venteposisjon ved hjelp av en fram-føringsanordning; og å dreie framføringsanordningen ett steg og dermed føre fram ett brønnrør fra en venteposisjon til en framføringsposisjon og å føre fram ett brønnrør (3) fra fram-føringsposisjonen til en betjeningsposisjon.

Framgangsmåte kan ytterligere omfatte:

- å bevege skruapparatet i vertikal retning til skruverktøy-ets rotasjonsakse i det vesentlige sammenfaller med rørets i betjeningsposisjon lengdeakse.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegning-er, hvor: Fig. 1 viser et perspektivriss av apparatet i henhold til oppfinnelsen med brønnrør forsynt med gjengebeskyttere i en venteposisjon hvilende på et hvileanlegg, ett brønnrør i betjeningsposisjon for demontering av gjengebeskytteren og med brønnrør hvor gjengebeskytteren er demontert; Fig. 2 viser i en større målestokk et perspektivriss av apparatet fra en annen vinkel enn i figur 1 med brønnrør med gjengebeskyttere i en venteposisjon og i en framføringsposisjon og der deler av hvileanlegget er fjernet for å vise detaljer ved en fram-før ingsanordning ; Fig. 3 viser i en mindre målestokk apparatet i perspektiv; Fig.4A-D viser i en ytterligere større målestokk en sekvens for framføring av brønnrør, avskruing av en gjengebeskytter og frigjøring av brønnrøret fra fastholdingsmekanismen; og Fig. 5 viser i en noe større målestokk enn figur 4, en

vertikal forskyvning av apparatets skruapparat.

I figurene viser henvisningstallet 1 til et apparat i henhold til oppfinnelsen. Apparatet 1, som vist i figur 1, består av to i det vesentlige parallelle hvileanlegg 2. Flere parallelt liggende brønnrør 3 er plassert perpendikulært på hvileanleg- genes øvre parti 22 i en venteposisjon 42. Brønnrørene 3 for-hindres fra å rulle nedover hvileanleggets 2 skråstilte bæreflate 24 ved at brønnrørene 3 holdes tilbake av en framfø-ringsanordnings 5 ene arm 52'' som vist i figur 2, og brønnrøret 3 som befinner seg i en framføringsposisjon 44 mellom to av framføringsanordningens 5 armer 52', 52''. Brønnrørene 3 er i sine endepartier 32 og 34 vist med påmon-terte gjengebeskyttere 7. Ett framført brønnrør 3 er vist i en betjeningsposisjon 46. I betjeningsposisjonen 46 holdes brønnrøret 3 løsbart fast av en fastholdingsmekanisme 6 som utgjøres av to motvirkende sett av klør 62 og 64. Kloa 64 er i figurene vist som en klo med to fingre 64' og 64''.

Framføringsanordningen 5 kan dreies stegvis og slik at hvert

steg er bestemt av antall armer 52 som framføringsanordningen 5 er forsynt med. I eksemplet er vist en framføringsanordning 5 forsynt med fire armer 52'-52''''. Ett steg vil i dette eksemplet være en dreining på 90° av framføringsanordningen 5.

Fagpersonen vil forstå at ett steg vil tilsvare 120° for en

framføringsanordning 5 med 3 armer og 60° for en framførings-anordning 5 med 6 armer 52. Framføringsanordningen 5 dreies i en retning som fører brønnrøret 3 i retning fra venteposisjon 42 og mot betjeningsposisjon 46.

Ved framføring av et brønnrør 3 som befinner seg i framfø-ringsposisjon 44 og til betjeningsposisjon 46, dreies kloas 64 fingre 64', 64'' slik at fingrene 64', 64'' ligger nedfelt i en utsparing 66 i bæreflaten 24 som vist i figurene 4A og 4D. Kloa 62 dreies til en oppragende posisjon, se figur 4A. Framføringsanordningen 5 dreies ett steg. Et første brønnrør 3 i framføringsposisjon 44 vil, når den første arm 52' dreies slik at den peker mot fastholdingsmekanismen 6, rulle langs bæreflaten 24 over den første arm 52', over de nedfelte fingrene 64', 64'' og stoppes av den oppragende klo 62. Framfø- ringsanordningens 5 andre arm 52'' holder tilbake et andre brønnrør 3 som ligger på oversiden av det framførte første brønnrør 3. Ved dreiing av framføringsanordningen 5 ett steg, vil det andre brønnrør 3 befinne seg mellom framføringsanord-ningens 5 andre arm 52'' og tredje arm 52''' i en framfø-ringsposisjon 44, se figur 2.

Etter at det framførte brønnrør 3 er stoppet av den oppragende klo 62, dreies de nedfelte fingre 64', 64'' til en oppragende stilling, men slik at brønnrøret 3 ikke holdes fast mellom klørne 62 og 64. Apparatet 1 er i eksemplet forsynt med to skruapparat 8 med en innbyrdes avstand som er større enn lengden på brønnrøret 3.

Skruapparatet 8 er forsynt med et skruverktøy 82. Skruverk-tøyet 82 er forsynt med midler 84 for å kunne gå i inngrep med gjengebeskytteren 7 for montering og demontering av denne. Skruapparatene 8 er forskyvbare langs brønnrørets 3 lengdeakse 31, markert med åpne piler i figur 3. Etter at det framførte brønnrør 3 befinner seg i betjeningsposisjon 46, forskyves skruapparatene 8 langs brønnrørets 3 lengdeakse 31 inntil ett av skruapparatene 8 bringes i kontakt med ett av brønnrørets 3 endeparti 32, 34. Det av skruapparatene 8 som er i kontakt med brønnrørets 3 endeparti 32, 34 forskyver brønnrøret 3 aksialt til brønnrøret 3 når en forhåndsbestemt, sideveis posisjon langs brønnrørets lengdeakse 31, bestemt ut ifra brønnrørets 3 kjente lengde. Derved oppnås at brønnrøret 3 har en korrekt sideveis posisjon selv om brønnrørene 3 ikke er helt korrekt plassert i venteposisjon 42 eller om brønnrø-ret 3 ruller skjevt inn mot betjeningsposisjonen 46, se figur 3 og 4B.

Når brønnrøret 3 er korrekt plassert i betjeningsposisjonen 46, dreies klørne 62, 64 mot brønnrøret 3 slik at brønnrøret 3 fastholdes og slik at brønnrøret 3 er sentrert vertikalt i forhold til skruverktøyets 82 rotasjonsakse 83. Skruapparatene 8 forskyves i en retning i det vesentlige parallelt med brønnrørets 3 lengdeakse 31 inntil skruverktøyenes 82 midler 84 kommer i inngrep med gjengebeskytterne 7. I eksemplet er midlet 84 vist som et korsformet verktøy der to av armene 86 passer komplementært i utsparringer 72 i gjengebeskytterne 7. Skruapparatet 8 er ytterligere forsynt med en motor (ikke vist) innrettet til å rotere skruverktøyet 82 om skruverktøy-ets rotasjonsakse 83. Gjengebeskytteren 7 skrus av brønnrø-rets 3 gjengeparti ved å rotere skruverktøyet 82 i ønsket retning, samtidig som skruapparatet 8 forskyves langs brønn-rørets 3 lengdeakse 31 bort fra brønnrøret 3 for å kompensere for gjengebeskytterens 7 aksiale bevegelse i det den skrus av brønnrørets 3 gjengeparti som vist i figur 4C. I eksemplet er det vist at etter at gjengebeskytteren 7 er demontert fra brønnrøret 3, så ledes gjengebeskytteren ned i en oppsam-lingsbeholder 9, se figurene 1 og 4C. I eksemplet er vist at skruapparatet 8 er forsynt med en sokkel 88 med et svalehale-formet spor 89 som skruapparatet 8 kan forskyves langsetter. I en alternativ utførelse kan skruapparatet 8 være forsynt med et skruverktøy 82 som er anordnet til å bevege seg rela-tivt til skruapparatet 8 hus 81 langs rotasjonsaksen 83. Skruapparatet 8 er via sin sokkel 88 fastgjort til hvileanleggets 2 sideparti som vist i figurene.

Brønnrøret 3 frigjøres fra betjeningsposisjonen 46 ved at kloa 62 dreies og felles ned i en slisse 68 til kloa 62 befinner seg under bæreflaten 24. Brønnrøret 3 vil da ved egen tyngde rulle ned mot hvileanleggets 2 nedre parti 28 og stoppe mot en stopper 26, eventuelt vil brønnrøret 3 stoppe mot andre ferdigstilte brønnrør 3 som allerede befinner seg i en ferdigposisjon 48 ved hvileanleggets 2 nedre parti 28. Apparatet 1 er deretter klart til å gjenta demonteringen av gjengebeskyttere 7 for et neste brønnrør 3 som beskrevet i

det foregående.

Det er vesentlig for apparatets 1 virkemåte at brønnrørets 3 lengdeakse 31 i det vesentlige sammenfaller med skruverktøy-ets 82 rotasjonsakse 83 uavhengig av brønnrørets 3 diameter. Brønnrørene 3 har standardiserte ytre diametre. Således vil senter til et brønnrør 3 med en ytre diameter på 63,5 mm ligge 31,75 mm over bæreflaten 24, mens senter til et brønnrør 3 med en ytre diameter på 165 mm vil ligge 82,5 mm over bæreflaten 24. I den viste utførelsesform er skruapparatet 8 forsynt med en hevemekanisme 87 for vertikalt forskyving som vist i figur 5. Fagpersonen vil vite hvordan vertikal forskyvning av skruapparatet 8 kan anordnes i alternative utfø-relser og hvor stor denne forskyvningen skal være for å kunne betjene brønnrør 3 av aktuelle diametre.

I eksemplet er det ytterligere vist at det ene av apparatets 1 to hvileanlegg 2 er forskyvbart i en retning i det vesentlige parallell med brønnrørets 3 lengdeakse 31 når brønnrøret 3 er plassert i en av venteposisjon 42, framføringsposisjon 44, betjeningsposisjon 46 eller ferdigposisjon 48, som vist i figur 3 med fylt pil. Det ene hvileanlegget 2 er forsynt med hjul 102 som løper langs eller i hjulskinner 104. Avstanden mellom hvileanleggene 2 tilpasses lengden til de brønnrør 3 som skal betjenes. Avstanden mellom hvileanleggene 2 regule-res i dette utførelseseksemplet med en hydraulisk sylinder 106 av for så vidt kjent type, men fagpersonen vil vite at også annet utstyr som for eksempel tannhjul og tannstenger, og vinsjer med wiretrekk kan benyttes.

I eksemplet er vist demontering av gjengebeskyttere 7. Montering av gjengebeskyttere 7 gjennomføres på for så vidt samme måte, men med den forskjell at gjengebeskytterne 7 posisjone-res manuelt ved brønnrørets 3 endepartier 32, 34 når brønnrø-ret 3 befinner seg i betjeningsposisjonen 46. Deretter ledes skruverktøyets 8 middel 84 til inngrep med gjengebeskytterens 7 utsparring 72 og gjengebeskytteren 8 skrus på brønnrørets 3 gjengeparti (ikke vist). Skruapparatet kan i denne operasjo-nen styres manuelt eller ved en kombinasjon av automatisk og manuell styring.

Apparatet 1 styres av programmert, logisk styring av for så vidt kjent art. Nødvendige motorer og aktuatorer av for så vidt kjent art for bevegelse av apparatets bevegelige kompo-nenter er ikke vist, men en fagperson vil vite hvordan disse kan anordnes.

Claims (12)

1. Apparat (1) for montering og demontering av en gjengebeskytter (7) for et gjengeparti i et brønnrørs (3) endeparti (32, 34), hvor apparatet (1) er forsynt med minst ett skrånende hvileanlegg (2) for minst ett brønnrør (3),karakterisert vedat apparatet (1) er forsynt med: - en fastholdingsmekanisme (6) for brønnrøret (3) i brønnrørets (3) betjeningsposisjon (46); og - minst ett skruapparat (8) forsynt med et skruverktøy (82) for montering eller demontering av gjengebeskytteren (7) ; og at minst én av skruapparatet (8) og skruverktøyet (82) er forskyvbart i brønnrørets (3) aksiale retning (31) .

2. Apparat (1) i henhold til krav 1, karakteri sert ved at skruapparatet (8), når brønnrøret (3) befinner seg i sin betjeningsposisjon (46), er innrettet til å kunne forskyve brønnrøret (3) aksialt for posisjonering av brønnrørets (3) endeparti (32, 34) i forhold til skruverktøyet (82).

3. Apparat (1) i henhold til krav 1 eller 2,karakterisert vedat skruverktøyet (82) er forsynt med et fastholdingsmiddel (84) for løsbar fastholdelse av gjengebeskytteren (7).

4. Apparat (1) i henhold til krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat skruapparatet (8) er forbundet med en motor innrettet til å kunne rotere skruverktøyet (82) om skruverktøyets (82) rotasjonsakse .

5. Apparat (1) i henhold til krav 1, karakteri sert ved at apparatet (1) er forsynt med en framføringsanordning (5) for framføring av brønnrøret (3) langs hvileanlegget (2) fra en venteposisjon (42) til en betjeningsposisjon (46).

6. Apparat (1) i henhold til et hvilket som helst av kra-vene 1-5,karakterisert vedat framfø-ringsanordningen (5) er dreibart opplagret og forsynt med minst en første (52'), en andre (52'') og en tredje arm (52" ' ) ; - at den første arm (52') og den andre arm (52'') er innrettet for løsbar fastholdelse av et første brønn-rør (3) i en framføringsposisjon (44); og - at den andre arm (52'') er innrettet for tilbakeholdelse av et andre brønnrør (3) i en venteposisjon (42) .

7. Apparat (1) i henhold til krav 1,karakterisert vedat skruapparatet (8) i bruksstilling er forskyvbart i vertikal retning.

8. Apparat (1) i henhold til krav 7,karakterisert vedat skruapparatet (8) forsynt med en sokkel (88) som i bruksstilling er forskyvbar i vertikal retning.

9. Apparat (1) i henhold til et hvilket som helst av kra-vene 1-8,karakterisert vedat apparatet (1) er forsynt med to i det vesentlige parallelle hvileanlegg (2) for det minst ene brønnrør (3), og at det minst ene hvileanlegget (2) er forskyvbart i brønnrørets (3) aksialretning (31).

10. Framgangsmåte ved montering og demontering av en gjengebeskytter (7) for et brønnrør (3), k a r a k - terisert ved at framgangsmåten omfatter: - å plassere minst ett brønnrør (3) på et skråstilt hvileanleggs (2) øvre parti (22), - å bringe et framført brønnrør (3) i inngrep med en fastholdingsmekanisme (6) ; - å bringe et aksialt forskyvbart skruverktøy (82) i kontakt med ett av brønnrørets (3) ene endeparti (32, 34) og brønnrørets (3) minst ene gjengebeskytter (7); - å forskyve brønnrøret (3) aksialt til en ønsket posisjon ved hjelp av et skruapparat (8); - å bringe skruapparatet (8) til en posisjon hvor brønnrørets (3) senterakse (31) i hovedsak sammenfaller med skruverktøyets (82) rotasjonsakse (83); - på løsbart vis, å holde brønnrøret (3) fast ved hjelp av fastholdingsmekanismen (6); - på løsbart vis, å holde gjengebeskytteren (7) fast ved hjelp av skruverktøyets (82) middel (84); - å bringe skruverktøyet (82) til å rotere, hvorved gjengebeskytteren (7) roteres inn på eller ut av brønnrørets (3) gjengeparti avhengig av valgt rotasjonsretning; og - å frigjøre brønnrøret (3) fra fastholdingsmekanismen (6) samt bringe brønnrøret (3) til å rulle langs hvileanleggets (2) bæreflate (24) til hvileanleggets (2) nedre parti (28).

11. Framgangsmåte i henhold til krav 10,karakterisert vedå holde brønnrørene (3) på plass i en venteposisjon (42) ved hjelp av en framføringsan-ordning (5); og å dreie framføringsanordningen (5) og dermed føre fram ett brønnrør (3) fra en venteposisjon (42) til en framføringsposisjon (44) og å føre fram ett brønnrør (3) fra framføringsposisjonen (44) til en betjeningsposisjon (46).

12. Framgangsmåte i henhold til krav 10,karakterisert ved- å bevege skruapparatet (8) i vertikal retning til skruverktøyets (82) rotasjonsakse (83) i det vesentlige sammenfaller med rørets (3) i betjeningsposisjon (46) lengdeakse (31).