NO319436B1

NO319436B1 - Drilling fluid collection device

Info

Publication number: NO319436B1
Application number: NO20040386A
Authority: NO
Inventors: Helge-Ruben Halse
Original assignee: Viking Engineering As
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2005-08-15
Also published as: NO20040386L; WO2005073499A1

Description

OPPSAMLINGSANORDNING FOR BOREVÆSKE COLLECTION DEVICE FOR DRILLING FLUID

Denne oppfinnelse vedrører en oppsamlingsanordning for borevæske. Nærmere bestemt dreier det seg om en oppsamlingsanordning hvor en krafttang og en med krafttangen samvirkende motholdstang er forsynt med avskrapere idet avskraperne er innrettet til tettende å kunne omkranse en rørstreng, og hvor det mellom de nevnte tenger er tilordnet en avskjerming. Borevæske som strømmer ut av en rørlengde når rørlengden ved hjelp av tengene frakoples rørstrengen, strømmer således inn i et lukket oppsamlingsrom mellom tengene og kan deretter transporteres bort fra oppsamlingsrommet. This invention relates to a collection device for drilling fluid. More specifically, it concerns a collection device where a power tongs and a counter-holding rod cooperating with the power tongs are provided with scrapers, the scrapers being designed to be able to tightly encircle a pipe string, and where a shield is assigned between the said tongs. Drilling fluid that flows out of a pipe length when the pipe length is disconnected from the pipe string with the help of the tongs, thus flows into a closed collection space between the tongs and can then be transported away from the collection space.

Under boring i grunnen slik det for eksempel er kjent fra pe-troleumsutvinning, er det vanlig å pumpe borevæske ned til boreverktøyet gjennom en rørstreng. En rørstreng av denne art, som kan være en borestreng, omfatter en flerhet av sam-menkoplede rørlengder. Rørlengdene er typisk sammenkoplet ved hjelp av gjengede muffepartier. During drilling in the ground, as is known for example from petroleum extraction, it is common to pump drilling fluid down to the drilling tool through a pipe string. A pipe string of this kind, which can be a drill string, comprises a plurality of interconnected pipe lengths. The pipe lengths are typically connected by means of threaded socket sections.

Når en rørstreng, typisk en borestreng, skal trekkes opp av borehullet for eksempel for å kunne utføre vedlikeholdsarbeid på boreverktøyet, må borestrengen deles opp i passende rør-lengder for mellomlagring. Det er vanlig å anvende en krafttang til å løsgjøre en rørlengde fra borestrengen, mens en motholdstang hindrer borestrengen fra å rotere. Denne frem-gangsmåten er velkjent for en fagmann innen området og beskrives derfor ikke nærmere. When a pipe string, typically a drill string, is to be pulled up from the borehole, for example to be able to carry out maintenance work on the drilling tool, the drill string must be divided into suitable pipe lengths for intermediate storage. It is common to use a pair of pliers to detach a length of pipe from the drill string, while a counter retaining rod prevents the drill string from rotating. This procedure is well known to a person skilled in the art and is therefore not described in more detail.

Borevæske som befinner seg i den rørlengde som frakoples borestrengen vil når rørlengden frakoples rørstrengen, strømme ut av rørlengden i området mellom krafttangen og motholdstangen. Drilling fluid that is in the pipe length that is disconnected from the drill string will, when the pipe length is disconnected from the pipe string, flow out of the pipe length in the area between the power tongs and the counter-holding rod.

Det er av flere årsaker ønskelig å samle opp den utstrømmende borevæske. Borevæsken tilsøler og forurenser, om den får strømme fritt, både boreutstyr og miljøet hvor boringen fore-går. Borevæsken inneholder dessuten verdifulle materialer som bør tas vare på. It is desirable for several reasons to collect the flowing drilling fluid. The drilling fluid muddies and pollutes, if it is allowed to flow freely, both the drilling equipment and the environment where the drilling takes place. The drilling fluid also contains valuable materials that should be taken care of.

Fra US patent 4643259 er det kjent å anbringe oppsamlingsanordninger ved en krafttang. Dette dokument omhandler en sam-menbygning en krafttang og en motholdstang hvor det er anordnet en oppsamlingsanordning for å samle opp borevæske under fråkopling av rørsegmenter. From US patent 4643259, it is known to place collection devices by forceps. This document deals with an assembly of a power tong and a counter-holding rod where a collection device is arranged to collect drilling fluid during disconnection of pipe segments.

Oppsamlingsanordninger ifølge kjent teknikk er imidlertid ikke tilstrekkelig tette, og tillater derved at en uaksepta-bel høy andel av borevæsken lekker ut under frakoplingsarbei-det . However, collection devices according to known technology are not sufficiently tight, thereby allowing an unacceptably high proportion of the drilling fluid to leak out during the disconnection work.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste en av ulempene ved kjent teknikk. The purpose of the invention is to remedy or reduce at least one of the disadvantages of known technology.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav. The purpose is achieved according to the invention by the features indicated in the description below and in the subsequent patent claims.

En oppsamlingsanordning for borevæske omfatter minst én mot en rørstreng forskyvbar første klembakke eller klempute. Den første klembakke, alternativt klemputen, er forsynt med en første avskraper hvor avskraperen er innrettet til å ligge tettende an mot rørstrengen når den første klembakke, alternativt klemputen, befinner seg i eller nær sin i forhold til rørstrengen gripende stilling. A collection device for drilling fluid comprises at least one first clamping tray or clamping pad displaceable towards a pipe string. The first clamping jaw, alternatively the clamping pad, is provided with a first scraper where the scraper is arranged to lie tightly against the pipe string when the first clamping jaw, alternatively the clamping pad, is in or close to its gripping position in relation to the pipe string.

For å sikre en tilfredsstillende tetning er det hensiktsmes-sig å anvende minst to, fortrinnsvis fire eller seks første avskrapere som sammen omkranser rørstrengen. Avskraperne ligger ved sitt bakre parti forskyvbart og tettende an mot en plate og tetter innbyrdes ved hjelp av forspenning langs sine mot den nærliggende avskraper vendende sidekant når avskraperen befinner seg i sin mot rørstrengen tettende stilling. To ensure a satisfactory seal, it is appropriate to use at least two, preferably four or six first scrapers which together encircle the pipe string. The scrapers lie at their rear part displaceably and sealingly against a plate and seal with each other by means of biasing along their side edge facing the nearby scraper when the scraper is in its sealing position against the pipe string.

Avskraperne er anordnet slik at de i sin tilbaketrukne stilling, når klembakken er i sin uvirksomme stilling, befinner seg på en relativt stor avstand fra rørstrengen. Rørstrengen kan således ha relativt store radielle utslag uten å skade avskraperne. The scrapers are arranged so that in their retracted position, when the clamping tray is in its inactive position, they are at a relatively large distance from the pipe string. The pipe string can thus have relatively large radial projections without damaging the scrapers.

Mest fordelaktig befinner den første klembakke seg i en krafttang, mens en andre klembakke som er forsynt med en andre avskraper, befinner seg i en motholdstang. Most advantageously, the first clamping jaw is located in a power tong, while a second clamping jaw, which is provided with a second scraper, is located in a counter-holding bar.

Avskraperen kan omfatte en udelt ring som er koplet til klem-bakkene. The scraper may comprise an undivided ring which is connected to the clamp lands.

En tettende avskjerming, som fortrinnsvis er anordnet omkransende rørstrengen mellom krafttangen og motholdstangen, er mest fordelaktig fast forbundet til den korresponderende tang ved sitt nedre parti. Avskjermingens øvre parti er vertikalforskyvbart. A sealing shield, which is preferably arranged encircling the pipe string between the power tongs and the counter-holding rod, is most advantageously firmly connected to the corresponding tongs at its lower part. The upper part of the screen is vertically movable.

Et volum som avgrenses av krafttangen med sin første avskraper, motholdstangen med sin andre avskraper og avskjermingen er innrettet til å utgjøre et tett oppsamlingsrom for borevæske eller et annet fluid, og kommuniserer med en oppsam- A volume delimited by the power tong with its first scraper, the counter-holding rod with its second scraper and the shield is arranged to form a tight collection space for drilling fluid or another fluid, and communicates with a collection

lingsanordning for fluid. ling device for fluid.

I det etterfølgende beskrives et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på med-følgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser perspektivisk en sammontasje av en krafttang, hvor en klembakkegruppe av illustrative hensyn er fjernet, og en motholdstang på et horisontaltorskyvbart understell, idet sammontasjen er forskjøvet til sin øvre stilling; Fig. 2 viser i større målestokk et snitt I-l på fig. 1; Fig. 3 viser i enda større målestokk en klembakke som er forsynt med en avskraper; Fig. 4 viser klembakken og avskraperen i fig. 3 i et "eksplo-dert" riss hvor også avskraperens festedetaljer til klembakken er vist; og Fig. 5 viser i større målestokk et snitt VI-VI på fig 4 idet to avskrapere er anordnet side om side. In what follows, a non-limiting example of a preferred embodiment is described which is visualized in the accompanying drawings, where: Fig. 1 shows a perspective view of an assembly of a power pliers, where a clamping jaw group has been removed for illustrative purposes, and a counter-holding bar on a horizontal torsion bar undercarriage, as the assembly is shifted to its upper position; Fig. 2 shows on a larger scale a section I-1 in fig. 1; Fig. 3 shows on an even larger scale a clamping tray which is provided with a scraper; Fig. 4 shows the clamping tray and the scraper in fig. 3 in an "exploded" view where the scraper's attachment details to the clamping tray are also shown; and Fig. 5 shows on a larger scale a section VI-VI in Fig. 4, where two scrapers are arranged side by side.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en sammontasje av en krafttang 2 og en motholdstang 4 som befinner seg på en borerigg 6 koaksialt med boreriggens 6 boresenter 8. Sammontasjen 1 er vertikalforskyvbart koplet til to i forhold til boresenteret 8 diamentralt motstående føringssøyler 10. In the drawings, the reference number 1 denotes an assembly of a power tong 2 and a counter-holding rod 4 which is located on a drilling rig 6 coaxially with the drilling center 8 of the drilling rig 6. The assembly 1 is vertically displaceably connected to two diametrically opposite guide columns 10 in relation to the drilling center 8.

Føringssøylene 10 er forbundet til et understell 12 som, ved hjelp av hjul 14 og ikke viste hydraulikkmotorer, er horison-tal f orskyvbart på til boreriggen 6 forbundne skinner 16. The guide columns 10 are connected to a chassis 12 which, by means of wheels 14 and hydraulic motors not shown, is horizontally displaceable on rails 16 connected to the drilling rig 6.

I sin virksomme stilling befinner sammontasjen 1 seg således like over boreriggens 6 kilebelte 18, idet en rørstreng 20 rager opp gjennom kilebeltet 18 og videre opp gjennom sammontasjen 1. Rørstrengen 20 utgjøres av sammenskrudde rør-lengder 22. In its active position, the assembly 1 is thus located just above the V-belt 18 of the drilling rig 6, with a pipe string 20 projecting up through the V-belt 18 and further up through the assembly 1. The pipe string 20 consists of pipe lengths 22 screwed together.

Krafttangen 2 omfatter et krafttanghus 24 som er forsynt med en til føringssøylene 10 korresponderende gjennomgående fø-ring 26, og en ved hjelp av et lager 28 til krafttanghuset 24 opplagret udelt drivring 30. The forceps 2 comprises a forceps housing 24 which is provided with a continuous guide 26 corresponding to the guide columns 10, and an undivided drive ring 30 stored by means of a bearing 28 to the forceps housing 24.

Drivringen 30 dreies om boresenteret 8 ved hjelp av to hydraulikkmotorer 34. The drive ring 30 is rotated about the drilling center 8 by means of two hydraulic motors 34.

I drivringen 30 og samroterende med denne, er det anordnet to halvmåneformede klembakkegrupper 36 hvorav bare én av illustrative hensyn er vist på tegningene. In the drive ring 30 and co-rotating with it, two crescent-shaped clamping jaw groups 36 are arranged, only one of which is shown in the drawings for illustrative purposes.

Hver klembakkegruppe 36 er typisk forsynt med tre hydraulisk forskyvbare første klembakker 38 som er fordelt om brønnsen-teret 8. Each clamping jaw group 36 is typically provided with three hydraulically displaceable first clamping jaws 38 which are distributed around the well center 8.

Motholdstangen 4 omfatter et motholdstanghus 40 med føringer 42 som korresponderer med føringssøylene 10, og en holderring 44, se fig. 2, for to klembakkegrupper 46', hver omfattende tre andre klembakker 48. The counter-holding rod 4 comprises a counter-holding rod housing 40 with guides 42 which correspond to the guide columns 10, and a retaining ring 44, see fig. 2, for two clamping tray groups 46', each comprising three other clamping trays 48.

Ved føringene 42 er det anordnet ikke viste tannhjul som er i inngrep med føringssøylenes 10 respektive tannstenger 50. At the guides 42 there is a toothed wheel, not shown, which meshes with the respective toothed bars 50 of the guide columns 10.

De ikke viste tannhjul drives av hver sin ikke viste hydrau-likkmotor via ikke viste gir. Føringssøylene 10 kan avlåses i motholdstanghuset 40 ved hjelp av i motholdstanghuset 40 forskyvbare korresponderende låsedorer 52. The gears, not shown, are each driven by a hydraulic motor, not shown, via a gear, not shown. The guide columns 10 can be locked in the counter-holding rod housing 40 by means of corresponding locking mandrels 52 that can be moved in the counter-holding rod housing 40.

Et par oppoverrettede hydraulikksylindre 54 er anordnet i motholdstangen 4. A pair of upwardly directed hydraulic cylinders 54 are arranged in the counter-holding rod 4.

De første klembakker 38 er forsynt med fortrinnsvis korruger-te gripeelement 56 som vender mot rørstrengen 20. Et stempel 58 rager inn i en sylinderboring 60 i klembakken 38. Tetning-er 62 omkranser stemplet 58 og forhindrer trykkfluid fra å strømme forbi stemplet 58. Stemplet 58 er forbundet til sin respektive klembakkegruppe 46. The first clamping jaws 38 are provided with a preferably corrugated gripping element 56 which faces the pipe string 20. A piston 58 projects into a cylinder bore 60 in the clamping jaw 38. Seals 62 surround the piston 58 and prevent pressure fluid from flowing past the piston 58. The piston 58 is connected to its respective clamp tray group 46.

En avskraperholder 64, se fig. 3, er fortrinnsvis utført i et metallisk materiale og er forbundet til en første avskraper 66. Den første avskraper 66 kan med fordel utformes i et elastisk gummilignende materiale. Avskraperholderen 64 og den første avskraper 66 er koplet til den første klembakke 38 ved hjelp av bolter 68 som forløper gjennom boringer 70 i den første klembakke 38 og korresponderer med utsparinger 72 i avskraperholderen 64. A scraper holder 64, see fig. 3, is preferably made of a metallic material and is connected to a first scraper 66. The first scraper 66 can advantageously be designed in an elastic rubber-like material. The scraper holder 64 and the first scraper 66 are connected to the first clamping tray 38 by means of bolts 68 which extend through bores 70 in the first clamping tray 38 and correspond to recesses 72 in the scraper holder 64.

Boltene 68 er ved sitt i avskraperholderen 64 seg befinnende endeparti forsynt med eksenterknaster 74. The end part of the bolts 68 located in the scraper holder 64 is provided with eccentric cams 74.

Ved å dreie boltene 68 om sin egen lengdeakse, kan avskraperholderen 64 og den første avskraper 66 relativt enkelt skif-tes ut. By turning the bolts 68 about their own longitudinal axis, the scraper holder 64 and the first scraper 66 can be replaced relatively easily.

I denne foretrukne utførelsesform er den første avskraper 66 utformet som en ringsektor hvor nærliggende ringsektorer er innrettet til innbyrdes å tette langs sine sidekanter 76. In this preferred embodiment, the first scraper 66 is designed as a ring sector where adjacent ring sectors are arranged to mutually seal along their side edges 76.

Når klembakken 3 8 befinner seg i eller nær sin låsende stilling mot rørstrengen 20, klemmes avskraperens 66 indre sirkelbue 78, som vender mot rørstrengen 20, tettende mot rør-strengen 20. Den første avskrapers 66 utvendige sirkelbue 80 ligger forskyvbart tettende an mot en plate 82 som er tilkop-let krafttanghuset 24. When the clamping tray 3 8 is in or close to its locking position against the pipe string 20, the inner circular arc 78 of the scraper 66, which faces the pipe string 20, is clamped sealingly against the pipe string 20. The outer circular arc 80 of the first scraper 66 lies displaceably sealingly against a plate 82 which is connected to the forceps housing 24.

De andre klembakker 48 er på tilsvarende måte forsynt med festeanordninger for sine andre avskrapere 84. The other clamping jaws 48 are similarly provided with fastening devices for their other scrapers 84.

En avskjerming 86 i form av en tettende belg er omkransende rørstrengen 20 anordnet mellom krafttangen 2 og motholdstangen 4, se fig. 2. Avskjermingen 86 er ved sitt nedre parti forbundet til motholdstanghuset 40. Avskjermingens 86 øvre parti er vertikalforskyvbart ved hjelp av sylindrene 54. Et oppsamlingsrom 88 avgrenses således av krafttangen 2 inkludert sine første avskrapere 66 og motholdstangen 4 inkludert sine andre avskrapere 84 når sylindrene 54 spenner avskjermingen mot krafttanghuset 24. Fluid som strømmer inn i opp-saml ingsrommet 88 dreneres til et ikke vist fluidmottak via en drenering 90. A shielding 86 in the form of a sealing bellows is arranged encircling the pipe string 20 between the power tongs 2 and the counter-holding rod 4, see fig. 2. The shielding 86 is connected at its lower part to the counter-holding rod housing 40. The upper part of the shielding 86 is vertically displaceable with the help of the cylinders 54. A collection space 88 is thus defined by the power tongs 2 including its first scrapers 66 and the counter-holding rod 4 including its second scrapers 84 when the cylinders 54 tightens the shielding against the forceps housing 24. Fluid that flows into the collection space 88 is drained to a fluid reception (not shown) via a drain 90.

Når en rørlengde 22 skal frakoples rørstrengen 20, forskyves montasjen 1 vertikalt på føringssøylene 10 ved hjelp av de ikke viste hydraulikkmotorene, gearene, tannhjulene samt tannstengene 48 inntil motholdstangen 4 på kjent måte korresponderer med rørstrengens 20 øvre muffeparti. Den vertikale avstand mellom motholdstangen 4 og krafttangen 2 justeres slik at klembakkegruppene 36 korresponderer med rørlengdens 22 nedre muffeparti. When a pipe length 22 is to be disconnected from the pipe string 20, the assembly 1 is shifted vertically on the guide columns 10 with the aid of the not shown hydraulic motors, gears, gears and racks 48 until the counter-holding rod 4 corresponds in a known manner with the upper sleeve part of the pipe string 20. The vertical distance between the counter-holding rod 4 and the power tongs 2 is adjusted so that the clamping jaw groups 36 correspond to the lower sleeve portion of the pipe length 22.

De første og de andre klembakker 38, 48 forskyves mot rør-strengen 20 ved hjelp av trykkfluid og griper tak i sine respektive rørpartier samtidig som avskraperne 66 og 84 tetter mot rørlengden 22, respektive rørstrengen 20, og innbyrdes langs sidekantene 76. Motorene 34 dreier drivringen 30 og de første klembakker 38 om boresenteret 8 samtidig som rør-strengen 20 hindres fra å rotere av de andre klembakker 48. The first and second clamping jaws 38, 48 are displaced towards the pipe string 20 by means of pressure fluid and grip their respective pipe sections at the same time that the scrapers 66 and 84 seal against the pipe length 22, respectively the pipe string 20, and interlock along the side edges 76. The motors 34 turn the drive ring 30 and the first clamping jaws 38 about the drilling center 8 at the same time that the pipe string 20 is prevented from rotating by the other clamping jaws 48.

Idet rørlengden 22 løsnes og frakoples rørstrengen 20, strøm-mer det borefluid som befinner seg i rørlengden 22 inn i opp-saml ingsrommet 88 og videre via dreneringen 90 til det ikke viste fluidmottak. As the pipe length 22 is loosened and the pipe string 20 is disconnected, the drilling fluid located in the pipe length 22 flows into the collection space 88 and further via the drainage 90 to the fluid reception, not shown.

Claims

1. Collection device for drilling fluid comprising at least one first clamping tray (38) or clamping pad displaceable against a pipe string (20), characterized in that the first clamping tray (38) or clamping pad is provided with a first scraper (66) where the scraper (66) is arranged to lie tightly against the pipe string (20) when the first clamping jaw (38) or clamping pad is in or close to its gripping position in relation to the pipe string (20).

2. Collection device for drilling fluid according to claim 1, characterized in that at least two first scrapers (66) tightly encircle the pipe string (20).

3. Collection device for drilling fluid according to claim 1, characterized in that the first scraper (66) at its rear part (80) rests displaceably and sealingly against a plate (82).

4. Collection device for drilling fluid according to claim 2, characterized in that the first scrapers (66) by means of biasing along their side edges (76) facing the nearby scrapers (66) are mutually sealed when the scrapers (66) are in their respective sealing positions against the pipe string (20).

5. Collection device for drilling fluid according to claim 1, characterized in that the first scraper (66) is located in a power tongs (2) and that a second clamping tray (48) or clamping pad, which is provided with a second scraper (84), located in a counter-holding rod (4).

6. Collection device for drilling fluid according to claim 5, characterized in that a sealing shield (86) is arranged surrounding the pipe string (20) between the power tongs (2) and the counter-holding rod (4).

7. Device according to claim 6, characterized in that the shielding (86) is height-adjustable in relation to the power tongs (2) and the counter-holding rod (4).

8. Device according to claim 6, characterized in that a volume (88) which is delimited by the forceps (2) including its first scraper (66), the counter-holding rod (4) including its second scraper (84) and the shielding (86) is arranged to communicate with a collection device for fluid.