-
Die Erfindung betrifft Elevator für eine Bohranlage zum Erstellen von Tiefbohrungen mit Hebewerk zum Anheben eines rohrförmigen Elements, wobei das rohrförmige Element eine über einen Umfang des rohrförmigen Elements hinausstehenden Muffe aufweist, die einen Gewindeabschnitt zum Verschrauben rohrförmiger Elemente miteinander beinhaltet, mit einem an wenigstens einer Seite offenen Grundkörper, der einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen des rohrförmigen Elements aufweist, in dem das rohrförmige Element zentrierbar ist, wobei zum Zentrieren ein Zentrierbereich mit einem den Umfang des rohrförmigen Elements wenigstens teilweise umschließenden Abschnitt vorgesehen ist, und wobei der wenigstens teilweise umschließende Abschnitt wenigstens ein bewegliches Zentrierelement aufweist, und mit einer Auflagefläche, auf der die Muffe beim Anheben des rohrförmigen Elements aufliegt, wobei der Grundkörper mit Verbindungsmitteln zum Verbinden mit dem Hebewerk der Bohranlage versehen ist.
-
Solche Elevatoren, die auch Single Joint Elevatoren genannt werden, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden beispielsweise bei großen Tiefbohranlagen, die beim Ein- und Ausbau des Bohrgestänges Abschnitte von zwei (Double) oder drei (Tripple) Bohrstangen ein bzw. ausbauen, parallel zum Hauptelevator, beispielsweise einem Slip Type Elevator oder einem Spider Elevator, der das Gewicht des gesamten Bohrstrangs tragen kann, eingesetzt, um zusätzliche Einzelrohre oder dergleichen zu bewegen.
-
Üblicherweise sind diese Elevatoren beweglich unterhalb des Hauptelevators, der am beispielsweise mit Top Drive ausgestatteten Hebewerk der Bohranlage vorgesehen ist, angeordnet. Es handelt sich dabei um einen aus zwei gegeneinander drehbar und verschließbar verbundenen Kreissegmenten, die entweder fest die rohrförmigen Elemente (Bohrstangen, Casingrohre, Produktrohre oder dergleichen) greifen oder an diesen beweglich zentriert entlang gleiten können, bis sie in den Eingriff mit der am Rohr angeordneten Gewindemuffe kommen und das Rohr über diese anheben. Im Mast der Bohranlage befindet sich dann beispielsweise ein Bohrarbeiter, der den Elevator beim Einbau des Rohres schließt, um das Rohr dann absenken zu können, oder öffnet, um das Rohr vom Elevator beim Ausbau zu trennen. Solche Elevatoren sind auch aus
EP 2 495 390 A1 und
EP 2 295 708 A1 (jeweils
1) bekannt. In diesen Dokumenten wird auch ein Elevator gezeigt, der sich über Antriebselemente öffnen bzw. schließen lässt und dabei das Rohr innerhalb des Elevators verkeilt.
-
Werden nach Abschluss des Bohrens und nach Einbringen der Bohrlochverrohrung Produktrohre in das Bohrloch eingebracht, müssen diese gasdicht ausgeführt werden. Daher werden spezielle Rohre eingebaut, die beispielsweise Feingewinde aufweisen, um eine entsprechende Dichtheit bereitstellen zu können. Diese Produktrohre werden für gewöhnlich als Einzelrohre eingebracht. Dafür werden ebenfalls Single Joint Elevatoren eingesetzt. Dabei wird das Rohr mit dem Elevator verbunden und über das darunter befindliche Rohr mit der am oberen Ende befindlichen Gewindemuffe angehoben. Das untere Gewinde des einzubauenden Rohrs wird mit dem Gewinde der Muffe in Eingriff gebracht und beispielsweise mit einem Verschraubautomaten (hydraulische Torque Wrench) miteinander verschraubt. Beim Verschrauben muss das Rohr abgesenkt werden. Da hier unter Umständen Feingewinde verschraubt wird, und das Hebewerk der Bohranlage für gewöhnlich eine solche feine und genaue Bewegung nicht gewährleisten kann, werden solche Single Joint Elevatoren an Federn aufgehängt, die dann beim Verschrauben gestreckt werden. Diese Federn sind auf das Gewicht des Elevators in Verbindung mit dem Gewicht des Rohrs ausgelegt.
-
Eine stärkere Dimensionierung der Federn scheidet für gewöhnlich aus Genauigkeitsgründen aus. Daher treten Probleme auf, falls größere Lasten gehalten werden müssen. Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Elevator bereit zu stellen, mit dem Rohre mit Feingewinde verschraubbar sind und gleichzeitig größere Belastungen ohne Genauigkeitsverlust möglich sind.
-
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Auflagefläche oberhalb des wenigstens teilweise umschließenden Abschnitts angeordnet ist und gegenüber diesem vertikal beweglich und über ein Federelement gefedert ausgeführt ist.
-
Hier durch wird es möglich, die Lasten entsprechend aufzunehmen, ohne dass eine Beschädigung der Federn bei Überlast entstehen kann.
-
Eine bevorzugte Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Auflagefläche bei vollständiger Kompression des Federelements oder ab einer Überschreitung einer vorgegebenen Federauslenkung auf dem wenigstens teilweise umschließenden Abschnitt aufliegt. Hierdurch wird ebenfalls gewährleistet, dass ein optimaler Lastabtrag erfolgen kann.
-
Eine bevorzugte Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens zwei gegenüber dem Grundkörper bewegliche Zentrierelemente vorgesehen sind, die aktiv von einer offenen in eine geschlossene Position bewegbar sind, wobei zum Bewegen bevorzugt ein Antrieb, besonders bevorzugt ein Hydraulikzylinder, und/oder ein Zahnstangenantrieb vorgesehen ist. Hierdurch ist auf einfache Weise eine Automatisierung des Elevators möglich. Gleichzeitig wird eine optimale Zentrierung bereitgestellt Eine bevorzugte Lehre der Erfindung sieht vor, dass das rohrförmige Element im Zentrierbereich vertikal beweglich ist. Eine bevorzugte Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem rohrförmigen Element um ein Bohrrohr, ein Casingrohr oder ein Produktionsrohr handelt.
-
Eine bevorzugte Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Auflagefläche beschichtet ist. Hierbei handelt es besonders bevorzugt um Gleitlagerbronze. Ein Verschweißen der Muffen wird so vermieden.
-
Eine bevorzugte Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Federelement um eine Schraubenfeder, pneumatische und/oder hydraulische Feder handelt.
-
Eine bevorzugte Lehre der Erfindung sieht vor, dass im Zentrierelement wenigstens eine Bohrung vorgesehen ist, in dem das wenigstens ein Federelement bevorzugt in Verbindung mit einem Führungsstift beweglich angeordnet ist. Hierdurch lässt sich auf besonders einfache Weise eine der entsprechende Lastabtrag gewährleiten.
-
Eine bevorzugte Lehre der Erfindung sieht vor, dass das zwei Zentrierelemente jeweils eine in der geschlossenen Position korrespondierende Bohrung aufweisen, die mit einem Arretierelement, das an der Auflagefläche vorgesehen ist, arretiert werden. Auf diese Weise wird im Lastfall sichergestellt, dass die Zentrierelemente sich nicht öffnen können.
-
Weiterhin wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine Bohranlage mit einem Hebewerk mit einem zuvor beschriebenen Elevator gelöst.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen
-
1 eine räumliche Darstellung des erfindungsgemäßen Elevators,
-
2 eine räumliche Ansicht auf eine Top Drive Anordnung mit Elevatoren,
-
3 eine räumliche Ansicht der Rückseite zu 1,
-
4 eine Schnittansicht zu 1,
-
5 eine räumliche Ansicht zu 3, und
-
6 eine räumliche Ausschnittansicht zu 2.
-
1 zeigt eine räumliche Darstellung des erfindungsgemäßen Elevators 10 mit einem Grundkörper 11, der eine Öffnung 25 mit einem Zentrierbereich 26 (siehe auch 4) aufweist. In dem Zentrierbereich 25 sind zwei Zentrierelemente 12, 13 angeordnet, die einen konkaven Abschnitt 27 aufweisen, der in seiner Krümmung mit dem Umfang eines Produktrohrs 30 übereinstimmt. Die Zentrierelemente 12, 13 weisen an ihrer Außenseite Bolzen 14 auf, die sich durch eine Bohrung 15 im Grundkörper 11 horizontal beweglich (A) erstrecken und mit einem Endbereich 28 versehen sind.
-
Oberhalb der Zentrierelemente 12, 13 ist die Auflagefläche 20 angeordnet, die auf vertikalen Bolzen 23 angeordnet sind, um die Federelemente 38 angeordnet sind. Die Auflagefläche 20 besteht aus einer Grundfläche 21 und einer Beschichtung 22 und sie ist in Auflageflächenabschnitte 24, 29 aufgeteilt. Innerhalb der Auflageflächenabschnitte 24, 29 ist ebenfalls ein Zentrierbereich 26 vorgesehen. Die Bolzen 23 lagern beweglich in Bohrungen 31 in den Zentrierelementen 12, 13 und sind auf ihrer Unterseite mit Bolzenköpfen 32 als Begrenzung versehen. Dadurch ist die Auflagefläche vertikal (B) in Richtung des Grundkörpers 11 beweglich.
-
Am Grundkörper 11 sind Befestigungselemente 33 beweglich angelenkt. Diese setzen sich zusammen aus einem aus zwei Teilen bestehenden Flansch 16, die über Bolzen 17 miteinander verschraubt sind. Im Inneren des Flanschs 16 befindet sich eine Bohrung 18 in die Bügel 34 der Topdriveanordnung 40 eingesetzt werden. Am Flansch 16 befinden sich Anschläge 19 für die sogenannten Tiltzylinder 41 zum Auslenken der Elevatoren 10, 50. Der Flansch 16 ist über Gelenke 35, 36 und ein Stabelement 37 am Grundkörper 11 beweglich angeordnet. Die Anordnung des Elevators 10 an den bügeln 34 ist in 5 dargestellt.
-
An der Rückseite 43 des Grundkörpers 11 (wie in 3 dargestellt) sind zwei Hydraulikzylinder 44, die über jeweils eine Anschlagelement 45 mit den Zentrierelementen 12, 13 verbunden sind und durch die die Zentrierelemente 12, 13 vertikal in Richtung A in eine geöffnete Position, in der das Produktrohr 30 aus dem Elevator 10 entfernbar ist und einer geschlossenen Position bewegbar ist. An der Auflagefläche 20 ist ein Bolzen 46 vorgesehen, der in eine Bohrung 47 eingreifen kann, die sich sowohl im Zentrierelement 12 als auch im Zentrierelement 13 befindet, weil die beiden Zentrierelemente 12, 13 in diesem Bereich überlappend (nicht dargestellt) ausgeführt sind. Wenn ein Produktrohr 30 sich im Elevator befindet und mit eine Unterseite 42 der Muffe 39 auf der Auflagefläche 20 aufliegt, werden die Federelemente 38 durch die auf die Auflagefläche 20 wirkende Masse des Produktrohrs 30 komprimiert, so dass sich die Auflagefläche vertikal (B) bewegt, wodurch der Bolzen 46 in die Bohrung 47 bewegt wird und damit die beiden Zentrierelemente 12, 13 miteinander arretiert.
-
2 zeigt die Topdriveanordnung 40 mit den Bügeln 34 und dem Hauptelevator 50 und dem Elevator 10 und einem eingesetzten Produktrohr 30. Die Topdriveanordnung 40 ist über Laufwagen an einem nicht dargestellten Mast einer Tiefbohranlge (nicht dargestellt) vertikal verfahrbar angeordnet. Das Heben und Senken erfolgt über ein Hebewerk (nicht dargestellt). Die Anordnung von Hauptelevator 50 und Elevator 10 ist in 6 ohne Produktrohr 30 vergrößert dargestellt.
-
Über einen Pipehandler (nicht dargestellt) wird ein Produktrohr 30 in den geöffneten Elevator 10 in den Zentrierbereich 26 im Grundkörper 11 bewegt. Die Zentrierelemente 12, 13, befinden sich in geöffneter Position und werden über die Hydraulikzylinder horizontal in Richtung A in den Zentrierberiech 26 hinein bewegt, bis sich die Zentrierelemente 12, 13 berühren und das Rohr 30 zentriert im Elevator 10 angeordnet ist. Anschließend wird die Topdriveanordnung (nicht dargestellt) über das Hebewerk (nicht dargestellt) der Bohranlage (nicht dargestellt) angehoben, bis der Elevator 10 an der Unterseite 42 der Muffe 39 angekommen ist und die Unterseite 42 auf der Auflagefläche 20 und damit auf den geschlossenen Auflageflächenabschnitte 24, 29 aufliegt und die Federelemente 38 komprimiert werden, so dass der Bolzen 46 in die Bohrung 47 der Zentrierelemente 12, 13 eintritt und diese zueinander arretiert. Anschließend wird der Pipehandler (nicht dargestellt) gelöst und entfernt, und das Produktrohr 30 wird vollständig vom Elevator 10 gehalten. Anschließend wird der Elevator 10 über das Hebewerk (nicht dargestellt) soweit abgesenkt, dass das untere Gewinde (nicht dargestellt) des Produktrohrs 30 sich mit dem in der Muffe 39 befindliche Gewinde (nicht dargestellt) im Eingriff befindet. Durch einen Verschraubautomaten, beispielsweise eine hydraulische Torque Wrench (nicht dargestellt), werden die Rohre miteinander verschraubt und gekontert, wobei Rohr 30 sich im Elevator frei drehen kann und die Muffe 39 auf der Auflagefläche 20 dreht aber durch die Beschichtung 22 gegen Beschädigung geschützt ist. Das Hebewerk (nicht dargestellt) wird nicht bewegt, um sicher zu stellen, dass das Feingewinde (nicht dargestellt) der Produktrohre 30 nicht beschädigt werden und die notwendige Bewegung der Muffe 39 des zu verschraubenden Rohres 30 wird durch das vertikale Bewegen B als Absenken der Auflagefläche 20 gegen die Federelemente 38 bereitgestellt. Anschließend wird der Elevator 10 über das Hebewerk abgesenkt, wodurch die Federelemente 38 entspannt werden und sich die Auflagefläche 20 nach oben bewegt. Dadurch wird der Bolzen 46 aus der Bohrung 47 entfernt und die Zentrierelemente 12, 13 können über die Hydraulikzylinder 44 wieder in die geöffnete Position gebracht werden. Gleichzeitig wird der Hauptelevator 50 um das Rohr 30 unterhalb des Elevators 10 geschlossen und der Produktrohrstrang über das Hebewerk abgelassen und wieder im Drehtisch (nicht dargestellt) verkeilt. Dem Elevator 10 wird dann über den Pipehandler das nächste Produktrohr 30 zugeführt. Ein evtl. Ausbau erfolgt entsprechend in umgekehrter Reihenfolge.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Elevator
- 11
- Grundkörper
- 12
- Zentrierelement
- 13
- Zentrierelement
- 14
- Bolzen
- 15
- Bohrung
- 16
- Flansch
- 17
- Bolzen
- 18
- Bohrung
- 19
- Anschlag
- 20
- Auflagefläche
- 21
- Grundfläche
- 22
- Beschichtung
- 23
- Bolzen
- 24
- Auflageflächenabschnitt
- 25
- Öffnung
- 26
- Zentrierbereich
- 27
- Konkaver Abschnitt
- 28
- Endbereich
- 29
- Auflageflächenabschnitt
- 30
- Produktrohr
- 31
- Bohrung
- 32
- Bolzenkopf
- 33
- Befestigungselemente
- 34
- Bügel
- 35
- Gelenk
- 36
- Gelenk
- 37
- Stabelement
- 38
- Federelement
- 39
- Muffe
- 40
- Topdriveanordnung
- 41
- Tiltzylinder
- 42
- Unterseite
- 43
- Rückseite
- 44
- Hydraulikzylinder
- 45
- Anschlagelement
- 46
- Bolzen
- 47
- Bohrung
- 48
- Laufwagen
- 49
-
- 50
- Hauptelevator
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 2495390 A1 [0003]
- EP 2295708 A1 [0003]
