NO813023L

NO813023L - BORETAARNKROK

Info

Publication number: NO813023L
Application number: NO813023A
Authority: NO
Inventors: John T Work; Vincent C Horner
Original assignee: Bj Hughes Inc
Priority date: 1981-02-17
Filing date: 1981-09-07
Publication date: 1982-08-18
Also published as: JPS6039840B2; JPS57143089A

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt roterende jord- eller grunnboretårn og går mer spesielt ut på en boretårnkrok av det slag som benyttes for opp- og nedheising av rør-lengder i et borehull. The present invention generally relates to rotating earth or foundation derricks and more specifically to a derrick hook of the kind used for hoisting up and down lengths of pipe in a borehole.

Ved roterende jord- eller grunnboretårn, som anvendes In the case of rotating earth or foundation derricks, which are used

til boring av olje- og gassbrenner, blir det benyttet en løpe-blokk/krokanordning for tripping av rørlengden inn i borehullet og ut av dette. Ved hevingen av rørlengden blir det anbrakt en elevatoranordning rundt rørets muffeende, som holdes fast ved hjelp av et kilebelte i rotasjonsbordet. Et par stållenker tjener til å forbinde elevatoranordningen med boretårnkroken. Boretårnkroken og den tilkoplete løpeblokken heises opp langs boretårnets vertikale akse ved hjelp av en kabel/leddmekanisme. for drilling oil and gas burners, a running block/hook device is used for tripping the pipe length into and out of the borehole. When raising the pipe length, an elevator device is placed around the pipe's sleeve end, which is held in place by means of a V-belt in the rotary table. A pair of steel links serves to connect the elevator device to the derrick hook. The derrick hook and the connected running block are hoisted up along the vertical axis of the derrick by means of a cable/joint mechanism.

Rørstrengen strekker seg av og til flere tusen fot ned The pipeline sometimes extends several thousand feet down

i grunnen, og det fordres derfor store og massive boretårnkroker. Tidligere kjente kroker omfatter vanligvis en skaftdel som kan bevege seg fritt opp og ned inne i en utvendig kappe. En skrue-fjær er anbrakt rundt skaftdelen i krokkappen. Den øvre enden avskaftdelen er forsynt med et fjærsete som samvirker med skruefjæren, slik at den vertikalt nedadrettede bevegelsen av skaftdelen som finner sted når kroken utsettes for belastning, med-fører sammentrykking av fjæren. in the ground, and large and massive derrick hooks are therefore required. Previously known hooks usually comprise a shaft part which can move freely up and down inside an outer sheath. A coil spring is fitted around the shaft part of the hook cover. The upper end of the shaft part is provided with a spring seat which cooperates with the coil spring, so that the vertically downward movement of the shaft part which takes place when the hook is subjected to load, results in compression of the spring.

Ved oppløfting. av en rørlengde fra borehullet, utkoples kilebeltet og vekten av rørstrengen fører krokens skaftdel nedover langs kappens vertikale akse, noe som forårsaker sammentrykking av skruefjæren rundt skaftdelen. Når rørlengden er løftet så høyt opp at den befinner seg i korrekt stilling, settes kilebeltet igjen i virksomhet ved rotasjonsbordet og røret skrues løs. Under utskruingen av den gjengete skjøtforbindelse utøver skruefjæren i boretårnkroken en oppadrettet kraft på rørlengden. Denne kraft bidrar til løsskruingen og til oppløftingen av rør- lengden tilstrekkelig høyt til at den kan beveges i sideretnin-gen. When lifting. of a pipe length from the borehole, the V-belt is disengaged and the weight of the pipe string drives the shank portion of the hook down along the vertical axis of the casing, causing compression of the coil spring around the shank portion. When the pipe length has been lifted up so high that it is in the correct position, the V-belt is put back into operation at the rotary table and the pipe is unscrewed. During the unscrewing of the threaded joint connection, the screw spring in the derrick hook exerts an upward force on the pipe length. This force contributes to the loosening and to the lifting of the pipe length sufficiently high so that it can be moved in the lateral direction.

Tidligere kjente kroker har vært utstyrt med en hydraulisk støtdemperanordning, som tjener til å redusere virkningen av den hoppebevegelse som opptrer når røret heises opp fra borehullet. En slik krok med støtdemperanordning er f.eks. vist i publikasjonen BJ-HUGHES, INC,. 1978-1979 Product Index med tittelen "Oil Field Products and Systems" på side 15, som det herved henvises til. Uten en slik demperanordning ville rørstren-gens hoppende eller rykkende bevegelse kunne forårsake skade på gjengeforbindelsene i skjøtene som forbinder rørseksjonene med hverandre. Foruten å gi opphav til nevnte rykkvise virkning var stålskruefjærene ved tidligere kjente kroker av og til utsatt for sviktende funksjon og brudd som følge av ekstreme tem-peraturer i kalde klima. Previously known hooks have been equipped with a hydraulic shock absorber device, which serves to reduce the effect of the jumping movement that occurs when the pipe is raised from the borehole. Such a hook with a shock absorber device is e.g. shown in the BJ-HUGHES, INC, publication. 1978-1979 Product Index entitled "Oil Field Products and Systems" on page 15, to which reference is hereby made. Without such a damper device, the jumping or jerking movement of the pipe string could cause damage to the threaded connections in the joints that connect the pipe sections to each other. In addition to giving rise to the aforementioned jerky effect, the steel screw springs of previously known hooks were occasionally subject to malfunction and breakage as a result of extreme temperatures in cold climates.

Oppfinnelsen tar derfor sikte på å skaffe frem en forbedret, boretårnkrok for oljebrønner som er selvdempende og eliminerer behovet for en støtdemperanordning. The invention therefore aims to provide an improved derrick hook for oil wells which is self-damping and eliminates the need for a shock absorber device.

Dessuten tilsikter oppfinnelsen å fremskaffe en forbedret boretårnkrok som ikke er utsatt for å svikte i kalde klima. Furthermore, the invention aims to provide an improved derrick hook which is not prone to failure in cold climates.

Boretårnkroken ifølge oppfinnelsen innbefatter følgelig The derrick hook according to the invention therefore includes

en kappe og en skaftdel, som er anbrakt inne i kappen og er: bevegelig langs samt roterbar rundt kappens vertikale akse. a sheath and a shaft part, which is placed inside the sheath and is: movable along and rotatable around the sheath's vertical axis.

Et selvdempende fjærorgan omfattende vekslende lag av fast og elastomert materiale er anbrakt omkring skaftdelen for fjærende dempning av skaftdelens vertikale bevegelse. Fjærorganet samvirker med et fjærfeste, som er festet til skaftdelen, slik at vertikalt nedadrettet bevegelsé av skaftdelen bevirker sammentrykking av fjærorganet. Til den nedre enden av skaftdelen er det gjort fast et kroklegeme. A self-damping spring element comprising alternating layers of solid and elastomeric material is placed around the shaft part for resilient damping of the shaft part's vertical movement. The spring element cooperates with a spring attachment, which is attached to the shaft part, so that vertical downward movement of the shaft part causes compression of the spring element. A hook body is attached to the lower end of the shaft part.

Ved en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen omfatter boretårnkroken en kappe og en skaftdel, som er anbrakt inne i kappen for å beveges langs og roteres rundt kappens vertikale akse. Skaftdelen har en øvre flensende, et mellomliggende parti og en nedre ende. En svivelring er montert koaksialt med skaftdelen i kappen og har en åpning for å opp'ta skaftdelens mellomliggende parti. En selvdempende fjær er anbrakt rundt skaftdelen i kappen og omfatter vekslende lag av stål og syntetisk gummi. Nevnte vekslende lag er bundet sammen ved grenseflatene. Et fjærfeste er festet til skaftdelen og står i inngrep med fjæren, slik at vertikalt nedadrettet bevegelse av skaftdelen trykker fjæren sammen. Et kroklegeme er festet til den nedre ende av skaftdelen. In a preferred embodiment of the invention, the derrick hook comprises a casing and a shaft part, which is placed inside the casing to be moved along and rotated around the casing's vertical axis. The shaft part has an upper flanged end, an intermediate part and a lower end. A swivel ring is mounted coaxially with the shaft part in the casing and has an opening to accommodate the intermediate part of the shaft part. A self-damping spring is fitted around the shaft part of the jacket and comprises alternating layers of steel and synthetic rubber. Said alternating layers are bound together at the interfaces. A spring attachment is attached to the shaft part and engages with the spring, so that vertical downward movement of the shaft part compresses the spring. A hook body is attached to the lower end of the shank portion.

På tegningene viser: The drawings show:

Fig. 1 et sideriss av kroken, delvis i snitt. Fig. 1 a side view of the hook, partially in section.

Fig. 2 kroken sett forfra. Fig. 2 the hook seen from the front.

Fig. 3 et planriss av et element av den selvdempende fjær ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 et tverrsnitt gjennom et element av den selvdempende fjæren etter linjen IV-IV i fig. 3. Fig. 3 is a plan view of an element of the self-damping spring according to the invention. Fig. 4 a cross-section through an element of the self-damping spring along the line IV-IV in fig. 3.

I fig. 1 er det vist en boretårnkrok som generelt er be-tegnet med 11. Boretårnkroken 11 har en bøyle 13 for tilkopling til en løpeblokk (ikke vist) som inngår i et roterbart boretårn. In fig. 1 shows a derrick hook which is generally denoted by 11. The derrick hook 11 has a bracket 13 for connection to a running block (not shown) which is part of a rotatable derrick.

Bøylen 13 er forsynt med en hylse 15 i den ene enden og The hoop 13 is provided with a sleeve 15 at one end and

et åk 17 i den motsatte enden for løsbart inngrep med samvirk-ende åk 21 og hylse 19 på krokens kappe 23. Hylsene 15, 19 og åkene 17, 21 er utformet med boringer for opptak av festetapper 16, 18. a yoke 17 at the opposite end for releasable engagement with cooperating yoke 21 and sleeve 19 on the hook's jacket 23. Sleeves 15, 19 and yokes 17, 21 are designed with bores for receiving fastening pins 16, 18.

En skaftdel 25 er anbrakt inne i kappen 23 for bevegelse langs og rotasjon omkring kappens 23 vertikale akse. Skaftdelen 25 er polygonal i tverrsnitt og omfatter en øvre flensende 27, et mellomliggende parti 29 og en nedre ende 31. A shaft part 25 is placed inside the jacket 23 for movement along and rotation about the jacket 23's vertical axis. The shaft part 25 is polygonal in cross-section and comprises an upper flanged end 27, an intermediate part 29 and a lower end 31.

En svivelring 33 har en øvre flensende 35, en tverrgående øvre flate 37 og en stort sett sylindrisk nedre seksjon 39 og er montert koaksialt med skaftdelen 25 i krokkappen 23. Svivelringen 33 har en polygonal åpning 41, som er utformet for å oppta skaftdelens 25 mellomliggende parti 29, slik at rotasjon av skaftdelen 25 forårsaker tilsvarende rotasjon av svivelringen 33. Svivelringens 33 øvre flensende 35 hviler på et lagerorgan med en øvre kulebane 43, en nedre kulebane 45 og et antall kuler A swivel ring 33 has an upper flanged end 35, a transverse upper surface 37 and a generally cylindrical lower section 39 and is mounted coaxially with the shaft part 25 in the hook cap 23. The swivel ring 33 has a polygonal opening 41, which is designed to receive the shaft part 25 intermediate part 29, so that rotation of the shaft part 25 causes a corresponding rotation of the swivel ring 33. The upper flanged end 35 of the swivel ring 33 rests on a bearing member with an upper ball track 43, a lower ball track 45 and a number of balls

47. Den nedre kulebanen 45 opptas av en periferisk avsats 49 47. The lower ball track 45 is occupied by a circumferential ledge 49

i kappen 23. En ringformet fjærstyring 50 er forsynt med en utvidet leppe 52 ved sin nedre ende og hviler på svivelringens 33 øvre tverrgående flate 37. Fjærstyringens 50 innerdiameter er valgt slik at skaftdelens 25 øvre flensende 27 kan gli på innsiden av fjærstyringen 50 mens skaftdelen 25 beveger seg langs krokkappens vertikale akse. in the casing 23. An annular spring guide 50 is provided with an extended lip 52 at its lower end and rests on the upper transverse surface 37 of the swivel ring 33. The inner diameter of the spring guide 50 is chosen so that the upper flanged end 27 of the shaft part 25 can slide on the inside of the spring guide 50 while the shaft part 25 moves along the hook cover's vertical axis.

Et kroklegeme 51 er utformet med et spor 53 for å oppta den nedre enden 31 av skaftdelen 25. En tapp 55 passerer gjennom en sylindrisk åpning 57 i kroklegemet 51 og gjennom en korre- sponderende åpning i den nedre skaftenden 31. Tappen 55 blir holdt på plass ved hjelp av skrulokk 59, 61 og hodeskruer 63, 65 . Kroklegemet 51 innbefatter også en salformet låsearm 67:med en sjakkel 69 for opptak av kroklegemets 51 fremre ende 71 (se fig. 2). Låsearmen 67 er svingbart lagret på kroklegemet 51 ved hjelp av en tverrtapp 73. Sidearmer 68, 70 er løsbart festet til kroklegemet 51 ved hjelp av bolter 72, 74, 76 og 76 og er innrettet til å oppta elevatorledd (ikke vist) som strekker seg fra elevatoraggregatet på boretårndekket. A hook body 51 is formed with a groove 53 to receive the lower end 31 of the shaft part 25. A pin 55 passes through a cylindrical opening 57 in the hook body 51 and through a corresponding opening in the lower shaft end 31. The pin 55 is held on space using screw caps 59, 61 and head screws 63, 65. The hook body 51 also includes a saddle-shaped locking arm 67 with a shackle 69 for receiving the front end 71 of the hook body 51 (see fig. 2). The locking arm 67 is pivotally supported on the hook body 51 by means of a transverse pin 73. Side arms 68, 70 are releasably attached to the hook body 51 by means of bolts 72, 74, 76 and 76 and are arranged to accommodate elevator joints (not shown) which extend from the elevator unit on the derrick deck.

Et ringformet fjærfeste 77 er utformet med en avsmalnet ende 79 og en utvidet ende 81 og er forbundet med den øvre flens-enden 27 på skaftdelen 25 ved hjelp av et antall kuler i en felles kulebane 83. Fjærfestets 77 utvidete ende 81 står i inngrep med et selvdempende fjærorgan 85, som er anordnet omkring skaftdelen 25 i krokkappen 23, slik at vertikalt nedadrettet bevegelse av skaftdelen 25 trykker sammen fjærorganet 85. An annular spring mount 77 is designed with a tapered end 79 and a widened end 81 and is connected to the upper flange end 27 of the shaft part 25 by means of a number of balls in a common ball track 83. The widened end 81 of the spring mount 77 engages with a self-damping spring element 85, which is arranged around the shaft part 25 in the hook cap 23, so that vertical downward movement of the shaft part 25 presses the spring element 85 together.

Fjærorganet 85 er nærmere vist i fig. 3 og 4 og omfatter en øvre ring 87 og en identisk nedre ring 89 av stivt, fast materiale, fortrinnsvis stål. Sammentrykket mellom den øvre ringen 87 og den nedre ringen 89 er et ringformet lag.91 av elastomermateriale. Det ringformete laget 91 består fortrinnsvis av en naturlig eller syntetisk gummi såsom butyl- eller nitril-gummi. Det ringformete laget 91 er bundet til den øvre og nedre ringen 87, 89 ved hjelp av et passende bindemiddel for sammen-binding av gummi og metall. The spring member 85 is shown in more detail in fig. 3 and 4 and comprises an upper ring 87 and an identical lower ring 89 of rigid, solid material, preferably steel. The compression between the upper ring 87 and the lower ring 89 is an annular layer 91 of elastomeric material. The annular layer 91 preferably consists of a natural or synthetic rubber such as butyl or nitrile rubber. The annular layer 91 is bonded to the upper and lower rings 87, 89 by means of a suitable bonding agent for bonding rubber and metal together.

Individuelle fjærelementer er stablet ovenfor hverandre Individual spring elements are stacked on top of each other

og er heftsveiset til ytterkantene på metallplatene, slik at fjæren i sin helhet består av vekslende lag av fast og elastomert materiale, hvor nevnte vekslende lag er bundet sammen med hverandre ved deres grenseflater. and is butt-welded to the outer edges of the metal plates, so that the spring in its entirety consists of alternating layers of solid and elastomeric material, where said alternating layers are bound together at their interfaces.

Under drift utsettes kroklegemet 51 for en belastning, During operation, the hook body 51 is subjected to a load,

som påføres gjennom tappen 55 til skaftdelen 25, slik at denne bringes til å bevege seg nedover langs krokkappens 23 vertikale akse. Fjærfestet 77 beveger seg nedover sammen med skaftdelen 25, idet den utvidete enden 81 påvirker det selvdempende fjærorganet 85 for sammentrykking av dette. Etter å ha beveget seg nedover kommer skaftdelen 25 til anlegg mot svivelringen 33 which is applied through the pin 55 to the shaft part 25, so that this is caused to move downwards along the vertical axis of the hook cap 23. The spring attachment 77 moves downwards together with the shaft part 25, the extended end 81 influencing the self-damping spring member 85 to compress it. After moving downwards, the shaft part 25 comes into contact with the swivel ring 33

og belastningen overføres gjennom lagerorganet og den periferiske avsatsen 49 til krokkappen 23 og bøylen 13. and the load is transferred through the bearing member and the peripheral ledge 49 to the hook cap 23 and the hoop 13.

Det turde umiddelbart ha fremgått av det foregående at oppfinnelsen medfører betydelige . fordeler. Boretårnkroken ifølge oppfinnelsen kan tilvirkes med dobbelt så store fjærkrefter eller mange ganger større fjærstyrker enn hva som har vært mulig ved kjente kroker med skruefjærer av stål. Boretårnkroken ifølge oppfinnnelsen er selvdempende og eliminerer den rykkvise tilbake-før ingsbevegelse som knytter seg til stålfjærer uten bruk av en støtdemperanordning. Boretårnkroken ifølge oppfinnelsen er ikke utsatt for fjærsvikt eller -brudd i kalde klima, slik det enkelte ganger skjer med kroker som er forsynt med stålfjærer. It should have been immediately apparent from the foregoing that the invention entails significant . benefits. The derrick hook according to the invention can be manufactured with twice as large spring forces or many times greater spring forces than what has been possible with known hooks with coil springs made of steel. The derrick hook according to the invention is self-damping and eliminates the jerky return movement associated with steel springs without the use of a shock absorber device. The derrick hook according to the invention is not subject to spring failure or breakage in cold climates, as sometimes happens with hooks equipped with steel springs.

Selv om oppfinnelsen bare er illustrert i en enkelt ut-førelsesform, er det klart at den ikke er begrenset til denne men kan underkastes endringer og modifikasjoner uten å fravike oppfinneIsestanken. Although the invention is only illustrated in a single embodiment, it is clear that it is not limited to this but can be subjected to changes and modifications without deviating from the inventive idea of the ice tank.

Claims

1. Drilling rig hook for oil wells, characterized in that it comprises a casing (23) and a shaft part (25), which is placed inside the casing and is movable along and rotatable around the vertical axis of the casing (23), a self-damping spring element (85), which is placed around the shaft part, for resilient damping of its vertical movement and which comprises alternating layers of solid and elastomeric material, a spring attachment (77) which is attached to the shaft part and cooperates with the spring member, so that downward vertical movement of the shaft part presses the spring member together, and a hook body (51) which is connected to the lower end (31) of the shaft part (25).

2. Drilling rig hook for oil wells, characterized in that it comprises a casing (23)', a shaft part (25) which is placed inside the casing and is movable along and rotatable around the casing's vertical axis and comprising an upper flanged end (27), an intermediate part (29) as well as a lower end (31), a swivel ring (33) which is mounted coaxially with the shaft part in the jacket and provided with a through opening to receive the intermediate part (29) of the shaft part, a self-damping spring (85) which is placed around the shaft part in the jacket and comprises alternating layers of solid and elastomeric material, which alternating layers are bonded together at their interfaces, a spring attachment (77) which is fixed to the shaft part and cooperates with the spring (85) so that vertical downward movement of the shaft part compresses the spring, and a hook body (51) which is attached to the lower end (31) of the shaft part (25). •

3. Drilling rig hook for oil wells, characterized in that it comprises a casing (23), a shaft part (25) which is placed inside the casing to be moved along and rotated around the vertical axis of the casing and which has an upper flanged end (27), an intermediate part (29) as well as a lower end (31), a swivel ring (33) which is mounted coaxially with the shaft part in the casing and provided with an annular through opening to receive the intermediate part (29) of the shaft part, a self-damping spring (85) which is placed around the shaft part in the jacket and comprises alternating layers of metal and rubber, a spring attachment (77) which is attached to the shaft part and cooperates with the spring, so that downward vertical movement of the shaft part compresses the spring, and a hook body which is attached to the lower end of the shaft part.

4. Drilling rig hook for eyelet wells, characterized in that it comprises a casing (23), a shaft part (25) which is placed inside the casing to be moved along and rotated around the casing's vertical axis and which comprises an upper flanged end (27), an intermediate part (29) and a lower end (31), a swivel ring (33) which is mounted coaxially with the shaft part (25) in the casing and is formed with a through opening to receive the intermediate part of the shaft part, a self-damping spring (85) which is placed around the shaft part in the jacket and which comprises alternating layers of steel and rubber, in a spring attachment (77) which is attached to the shaft part and cooperates with the spring, so that downward vertical movement compresses the spring, and a hook body which is attached to it the lower end.of the shaft part.

5. Drilling rig hook for oil wells and of the kind comprising a casing, a shaft part which is placed inside the casing to be moved, along and rotated about the vertical axis of the casing, a spring attachment, which is attached to the shaft part to cooperate with a spring, and a hook body which is attached to the lower end of the shaft part, characterized by the wood self-damping spring device (85), which is placed around the shaft part (25) in the jacket (23), so that downward vertical movement of the shaft part and the spring attachment (77) compresses the spring device (85), and that the spring device comprises alternating layers of solid and elastomeric material.

6. Drilling rig hook for oil wells and of the kind comprising a casing, a shaft part which is placed inside the casing to be moved along and rotated about the vertical axis of the casing, a spring attachment which is attached to the casing part to cooperate with a spring at downward vertical movement of the shaft part, and a hook body which is attached to the lower end of the shaft part, characterized by the wood self-damping spring (85) which is placed around the shaft part (25) in the jacket (23) and comprises alternating layers of solid and elastomeric material, said alternating layers are bound together at their interfaces.

7. Drilling rig hook for oil wells and of the kind comprising a casing, a shaft part which is placed inside the casing to be moved along and rotated about the vertical axis of the casing, a spring attachment which is attached to the shaft part for actuation of a spring by downward vertical movement of the shaft part, and a hook body which is attached to the lower end of the shaft part, characterized by the wood self-damping spring (85) which is placed around the shaft part in the jacket (23) and comprises alternating layers of metal and rubber.

8. Drill rig hook for oil wells and of the kind comprising a casing, a shaft part which is placed inside the casing to be moved along and rotated about the vertical axis of the casing, a spring attachment which is attached to the shaft part for actuation of a spring by downward vertical movement of the shaft part, and a hook body which is attached to the lower end of the shaft part, characterized by the wood self-damping spring (85) which is placed around the shaft part (25) in the jacket (23) - and comprises alternating layers of steel and rubber.