DE2550361A1

DE2550361A1 - Vorrichtung an bohrtuermen zur betaetigung von rohrteillaengen

Info

Publication number: DE2550361A1
Application number: DE19752550361
Authority: DE
Inventors: Stephen R Callegari; Jun Roland George Harper; James D Moncus
Original assignee: LAMB INDUSTRIES
Current assignee: LAMB INDUSTRIES
Priority date: 1974-11-14
Filing date: 1975-11-10
Publication date: 1976-05-26
Also published as: IT1051377B; AU8654475A; FR2291343A1; US4077525A; CA1040615A; NO753794L; GB1522970A; FR2291343B1; DK508675A; NL7513325A; JPS5172901A

Description

PATENTANWÄLTE ..,,.. -, _c - K.SOSlT,DipL-!ng. / b h U J O 1

pWng· Dipl.-YAtsch.-lB5. 8!3 STASNSSlS bei Jiüschen - J&seidaweg 12

Lamb Industries, Inc.

Highway 90 East, Lafayette, Louisiana 70501

USA

"Vorrichtung an Bohrtürmen zur Betätigung von Rohr teillängen

Diese Erfindung "betrifft eine bohrturrnmontierte Einrichtung, zweckentsprechend zum Manipulieren von Rohrteillän^en in einen oder aus einem bzw. mehreren in deren Nähe angeordneten Gestängerechen; insbesondere "betrifft diese Erfindung solch eine bohrturmmontierte Einrichtung mit einem Rohrmanipulierarin und einer an dessen einem Ende drehbar angebrachten Rohrgreifhand.

Beim Bohren eines Öloohrloches mit einer Bohranlage mit Drehmeißel massen mit der sich tiefer in den Boden erstreckenden Bohrung von Zeit zu Zeit zusätzliche Teillängen der Bohrstange am oberen Ende des Bohrstranges angesetzt werden. In gleicher Weise müssen am Ende des Bohrvorganges beim Herausziehen der Bohrstange aus dem Bohrloch nach und nach Teillängen der Bohrstange vom oberen Ende des Bohrstranges getrennt werden. Beim Ansetzen einer Teillänge der Bohrstange an den Bohrstrang wird die Teillänge senkrecht mit einem Hampelmann abgestützt, der Üblicherweise in einem über einem Drehtisch montierten Hubturm

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ORIGINAL INSPECTED

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vorgesehen ist, mit welchem der Bohrstrang und damit ein am unteren Ende des Bohrstranges befestigter Drehmeißel rotiert v/erden. Eine ähnliche Abstützung der Bohrstange in der Senkrechten erfolgt beim Trennen der Rotirteillängen. Die senkrecht abgestützte Teillänge weist allgemein ein sehr beträchtliches Gewicht auf.

Ursprünglich wurden die hängenden Kohrteillängen zum Ansetzen an das obere Ende des über den Drehtisch herausragenden Rohrstranges von Hand in Position gebracht und in gleicher //eise von Hand außer Eingriff mit dem Bohrstrang und zu einer Lagerstelle gebracht. Mit Hinsicht auf die Sicherheit des Arbeitspersonales, insbesondere im Zusammenhang mit Arbeiten, die auf Wasserfahrzeugen und mit landentfernten Bohrinseln durchgeführt werden, wo solche manuellen Arbeiten sicn nicht ungefährlich erweisen können, sind verschiedene Vorrichtungen entwickelt werden, um eine senkrecht in einer Bohranlage abgestützte Rohrteillänge zwangsläufig zu halten und kontrolliert zu bewegen und zwar sowohl zum Verbinden an den wie auch später nach der Trennung der Rohrteillänge von dem Bohrstrang. - -

Die vorgeschlagenen Vorrichtungen sind generell für Installation auf dem Boden der Bohranlage vorgeschlagen. Solche Vorrichtungen sind imstande eine Rührteillänge zu erfassen, sie in die gewünschte Position zu rotieren und schließlich in Stellung für Anschluß an den Bohrstrang zu positionieren. Typische Beispiele solcher auf dem Boden von Bohranlagen montierter Vorrichtungen sind in dem an Calhoun erteilten amerikanischen Patent 2 450 934 und in den an G-lobaJk 'Marine erteilten amerikanischen Patenten 3 371 728 und 3 477 527 zu finden. Es stellt sich aber noch immer ein Problem in Bezug auf das sachgemäße Ergreifen und Positionieren des oberen Teiles der Rohrteillänge.

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Rohrteillängen, die später am Rohrstrang anzubringen oder die vom Rohrstrang getrennt worden sind, werden typischerweise in einer am oberen Teil des Bohrturmes angebrachten RechenbÜhne gehalten. Eine vorherige fur das Manipulieren der Bohrstange in die oder aus der Rechenbdhne vorgeschlagene Vorrichtung ist zum Beispiel in dem an Galhoun erteilten amerikanischen Patent 2 416 815 beschrieben. Dieses Patent beschreibt eine Einrichtung mit an einem Arm angebrachten Rohrgreifbacken, womit der Rückzug der Greifbacken und somit die Freigabe des erfaßten Rohres ermöglicht wird, wozu das ganze Aggregat an dem Bohrturm rieben der Rechenbühne montiert ist.

Diese Vorrichtung hat aber gewisse naturgemäße Einschränkungen, insofern ale die Rohrgreifbacken nur zum Freigeben, oder Ergreifen der Rohrtcillängeri wirken und die Greifbacken \i,--n. der Kopfteil der Einrichtung nicht instande sind, eine 70m Arm oder Korper der Vorrichtung unabhängige Bewegung auszuführen, um die gewünschte Anpassungsfähigkeit in der Orientierung und I/lanipulierung der Rohrstange zu verschaffen. Vern.öge dieser Nachteile, ist die im Galhoun-Pstent beschriebene >Vrt der Vorrichtung nicht ganz einwandfrei.

Eine weitere bohrturrnmontierte Vorrichtung für das Manipulieren von Rohrteillängen in eine oder aus einer RechenbÜhne ist eine von Bryon Jackson, Inc. hergestellte Verrichtung, die z.B. im kombinierten Katalog von Ausrüstungen und Dienstleistungen für ölfelder, Ausgabe 31, 1974-75, Band 1, Seiten 320-821, beschrieben ist. Diese Vorrichtung umfaßt eine obere Rechenvorrichtung mit zugehöriger RechenbÜhne, die Rechenvorrjchtung bestehend aus einem Wagen, der auf Schienen quer Über den Bohrturm verfahren wird, einem Arm, der kraftbetätigt in Richtung nach und von der Achse des Bohrloches durch den Wagen getrieben wird und einer am Ende des Armes befestigten Hand.

Diese Vorricntung ähnlich der Vorrichtung von Calhoun, ist ziemlich kompliziert und gestattet keine unabhängige orientierte Drehbewegung der Hand. Die ganze Orientierungsbewegung der Hand ist mit einer Bewegung des ganzen Armes auf einem Wagen verbunden. ',7egen der Kompliziertheit dieser Vorrichtung ist es sehr schwierig einen Bohrturm im Felde passend für den Anbau der Vorrichtung abzuändern. Diese Vorrichtung ist deswegen ebenfalls nicht ganz einwandfrei.

Basierend auf obigem, ist es ein wesentliches Merkmal der Erfindung eine bohrturmmontierte Einrichtung für das Manipulieren von Rohrteillängen in einen oder aus einem bzw. mehreren Gestängerechen zu schaffen, wobei diese Einrichtung die Machteile der oben beschriebenen vorherigen Technik behebt und zwar dadurch, daß ein Rohrmanipulierarm vorgesehen wird, der zur Bewegung entlang einer einzigen vorbestimmten Linie ausgebildet ist, mit einer daran drehbar befestigten Rohrgreifhand, die imstande ist das Rohr winklig zur Bewegungslinie des Armes zu ergreifen und abzugeben.

Es ist ein weiteres Merkmal der gegenwärtigen Erfindung solch eine bohrturmmontierte Einrichtung für das Manipulieren von Rohr— teilängen in einen oder aus einem bzw. mehreren in deren Nähe angeordneten Gestängerechen zu schaffen, wobei der Rohrmanipulierarm teleskopartig ausgebildet ist und Betätigungsmittel zum Aus- und Einfahren des Teleskoparmes umfaßt, wie auch Betätigungsmittel zum Rotieren der Rohrgreifhand relativ zum Teleskoparm.

Es ist noch ein weiteres Merkmal der gegenwärtigen Erfindung eine Rohrgreifhand für Gebrauch in Verbindung mit der Einrichtung für das Manipulieren von Rohrteillängen zu schaffen, wobei die Rohrgreifhand drehbar an einem Ende eines Armes befestigt ist, der entlang einer einzigen vorbestimmten Linie in die Nähe der Rohrteillängen verfahrbar ist und Betätigungsmittel zum

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Schließen bzw. öffnen der Rohrgreifhand zum Ergreifen "bzw. Abgehen einer Rohrteillänge umfaßt, wie auch Betätigungsmittel zum Rotieren der Rohrgreifhand relativ zum Arm.

Noch ein weiteres Merkmal der gegenwärtigen Erfindung besteht aus solch einer Einrichtung für das Manipulieren von Rohrteillängen in einen oder aus einem bzw. mehreren Gestängerechen in deren Mähe, einschließlich einem Teleskoparm bestehend aus einer Vielzahl von gleichachsigen Teleskopelementen und mindestens einem Hydraulikzylinder darin, der wirksam ist, die Vielzahl der gleichachsigen Teleskopelemente aus- und einzufahren.

Ein weiteres Merkmal der gegenwärtigen Erfindung bezieht sich auf solch eine bohrturmmontierte Einrichtung für das Manipulieren von Röhrteillängen in einen oder aus einem bzw. mehreren Gestängerechen, wobei die Einrichtung einfach ortsfest in einem Bohrturm montiert werden kann, ohne das Erfordernis auf Schienen für die Bewegung des Rohrmanipulierarmes, während der Rohrgreifhand Zugangsmöglichkeit an die in einem oder mehreren Gestängerechen befindlichen Rohrstangen verliehen wird.

Hoch weitere Merkmale und Vorteile der gegenwärtigen Erfindung gehen aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung derselben hervor.

Die vorgenannten Merkmale der gegenwärtigen Erfindung und die damit verbundenen Vorteile ergeben sich erfindungsgemäß damit, daß eine bohrturmmontierte Einrichtung für das Manipulieren von Rohrteillängen in einen oder aus einem bzw.. mehreren Gestängerechen in deren Nähe vorgesehen wird. Solch eine erfindungsgemäße bohrturmmontierte Einrichtung umfaßt:

einen Rohrmanipulierarm, angetan für Bewegung entlang einer einzigen vorbestimmten Linie; und

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eine an einem Ende des Armes drehbar befestigte Rohrgreifhand, die zum Ergreifen und Abgeben von Rohrstangen in einer Winkelrichtung relativ zur Bewegungslinie des Armes um den Arm drehbar angeordnet ist.

In einem besonderen Ausfuhrungsbeispiel umfaßt die erfindungsgemäße bohrturmmontierte Einrichtung:

einen Teleskoparm, bestehend aus einer Vielzahl von gleichachsigen ■Teleskop element en;

Betätigungsmittel zum Aus- und Einfahren jeder der Vielzahl von gleichachsigen Teleskopelementen;

eine Rohrgreifhand, bestehend aus ersten und zweiten Rohrgreifbacken, drehbar an einem Ende des Teleskoparmes befestigt;

Betätigungsmittel zum Schließen bzw. öffnen der ersten und zweiten Rohrgreifbacken zum Ergreifen bzw. Abgeben einer Rohrteillänge, wobei solche Mittel zweckmäßig aus einem an die Greifhand angeschlossenen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder bestehen, um die ersten und zweiten Greifbacken bei der Beaufschlagung mit Hydraulikdruck zu öffnen und zu senließen; und

Betätigungsmittel zum Rotieren der Greifhand relativ zum Teleskoparm, vorzugsweise ein Paar gegensinnig wirkende Hydraulikzylinder und ein Kettentrieb zur Verbindung der Greifhand mit dem Teleskoparm.

Gemäß einer Ausführung der Erfindung ist die Rohrgreifhand drehbar am Ende des Manipulierarmes, um sie zum Ergreiien und Abgeben von Rohrstangen am Ende des Gestängerechens zu positionieren. Gemäß einer zweiten Ausführung sind Mittel vorgesehen, die Rohrgreifhand mn. einem Winkel zum Rohrmanipulierarm auszufahren, damit die Greifhand. imstande ist, jede im Gestängerechen befindliche Rohrstange erreichen zu können.

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Die erfindungsgemäße Einrichtung kann zweckdienlich neben einem Gestängerechen oder zwischen zwei Gestängerechen angeordnet werden, um somit in zweckmäßiger und leistungsfähiger Weise das Manipulieren von Rohrteillängen in oder aus denselben zu ermöglichen.

V/eitere Merkmale der Erfindung, wie auch andere, werden in der sich anschließenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungs-"beispielen der Erfindung anhand der beigeschlossenen Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen stellen dar:

Pig. 1 eine Seitenansicht eines Olbohrturmes, die schematisch eine gebräuchliche konventionelle Ausrüstung darstellt und das Verhältnis der erfindungsgemäßen Einrichtung zu solch einer konventionellen Ausrüstung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Einrichtung, die das Verhältnis der "bohrturmmontierten Einrichtung für das Manipulieren von Bohrstangen zur Rechenbühne veranschaulicht;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Einrichtung, die das Verhältnis der "bohrturmmontierten Einrichtung für das Manipulieren von Bohrstangen zu zwei Gestängerechen veranschaulicht;

Pig. 4 ein Teilschnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung, die eine Drehbewegung von 180° der Greifhand veranschaulicht;

Pig. 5 eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht 'der erfxndungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht der Greifhand in Pig. 5, die die Vorrichtung zum Öffnen und Schließen der Greifhand veranschaulicht;

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Fig. 7 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 8 ein Teilschnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung entlang 8-8 in Fig. 7> und

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführung einer Rohrmanipuliervorrichtung gemäß dieser Erfindung.

In Fig. 1 ist ein konventioneller Bohrturm 10 abgebildet, mit einer zweckdienlichen Vorrichtung 12 am Boden 14 der Bohranlage zum Ergreifen und Manipulieren einer Rohrteillänge, um diese mit einem nicht abgebildeten Drehtisch auszurichten. Solch eine Vorrichtung 12 kann jede geeignete Vorrichtung sein, wie sie z.B. aus dem amerikanischen Patent 2 416 815 an Calhoun und den amerikanischen Patenten 3 371 728 und 3 477 527 bekannt ist. Andere typische Elemente des Bohrturms und der Bohranlage wie Rattenloch, Mauseloch, das Bohrloch selbst, usw., sind in Fig. nicht dargestellt. Obschon in Fig. 1 schematisch der Einsatz eines Bohrturmes 10 auf einer Plattform oder am Boden 14 einer Bohranlage an..Land dargestellt ist, kann die erfindungsgemäße Einrichtung auch ohne weiteres an jedem Ölbohrturm angebracht werden, einschließlich solcher, die auf landentfernten Bohrinseln und Bohrwasserfahrzeugen Einsatz finden. Besonders einsatzfähig ist die erfindungsgemäße Einrichtung für die Hantierung von Rohren an Bord eines Schiffes unter stürmischen Wetterbedingungen, wo die Bewegung des Schiffes das Manipulieren der Rohre von Hand sowohl gefährlich wie auch untüchtig gestaltet.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Rechenbühne 16 am oberen Teil des Bohrturmes 10 angeordnet. Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Einrichtung in ähnlicher Weise auch mit einer mastmontierten Rechenbühne Anwendung finden kann. Die Rechenbühne 16 und das Verhältnis der erfindungsgemäßen Einrichtung

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zur Rechenbuhne sind deutlicher aus Fig. 2 ersichtlich, die nur schematisch und nicht unbedingt maßgerecht ist.

Wie aus dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ersichtlich, umfaßt die Rechenbühne 16 eine Plattform, bzw. ein kleines Trittbrett ie für den Turmsteiger. Das Trittbrett 18 ist zweckdienlich über der Rohrmanipuliervorrichtung 24 zentriert. Die die Kombination von Gestängerechen 17 und Trittbrett 18 umfassende fleohenbuhne ist am Bohrturm 10 befestigt und umfaßt eine Vielzahl von Fingern 20, die Zwischenräume bzw. Aussparungen 21 zvr Aufnahme von Rohrteillängen 22 bilden. Die Rohrteillän^en 22 v/erden ent-' weder vor der Verbindung an den Bohrstrang während des Bührvorganges oder nach der Trennung von dem Bohrstrang in den Gestängerechen 17 eingebracht.

Wie aus dem Ausfahrungsbeispiel in Fig. 2 ersichtlich, ist die erfindungsgemäße bohrturmmontierte Einrichtung 24 in der ITähe der Rechenbühne 16 angeordnet, vorzugsweise unter der Rechenbühne 16. In der alternativen, in Fig. 3 abgebildeten Ausfahrung kann die erfindungsgemäße Einrichtung 24 zweckdienlich zwischen zwei Rechenbahnen 16 angeordnet werden, so daß die Einrichtung in leistungsfähiger V/eise imstande ist Rohrteillängen 22 in und aus den beiden Gestängerechen 17 zu manipulieren.

Wie aus dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 und 3 ersichtlich, umfaßt die Einrichtung 24 einen Rohrmanipulierarm 26 und eine drehbare Greifhand 28. Beim Gebrauch der Einrichtung in der Ausführungsart nach J¹Ig. 2 und 3 braucht ein auf einer Plattform bzw. einem Trittbrett 18 stehender Turmsteiger eine Rohrstange 22 nur insofern von Hand zu manipulieren, als er eine Rohrteillänge an das Ende der von den Fingern 20 gebildeten Aussparung 21 bringt. An dieser Stelle kann die Rohrteillänge 22 in der in Fig. 3 abgebildeten Art und Weise von der Greifhand 28

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ergriffen werden und wird dann durch Ausfahren des Armes 26 und Rotieren der Greifhand 28 in die sachgerechte Position fur Anschluß an den Bohrstrang gebracht. Beim Trennen einer Rohrteillänge vom Rohrstrang zur Aufbewahrung in der Rechenbühne gilt eine entgegengesetzte Arbeitsweise. In solch einem Fall wird ein Hebezeug und Gehänge 30 zum Anheben und Positionieren der Rohrteillänge 2? angewandt, bevor sie zum Zurücksetzeil in die Rechenbühne 16 von der Greifhand 28 ergriffen wird.

Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist der Rohrmanipulierarm 26 für Bewegung entlang einer einzigen vorbestimmten Linie ausgebildet, vorzugsweise eine Linie senkrecht zur Länge der Finger und Aussparungen 21 des Gestängerechens 1?· Die Rohrgreifhand ist drehbar an ein Ende des Rohrmanipalierarmes 26 angeschlossen, um zur Aufnahme und Abgabe von Rohrstangen winklig zur Bewegungslinie des Armes 26 rotiert werden zu können. Die Rohrgreifhand ist vorzugsweise zu einer Drehbewegung von mindestens 180° imstande, womit im Verein mit der bevorzugten Bewegung des Armes senkrecht zu den Fingern 20 die Rohrgreifhand 28 die Rohrstange in einer Richtung senkrecht zur Bewegungslinie des Armes 26 ergreifen und freigeben kann.

Die bevorzugten Merkmale der erfindungsgemäßen bohrturmmontierten Einrichtung sind deutlicher aus Fig. 4 ersichtlich. In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 4 ist ein Rohrmanipulier-Teleskoparm vorzugsweise an einem Ende fixiert und imstande aus- und eingefahren zu werden und ist besonders vorteilhaft in der Form einer Vielzahl von gleichachsigen Teleskopelementen 31, ausgebildet, die in Fig. 4 als gleichachsige kastenförmige Teleskopelemente zu sehen sind. Während die Bewegung des Armes 26 entlang einer einzigen vorbestimmten Linie vorzugsweise durch Anwendung eines Teleskoparmes 26 erzielt wird, kann der Arm 26 zweckentsprechend

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auf einem Wagen reiten oder es kann irgendeine andere Vorrichtung, die imstande ist die gewünschte Bewegung zu vermitteln, zur Anwendung gelangen.

In der bevorzugten abgebildeten Ausfahrung wird die Teleskopbewegung des Armes 26 durch mindestens einen mehrstufigen Teleskop-Hydraulikzylinder 32 verschafft, der die Vielzahl der gleichachsigen Teleskop el einer, te 31 zum Aus- und Einfahren betätigt. Als Alternative fur den Teleskop-Hydraulikzylinder zum Aus- und Einfahren des Armes 26 kann jedes andere mechanische oder elektrische Mittel, das imstande ist die gewünschte Teleskop- und Einfahrbewegung gemäß dieser bevorzugten Ausführung zu bewirken, Anwendung finden. Zum Beispiel mag der Einsatz einer Zahnstangenvorrichtung wünschenswert sein.

Die Einrichtung 24 ist am Bohrturm 10 mit einer vorderen Montageplatte 34 und einer hinteren Montageplatte 36 derart montiert, daß der Teleskoparm 26 entlang einer einzigen Linie aus- und eingefahren wird. Im Bedarfsfall kann eine einzige Montageplatte gebraucht werden. Der (die) Hydraulikzylinder 32 ist (sind) mit der Zylinderbefestigungsplatte 28 und der Halterung montiert.

Y^rie aus dem Ausführungsbeispiel in Fig. 4 ersichtlich, kann die Rohrgreifhand 28 vorzugsweise eine Drehbewegung von 180° relativ zum Arm 26 ausführen. Vermöge dieses Merkmales der erfindungsgemäßen bohrturmmontierten Einrichtung ist die Rohrgreifhand imstande Rohrstangen in einer Winkelrichtung, vorzugsweise senkrecht, zur Bewegungslinie des Armes 2b zu ergreifen und abzugeben in einer Weise, die völlig ungleich jeder bisher entwickelten Vorrichtung ist.

Die bevorzugte Einrichtung zum Bewirken der Drehbewegung der Rohrgreifhand 28 relativ zum Arm 26 und des Ergreifens und der

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Abgabe von Rohrstangen ist aus Fig. 5-8 ersichtlicn. Die Vorrichtung zum Rotieren der Rohrgreifhand 28 relativ zum Arm umfaßt vorzugsweise zwei gegensinnig wirkende Hydraulikzylinder 44 und 44a. Die Kolbenstangen 46 und 46a der Hydraulikzylinder 44 und 44a tragen an ihren Enden Gabelkupplungen 48 und 48a für den Anschluß der über das Kettenrad 54 laufenden Kette Das Kettenrad 54 ist in den Halterungen 56 gelagert und durch die Umdrehung des Kettenrades 54 wird die Drehbewegung von 180° über die Lager 70 und 72 auf die Greifhand 28 übertragen. Das Verhältnis der Lager 70 und 72 zum Kettenrad 54 ist aus Fig. ersichtlich. Auch hier wird die Drehbewegung der Rohrgreifhand 28 zwar bevorzugt hydraulisch in der obenbeschriebenen Art und Weise bewirkt, es kann aber auch jedes andere Hydrauliksystem und/oder mechanische System, das imstande ist die beschriebene Drehbewegung zu bewirken, nutzbringend Anwendung finden.

In der bevorzugten Ausführung der gegenwärtigen Erfinuung ist die Rohrgreifhana 28 in der Form von ersten und zweiten Rohrgrenbacken 64 und 66 ausgebildet. Auch hier kann aber jedes Bauglied oder Element, das imstande ist Rohrstangen zu ergreifen und das gewünschte Aufnehmen und Abgeben der Rohrstangen ermöglicht, zweckmäßig in der erfindungsgemäßen Einrichtung Anwendung finden.

Die bevorzugte Vorrichtung zum öffnen und Schließen der Rohrgreifhand 28 beim Aufnehmen und Abgeben einer entsprechenden Rohrteillänge 22 ist in Fig. 5 und 6 abgebildet. Mit besonderer Bezugnahme auf die in diesen Figuren abgebildete Ausführung, ist Hydraulikzylinder 58 an der Zylinderhalterung 60 montiert und über die Kolbenstange 61 über die Platte 62 und die Platten und 63a mit der Greifhand 28 zum öffnen und Schließen der

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die Rohrgreifhand 28 bildenden ersten und zweiten Rohrgreifbacken 64 und 66 verbunden. Wie aus Fig. 5 und 7 ersichtlich umfaßt die Rohrgreifhand 28 eine Vielzahl von Rollen 68 zur Kontaktnahme mit einer Rohrteillänge 22, wenn die Rohrgreifbacken 64 und 66 damit in Eingriff sind.

Die erfindungsgemäße bohrturmmontierte Einrichtung ist an erster Stelle als Rohrhantiervorrichtung zur Unterstützung des Turmsteigers beim Transport von Rohrstangen, Schwerstangen und dergl. nützlich. Die Einrichtung wird vorzugsweise hydraulisch betätigt und, wie abgebildet, direkt neben oder unter dem kleinen Trittbrett installiert. Alle erforderlichen Funktionen für das Bewegen der Rohrstangen in die oder aus der Rechenbühne an eine über der Mittellinie des Bohrloches liegende Stelle können von der erfindungsgemäßen bohrturmmontierten Einrichtung durchgeführt werden, ausgenommen das Bewegen der Rohrstangen innerhalb der Finger des Gestängerechens bei der Beschickung oder Entnahme. Das wird beim Gebrauch der Ausführung nach Fig. von den Turmsteigern von Hand besorgt, kann aber auch automatisch mit einer alternativen Ausführung geschehen, wie nachstehend erläutert. Die in den Zeichnungen nicht dargestellten Steuerungen mit denen die einzelnen Hydraulikzylinder oder sonstigen Bauelemente der bohrturmmontierten Einrichtung gesteuert werden, können zweckdienlich an der Jacke des Turmsteigers montiert oder an der Rechenbühne angeordnet werden. In jedem Fall läßt sich die erfindungsgemäße Einrichtung an vorhandenen Bohrtürmen sehr wirksam und schnell zusammenbauen und montieren.

Fig. 9 zeigt eine alternative Ausführung der erfindungsgemäßen bohrturmmontierten Einrichtung. In dieser alternativen Ausführung bleibt der Rohrmanipulierarm an einem Ende fest im Bohrturm und wird wie in der Ausführung nach Fig. 2, 3 und 4

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entlang einer vorbestimmten Linie aus- oder eingefahren. In der Ausführung nach Fig. 9 wird aber die Rohrgreifhand 28 (es gelangt die gleiche numerische Kennzeichnung zur Anwendung, um zu besagen, daß eine ähnliche Rohrgreifhand wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 abgebildet und in ihren Einzelheiten in Fig. 6 dargestellt, auch für die Ausführung nach Fig. 9 Anwendung finden kann) am Ende eines ausfahrbaren Armes 80 angebracht, der um den ortsfesten Manipulierarm 81 rotierbar ist. Der Arm 81 ist von ähnlicher Struktur wie der in der Ausführung in Fig. 4 gezeigte Arm 26» und umfaßt Teleskopglieder 83, die durch Betätigung eines mehrstufigen Teleskopzylinders, ähnlich dem mit 32 in Fig. 4 bezeichneten, aus- oder eingefahren werden können.

Statt in eine rotierende G-reifhand auszulaufen, greift der Arm 81 an einer rotierbaren Halterung 84 an, die positioniert werden kann, um den ausfahrbaren Arm 80 rait einem Winkel zum Manipulierarm 81 zu stellen. Wünschenswert ist die Reichweite des ausfahrbaren Arms 80 wenn ganz ausgefahren derartig, daß die Greifhand 28 imstande ist auch Rohrstangen zu ergreifen, die sich am weitesten weg im Gestängerechen befinden (z.B. in Position 79 in Fig. 2). Mit der Einrichtung nach Fig. 9 wird also das Manipulieren der Rohrstangen von Hand an das Ende der Finger 20 des Gestängerechens unnötig.

Die Halterung 84 ist am ausfahrbaren Arm 80 befestigt. Ein ähnlicfter Kettentrieb wie in Fig. 5, 7 und 8 abgebildet, kann zum Rotieren der Halterung 84 Anwendung finden. Der ausfahrbare Arm öO ist um mindestens 180° drehbar, damit er in beiden Richtungen senkrecht zum Rohrmanipulierarm 81 aus- und eingefahren werden kann. Vorzugsweise wird der Arm 80 um bis zu 240° um die Halterung 84 drehbar gestaltet, um die Anpassungsfähigkeit der Vorrichtung zu vergrößern.

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Die Greif hand 28 ist nicht getrennt um das Ende des ausfahrbaren Armes SO rotierbar, kann aber durch Gebrauch eines doppeltwirkend on Zylinders, ähnlich wie in Fig. 5, 7 und 9 gezeigt, geöffnet und geschlossen werden. Der ausfahrbare Arn 80 besteht aus Teleskopgliedern ähnlich denen aber typisch kleiner als die des Armes 81.

Die Einrichtung nach Fig. 9 wird mit Montageplatten wie 85 in der gleichen V/eise wie in dem Ausfuhrungsbt.ispicl nach Fig. am Bohrturm befestigt. Arm 81 wird entlang einer einzigen Linie aus- und eingefahren, während vermöge der Drehbarkeit des ausfahrbaren Armes 80 der Greifhand 28 Zugriffsmöglichkeit an Rohrstangen überall im Gestängerechen zu beiden Seiten des Armes 81 verliehen wird. Nicht abgebildete Steuerungen sird in entsprechender Weise fur die Einrichtung nach Fig. 9 vorgesehen und können jackenmontiert oder in einer Konsole angeordnet werden.

In der vorstehenden Erörterung der bevorzugten Ausführungen der gegenwärtigen Erfindung ist der Einsatz eines Teleskop-Hydraulikzylinders erwähnt, zum Aus- und Einfahren des Rohrmanipulierarmes, zum Drehen der Rohrgreifhand relativ zum Arm und des weiteren zum Öffnen und Schließen der Rohrgreifbacken der Greifhand. Während zwar in der bevorzugten Ausfuhrung der gegenwärtigen Erfindung Hydraulikzylinder für jeden dieser Zwecke Anwendung finden, können solche Hydraulikzylinder durch andere geeignete Mittel ersetzt werden, die die gleichen Zwecke erfüllen, u.a. zum Beispiel Elektromotoren und Hydromotoren zusammen mit Schneckentrieben, Zahnstangentrieben oder dergl. Es kann jede dieser geeigneten Vorrichtungen vorteilhaft in Übereinstimmung mit der erfindungsgemäßen Einrichtung Einsatz finden, vorausgesetzt die Rohrgreifhand ist imstande, die Rohrteillängen zu packen und relativ zum Arm der Einrichtung rotiert zu werden.

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Es kann ferner, obschon in den Begleitzeichnungen nicht abgebildet, jede konventionelle Hydraulikanlage in Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Erfindung zur Betätigung der einzelnen gebrauchten Hydraulikzylinder vorgesehen werden. Die Konstruktion solch einer, die besonderen Zwecke der erfindungsgemäßen Einrichtung erfüllenden Hydraulikanlage kann ohne weiteres von einem in der Technik bewanderten Fachmann durchgeführt werden. Es braucht in dieser Beziehung nur berücksichtigt zu werden, daß in der bevorzugten Ausführung die beiden die Drehbewegung der Rohrgreifhand relativ zum Arm der bohrturmmontierten Einrichtung bewirkenden Zylinder gegensinnig wirken müssen, damit wenn einer der Zylinder des Paares mit Druck beaufschlagt ist, der andere druckentlastet ist, um auf diese Weise die gewünschte Bewegung des Kettenrades zur Umdrehung zu gewähren.

Die erfindungsgemäße bohrturmmontierte Einrichtung besitzt nur ein Minimum von Arbeitsteilen und ist im Vergleich mit vorher entwickelten Vorrichtungen durchaus vereinfacht. Dies, im Verein mit der wirksamen und leistungsfähigen Art und Weise mit der die erfindungsgemäße Einrichtung das Manipulieren von Rohrstangen in einen oder aus einem bzw. mehreren Gestängerechen ermöglicht, schafft eine wesentliche Verbesserung gegenüber den bisher vorgeschlagenen.

Während die gegenwärtige Erfindung hauptsächlich mit bezug auf das vorgenannte besondere Ausführungsbeispiel beschrieben-· worden ist, versteht es sich, daß die gegenwärtige Erfindung unter keinen Umständen als darauf begrenzt anzusehen sondern so weitsinnig wie jede und alle gleichartigen Ausführungsmöglichkeiten auszulegen ist.

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Claims

7 BR0361 PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung fur Montage an einem Bohrturm für das Manipulieren von Röhrt eillängen in einen oder aus einem bz w. mehreren in deren Nähe angeordneten Gestängerechen (17)» bestehend aus einem Rohrmanipulierarm (26), der zur Bewegung entlang einer einzigen vorbestimmten Linie ausgebildet ist und einer am Ende des genannten Armes (26) montierten Rchrgreifhand (28), die in einer im wesentlichen horizontalen Ebene zur Aufnahme und Abgabe von Rohrteillängen winklig zur Bewegungslinie des genannten Armes (2b) um den genannten Arm drehbar ausgebildet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (32) zum Aus- und Einfahren des genannten Endes des genannten Armes (26).

3. Einrichtung nacn Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel (32) zum Aus- und Einfahren des genannten Rohrmanipulierarmes aus mindestens einem Hydraulikzylinder (32) bestehen.

4. Einrichtung nach einem aer Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen zweiten, am genannten Ende des genannten Rohrmanipulierarmes (81) drehbar montierten ausfahrbaren Arm (80) zum Aus- und Einfahren der genannten Rohrgreifhand (28) vom genannten Ende des genannten Rohrmanipulierarmes (81).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus- und Einfahrweg des genannten Rohrmanipulierarmes (81) und des genannten zweiten ausfahrbaren Armes (80) von ausreichender Länge ist, damit die genannte Rohrgreifhand (28) imstande ist eine Rohrstange überall im genannten G-estängerechen (17) zu ergreifen.

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6. Einrichtung nach einem der Ansprüche- 1 bis 5, gekennzeichnet durch Betätigungsmittel (44 - 54) zum Rotieren der genannten Rohrgreifhand (28) oder des genannten zweiten ausfahrbaren Armes (80) relativ zum genannten Rohrmanirrulierarm (26, 31).

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Rohrgreifhand (28) oder der genannte zweite ausfahrbare Arm (80) um den genannten Rohrmanipulierarm (26, 81) rotierbar ist, damit die genannte Hand (28) Röhrteillängen in einer Richtung senkrecht zur Bewegungslinie des Rohrmanipulierarmes (26, 81) aufnehmen und abgeben kann.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, wonach die genannten Betätigungsmittel zum Rotieren der genannten Rohrgreifhand (28) oder des genannten zweiten ausfahrbaren Armes (80) aus einem Paar gegensinnig wirkender Hydraulikzylinder (44, 44_a, 46, 46ja) bestehen und einem die genannte Rohrgreifhand (28) oder den genannten zweiten ausfahrbaren Arm (80) mit dem genannten Rohrmanipulierarm (26, 81) verbindenden Kettentrieb (52).

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Kettentrieb eine Kette (52) und ein Kettenrad (54) umfaßt, wobei die genannte Kette (52) an jedem--Ende an jeweils einen des genannten Paares Hydraulikzylinder (44, 44_a, 46, 46ja) angeschlossen ist und das genannte Kettenrad (54) an der genannten Greifhand (28) oder dem genannten zweiten ausfahrbaren Arm (80) angebracht ist, um die Drehbewegung der genannten G-reifhand (28) oder des genannten ausfahrbaren Armes (80) relativ zum genannten Rohrmanipulierarm (26, 81) zu bewirken, wobei durch die Betätigung der gegensinnig wirkenden

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Hydraulikzylinder (44, 44a, 46, 46_a) die genannte Kette (52) über das genannte Kettenrad (54) die genannte Rohrgreifhand (28) oder den genannten zweiten ausfahrbaren Arm (80) rotiert.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Rohrgreifhand Rohrgreifbacken (64, 66) umfaßt.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Betätigungsmittel (58 - 63) zum Öffnen bzw. Schließen der genannten Rohrgreifbacken (64, 66) zum Ergreifen bzw. Abgeben einer Rohrteillänge.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Betätigungsmittel zum Schließen bzw. Öffnen der genannten Rohrgreifbacken aus einem an die genannte Rohrgreifhand (28) angeschlossenen Hydraulikzylinder (58) bestehen, um die genannten Backen (64, 66) bei der Beaufschlagung mit Hydraulikdruck zu öffnen und zu schließen.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Rohrmanipulierarm (26) und/oder der genannte zweite ausfahrbare Arm (80) aus einer Vielzahl von gleichachsigen Teleskopgliedern (31, 83) besteht.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des genannten Rohrmanipulierarmes (26, 81) in einem Bohrturm (10) fixiert ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch mindestens eine vorgesehene Rechenbühne (16) zur Aufnahme von Rohrteillängen, wobei die genannte Einrichtung in der Nähe der genannten Rechenbühne (16) angeordnet ist.

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