NO329080B1

NO329080B1 - Device for tool handling in a drilling rig located on the seabed

Info

Publication number: NO329080B1
Application number: NO20061272A
Authority: NO
Inventors: Per Olav Haughom
Original assignee: Seabed Rig As
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2010-08-16
Also published as: RU2412327C2; NO20061272L; WO2007108698A1; US20080271922A1; RU2007143375A

Description

ANORDNING FOR VERKTØYHÅNDTERING I EN BORERIGG SOM ER ANBRAKT PÅ HAVBUNNEN DEVICE FOR TOOL HANDLING IN A DRILLING RIG PLACED ON THE SEAFLOOR

Denne oppfinnelse vedrører en anordning for verktøyhåndtering i en borerigg som er anbrakt på havbunnen. Nærmere bestemt dreier det seg om en borerigg som er anbrakt på havbunnen hvor boreriggen er tettende kapslet i forhold til omgivelsene. Boreriggens boredekk er forsynt med en håndteringsautomat og et verktøy- og komponentmagasin, idet håndteringsautomaten i det minste er innrettet til å kunne håndtere og forflytte verktøy og komponenter mellom boreriggens boresenter og verktøy- og komponentmagasinet. This invention relates to a device for tool handling in a drilling rig which is placed on the seabed. More specifically, it concerns a drilling rig that is placed on the seabed where the drilling rig is hermetically sealed in relation to the surroundings. The drilling rig's drilling deck is equipped with a handling machine and a tool and component magazine, as the handling machine is at least designed to be able to handle and move tools and components between the drilling rig's drilling center and the tool and component magazine.

Olje- og gassforekomster nede i jordskorpen utvinnes som kjent ved at det bores hull ned til forekomstene, slik at olje- og gassforekomster kan dreneres opp til overflaten. As is known, oil and gas deposits deep in the earth's crust are extracted by drilling holes down to the deposits, so that oil and gas deposits can be drained to the surface.

Utstyret som anvendes til boring av hull i jordskorpen, omfatter i hovedsak et boretårn utført som en fag-verkskonstruksjon i stål. I boretårnet er det plassert wire-basert heisemaskineri for å heise opp og sette ned borerør. I tillegg The equipment used for drilling holes in the earth's crust mainly comprises a derrick designed as a truss structure in steel. Wire-based hoisting machinery is placed in the derrick to raise and lower drill pipe. In addition

anvendes det en del hjelpeutstyr for å kunne håndtere borerør og for å kunne sette foringsrør i det borede hull. some auxiliary equipment is used to be able to handle drill pipe and to be able to insert casing pipe into the drilled hole.

Når olje- og gassforekomstene må tas opp fra store havdyp, anvendes flytende eller faste plattformer som er forsynt med nødvendig boreutstyr. Plattformer av denne art er relativt store og kostbare konstruksjoner, idet boreutstyret er stort og tungt. I tillegg til selve boreutstyret er det nødvendig med stigerør (marine riser) mellom plattformen og havbunnen for å sirkulere boreslam under boreoperasjonen. På flytende plattformer er det også nødvendig med hivkompensering for å ivareta bølgebevegelser på plattformen i relasjon til havbunnen. When the oil and gas deposits have to be taken up from deep sea depths, floating or fixed platforms are used which are equipped with the necessary drilling equipment. Platforms of this kind are relatively large and expensive structures, as the drilling equipment is large and heavy. In addition to the drilling equipment itself, risers (marine risers) are needed between the platform and the seabed to circulate drilling mud during the drilling operation. On floating platforms, heave compensation is also necessary to take care of wave movements on the platform in relation to the seabed.

Et alternativ til boring fra flytende boreplattformer er å plassere boreriggen direkte på havbunnen, slik at det ikke er nødvendig med store, kostbare plattformer. An alternative to drilling from floating drilling platforms is to place the drilling rig directly on the seabed, so that there is no need for large, expensive platforms.

Oljeindustrien har i dag utviklet mye avansert utstyr for fjernstyrte undervannsoperasjoner. Dette er teknologier som er tilgjengelige og som kan benyttes i en fjernstyrt boreoperasjon der boreutstyret plasseres direkte på havbunnen. The oil industry has today developed a lot of advanced equipment for remotely controlled underwater operations. These are technologies that are available and that can be used in a remotely controlled drilling operation where the drilling equipment is placed directly on the seabed.

WO-dokument 2004/018826 omhandler en borerigg som er anbrakt på havbunnen. Dokumentet beskriver imidlertid ikke at boreriggen et tett i forhold til omgivelsene og beskriver heller ingen verktøyhåndteringsautomat utover et rørhåndterings-system av i og for seg kjent utførelse. WO document 2004/018826 deals with a drilling rig that is placed on the seabed. However, the document does not describe that the drilling rig is close to its surroundings, nor does it describe any automatic tool handling device other than a pipe handling system of a known design in and of itself.

US-patent 3294185 beskriver en bemannet, ubåtlignende borean-ordning som er anbrakt på havbunnen. Anordningen ifølge US 3294185 er også forsynt med et vertikalt forskyvbart borehode omfattende rørgripere. Rørgriperne er, som alle andre maskiner av denne art, innrettet til å kunne forskyves bort fra boresenteret. US patent 3294185 describes a manned, submarine-like borean arrangement which is placed on the seabed. The device according to US 3294185 is also provided with a vertically displaceable drill head comprising pipe grippers. The pipe grabbers, like all other machines of this type, are designed to be moved away from the drilling center.

US-patent 6763889 beskriver en kveilrørsanordning som er anordnet på havbunnen. Siden det dreier seg om en kveilrørsa-nordning, mangler anordningen et boredekk. Den er heller ikke forsynt med skjøtbare rør som må bygges opp til en rørstreng og har derfor heller ikke behov for krafttenger i ordets van-lige forstand. Kveilrøret kan koples til ulike verktøy som befinner seg i et magasin hvor magasinet dreier som en revol-vertønne inntil verktøyet som skal koples til kveilrøret befinner seg i en konsentrisk posisjon relativt kveilrøret. US patent 6763889 describes a coiled pipe device which is arranged on the seabed. Since it is a coiled pipe device, the device lacks a drill deck. It is also not equipped with jointable pipes that have to be built up into a pipe string and therefore does not need power pliers in the ordinary sense of the word. The coiled pipe can be connected to various tools located in a magazine where the magazine rotates like a revolver barrel until the tool to be connected to the coiled pipe is in a concentric position relative to the coiled pipe.

Kjent teknikk angir ingen løsning på de innledningsvis pre-senterte forhold i relasjon til borerigger som er anbrakt på havbunnen. Known technology does not indicate any solution to the initially presented conditions in relation to drilling rigs placed on the seabed.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én 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 borerigg i overensstemmelse med oppfinnelsen er anbrakt på havbunnen hvor boreriggen er tettende kapslet i forhold til omgivelsene og hvor boreriggens boredekk er forsynt med en håndteringsautomat og et verktøy- og komponentmagasin, idet håndteringsautomaten i det minste er innrettet til å kunne håndtere og forflytte verktøy og komponenter mellom boreriggens boresenter og verktøy- og komponentmagasinet. Boreriggen kjennetegnes ved at håndteringsautomaten er forsynt med gripere som er dreibare om to i hovedsak perpendikulære akser, idet håndteringsautomaten er dreibar om en vertikal akse. A drilling rig in accordance with the invention is placed on the seabed where the drilling rig is hermetically sealed in relation to the surroundings and where the drilling rig's drilling deck is provided with a handling machine and a tool and component magazine, the handling machine being at least designed to be able to handle and move tools and components between the drilling rig's drilling center and the tool and component magazine. The drilling rig is characterized by the fact that the handling machine is equipped with grippers which are rotatable about two essentially perpendicular axes, the handling machine being rotatable about a vertical axis.

Verktøy- og komponentmagasinet er utskiftbart og anbrakt i en kapslet silo hvor siloen ved sitt øvre parti er forsynt med en ut- og innslusingsåpning. Verktøy- og komponentmagasinet, som fortrinnsvis er dreibart om sin vertikale akse, kan derved bringes til overflaten for utskifting av for eksempel slitte borekroner. The tool and component magazine is replaceable and placed in a sealed silo where the silo is provided with an outlet and inlet opening at its upper part. The tool and component magazine, which is preferably rotatable about its vertical axis, can thereby be brought to the surface for replacement of, for example, worn drill bits.

Håndteringsautomaten er anbrakt på boreriggens boredekk og er konstruert for å kunne håndtere verktøy og utstyr av den art som anvendes under boring i grunnen. Den kan være fjernstyrt for eksempel fra et overflatefartøy, eller programmert til å kunne utføre arbeidsoperasjoner automatisk. The handling machine is placed on the drilling deck of the drilling rig and is designed to be able to handle tools and equipment of the kind used during drilling in the ground. It can be remotely controlled, for example, from a surface vessel, or programmed to be able to perform work operations automatically.

Boreriggen er, på et høydenivå over boredekket, forsynt med en boreenhet som omfatter heisemaskineri og drivanordning for boreoperasjoner. I boreriggens boresenter er det anordnet en koplingsenhet som er innrettet til å kunne kople rørlengder sammen og fra hverandre. Håndteringsautomaten er innrettet til å kunne samvirke med boreenheten og koplingsenheten, for eksempel ved å forsyne disse maskiner med verktøy og utstyr under en boreoperasjon. The drilling rig is, at a height level above the drilling deck, equipped with a drilling unit that includes hoisting machinery and drive equipment for drilling operations. In the drilling center of the drilling rig, a coupling unit is arranged which is designed to be able to connect lengths of pipe together and apart. The handling machine is designed to be able to cooperate with the drilling unit and the coupling unit, for example by supplying these machines with tools and equipment during a drilling operation.

En anordning ifølge oppfinnelsen tilveiebringer en løsning for fjernstyrt å kunne utføre boreoperasjoner fra en borerigg som er anbrakt på havbunnen. Anvendelse av anordningen ifølge oppfinnelsen muliggjør en vesentlig reduksjon av kostnader til flytende boreutstyr samt mindre avhengighet av gode vær-forhold på borestedet. A device according to the invention provides a solution for being able to remotely control drilling operations from a drilling rig placed on the seabed. Use of the device according to the invention enables a significant reduction of costs for floating drilling equipment as well as less dependence on good weather conditions at the drilling site.

I det etterfølgende beskrives et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på med-følgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser en prinsippskisse av en kapslet borerigg med forbindelse til et overflatefartøy; Fig. 2 viser en prinsippskisse av et robotisert boredekk på boreriggen; og 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 principle sketch of a encapsulated drilling rig with connection to a surface vessel; Fig. 2 shows a principle sketch of a robotic drilling deck on the drilling rig; and

Fig. 3 viser en håndteringsautomat. Fig. 3 shows a handling machine.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en kapslet borerigg som er utformet til å kunne settes ned på havbunnen 11. Boreriggen omfatter en øvre seksjon 12 og en nedre seksjon 13, idet et bærende parti 14 hovedsakelig befinner seg i den nedre seksjon 13. In the drawings, the reference number 1 denotes a encapsulated drilling rig which is designed to be able to be set down on the seabed 11. The drilling rig comprises an upper section 12 and a lower section 13, with a supporting part 14 mainly located in the lower section 13.

Boreriggen 1 er styrt fra et overflatefartøy 2 på havoverfla-ten 5. Mellom boreriggen 1 og overflatefartøyet 2 forløper det en kabel- og slangeforbindeIse 3 fra en kabeltrommel 4 og ned til boreriggen 1. The drilling rig 1 is controlled from a surface vessel 2 on the sea surface 5. Between the drilling rig 1 and the surface vessel 2, a cable and hose connection 3 runs from a cable drum 4 down to the drilling rig 1.

Boreriggen 1 er forsynt med flere sugeanker 8 som utgjør for-ankring i havbunnen 11. Sugeankrene 8 er forbundet til det bærende parti 14 via delpartier 20. The drilling rig 1 is provided with several suction anchors 8 which constitute anchorage in the seabed 11. The suction anchors 8 are connected to the supporting part 14 via partial parts 20.

På toppen av boreriggen 1 er anordnet et innslusingslokk 10 for en ikke vist boreenhet, og innslusingslokk 9 for borerør-magasiner 7. Borerørmagasinene 7 settes inn i kapslede siloer 21. On top of the drilling rig 1 is arranged a sluice cap 10 for a drilling unit not shown, and a sluice cap 9 for drill pipe magazines 7. The drill pipe magazines 7 are placed in sealed silos 21.

Den øvre seksjon 12 omfatter den ikke viste boreenhet med tilhørende ikke vist borerørhåndteringsutstyr samt bore-rørsmagasin 7. The upper section 12 includes the not shown drilling unit with associated not shown drill pipe handling equipment and drill pipe magazine 7.

Den nedre seksjon 13 omfatter et boredekk 26 som er forsynt med minst én håndteringsautomat 24 samt en koplingsenhet 23 i boreriggens 1 boresenter 22 for sammen- og fråkopling av ikke viste rør. Rørene kan utgjøres av for eksempel bore- eller foringsrør. Nær håndteringsautomaten 24 er det også anordnet dreibare verktøy- og komponentmagasiner 27. The lower section 13 comprises a drilling deck 26 which is provided with at least one handling machine 24 and a coupling unit 23 in the drilling center 22 of the drilling rig 1 for connecting and disconnecting pipes not shown. The pipes can consist of, for example, drill or casing pipes. Rotatable tool and component magazines 27 are also arranged near the handling machine 24.

Håndteringsautomaten 24 er innrettet til å kunne håndtere ikke vist verktøy, borekroner og utstyr som er nødvendig å anvende under en boreoperasjon. The handling machine 24 is designed to be able to handle not shown tools, drill bits and equipment that is necessary to use during a drilling operation.

Håndteringsautomaten 24 er koplet til boredekket 26 ved hjelp av en flensforbindeIse 33. Mellom flensforbindelsen 33 og håndteringsautomatens 24 hovedkonstruksjon 31 er det anordnet en svingkrans 32 som muliggjør dreiing av håndteringsautomaten 24 om sin vertikale senterakse 39. The automatic handling machine 24 is connected to the drill deck 26 by means of a flange connection 33. Between the flange connection 33 and the main structure 31 of the automatic handling machine 24, there is arranged a slewing ring 32 which enables turning of the automatic handling machine 24 about its vertical center axis 39.

Til hovedkonstruksjonen 31 er det anordnet en hovedarm 29 og en mellomarra 34 som kan dreies og forskyves ved hjelp av hyd-rauliske sylindre 30. For the main structure 31, a main arm 29 and an intermediate arm 34 are arranged which can be rotated and displaced with the help of hydraulic cylinders 30.

Til hovedarmen 29 er det, via et rotasjonsadapter 35 som er dreibart koplet til hovedarmen 29 ved hjelp av en kopling 36, tilordnet gripere 28. Griperne 28 er derved opplagret slik at det kan utføre dreiebevegelser om to i hovedsak perpendikulære akser 37, 38. To the main arm 29, via a rotation adapter 35 which is rotatably connected to the main arm 29 by means of a coupling 36, grippers 28 are assigned. The grippers 28 are thereby stored so that it can perform turning movements about two essentially perpendicular axes 37, 38.

Claims

1. Device for a drilling rig (1) which is placed on the seabed (11) where the drilling rig (1) is hermetically sealed in relation to the surroundings, and where the drilling rig (1)'s drilling deck (26) is provided with a handling machine (24) and a tool - and component magazine (27), as the automatic handling machine (24) is at least designed to be able to handle and move tools and components between the drilling center (22) of the drilling rig (1) and the tool and component magazine (27), characterized in that the automatic handling machine (24 ) is provided with grippers (28) which are rotatable about two essentially perpendicular axes (37, 38), the handling machine (24) being rotatable about a vertical axis (39).

2. Device according to claim 1, characterized in that the tool and component magazine (27) is replaceable and placed in a sealed silo (25).

3. Device according to claim 2, characterized in that the silo (25) is provided with an outlet and inlet opening at its upper part.