DE60312666T2

DE60312666T2 - Verbessertes keilhaltesystem

Info

Publication number: DE60312666T2
Application number: DE60312666T
Authority: DE
Inventors: Laurence John Camberley AYLING
Original assignee: Coupler Developments Ltd
Current assignee: Coupler Developments Ltd
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2023-04-02
Also published as: EP1492937B1; AU2003217048A1; EP1492937A1; GB0207908D0; CA2481218C; US7395855B2; WO2003087528A1; DE60312666D1; ATE357579T1; US20050224260A1; CA2481218A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gleiterbaueinheit.
Beim Bohren mit einem verbundenen Bohrrohr muss der Bohrstrang (der Strang aus verbundenen Bohrrohren) in dem Bohrloch auf Höhe der Arbeitsbühne unterstützt werden, um zu ermöglichen, dass der obere Antrieb oder Kelly immer dann davon abgekoppelt werden kann, wenn ein Rohr zu dem Bohrstrang hinzugefügt oder davon entfernt werden muss.
Im Stand der Technik wird dies dadurch erzielt, dass der "Strang in die Gleiter gesetzt" wird. Die Gleiter sind Keile, die um den Bohrstrang angeordnet sind und in dem konisch geformten Kasten der Drehbuchsen sitzen oder darin verkeilt sind, die um die Mittellinie des Bohrlochs in dem Drehtisch enthalten sind, der sich in der Arbeitsbühne befindet.
Der Greifvorgang der Gleiter wird hauptsächlich durch das Gewicht des Bohrstrangs bewirkt, der die Gleiter weiter in den Kasten zieht. Gleiterbaueinheiten sind so entworfen, dass sie ermöglichen, einen Ölbohrloch-Bohrstrang an nahezu jeder beliebigen Stelle längs der Länge des Bohrstrangs zu unterstützen. Auf diese Weise kann das Bohrrohr und das hängende Gewicht wiederholt auf- oder abwärts bewegt und strukturell an der Arbeitsbühne befestigt werden, wie es während Bohrungsvorgängen erforderlich ist. Die Gleiterbaueinheiten bestehen üblicherweise aus einem "Gleiterkasten", der sich in dem Drehtisch befindet, der eine konisch zulaufende Bohrung enthält. Die konisch zulaufende Bohrung ist derart, dass der Kasten bei seinem Boden einen kleineren Durchmesser aufweist als an seiner Oberseite. In der konisch zulaufenden Bohrung befinden sich mehrere (üblicherweise drei) lange Greifbaueinheits-Segmente in Umfangsrichtung (die als "Gleiter" bekannt sind), die außen konisch so zulaufen, dass es mit der konisch zulaufenden Bohrung des Gleiterkastens übereinstimmt. Diese Gleiter sind durch Scharniere miteinander verbunden, so dass die Segmente eine gleichbleibende axiale Beziehung miteinander aufrecht erhalten und einfach geöffnet und entweder mechanisch oder durch Arbeiter der Arbeitsbühne von dem Rohr weg gehoben werden können, wenn sie nicht erforderlich sind.
Wenn die Gleiter in dem Gleiterkasten eingebaut sind, bilden die Gleiter mit Greifbaueinheiten ein zylindrisches Loch in der Mitte, das etwa die gleiche Größe aufweist wie der Bohrrohrkörper. Die Gleiter mit den Greifbaueinheiten werden entweder mechanisch oder manuell in den ringförmigen Bereich zwischen dem Kasten und dem Bohrstrang abgesenkt, wenn es gewünscht ist, den Bohrstrang aufzuhängen. Die Baueinheit greift naturgemäß das Rohr, wenn es in dem ringförmigen Kegelwinkel verkeilt ist, der zwischen dem Gleiterkasten und dem Gleiter ausgebildet ist.
In jedem Gleiter in Umfangsrichtung befinden sich mehrere gehärtete Stempel für einen Kontakt mit der Oberfläche des Bohrrohrs. Bei einem bekannten Beispiel gibt es drei axiale Reihen aus sechs Stempeln, so dass insgesamt 18 gehärtete Stempel in jedem Greifer befestigt sind. Diese gehärteten Stempel weisen üblicherweise "zahnartige" Profile auf der dem Rohr zugewandten Kontaktfläche auf, die das Greifvermögen der Stempel an dem Rohr erhöhen, indem sie sogar etwas in die Rohroberfläche eindringen. Die gehärteten Stempel sind notwendig, da die Kontaktbelastungen mit dem Rohr recht hoch sein können und die Stempel einem beträchtlichen Verschleiß ausgesetzt sind. Die Greifkraft, die eine axiale Bewegung oder eine Drehbewegung des Bohrstrangs verhindert, wird dadurch stärker durch ein Einkerben in die Oberfläche als durch einfache Reibung erzielt.
Im normalen Betrieb ist die Greifkraft um so größer, je höher das Gewicht des Bohrstrangs ist, der in den Gleitern unterstützt wird. Die Greifkraft wird durch Anheben des Bohrstrangs abgebaut.
Manchmal ist es erforderlich, dass die Gleiter ein Drehmoment von dem Drehtisch auf den Bohrstrang übertragen, und dies erfordert eine angemessene Greifkraft zwischen den Gleitern und dem Bohrstrang. Falls das Gewicht des Bohrstrangs unzureichend ist, um die erforderliche Greifkraft zu erzeugen, kann es erforderlich sein, beispielsweise hydraulisch eine abwärts gerichtete Kraft auf die Gleiter auszuüben.
Da die Ölindustrie beabsichtigt, in immer tieferen Hochseegewässern zu bohren, wurden die Länge und das Gewicht der längsten Bohrstränge in Betrieb sowie das Gewicht der hängenden Lasten wie etwa der Gehäusestränge und Ummantelungen entsprechend erhöht. Dies erhöht das Eindringen der Zähne des Gleiters in die Rohroberfläche.
Wenn der Rohrstrang abgesenkt wird, um die Gleiter zu verkeilen, werden die Zähne der Einsätze abwärts gezogen und es ist schwierig, die Oberfläche des Rohrs nicht zu zerkratzen, anzuritzen oder auszuhöhlen. Beim Anheben des Rohrs, um es aus den Gleitern zu lösen, kann entsprechend ein Zerkratzen der Rohroberfläche stattfinden. Wenn ein Drehmoment erforderlich ist, um entweder den Bohrstrang zu drehen oder um zu verhindern, dass er sich dreht, kann zusätzlich ein Einritzen in Umfangsrichtung an der Rohroberfläche auftreten, wenn der Griff nicht ausreichend ist.
All diese Anrisse der Rohroberfläche erzeugen Stellen, die korrosionsanfällig sind und außerdem werden Risse und Spannungsbrüche ausgelöst. Dies ist bei den Stellen besonders ernst, bei denen der Bohrstrang üblicherweise unterstützt wird, da diese die größten Spannungsbereiche des Rohrs sind, außer der Stauchung des Bohrstangenschlosses, wenn es in gekrümmte Bohrlöcher gebogen wird.
Eine Beschädigung der Oberfläche der Rohre kann verringert werden, indem eine Gleiterbaueinheit verwendet wird, bei der die Zahn-Annäherung oder deren Wegziehen von dem Rohr bei einem Winkel von 90 Grad zu der Rohrachse stattfindet. Derartige Gleiterbaueinheiten sind in US-A-5 027 926, US-A-4 567 254 und in US-A-3 760 469 gezeigt. Die Konstruktionen sind jedoch recht kompliziert.
Es wurde nun eine Gleiterbaueinheit entwickelt, die die Bewegung der Zähne über die Oberfläche verringert oder beseitigt, indem ermöglicht wird, dass sich die Zähne der Oberfläche des Rohrs bei etwa 90 Grad zu der Achse des Rohrs annähern oder von diesem weggezogen werden, und die außerdem sehr einfach ist.
Gemäß der Erfindung wird eine Gleiterbaueinheit geschaffen, die umfasst:

(i) einen Gleiterkasten, der in einen Tisch eingesetzt werden kann;
(ii) mehrere Rohrgreifgleiter, die in dem Gleiterkasten angeordnet sind;
(iii) einen Träger; und
(iv) Mittel, die an dem Träger angebracht sind, um im Gebrauch die Gleiter radial in Kontakt mit einem durch den Gleiterkasten verlaufenden Rohr und von diesem weg zu bewegen,

Im Wesentlichen senkrecht zu dem Rohr bedeutet, dass die Bewegung der Gleiter anfänglich im Wesentlichen direkt weg von dem Rohr gerichtet ist. Beim Loslassen des Rohrs muss dieses nicht bei genau neunzig Grad losgelassen werden, solange die Zähne der Gleiter das Rohr so loslassen, dass die Zähne im Wesentlichen nicht über das Rohr schleifen. Dies ist beim Greifen des Rohrs umgekehrt.
Mit der Gleiterbaueinheit der vorliegenden Erfindung wird die anfängliche radiale Bewegung der Gleiter weg von einem durch die Gleiter ergriffenen Rohr ohne jegliche oder im Wesentlichen ohne eine vertikale Bewegung der Gleiter ausgeführt, somit werden die Zähne der Gleiter nicht über die Oberfläche des Rohrs gezogen. Entsprechend wird auch die letzte Bewegung der Gleiter, wenn ein Rohr durch die Gleiter ergriffen werden soll, im Wesentlichen ohne eine vertikale Bewegung der Gleiter ausgeführt, wenn die Gleiter mit dem Rohr in Kontakt kommen.
Vorzugsweise ist das eine Ende des Gestänges an dem Gleiter über einen ersten Stift angelenkt, das andere Ende des Gestänges ist an dem Träger durch einen zweiten Schwenkstift angelenkt und eine Linie, die durch den ersten Stift und den zweiten Stift gezogen wird, ist zu der Längsachse des Rohrs im Wesentlichen parallel, wenn der Gleiter mit dem Rohr in Eingriff ist.
Bei einer Ausführungsform umfassen die Mittel einen Keil, der im Gebrauch mit einer schrägen äußeren Oberfläche des Gleiters in Kontakt ist, wodurch eine Bewegung des Keils über die schräge äußere Oberfläche hinweg eine radiale Bewegung des Gleiters zu dem Rohr hervorruft.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfassen die Mittel einen ersten Keil und einen zweiten Keil, wobei im Gebrauch der erste Keil mit einer Seite des zweiten Keils in Kontakt gelangt und die andere Seite des zweiten Keils mit einer schrägen äußeren Oberfläche des Gleiters in Kontakt gelangt, wodurch die Bewegung des ersten Keils eine radiale Bewegung des Gleiters zu dem Rohr hervorruft.
Vorzugsweise umfasst die Gleiterbaueinheit ferner eine Feder, die sich zwischen dem ersten Keil und dem zweiten Keil befindet.
Vorzugsweise ist der erste Keil ein grober Keil und der zweite Keil ein feiner Keil.
Vorzugsweise sind auf dem groben Keil Stege vorhanden, so dass keine Wirkreibneigung in der Gleiterbaueinheit im Gebrauch mehr als etwa 10 Grad in Bezug auf die Achse des Rohrs beträgt.
Vorzugsweise umfassen die Mittel eine Hydraulikstempelanordnung, die betätigbar ist, um den ersten Keil zu verlagern.
Vorzugsweise ist der Gleiterkasten in Segmente unterteilt und in einem umgedrehten, keilförmigen oder konischen Kasten enthalten, derart, dass die Bewegung des inneren, in Segmente unterteilten Kastens innerhalb des äußeren keilförmigen oder konischen Kastens der Gleiterbaueinheit ermöglicht, im Gebrauch einen Bereich von Durchmessern von Bohrsträngen, Rohren und Bohrstangenschlössern aufzunehmen.
Vorzugsweise ist der Gleiterkasten ein keilförmiger Kasten, in dem die Gleiter verkeilt sind, und der Gleiterkasten kann im Gebrauch axial parallel zu der Bohrstrangachse bewegt werden, während der Bohrstrang, das Rohr oder das Bohrstangenschloss unbeweglich bleibt und die Gleiter in Kontakt mit dem Bohrstrang, dem Rohr oder dem Bohrstangenschloss mit geringer oder ohne Relativbewegung in Richtung der Achse des Bohrstrangs gedrängt werden.
Vorzugsweise können der keilförmige Kasten und die Gleiter durch eine mechanische, eine hydraulische, eine pneumatische oder eine elektrische Kraft gegeneinander gedrängt werden, so dass die minimale Greifkraft zwischen den Gleitern und dem Bohrstrang, dem Rohr oder dem Bohrstangenschloss vorgegeben werden kann und die Greifkraft nicht auf dem Gewicht des Bohrstrangs, der die Gleiter in den Kasten zieht, beruht.
Die vorliegende Erfindung kann bei einem größeren Bereich von Durchmessern angewendet werden, indem mehrere Keile bei dem jeweiligen Gleiter vorhanden sind, beispielsweise durch Hinzufügen eines groben Keils hinter dem jeweiligen Gleiter, so dass der größte Teil der Strecke durch den groben Keil vorgenommen werden kann, bevor die Gleiter selbst verkeilt werden, und eine derartige Fähigkeit ist beispielsweise erforderlich, damit sie auf verschlissene Bohrstangenschlösser und auf eine Vielzahl von Durchmessern von Bohrsträngen, Rohren oder Bohrstangenschlösser eingestellt werden können. Die Gleiter können so hergestellt werden, dass sie beim Ausfall einer äußeren anliegenden Kraft ausfallsicher sind, indem bei dem groben Keil Stege hinzugefügt werden, so dass keine Wirkreibneigung in der Gleiterbaueinheit mehr als 1 zu 6 (etwa 10 Grad) zu der Achse des Bohrstrangs beträgt, wovon im Stand der Technik angenommen wird, dass eine Verkeilung bestehen bleibt, solange nicht durch eine äußere anliegende Kraft die Verkeilung aufgehoben wird. Zwischen dem groben Keil und den Keilbewegungsmitteln gibt es einen feinen Keil. Mit grobem Keil und feinem Keil ist gemeint, dass der Steigungswinkel des groben Keils größer ist als jener des feinen Keils.
Der Gleiterkasten kann irgendein herkömmlicher Gleiterkasten sein, und der Kasten kann in einer Drehbuchse oder in einem Drehtisch auf herkömmliche Weise angebracht sein. Wenn sich die Gleiter drehen sollen, kann ein durch die Gleiter gehaltenes Rohr in dem Kasten durch den Tisch gedreht werden.
Es kann ein zweiter Satz Gleiter vorhanden sein, der mit der Schulter des Bohrstangenschlosses in Eingriff gelangt, so dass, wenn er einmal angebracht oder eingesetzt wurde, die Unterstützung des Bohrstranggewichts nicht auf Reibung oder Einkerben der Oberfläche des Bohrstrangs, Rohrs oder Bohrstangenschlosses beruht. Diese Ausführungsform ermöglicht es, dass es beim Greifen des Bohrstrangs, Rohrs oder Bohrstangenschlosses lediglich erforderlich ist, ein Drehmoment bereitzustellen oder diesem Widerstand zu leisten, während die axiale Kraft vom zweiten Satz Gleiter aufgenommen wird.
Der Gleiterkasten ist ein keilförmiger Kasten, in dem die Gleiter verkeilt sind, und in der vorliegenden Erfindung bewegt sich der Kasten axial und parallel zu der Bohrstrangachse, während der Bohrstrang, das Rohr oder das Bohrstangenschloss unbeweglich bleibt und die Gleiter in Kontakt mit dem Bohrstrang, dem Rohr oder dem Bohrstangenschloss mit geringer oder ohne Relativbewegung in Richtung der Achse des Bohrstrangs gedrängt werden.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist keine Bewegung des Bohrstrangs erforderlich, um eine minimale Greifkraft zwischen den Gleitern und dem Bohrstrang, dem Rohr oder dem Bohrstangenschloss zu erzielen.
Jegliche Relativbewegung zwischen den Gleitern und dem Bohrstrang, dem Rohr oder dem Bohrstangenschloss parallel zu der Achse des Bohrstrangs ist derart eingeschränkt, dass ein Verkratzen, Anritzen oder Aushöhlen der Oberfläche des Bohrstrangs, des Rohrs oder des Bohrstangenschlosses minimiert oder vermieden wird.
Die vorliegende Erfindung kann zur Unterstützung oder zum Greifen oder zum Zurückhalten von Rohren, Bohrrohren, Bohrsträngen, Rohren, Bohrstangenschlössern, Gehäusen oder irgendeiner Baueinheit aus rohrförmigen Komponenten während ihrer Verbindung oder Entkopplung oder einer Drehung oder eines Anhebens oder Absenkens oder eines Zusammenbaus oder einer Zerlegung angewendet werden, wobei diese in einem beliebigen Neigungswinkel zur Vertikalen in dem Bohrloch oder außerhalb des Bohrlochs hängen können. Sie kann bei allen Bohrungs- oder Arbeitsanlagen angewendet werden, bei denen es erforderlich ist, die Rohre zu unterstützen und/oder zu greifen, die gewöhnlich in der Nähe des Drehtisches in das Bohrloch eingesetzt oder aus diesem gezogen werden sollen.
Die Gleiterbaueinheit der vorliegenden Erfindung kann auch zum Anfahren verwendet werden. Immer dann, wenn ein Rohr gegen den Druck des Bohrlochs, der 5000 psi oder mehr betragen kann, in das Bohrloch abwärts gedrängt werden muss, wird der Vorgang Anfahren genannt.
Ein geeignetes Verfahren, um ein Anfahren zu erzielen, besteht darin, das Rohr mit einem Mechanismus ähnlich einem umgedrehten Gleiter zu ergreifen. In diesem Fall ist es auch nützlich, sicherzustellen, dass die Gleiter die Oberfläche des Rohrs nicht verkratzen, anritzen oder aushöhlen. Die vorliegende Erfindung erzielt entsprechend die gewünschte Relativbewegung zwischen den Gleitern und dem Rohr zu dem Zeitpunkt, zu dem die Gleiter auf die Rohroberfläche auftreffen oder sich davon zurückziehen. Die Gleiter können umgedreht angewendet werden, um das Anfahren eines Rohrs aus einer Umgebung in eine andere Umgebung bei einem höheren Druck zu erzielen, etwa von atmosphärischem Druck in ein Bohrloch unter einem höheren Druck, oder dort, wo der Bohrstrang aus dem Bohrloch gedrückt wird statt dass er in diesem gewöhnlich oberhalb und in der Achse des Drehtisches hängt.
Es ist ein Merkmal von wenigstens einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, dass sie ein kraftschlüssigeres und sichereres axiales Greifen und/oder Greifen unter einem Drehmoment und/oder eine Unterstützung von Rohren erzielt, als im Stand der Technik erzielt wird, wobei eine Beschädigung der Rohroberflächen abgesehen von einem einfachen Einkerben vermieden wird.
Die Erfindung kann sowohl bei Rohren als auch bei jeder beliebigen Anwendung verwendet werden, bei der starre, gewendelte oder biegsame Rohrkomponenten mit einer minimalen Beschädigung ihrer Oberfläche ergriffen werden sollen wie etwa beispielsweise bei einer Rohrleitung oder einem Kabel, beim Verlegen oder Ziehen usw.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun beispielhaft auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen, in denen:
1 und 2 eine erste Ausführungsform einer Gleiterbaueinheit gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, die in einer Arbeitsbühne angebracht ist und einen minimalen horizontalen Raum erfordert;
3 und 4 eine zweite Ausführungsform einer Gleiterbaueinheit gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, die einen minimalen vertikalen Raum erfordert;
5 und 6 die zweite Ausführungsform einer Gleiterbaueinheit veranschaulichen, die zum Anfahren verwendet wird;
7 eine Explosionsansicht eines Teils der in 5 gezeigten Gleiterbaueinheit zeigt;
8 bis 10 die Verwendung von zwei Keilen zeigt, um Rohre mit einem großen Bereich von Durchmessern aufzunehmen; und
11 bis 14 eine Ausführungsform veranschaulichen, bei der das Gleiten der Gleiter begrenzt ist.
In 1 und 2 wird das Rohr (2) durch einen Gleiter (1) gehalten (1). Der Gleiter (1) wird durch den Keil (9) an das Rohr (2) gedrückt. Es gibt ein Gestänge (3), das durch einen Stift (6) an dem Gleiter (1) angelenkt ist. Das andere Ende des Gestänges (3) wird durch einen Stift (4) unterstützt, der durch den Unterstützungsaufbau (5) gehalten wird. Es gibt ein Gestänge (7), das ebenfalls mit dem Stift (6) verbunden ist und über einen Stift (8) mit dem Keil (9) verbunden ist. Der Keil (9) und der Unterstützungsaufbau (5) werden beide in Lagern (10) und (11) unterstützt, um eine Drehung zuzulassen. Der Keil (9) wird in der Hydraulikstempelanordnung (12) unterstützt.
Um in Gebrauch die Gleiter in Eingriff zu bringen und von der Position von 2 zu der Position von 1 zu gelangen, bewegt die Hydraulikstempelanordnung (12) den Keil (9) aufwärts und wirkt auf die Gleiter (1) ein. Die Bewegung des Keils (9) vertikal über die Gleiter (1), die sich im Wesentlichen nicht vertikal bewegen, drängt die Gleiter (1) dazu, sich nach Innen zu bewegen. Das Gestänge (3) begrenzt die Gleiter (1), so dass sie sich im Wesentlichen horizontal, d. h. im Wesentlichen senkrecht oder bei neunzig Grad zu dem Rohr (2) bewegen, wenn sie mit dem Rohr (2) in Eingriff gelangen, und somit wird die Oberfläche des Rohrs (2) nicht verkratzt oder angeritzt.
In 3 und 4 wird das Rohr (2) durch einen Gleiter (1) gehalten (3). Der Gleiter (1) wird durch den Keil (9) an das Rohr (2) gedrückt. Es gibt ein Gestänge (3), das durch einen Stift (6) an dem Gleiter (1) angelenkt ist. Das andere Ende des Gestänges (3) wird durch einen Stift (4) unterstützt, der durch den Unterstützungsaufbau (5) gehalten wird. Das Gestänge (7) ist auch mit dem Stift (6) verbunden und ist über den Stift (8) mit dem Keil (9) verbunden. Der Keil (9) und der Unterstützungsaufbau (5) werden beide in Lagern (10) und (11) unterstützt, um eine Drehung zu ermöglichen. Der Keil (9) wird durch das untere Ende der Hydraulikstempelanordnung (12) unterstützt.
Um in Gebrauch die Gleiter in Eingriff zu bringen und um von der Position von 4 zu der Position von 3 zu gelangen, bewegt die Hydraulikstempelanordnung (12) den Keil (9) aufwärts, um auf den Gleiter (1) einzuwirken. Das Gestänge (3) begrenzt den Gleiter (1), so dass dieser sich im Wesentlichen horizontal, d. h. im Wesentlichen senkrecht zu dem Rohr (2) bewegt, wenn er mit dem Rohr in Eingriff gelangt, und somit wird die Oberfläche des Rohrs (2) nicht verkratzt oder angeritzt.
In 5 und 6 wird das Rohr (2) durch einen Gleiter (1) gehalten (5). Der Gleiter (1) wird durch den Keil (9) an das Rohr (2) gedrückt. Es gibt ein Gestänge (3), das durch einen Stift (6) an dem Gleiter (1) angelenkt ist. Das andere Ende des Gestänges (3) wird durch einen Stift (4) unterstützt, der durch den Unterstützungsaufbau (5) gehalten wird. Das Gestänge (7) ist auch mit dem Stift (6) verbunden und ist über den Stift (8) mit dem Keil (9) verbunden. Der Keil (9) und der Unterstützungsaufbau (5) werden beide in Lagern (10) und (11) unterstützt, um eine Drehung zu ermöglichen. Der Keil (9) wird durch das untere Ende der Hydraulikstempelanordnung (12) unterstützt.
Um in Gebrauch die Gleiter in Eingriff zu bringen und um von der Position von 6 zu der Position von 5 zu gelangen, bewegt die Hydraulikstempelanordnung (12) den Keil (9) abwärts, um auf die Gleiter (1) einzuwirken. Das Gestänge (3) begrenzt die Gleiter (1), so dass diese sich im Wesentlichen horizontal, d. h. im Wesentlichen senkrecht zu dem Rohr (2) bewegen, wenn sie mit dem Rohr (2) in Eingriff gelangen, und somit wird die Oberfläche des Rohrs (2) nicht verkratzt oder angeritzt.
7 zeigt, wie die in 5 verwendeten Komponenten zusammengebaut werden.
In 8 bis 10 ist das Gestänge (23) durch den Stift (26) an dem Gleiter (21) angelenkt. Das andere Ende des Gestänges (23) wird durch den Stift (24) unterstützt, der durch den Unterstützungsaufbau (25) gehalten wird. Das Gestänge (27) ist auch mit dem Stift (26) verbunden und ist über den Stift (28) mit dem Keil (29) verbunden. Der Keil (29) wird durch das untere Ende der Hydraulikstempelanordnung (34) unterstützt. In Gebrauch bewegt sich der Gleiter (21) von der Position von 8 zu der Position von 10, in der der Gleiter (21) mit dem Rohr (22) in Eingriff gelangt. Der Gleiter (21) ist zugbelastet und wird durch die zwei Keile (29 & 30) gegen das Rohr (22) gedrängt. Der Keil (30) ist ein grober Keil, d. h. der Steigungswinkel des Keils ist größer als jener des feinen Keils (29).
Es gibt eine Feder (31) zwischen den Keilen (29) und (30). Der größere Teil der Bewegung des Gleiters (21) zu dem Rohr (22) von 8 zu 9 wird durch die gleichzeitige Bewegung beider Keile (29 & 30) durch die Wirkung des Hydraulikstempels (34) auf den Keil (29) bewirkt. Wenn der Gleiter (21) mit dem Rohr (22) in Kontakt ist, bewegt sich lediglich der feine Keil (29) fortgesetzt nach oben, wie in 9 bis 10, bis die erforderliche Greifkraft an dem Rohr (22) anliegt. Die Gestänge in 8 bis 10 wirken auf die gleiche Weise wie in 1 & 2. Der Gleiter (21) wird durch das Gestänge (23) begrenzt, so dass er auf das Rohr (22) bei etwa 90° zu der Oberfläche des Rohres (22) auftrifft.
Die vertikale Bewegung des Keils (29) und das Einführen des Gestänges (23), um den Gleiter (21) so zu begrenzen, dass er sich horizontal oder nahezu horizontal bewegt, wenn der Gleiter (21) mit dem Rohr (22) in Kontakt ist, ist neuartig.
Das Gestänge (27) weist um dem Stift (26) ein geschlitztes Ende auf, so dass sich der Gleiter (21) in 9 frei zu dem Rohr bewegen kann, dieses Gestänge (27) kann jedoch den Gleiter von dem Rohr wegziehen, wie es in 8 gezeigt ist.
Um sicherzustellen, dass kein Schlupf zwischen dem groben Keil (30) und dem feinen Keil (29) stattfindet, bis der Gleiter (21) das Rohr (22) erreicht hat, ist der Einbau einer Feder (31) vorzuziehen. Danach sorgt der feine Keil (29) für die erforderliche Greifkraft zwischen dem Gleiter (21) und dem Rohr (22).
Die Steigung der Oberfläche zwischen einem herkömmlichen Gleiter und dem keilförmigen Kasten dahinter liegt bei einem Winkel von einigen 10 Grad zu der Achse des Rohrs, oder besser bei einem Gradienten von 1 zu 6. Dies kann ein geeigneter Gradient der Steigung des Keils (9) in 1 bis 6 und/oder des feinen Keils (29) in 8 bis 10 sein. In 8 bis 10 kann jedoch die Steigung der Oberfläche zwischen dem Gleiter (21) und dem groben Keil (30) bei einem Gradienten von 1 zu 3 oder steiler im Vergleich zu der Achse des Rohrs (22) sein.
In 8 bis 10 hängt die Greifkraft von der Aufbringung einer anliegenden Kraft beispielsweise durch das Hydraulikstempelsystem (34) ab, wie es gezeigt ist.
Aus Erfahrung ist bekannt, dass bei der allgemeinen Anwendung von Gleitern ein 1 zu 6 Gradient verkeilt bleibt, ein 1 zu 3-Gradient oder mehr jedoch nicht verkeilt bleibt.
Es kann erforderlich sein, eine Ausfallsicherheits-Greifkraft aufzubringen, derart, dass diese ungeachtet eines Ausfalls des Hydraulikstempelsystems (34) fortgesetzt vorhanden ist. Es ist folglich vorzuziehen, dass die Oberfläche des Gleiters (21) und die Oberfläche des groben Keils (30) nicht eben sind, sondern aus mehreren Stegen geformt sind, wie es in 11 gezeigt ist. Vorzugsweise wird jeder Steg aus zwei Gradienten gebildet, einer bei 1 zu 6 zu der Vertikalen (Winkel a) und einer bei einem höheren Gradienten, wie etwa bei 1 zu 2 (Winkel b). Wenn der feine Keil (29) angewendet wird, würde der grobe Keil (30) die 1 zu 2-Oberflächen zurück gleiten, bis die 1 zu 6-Oberflächen in Kontakt gelangen würden, und an diesem Punkt würde das Gleiten aufhören, auch wenn die angelegte Kraft wie etwa der Hydraulikstempel (35) entfernt wird. Dadurch würde es ermöglicht werden, dass der Mechanismus von 8 bis 10 ohne jegliche äußere angelegte Kraft ausfallsicher arbeitet, wenn die Keile verkeilt sind.
In 8 bis 10 werden die Gleiter so dargestellt, dass sie um die Achse des Rohrs (22) gedreht werden können, wobei der Keil (29) und der Aufbau (25) beide in Lagern (32) und (33) unterstützt werden, die wiederum in der Hydraulikstempelanordnung (34) unterstützt werden.
Dadurch können in 8 bis 10 die Gleiter den Bohrstrang drehen und unterstützen, die Vorsprünge an den Gleitereinsätzen sollten jedoch niemals die Oberfläche des Rohrs verkratzen, anritzen oder aushöhlen, es kann eine minimale Greifkraft an das Rohr angelegt werden, um das erforderliche Drehmoment aufzubringen, auch wenn das Gewicht des Bohrstrangs ungeeignet ist, um die Gleiter zu verkeilen, und ein größerer Bereich von Durchmessern der rohrförmigen Körper oder Bohrstangenschlösser kann aufgenommen werden.
Im Stand der Technik ist der Gleiter gewöhnlich einer von drei Gleitern, die um das Rohr angeordnet sind. In diese Erfindung werden 3 oder mehr bevorzugt. In der in 8–10 gezeigten Anordnung, die auf einen Bereich von Durchmessern abzielt, gibt es bevorzugt eine größere Anzahl an dünneren Gleitern, vielleicht 5 oder mehr, so dass die Gleiter einen Bereich von Rohrkrümmungen besser kontaktieren können.
Die Anzahl an groben Keilen (30) würde der Anzahl an Gleitern (21) entsprechen. Jeder der feinen Keile (29) würde, obwohl es von ihnen die gleiche Anzahl wie von den groben Keilen (30) gäbe, somit einen Teil eines fortgesetzten Rings oder Zylinders um die groben Keile, Gleiter und das Rohr bilden und dadurch die Kräfte aufrechterhalten, die durch ein Verkeilen der Gleiter gegenüber dem Rohr erzeugt werden.
Ein alternatives Verfahren ist in 11 und 12 gezeigt, bei dem die feinen Keile (29) nicht miteinander verbunden sind, jedoch so begrenzt sind, dass sie in einem Zylinder mit vertikalen Gleitern (35) gleiten, der selbst die Spannung in Umfangsrichtung aufbingt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass dieser Zylinder konisch zulaufende Innenwände (35) aufweist, die zu der Bewegung der Gleiter (21) nach Innen beitragen, wenn der Keil oder die Keile (29) und (30), wie es in 13 und 14 gezeigt ist, nach oben bewegt werden.

Claims

Gleiter-Baueinheit, die umfasst: (i) einen Gleiterkasten, der in einen Tisch eingesetzt werden kann; (ii) mehrere Rohrgreifgleiter (1), die in dem Gleiterkasten angeordnet sind; (iii) einen Träger (5); und (iv) Mittel (12), die an dem Träger angebracht sind, um im Gebrauch die Gleiter (1) radial in Kontakt mit einem durch den Gleiterkasten verlaufenden Rohr (2) und von diesem weg zu bewegen, gekennzeichnet durch ein Gestänge (3), wovon ein Ende an einem der Gleiter (1) angelenkt ist und das andere Ende an dem Träger (5) angelenkt ist, wobei die Anordnung derart ist, dass das Gestänge (3) im Gebrauch die Bewegung des Gleiters (1) begrenzt, so dass er mit dem Rohr im Wesentlichen senkrecht zu dessen Längsachse in Eingriff gelangt.
Gleiterbaueinheit nach Anspruch 1, bei der das eine Ende des Gestänges (3) an dem Gleiter (1) über einen ersten Stift (6) angelenkt ist, das andere Ende des Gestänges (3) an dem Träger (5) durch einen zweiten Schwenkstift (4) angelenkt ist und eine Linie, die durch den ersten Stift (6) und den zweiten Stift (4) gezogen wird, zu der Längsachse des Rohrs (2) im Wesentlichen parallel ist, wenn der Gleiter (1) mit dem Rohr (2) in Eingriff ist.
Gleiterbaueinheit nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Mittel (12) einen Keil (9) umfassen, der im Gebrauch mit einer schrägen äußeren Oberfläche des Gleiters (1) in Kontakt ist, wodurch eine Bewegung des Keils (9) über die schräge äußere Oberfläche hinweg eine radiale Bewegung des Gleiters (1) zu dem Rohr (2) hervorruft.
Gleiterbaueinheit nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Mittel (12) einen ersten Keil (29) und einen zweiten Keil (30) umfassen, wobei im Gebrauch der erste Keil (29) mit einer Seite des zweiten Keils (30) in Kontakt gelangt und die andere Seite des zweiten Keils (30) mit einer schrägen äußeren Oberfläche des Gleiters (1) in Kontakt gelangt, wodurch die Bewegung des ersten Keils (29) eine radiale Bewegung des Gleiters (21) zu dem Rohr (2) hervorruft.
Gleiterbaueinheit nach Anspruch 4, die ferner eine Feder (31) umfasst. die sich zwischen dem ersten Keil (29) und dem zweiten Keil (30) befindet.
Gleiterbaueinheit nach Anspruch 4 oder 5, bei der der erste Keil (9) ein grober Keil ist und der zweite Keil (30) ein feiner Keil ist.
Gleiterbaueinheit nach Anspruch 5 oder 6, bei der auf dem groben Keil Stege vorhanden sind, so dass keine Wirkreibneigung in der Gleiterbaueinheit im Gebrauch mehr als etwa 10 Grad in Bezug auf die Achse des Rohrs beträgt.
Gleiterbaueinheit nach Anspruch 3, 4, 5, 6 oder 7, bei der die Mittel (12) eine Hydraulikstempelanordnung (12) umfassen, die betätigbar ist, um den ersten Keil (9) zu verlagern.
Gleiterbaueinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der der Gleiterkasten in Segmente unterteilt ist und in einem umgedrehten, keilförmigen oder konischen Kasten enthalten ist, derart, dass die Bewegung des inneren, in Segmente unterteilten Kastens innerhalb des äußeren keilförmigen oder konischen Kastens der Gleiterbaueinheit ermöglicht, im Gebrauch einen Bereich von Durchmessern von Bohrsträngen, Rohren und Bohrstangenschlössern aufzunehmen.
Gleiterbaueinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der der Gleiterkasten ein keilförmiger Kasten ist, in dem die Gleiter verkeilt sind, und der Gleiterkasten im Gebrauch axial parallel zu der Bohrstrangachse bewegt werden kann, während der Bohrstrang, das Rohr oder das Bohrstangenschloss unbeweglich bleibt und die Gleiter in Kontakt mit dem Bohrstrang, dem Rohr oder dem Bohrstangenschloss mit geringer oder ohne Relativbewegung in Richtung der Achse des Bohrstrangs gedrängt werden.
Gleiterbaueinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der der keilförmige Kasten und die Gleiter durch eine mechanische, eine hydraulische, eine pneumatische oder eine elektrische Kraft gegeneinander gedrängt werden können, so dass die minimale Greifkraft zwischen den Gleitern und dem Bohrstrang, dem Rohr oder dem Bohrstangenschloss vorgegeben werden kann und die Greifkraft nicht auf dem Gewicht des Bohrstrangs, der die Gleiter in den Kasten zieht, beruht.