EA022508B1 - Устройство для захвата трубы на буровой установке - Google Patents
Устройство для захвата трубы на буровой установке Download PDFInfo
- Publication number
- EA022508B1 EA022508B1 EA201100260A EA201100260A EA022508B1 EA 022508 B1 EA022508 B1 EA 022508B1 EA 201100260 A EA201100260 A EA 201100260A EA 201100260 A EA201100260 A EA 201100260A EA 022508 B1 EA022508 B1 EA 022508B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- pipe
- gripping
- gripping device
- fluid
- actuator
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 38
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 20
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 6
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 140
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 7
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 35
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 35
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 31
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 12
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 12
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 12
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 241000239290 Araneae Species 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 but not limited to Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000011440 grout Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/02—Surface sealing or packing
- E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof
- E21B33/04—Casing heads; Suspending casings or tubings in well heads
- E21B33/05—Cementing-heads, e.g. having provision for introducing cementing plugs
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
- E21B19/16—Connecting or disconnecting pipe couplings or joints
- E21B19/165—Control or monitoring arrangements therefor
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
- E21B33/14—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like for cementing casings into boreholes
- E21B33/16—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like for cementing casings into boreholes using plugs for isolating cement charge; Plugs therefor
- E21B33/165—Cementing plugs specially adapted for being released down-hole
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Specific Conveyance Elements (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
- Punching Or Piercing (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
В изобретении представлены способы и устройство для спускоподъемных операций с трубами в стволе скважины. Захватывающее устройство активируется исполнительным механизмом, имеющим основной исполнительный механизм и средство резервирования для безопасности. Средство резервирования для безопасности может включать в себя один или несколько резервных поршней с гидравлическим или пневматическим приводом текучей средой. Захватывающее устройство может включать в себя интегрированную систему безопасности, выполненную с возможностью предотвращения повреждения труб при скреплении и раскреплении соединений между трубами и трубной колонной.
Description
Область техники изобретения
Варианты осуществления настоящего изобретения, в общем, относятся к захватывающей сборке для захвата труб. Более конкретно, изобретение относится к захватывающему устройству для соединения скважинных труб на буровой установке. Еще более конкретно, изобретение относится к захватывающему устройству, включающему в себя по меньшей мере одно резервное устройство для поддержания контакта захватных элементов с трубой.
Предшествующий уровень техники
В строительстве и заканчивании нефтяных и газовых скважин буровая установка располагается на поверхности земли для обеспечения спуска трубных колонн в ствол скважины и извлечения их из скважины. Трубные колонны монтируются и спускаются в скважину посредством их спуска до тех пор, пока верхний конец не станет выступать из ствола скважины (над полом буровой установки). Устройство захвата, такое как набор клиньев для захвата труб, или спайдер на поверхности около ствола скважины или на полу буровой установки, удерживает трубы на месте цилиндрическими клиньями для захвата труб, в то время как следующая труба, подлежащая соединению, поднимается над центром ствола скважины. Обычно следующая труба имеет ниппельный нижний конец, ниппельное резьбовое соединение для резьбового соединения с муфтовым концом с муфтовым резьбовым соединением трубной колонны, выступающей из ствола скважины. Затем труба, подлежащая наращиванию, поворачивается с использованием верхнего привода относительно колонны до образования между трубами стыка с некоторым крутящим моментом.
Трубное соединение может выполняться вблизи пола буровой установки с использованием механического трубного ключа. Альтернативно, соединение обеспечивается поворотом трубы за верхний конец верхним приводом. Верхний привод обычно соединяется с трубой с использованием захватывающего трубу инструмента, который захватывает трубу. Когда труба соединена с верхним приводом, верхний привод может использоваться для скрепления и раскрепления трубных соединений, спуска колонны в ствол скважины и даже для бурения колонной, когда колонна включает в себя на нижнем конце удаляющий грунт элемент.
Внутреннее захватывающее устройство или труболовка может захватывать внутренний диаметр трубы для временного удерживания трубы при наращивании колонны или вращении колонны для бурения. Внутреннее захватывающее устройство обычно соединяется около верхнего конца с верхним приводом, а около нижнего конца внутреннее захватывающее устройство включает в себя выдвигающиеся наружу захватные элементы, выполненные с возможностью контакта с внутренней поверхностью трубы и удерживания трубы для передачи осевых и торсионных нагрузок. В результате создается вращательно закрепленная сборка. Известные захватные сборки оснащены одним основным исполнительным механизмом и одним дублирующим пружинным механизмом для установки захватных элементов. Поскольку дублирование является механическим дублированием, оно подвержено механическим поломкам. Дополнительно, поскольку механическое дублирование осуществляется простой пружиной, отсутствует возможность осуществления дистанционного мониторинга его состояния.
Существует необходимость в усовершенствованной захватывающей сборке, имеющей дополнительные системы безопасности для предотвращения самопроизвольного отсоединения колонны от захватывающего устройства. Существует дополнительная необходимость системы безопасности, использующей резервный исполнительный механизм для захватывающего устройства и интегрированной системы безопасности между захватывающим устройством и захватом на буровом полу.
Сущность изобретения
Варианты осуществления изобретения, описанные в этом документе, относятся к способу и устройству для манипуляции с трубами на буровой установке. Устройство адаптировано для захвата труб и может использоваться с верхним приводом. Устройство включает в себя соединение на одном конце для крепления к верхнему приводу с возможностью вращения и захватные элементы на втором конце для захватывания труб. Устройство имеет основной исполнительный механизм, выполненный с возможностью перемещения и удерживания захватных элементов в контакте с трубой и резервную сборку для поддержания контакта захватного элемента с трубой.
Краткое описание чертежей
Конкретное описание изобретения, кратко изложенное выше, приведено ниже со ссылками на варианты осуществления изобретения, некоторые из которых показаны на прилагаемых чертежах. Следует заметить, что на прилагаемых чертежах показаны только типичные варианты осуществления изобретения и поэтому их не следует рассматривать как ограничительные для его объема, поскольку изобретение может допускать другие одинаково эффективные варианты осуществления.
На фиг. 1 показана схема буровой установки и ствола скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показана схема захватного элемента согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3 показана схема захватного элемента согласно одному варианту осуществления настоящего
- 1 022508 изобретения;
на фиг. 4 показана схема исполнительного механизма для захватного элемента согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 5 показана схема гидравлического исполнительного механизма согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 6А-6С показаны схемы захватного элемента согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 6Ό показан вид поперечного разреза вертлюга согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 7 показана схема гидравлического исполнительного механизма согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 8А показана схема гидравлического исполнительного механизма согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 8В-8Е показаны схемы множества захватных элементов согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 9А, 9В показаны схемы системы определения месторасположения согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 10А, 10В показаны схемы датчика согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 11А, 11В показаны устройства запуска цементировочных пробок согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 13 показана схема системы манипуляции трубами и контроллера согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
На фиг. 1 схематично показана буровая установка 100, имеющая систему 102 манипуляции трубами. Как показано, система 102 включает в себя захватывающее устройство 104, исполнительный механизм 106, приводной механизм 108 и грузоподъемную систему 110. Система 102 способна захватывать трубу 112 или деталь оборудования 114, поднимать над стволом скважины и затем совершать спускоподъемные операции с трубами. Исполнительный механизм 106 захватывающего устройства 104 может оснащаться дублирующей сборкой безопасности, запирающей системой и системой безопасности, описанными более подробно ниже, для предотвращения преждевременного высвобождения трубы 112. Грузоподъемная система 110 и/или приводной механизм 108 могут опускать трубу 112 до ее контакта с трубной колонной 116. Затем может использоваться приводной механизм 108 для вращения трубы 112 или детали оборудования 114 в зависимости от практического применения для соединения трубы 112 с трубной колонной 116 и тем самым наращивания трубной колонны 116. После соединения захват 119 на буровом полу 118, который первоначально удерживает трубную колонну 116, может высвободить трубную колонну 116. Захват 119 показан как набор клиньев для захвата труб, однако должно быть ясно, что захват на полу 118 буровой установки может быть любым захватом, включающим в себя, не в качестве ограничения, спайдер. Когда захватывающее устройство 104 захватывает трубу 112 и, следовательно, трубную колонну 116, грузоподъемная система 110 и/или приводной механизм 108 могут опустить трубу 112 и трубную колонну 116, пока верх трубы 112 не окажется вблизи пола 118. Затем вновь приводится в действие захват 119 для захвата наращенной трубной колонны 116 вблизи пола 118, и таким способом удерживать наращенную трубную колонну 116 в скважине. Исполнительный механизм 106 высвобождает захватывающее устройство 104 от трубы 112. Затем система 102 может использоваться для захватывания следующей трубы 112, которой необходимо нарастить трубную колонну 116. Этот процесс повторяется до завершения колонны. При опускании трубной колонны 116 приводной механизм 108 может вращать трубную колонну 116. Если трубная колонна 116 оснащается бурильным инструментом 120, вращением трубной колонны 116 можно осуществлять разбуривание ствола скважины при опускании трубной колонны 116. Труба 112 может быть любой трубой скважинной колонны из секции, включающей в себя, не в качестве ограничения, обсадную трубу, трубу хвостовика, эксплуатационную насоснокомпрессорной трубу, бурильную трубу.
На фиг. 2 показана в виде схемы система 102 манипуляции трубами согласно одному варианту осуществления изобретения. Система 102 включает в себя вертлюг 200, уплотнительное устройство 202 в дополнение к приводному механизму 108, исполнительному механизму 106 и захватывающему устройству 104.
Захватывающее устройство 104, как показано на фиг. 2, является внутренним захватывающим устройством, выполненным с возможностью сцепления с внутренней поверхностью трубы 112. Захватывающее устройство 104 имеет набор клиньев 208 для захвата труб, клиновой фиксатор 210 и корпус 212, соединенные с исполнительным механизмом 106. Клинья 208 для захвата труб могут быть любыми клиньями для захвата труб или захватными элементами, предназначенными для захвата трубы 112, предпочтительно клинья 208 для захвата труб имеют рифление (не показаны) для обеспечения захватывающего сцепления. Клиновой фиксатор 210 соединяется с корпусом 212, который может соединяться с исполни- 2 022508 тельным механизмом 106. Исполнительный механизм 106 перемещает втулку 214 вниз для перемещения вниз клиньев 208 для захвата труб. Когда клинья 208 для захвата труб перемещаются вниз, угол клиньев 208 и угол клинового фиксатора 210 перемещает клинья в радиальном направлении от продольной оси захватывающего устройства 104. Это радиальное перемещение наружу перемещает клинья 208 в сцепление с трубой 112. Когда клинья 208 сцепляются с трубой 112, вес трубы должен увеличивать усилие захвата, прилагаемое клиньями 208 вследствие углов клинового замка 210 и клиньев 208. Хотя на фиг. 2 показана втулка 214, перемещающаяся вниз для приведения в действие клиньев 208, может использоваться любая подходящая конфигурация для сцепления клиньев 208 с трубой 112. В другом варианте осуществления изобретения клинья 208 приводятся в действие перемещением клинового фиксатора 210 вверх относительно клиньев 208, тем самым заставляя клинья 208 перемещаться радиально наружу.
В альтернативном варианте осуществления изобретения захватывающее устройство 104 может быть внешним захватом для захватывания трубы 112 снаружи. Внешний захват может включать в себя клинья для захвата труб, которые перемещаются к продольной оси, когда приводятся в действие. Дополнительно может использоваться комбинация внутреннего и внешнего захватывающего устройства 104. Еще дополнительно, внешний захват может включать в себя захватывающее устройство, которое шарнирно поворачивается для сцепления с трубой. Пример внешнего захвата показан в патенте США № 2005/0257933, включенном полностью в этот документ путем ссылки.
Исполнительный механизм 106 схематично показан на фиг. 1 и 2 и может быть механизмом с электрическим, механическим или гидравлическим приводом, разработанным с возможностью разъединять и устанавливать захватывающее устройство 104. Дополнительно, исполнительный механизм 106 может быть исполнительным механизмом с любой комбинацией электрического, механического или гидравлического привода.
Вертлюг 200 предоставляет возможность использования источника электроэнергии или текучей среды, такого как насос (не показан) для передачи текучей среды и/или электроэнергии к исполнительному механизму 106 во время работы, в особенности во время вращения исполнительного механизма 106. Вертлюг 200 может быть обычным вертлюгом, таким как 8СОТТ ΚΌΤΑΚ.Υ §ЕАЬ™ с обычными кольцевыми уплотнениями. Вертлюг 200, показанный на фиг. 2 и 3, является частью переходника 215, у которого имеется нижний ниппельный конец 216 и верхний муфтовый конец 217 для соединения вертлюга 200 с другими составляющими частями буровой установки, такими как верхний привод или корпус 212. Верхний конец корпуса 212 может иметь переходник 218 для соединения захватывающего устройства 104 с вертлюгом 200 или приводным механизмом 108. Переходник 218 может быть просто резьбовым соединением, как показано, или включать в свой состав элемент запирающего устройства, что будет описано более подробно ниже. Приводной механизм 108 может быть любым приводным механизмом, известным в технике для несения трубы 112, таким как верхний привод, компенсатор, или комбинированный верхний привод с компенсатором, или талевый блок. Соединение между приводным механизмом 108 и захватывающим устройством 104 может быть аналогичным переходнику 218 и будет рассмотрено более детально ниже. Корпус 212 выполняется таким, чтобы верхний привод передавал вращательное движение на клинья 208, как рассматривается более детально ниже.
Исполнительный механизм 106 может соединяться с корпусом 212 и функционально соединяться с вертлюгом 200. Вертлюг 200 может, в общем, быть с полым или полнотелым валом с канавками или контактными кольцами и с внешним кольцом, имеющим отверстия для текучей среды или щетки. Вал имеет свободу вращения, в то время как кольцо остается неподвижным. При этом текучая среда распределяется из неподвижной точки к вращающемуся валу, где, в свою очередь, текучая среда дополнительно распределяется к различным составным частям для осуществления работы оборудования, вращающегося с корпусом 212 так, чтобы исполнительный механизм 106 устанавливал и высвобождал клинья 208 для захвата труб.
В одном варианте осуществления изобретения исполнительный механизм 106 является одной или несколькими сборками 300 кольцевых поршней, показанными на фиг. 3. Каждая сборка 300 может включать в себя поршень 302, рабочую камеру 304 с текучей среды, линию (линии) 308 управления (показанные схематически) и входное отверстие 310 текучей среды. Каждая сборка 300 способна приводить в действие захватывающее устройство 104 независимо от других сборок 300. Таким образом, обеспечено встроенное резервирование для обеспечения дублирующей системы безопасности. То есть одна из сборок 300 кольцевых поршней является первичной сборкой, которая необходима для осуществления работы исполнительного механизма 106. Остальные сборки 300 являются резервными и обеспечивают дополнительный дублирующий признак безопасности. Каждая сборка 300 кольцевых поршней работает посредством введения текучей среды в рабочую камеру 304 текучей среды. Текучая среда в рабочей камере 304 прилагает давление к верхней стороне поршня 302. Давление на поршень 302 перемещает поршень 302 вниз. Поршень 302 функционально соединяется с захватывающим устройством 104 посредством втулки 214. Хотя захватывающее устройство 104 показано соединенным с втулкой 214, следует уяснить, что приемлемой является любая форма приведения в действие захватывающего устройства 104 поршнем 302. Для высвобождения захватывающего устройства 104 из трубы 112 текучая среда может вводиться в рабочую камеру 306 разобщающего устройства. Когда давление текучей среды, действую- 3 022508 щее на нижнюю поверхность поршня 302, превышает давление над поршнем 302, поршень 302 может перемещаться вверх, тем самым высвобождая захватывающее устройство 104 из трубы 112. Каждая из сборок 300 кольцевых поршней может иметь рабочую камеру 306 разобщающего устройства или не иметь данную рабочую камеру. Предполагается, что для высвобождения захватывающего устройства 104 давление в рабочих камерах 304 просто сбрасывается, приводной механизм 108 может затем использоваться для высвобождения клиньев 208 для захвата труб, показанных на фиг. 2, из трубы 112. Хотя показаны две сборки 300 кольцевых поршней, должно быть ясно, что может использоваться любое их количество, даже если имеется по меньшей мере одна основная сборка кольцевых поршней и одна резервная или дублирующая сборка поршней.
Линии 308 управления, схематически показанные на фиг. 3, могут быть одной линией управления или множеством линий управления для подачи текучей среды к каждой индивидуальной сборке 300 кольцевых поршней. Линии 308 управления могут включать в себя линию осуществления мониторинга для передачи информации обратно на контроллер 312. Линии 308 управления предоставляют оператору или контроллеру возможность осуществления мониторинга состояния в рабочих камерах текучей среды в каждой индивидуальной сборке 300 кольцевых поршней, включая в себя, но не ограничиваясь этим, давление и температуру. Таким образом, если имеет место неожиданное падение давления в одной из сборок 300 кольцевых поршней, контроллер 312 или оператор могут выполнить переналадки на другие сборки 300 кольцевых поршней для обеспечения сохранения сцепления с трубой 112.
Линии 308 управления, хотя и показаны, как линия управления, могут быть от любого источника текучей среды, известного в технике, такого как кольцевое пространство, окружающее исполнительный механизм 106.
В общем, контроллер 312 может иметь дополнительные линии управления, осуществляющие функциональную связь с талевым блоком, системой определения месторасположения, датчиком, приводным механизмом, механическим трубным ключом и/или устройством для работы с трубами. Дополнительно, контроллер 312 принимает данные от линий мониторинга и приводного механизма. Контроллер 312 может в различных вариантах исполнения иметь связь текучей средой, беспроводную связь (например, инфракрасным излучением, радиочастотным излучением, технологии В1ие1оо1й и тому подобным) или проводную связь с составными частями настоящего изобретения. Иллюстративно, контроллер 312 может осуществлять функциональную связь с приводным механизмом, рабочими камерами текучей среды, захватывающим механизмом 104, разобщающим устройством, системой определения месторасположения, одним или двумя датчиками и другими составляющими частями буровой установки. Контроллер 312 может выполняться с возможностью управления и мониторинга каждой из соответствующих составных частей в полностью автоматизированном режиме (то есть по заранее запрограммированной последовательности, хранящейся в блоке памяти) или согласно отдельным командам, вводимым пользователем.
Хотя это не показано, контроллер 312 может оснащаться блоком центрального компьютерного процессора с возможностью программирования, блоком памяти, запоминающим устройством большой емкости и хорошо известными контурами обеспечения, такими как энергоснабжение, генератор синхронизирующих импульсов, сверхоперативная память, входные/выходные контуры и тому подобными. Когда задействован, оператор может управлять работой захватывающего устройства 104 посредством ввода команд в контроллер 312. В этом случае другой вариант осуществления контроллера 312 включает в себя не показанный пульт управления. Пульт управления может включать в себя клавиатуру, переключатели, рукоятки управления, сенсорную панель и тому подобное.
При осуществлении мониторинга и управления буровой установкой контроллером 312 интегрированная система безопасности может легко адаптироваться к буровой установке 100. Система безопасности может предотвратить падение трубы 112 или трубной колонны 116. В одном варианте осуществления изобретения система безопасности выполнена с возможностью обеспечения индикации надлежащего соединения захватывающего устройства 104 с трубой 112. Таким образом, система безопасности предоставляла бы возможность оператору или контроллеру 312 знать, что захватывающее устройство 104 полностью сцепилось с трубой 112. Когда сцепление захватывающего устройства 104 с трубой 112, которая теперь является частью трубной колонны 116, подтверждается системой безопасности, контроллер 312 или оператор могут высвобождать клинья захвата труб или спайдер на буровом полу 118. Талевый блок затем опустил бы трубную колонну 116 так, чтобы муфтовый конец трубы расположился около пола 118 буровой установки. Контроллер 312 или оператор могут затем вторично привести в действие клинья или спайдер для захватывания трубной колонны 116. С клиньями, сцепленными с трубной колонной 116, контроллер 312 может предоставить возможность захватывающему устройству 104 высвободить трубную колонну 116. Система безопасности также способна осуществлять мониторинг величины крутящего момента свинчивания резьбы труб 112 во время скрепления. Этим гарантируется отсутствие повреждений резьбы во время наращивания и надежное скрепление соединения. Примеры подходящих систем безопасности показаны в патенте США № 6742596 и патентных публикациях США 2005/0096846, 2004/0173358 и 2004/0144547, которые включаются в настоящий документ путем ссылки.
В альтернативном варианте осуществления изобретения исполнительный механизм 106 захватывающего устройства 104 включает в себя одну или несколько сборок 400 поршней и цилиндров, как по- 4 022508 казано на фиг. 4. Сборки 400 поршней и цилиндров соединены с корпусом 212 посредством муфты 402 и соединены с возможностью перемещения с втулкой 214 посредством скользящего кольца 404. Скользящее кольцо 404 соединяется со штоком 406 каждой сборки 400 поршней и цилиндров. Скользящее кольцо 404 соединено с втулкой 214 для приведения в действие захватывающего устройства 104. Должно быть ясно, что может использоваться любой способ крепления сборок 400 поршней и цилиндров к корпусу 212 и втулке 214, известный в технике. Любая из сборок 400 поршней и цилиндров способна перемещать скользящее кольцо 404 для приведения в действие захватывающего устройства 104, таким образом, все кроме одной сборки 400 поршней и цилиндров являются резервными или обеспечивают дублирование и один из поршней является основным исполнительным механизмом. Дополнительно должно быть ясно, что другие источники энергии, кроме источников текучей среды, могут использоваться для подачи энергии на захватывающее устройство 104 как по отдельности, так и вместе с энергией текучей среды. Эти альтернативные источники энергии включают в себя, но не в качестве ограничения, электрические, аккумуляторные и системы хранения энергии, такие как силовые пружины и сжатый газ.
В другом варианте осуществления изобретения исполнительный механизм 106 может приводиться в действие электричеством. Приводимый в действие электричеством исполнительный механизм может оснащаться механическим запирающим устройством, который действует как дублирующая сборка, предотвращающая высвобождение захватывающего устройства 104. Дополнительно, электрический исполнительный механизм может включать в себя несколько устройств приведения в действие для резервирования или как дублирование. Исполнительный механизм с электроприводом может передавать данные на контроллер 312 для передачи данных о его положении оператору. Таким образом, если один запирающий механизм откажет, контроллер 312 может предпринимать шаги для предотвращения случайного высвобождения трубы 112.
Как описано выше, чтобы предусмотреть резервирование или сборку дублирующего предохранительного устройства, резервный исполнительный механизм с возможностью раздельной работы может использоваться для обеспечения действия захватывающего устройства 104 в случае отказа основного исполнительного механизма. В одном варианте осуществления изобретения, как показано на фиг. 3, исполнительный механизм 106 включает в себя четыре сборки 300 кольцевых поршней. Основным исполнительным механизмом может быть одна из сборок 300 кольцевых поршней, в то время, как любая из оставшихся или все оставшиеся сборки 300 кольцевых поршней могут действовать в качестве резервного исполнительного механизма. Резервный исполнительный механизм действует аналогично основному исполнительному механизму. То есть резервный исполнительный механизм прилагает усилие приведения в действие к захватывающему устройству 104, когда текучая среда подается в рабочую камеру 304 резервного исполнительного механизма. Как рассматривалось выше, мониторинг давления текучей среды в рабочей камере 304 может выполняться контроллером 312. Резервный исполнительный механизм должен создавать усилия приведения в действие захватывающего устройства 104 даже в случае отказа первичного исполнительного механизма. Дополнительно, добавочные резервные исполнительные механизмы могут предусматриваться, которые работают аналогично или сходно с резервным исполнительным механизмом.
В другом варианте осуществления изобретения один или несколько клапанов 314, схематически показанных на фиг. 3, располагаются между линией (линиями) управления 308 и рабочей камерой 304 для создания сборки добавочного и/или альтернативной дублирующей предохранительной сборки. Клапан 314 обеспечивает прохождение текучей среды в рабочую камеру 304, но не ее выход из рабочей камеры 304. Клапаны 314 могут устанавливаться на сброс давления, когда приводятся в действие рабочие камеры 306 разобщающего устройства. Клапан 314 обычно является одноходовым клапаном, таким как обратный клапан. Понятно, что может использоваться любой клапан, включая в себя, но не ограничиваясь этим, уравновешивающий клапан. Во время работы текучая среда входит в рабочую камеру 304 и приводит в действие сборку 300 кольцевого поршня, тем самым осуществляя сцепление трубы 112 с клиньями 208 захватывающего устройства 104. Текучая среда также действует для предотвращения расцепления клиньев 208 для захвата труб захватывающего устройства 104 с трубой 112, пока давление не будет приложено к противоположному торцу поршня 302. В этом варианте осуществления изобретения клапан 314 действует для поддержания, по существу, постоянного давления на поршне 302, даже если имеет место самопроизвольная потеря давления в линии (линиях) управления 308 или давление избирательно отключается. Этим, в свою очередь, сохраняет постоянное запирающее усилие на клиньях 208 для захвата труб. Клапаны 314 могут встраиваться в исполнительный механизм 106 или добавляться или подключаться как дополнение к исполнительному механизму 106. Клапан 314 может размещаться в любом месте между источником текучей среды для осуществления работы сборки 300 кольцевого поршня и рабочей камеры 304. Клапан 314 может прикрепляться к каждой рабочей камере 304 или любому числу камер текучей среды в зависимости от требований исполнительного механизма 106. Таким образом, для работы требуется только одна рабочая камера 304 для сцепления клиньев 208 для захвата труб. Дополнительные рабочие камеры 304 могут оборудоваться клапаном 314 аналогично рабочей камере безопасности, которая, когда приводится в действие, предотвращает случайное высвобождение трубы 112 захватывающим устройством 104. Клапаны 314 должны работать на основе одного поршня. Следовательно, если
- 5 022508 используются несколько поршней и если на одном поршне теряется давление или он протекает вследствие отказа уплотнения, резервный исполнительный механизм должен продолжать удерживать усилие установки на клиньях 208 для захвата труб.
В еще одном альтернативном варианте осуществления изобретения резервным исполнительным механизмом является одна или несколько сборок 400 цилиндра и поршня, а основной исполнительный механизм является одной из сборок 400 цилиндра и поршня, показанной на фиг. 4. Как описывалось выше, основной исполнительный механизм и каждый из резервных исполнительных механизмов способен независимо управлять захватывающим устройством 104. Дополнительно, контроллер 312, показанный на фиг. 3, способен осуществлять мониторинг состояния в основном исполнительном механизме и резервных исполнительных механизмах, чтобы гарантировать, что захватывающее устройство 104 остается в зацеплении с трубой 112, когда необходимо.
В еще одном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, несколько сборок 400 цилиндра и поршня оснащаются клапаном 500, схематически показанным на фиг. 5, для создания дублирующей сборки в качестве дополнительного признака безопасности для предотвращения самопроизвольного высвобождения захватывающего устройства 104. Как показано, каждая из сборок 400 включает в себя цилиндр 502 и поршень 504. Могут существовать две линии гидравлического и/или пневматического управления, соединенные с каждой из сборок 400. Линия 506 приведения в действие соединяется с каждым из цилиндров 502. Линия 506 приведения в действие прилагает гидравлическое или пневматическое давление к каждому из поршней 504 для приведения в действие захватывающего устройства 104 (показаны на фиг. 1-4). Линия 512 высвобождения соединяется с каждым из цилиндров 502 под поршнем 504 для высвобождения захватывающего устройства 104. Одна или несколько питающих линий 508 может соединяться с каждой линией 506 приведения в действие. Дополнительно, отдельные питающие линии могут использоваться для передачи мощности на каждую из сборок 400 цилиндра и поршня по отдельности. Каждая линия 506 может оснащаться клапаном 500, хотя она показана имеющей клапан 500, должно быть ясно, что может использоваться всего лишь один клапан 500.
Для приведения в действие захватывающего устройства 104 текучая среда проходит через одну или несколько питающих линий 508. Текучая среда входит в каждую линию 506 приведения в действие, затем проходит через клапаны 500. Клапаны 500 работают таким образом, что предоставляют возможность текучей среде проходить к цилиндру 502, но не назад к питающей линии 508. Когда текучая среда продолжает прохождение через клапаны 500, она заполняет каждую из линий вниз по потоку от клапанов 500. Затем текучая среда может начинать прилагать усилие к поршням 504. Усилие на поршнях 504 заставляет их перемещать скользящее кольцо (показанное на фиг. 4) и приводить в действие захватывающее устройство 104. Затем клинья 208 должны сцепляться с трубой 112. Когда клинья полностью сцеплены с трубой 112, текучая среда не должна больше перемещать поршни 504 вниз. Введение текучей среды может прекращаться при заранее заданном давлении, мониторинг которого осуществляется контроллером 312 или оператором. Единственным усилием на поршни в положении после приведения в действие является давление текучей среды над поршнями 504. Система должна оставаться в таком состоянии до сброса давления переключателями 510 или клапанами 500 или в случае отказа системы. Каждый из клапанов 500 действует, как система безопасности, для предотвращения самопроизвольного высвобождения захватывающим устройством 104 трубы 112. В процессе работы клинья 208 могут высвобождаться приведением в действие переключателей 510 и предоставлением возможности текучей среде уйти от верхнего торца поршней 504. Текучая среда затем вводится в линии 512 высвобождения для подачи давления на нижний торец поршней 504. При высвобождении текучей среды сверху поршня 504 не требуется добавочного усилия для высвобождения клиньев 208 для захвата труб, кроме усилия преодоления трения между клиньями 208 для захвата труб и трубой 112. Хотя клапаны 500 показаны связанными со сборками 400 цилиндра и поршня, должно быть ясно, что клапаны 500 и гидравлическая схема может использоваться связанной с любым исполнительным механизмом, описанным в этом документе.
В еще одном варианте осуществления изобретения одна или все сборки 400 цилиндров и поршней могут по возможности оснащаться гидроаккумулятором, показанным на фиг. 5. Гидроаккумулятор 514 обеспечивает дополнительную безопасность, чтобы гарантировать, что захватывающее устройство 104 не высвободит трубу 112 самопроизвольно. Гидроаккумулятор 514, как показано, находится между клапаном 500 и цилиндром 502 в каждой из линий 506 приведения в действие. Линия 516 гидроаккумулятора осуществляет соединение текучей средой гидроаккумулятора 514 с линиями 506 приведения в действие. Каждый гидроаккумулятор 514 может включать в себя внутреннюю мембрану или диафрагму (не показана). Диафрагма является непроницаемой эластичной мембраной, отделяющей текучую среду системы сборок 400 цилиндров и поршней от сжимаемой текучей среды в гидравлическом аккумуляторе 514. Перед осуществлением работы системы текучей среды сборок 400 цилиндров и поршней гидроаккумулятор 514 заполняется сжимаемой текучей средой до заданного заранее давления. При наличии давления сжимаемой текучей среды только в гидравлическом аккумуляторе 514 диафрагма растягивается для закрытия нижнего конца в сторону линии 516 гидравлического аккумулятора 514. Когда диафрагма находится в этом положении, диафрагма гидравлического аккумулятора достигает максимального растяжения. Когда текучая среда управления сборок 400 цилиндров и поршней входит в гидравлические
- 6 022508 аккумуляторы 514 мембрана или диафрагма начинает перемещаться вверх относительно линий 516 гидравлического аккумулятора. Диафрагма дополнительно сжимает сжимаемую текучую среду по мере перемещения диафрагмы вверх в гидравлических аккумуляторах 514. Когда клинья полностью сцеплены, текучая среда не должна далее перемещать поршни вниз. Текучая среда системы должна продолжать растягивать диафрагму при сжатии сжимаемой текучей среды в гидравлических аккумуляторах 514. Введение текучей среды системы должно останавливаться при заранее заданном давлении. Как рассматривалось выше, система может оставаться в таком состоянии, пока давление не будет сброшено переключателями 510 или в случае отказа системы.
В случае утечки в гидравлической системе система должна медленно начать терять текучую среду системы. При этом сжимаемая текучая среда в гидравлических аккумуляторах 514 поддерживает давление текучей среды системы посредством добавления объема по мере потери текучей среды системы. Когда сжимаемая текучая среда расширяется, диафрагма растягивается, таким образом поддерживая давление текучей среды системы посредством добавления объема в систему. Растяжение диафрагмы пропорционально количеству потерянной текучей среды системы. Другими словами, давление текучей среды системы и, в свою очередь, давление на поршень 504 остается постоянным по мере потери текучей среды системы вследствие растяжения диафрагмы. Диафрагма продолжает перемещаться по мере утечки текучей среды системы до полного растяжения диафрагмы. Когда диафрагма полностью растянется, любая дополнительная утечка текучей среды системы вызовет потерю давления в системе. Мониторинг давления в гидравлических аккумуляторах 514 может осуществляться контроллером 312. Следовательно, при потере давления в гидравлических аккумуляторах 514 контроллер 312 или оператор могут увеличивать давление в сборках 400 цилиндров и поршней, тем самым предотвращая самопроизвольное высвобождение захватывающего устройства 104. Каждый клапан 500 и гидравлический аккумулятор 514 действует независимо для каждой из сборок 400 цилиндров и поршней. Таким образом, может существовать один основной поршень, имеющий клапан 500 и аккумулятор 514 и любое число резервных поршней, имеющих клапаны 500 и аккумуляторы 514, чем обеспечивается увеличенный фактор безопасности. Гидравлические аккумуляторы 514 могут использоваться с любым исполнительным механизмом, описанным в этом документе.
В альтернативном варианте, в отличие от вертлюга 200, вертлюг 600 может соединяться напрямую с исполнительным механизмом 106, как показано на фиг. 6А. Это сокращает общую длину захватывающего устройства 104, поскольку в этом случае не требуется переходник 215. Вертлюг 600 имеет сопло 602 текучей среды, которое прикрепляется к линии 604 управления, соединенной с источником 606 текучей среды, или электроэнергии (показан схематически). Вертлюг 600 дополнительно имеет рабочую камеру 180 текучей среды, сообщающуюся с исполнительным механизмом 106 через отверстие 608 для высвобождения или сцепления клиньев 208 для захвата труб. Вертлюг 600 содержит кожух 610, который может содержать сопло 602 текучей среды, два или больше колец 612 уплотнения и основание 614, которое соединяется напрямую с вращающейся деталью. Дополнительно, вертлюг 600 включает в себя скользящие кольца 616, соединяющие кожух 610 с основанием 614, при этом предоставляя возможность кожуху оставаться неподвижным, когда основание 614 вращается. На фиг. 6В показан вертлюг 600, соединенный с исполнительным механизмом 106А согласно альтернативному варианту осуществления изобретения. На фиг. 6С показаны два вертлюга 600, прикрепленные к исполнительному механизму 106В. Исполнительный механизм 106В имеет поршень 618, который перемещается вверх текучей средой, введенной из нижнего вертлюга 600, и перемещается вниз текучей средой, введенной из верхнего вертлюга 600. Поршень 618 управляет захватывающим устройством 104. Вертлюг 600 может использоваться с исполнительным механизмом 106 любого устройства, описанным в этом документе или известным в технике. Может использоваться любое число вертлюгов 600.
В еще одном варианте осуществления изобретения резервирование для любого из исполнительных механизмов, описанных выше, может осуществляться основной системой текучей среды с дублирующим устройством с электроприводом. Основная система может приводиться в действие электроэнергией, а резервная система может иметь гидравлический или пневматический привод.
В еще одном варианте осуществления изобретения вертлюг 200 и/или вертлюг 600, описанный выше, может иметь форму вращающейся муфты 620, как показано на фиг. 6Ό. Вращающаяся муфта 620 включает в себя внутреннюю деталь 622 вращения и внешнюю неподвижную деталь 624. Внутренняя деталь 622 может соединяться с вращающимися составными частями системы 102 манипуляции трубами, такими как приводной механизм 108 и исполнительный механизм 106. Внешняя неподвижная деталь 624 выполнена с возможностью соединяться с одной или несколькими линиями управления для управления работой составных частей системы 102 манипуляции трубами. Как показано, муфта 620 вращения включает в себя два входных отверстия 626 рабочей текучей среды гидравлической системы и четыре входных отверстия 628 рабочей текучей среды пневматической системы. Любая комбинация входных отверстий рабочей текучей среды гидравлической системы, рабочей текучей среды пневматической системы, электрических и оптоволоконных вводов может использоваться и может включать в себя только одно входное отверстие 626 рабочей текучей среды гидравлической системы и/или одно входное отверстие 628 рабочей текучей среды пневматической системы. Входные отверстия 626 и 628 возможно могут
- 7 022508 включать в себя клапан для управления потоком. Для несения радиальных и осевых нагрузок в состав включается подшипник 630 между внутренней деталью 622 вращения и внешней неподвижной деталью 624. Как показано, подшипник 630 расположен вблизи каждого конца внешней неподвижной детали 624.
Отверстие 626 рабочей текучей среды гидравлической системы сообщено с кольцевой камерой 632 через сквозное отверстие 634 во внешней неподвижной детали 624. Кольцевая рабочая камера 632 охватывает весь внутренний диаметр внешней неподвижной детали 624. Кольцевая рабочая камера 632 сообщена с отверстием 636 управления, расположенным внутри внутренней детали 622 вращения. Отверстие 636 управления может сообщаться с любой из составляющих частей системы 102 для работы с трубами. Например, отверстие 636 управления может сообщаться с исполнительным механизмом 106 для управления работой основного исполнительного механизма и/или резервного механизма.
Для предотвращения протечки между внутренней деталью 622 вращения и внешней неподвижной деталью 624 может предусматриваться гидродинамическое уплотнение 638 в выемках 640 на каждой стороне кольцевой камеры 632. Как показано, гидродинамическое уплотнение 638 является высокоскоростным гребнем системы смазки, выполненным с возможностью уплотнения повышенных давлений, необходимых для рабочей текучей среды гидравлической системы. Гидродинамическое уплотнение 638 может выполняться из любого материала, включающего в себя, но не ограничивающегося этим, резину, полимер, эластомер. Гидродинамическое уплотнение 638 имеет неправильную форму и/или расположение в углублении 640. Неправильная форма и/или расположение гидродинамического уплотнения 638 в углублении 640 выполняется с возможностью создания полости 641 или пространства между стенками выемки 640 и гидродинамическим уплотнением 638. При работе гидравлическая текучая среда входит в кольцевую камеру 632 и проходит в полость 641 между углублением 640 и гидродинамическим уплотнением 638. Рабочая текучая среда гидравлической системы перемещается в полости при вращении внутренней детали 622. Это перемещение осуществляет циркуляцию рабочей текучей среды гидравлической системы в полостях 641 и приводит рабочую текучую среду гидравлической системы в движение между контактными поверхностями гидродинамического уплотнения. Циркуляция и приведение в движение рабочей текучей среды гидравлической системы создает слой рабочей текучей среды гидравлической системы между поверхностями гидродинамического уплотнения 638, углубления 640 и внутренней детали 622 вращения. Слой рабочей текучей среды гидравлической системы осуществляет смазку гидродинамического уплотнения 638 для уменьшения генерирования тепла и увеличения срока службы гидродинамического уплотнения. В альтернативном варианте осуществления изобретения гидродинамическое уплотнение 638 углубления 640 имеет высоту, по существу, одинаковую или больше, чем углубление 640. Гидродинамическое уплотнение 638 может быть длиннее по периметру, чем углубление. Эта конфигурация заставляет гидродинамическое уплотнение 638 изгибаться и сжиматься в углублении, в форме, показанной волнистой линией невидимого контура на фиг. 6Ό. При вращении рабочая текучая среда гидравлической системы циркулирует в полостях 641, как описано выше. Каждое входное отверстие может включать в себя гидродинамическое уплотнение 638. Каждое входное отверстие может иметь отверстие 636 управления для управления работой отдельных инструментов любой из составляющих частей системы 102 для работы с трубами.
Уплотнение 642 может располагаться между внутренней деталью 622 вращения и внешней неподвижной деталью 624 в углублении 640 с каждой из сторон кольцевой камеры 632 входных отверстий 628 рабочей текучей среды пневматической системы. Уплотнение 642 может включать в себя стандартное уплотнение 644 с одной стороны выемки и прокладку 646 с низким коэффициентом трения. Прокладка 646 с низким коэффициентом трения может содержать полимер с низким коэффициентом трения, включающий в себя, но не ограничиваясь этим, Тейоп™ и РЕЕК™. Прокладка 646 с низким коэффициентом трения уменьшает трение стандартного уплотнения 644 во время вращения. Любые из уплотнений, описанные в этом документе, могут использоваться для любых входных отверстий 626 и/или 628.
Система 102 для работы с трубами может включать в себя компенсатор 700, как показано на фиг. 7. Компенсатор 700 компенсирует потерю длины вследствие скрепления резьбы, устраняя необходимость опускать приводной механизм 108 и/или верхний привод во время соединения трубы 112 с трубной колонной 116. Система предоставляет не только возможность компенсации по длине при скреплении резьбы, но также регулирует величину веса, приложенного к резьбе при скреплении, чтобы во время скрепления чрезмерный вес к резьбе не прилагался. Компенсатор 700, как показано, состоит из одного или нескольких компенсирующих поршней 702, соединенных на одном конце с неподвижной площадкой 704. Неподвижная площадка 704 может соединяться с любой частью системы 102 манипуляции трубами, неподвижной в продольном направлении относительно трубы 112. Неподвижная площадка 704, как показано, соединяется с верхним приводом. Другим концом компенсирующие поршни 702 функционально соединяются со сборками 400 поршней и цилиндров посредством соединительного кольца 706. Сборки 400 поршней и цилиндров соединяются с захватывающим устройством 104, как описано выше. Компенсирующие поршни 702 выполнены с возможностью оставаться неподвижными до достижения заранее установленной нагрузки. По достижении нагрузки поршни компенсатора должны предоставить соединительному кольцу 706 возможность перемещаться с нагрузкой, тем самым предоставляя возможность перемещения захватывающему устройству 104.
- 8 022508
При работе захватывающее устройство 104 захватывает трубу 112. Когда только труба 112 соединена с захватывающим устройством 104, компенсирующий поршень 702 должен оставаться в первоначальном положении. Затем труба 112 должна сцепляться с трубной колонной 116, показанной на фиг. 1. Далее приводной механизм должен вращать трубу 112 для ее соединения с трубной колонной 116. Когда выполняется резьбовое соединение, дополнительная нагрузка прилагается к захватывающему устройству 104 и тем самым к компенсирующим поршням 702. Компенсирующие поршни 702 должны перемещаться, реагируя на приложение дополнительной нагрузки, тем самым предоставляя возможность захватывающему устройству 104 перемещаться продольно вниз до завершения резьбового соединения. Хотя компенсатор 700 показан со сборками 400 поршней и цилиндров, должно быть ясно, что компенсатор 700 может использоваться в соединении с любыми исполнительными механизмами, описанными в этом документе.
Управление и мониторинг компенсирующих поршней 702 может осуществляться посредством контроллера 302 через линию (линии) управления 708. Линия (линии) управления 708 обеспечивает осуществление управления и мониторинга давления в компенсирующих поршнях 702 согласно выполняемой работе. Контроллер 312 способен регулировать чувствительность компенсирующих поршней 702 для обеспечения перемещения компенсирующих поршней 702 с реагированием на различные нагрузки.
В другом варианте осуществления изобретения компенсатор 700 является простой шлицевой втулкой или муфтой, не показанной. Шлицевая втулка предоставляет возможность продольного скольжения или перемещения между приводным механизмом 108 и захватывающим устройством 104. В еще одном варианте осуществления изобретения компенсатор может включать в себя комбинацию поршней и шлицевой втулки.
Исполнительный механизм 106 может выполняться с возможностью взаимозаменяемости или модульного использования, как показано на фиг. 8А-8Е. Один исполнительный механизм 106 может управлять работой захватывающего устройства 804 любого размера или разновидности. На фиг. 8 показан исполнительный механизм 106, имеющий сборки 400 поршней и цилиндров, один или несколько компенсирующих поршней 702 и переходник 218 для соединения исполнительного механизма 106 с приводным механизмом 108 (показанным на фиг. 1). Переходник 218 может включать в себя переходник крутящего момента для осуществления мониторинга крутящего момента, прикладываемого к трубе 112. На фиг. 8В8Е показаны различные примеры модульных захватывающих устройств 804, которые могут использоваться с исполнительным механизмом 106. Приведение в действие выбранного захватывающего устройства 804 осуществляется использованием скользящего кольца 802. Модульное скользящее кольцо 802, которое аналогично скользящему кольцу 404, описанному выше, соединяется со сборками 400 поршней и цилиндров и имеет возможность перемещаться ими, как описано выше. Модульное скользящее кольцо 802 выполнено с возможностью соединяться со стыковочным скользящим кольцом 806 модульного захватывающего устройства 804. При соединении со стыковочным скользящим кольцом 806 модульное скользящее кольцо 802 может приводить в действие захватывающее устройство 104, как описано выше. В этом отношении, скользящие кольца 802 и 806 перемещаются в унисон, реагируя на приведение в действие сборок 400 поршней и цилиндров, что, в свою очередь, вызывает сцепление или расцепление захватывающего устройства 104 с трубой 112. Вращающий момент от приводного механизма 108 может передаваться на модульное захватывающее устройство 804 с использованием универсальной пары 808. Как показано, универсальная пара 808 устанавливается на конце вращающегося вала 810 для каждого модульного захватывающего устройства 804. Универсальная пара 808 выполнена с возможностью соединения с валом в исполнительном механизме 106. При соединении универсальной пары 808 с валом исполнительного механизма 106 вращение может передаваться от приводного механизма 108 на вращающийся вал 810 и, в свою очередь, на трубу посредством захватывающего устройства 804.
При работе модульный аспект системы 102 манипуляции трубами предоставляет возможность быстрого и простого размещения трубы 112 любого размера без необходимости демонтажа исполнительного механизма 106 и/или приводного механизма 108. Следовательно, внешнее модульное захватывающее устройство 804, показанное на фиг. 8В, может использоваться для захватывания, соединения с трубой и бурения трубой. Затем внешнее модульное захватывающее устройство 804 затем может демонтироваться посредством отсоединения скользящего кольца 806 от скользящего кольца 802. Внутреннее захватывающее устройство 804, показанное на фиг. 8Е, затем может использоваться для продолжения соединения, спуска труб и бурения трубами 112. Предполагается, что захватывающее устройство любого подходящего размера может использоваться во время выполнения работ. Дополнительно, любой из исполнительных механизмов, описанных в этом документе, может использоваться во взаимодействии с захватывающим устройством 804.
На фиг. 9А и 9В показана система 900 определения месторасположения, которая может использоваться с любой захватывающей сборкой и любыми исполнительными механизмами 106, раскрытыми в настоящем документе. Система 900 определения месторасположения может включаться в состав исполнительного механизма 106, имеющего сборку 400 поршней и цилиндров, как показано. Система 900 определения месторасположения способна отслеживать перемещение скользящего кольца 404 или штока 406 поршня, когда он перемещается сборками 400 поршней и цилиндров. Система 900 может осуществ- 9 022508 лять связь с контроллером 312 для осуществления мониторинга сцепления и расцепления захватывающего устройства 104. Система 900 определения месторасположения отслеживает положение поршней, тем самым отслеживая положение захватывающего устройства 104. Система 900 может включать в себя колесо 902, соединенное с рычагом 904, соединенным со штоком 406 поршня, или, альтернативно, втулкой 214 или скользящим кольцом 404. Когда шток 406 поршня перемещает скользящее кольцо 404 из положения расцепления в положение сцепления, колесо катится по направляющей 906. Направляющая 906 может включать в себя приподнятый участок 907. Когда колесо 902 доходит до приподнятого участка 907, оно перемещает рычаг 904 радиально от шпинделя 212 захватывающего устройства 104. Рычаг 904 соединяется со спусковой скобой 908, которая приводит в действие индикатор 910 месторасположения. Таким образом, спусковая скоба 908 входит в зацепление с индикатором 910 месторасположения, высота и положение спусковой скобы 908 внутри индикатора 910 месторасположения указывает месторасположение штоков 406 поршней и/или скользящего кольца 404 и, следовательно, месторасположение клиньев 208 для захвата труб, не показанных. Хотя показана направляющая 906, имеющая один приподнятый участок, понятно, что направляющая 906 может иметь любую конфигурацию и показывать весь диапазон месторасположения штоков 406 поршней и/или скользящего кольца 404, которое может иметь место во время приведения в действие и расцепления захватывающего устройства. Система 900 определения месторасположения может отправлять и/или принимать пневматический и/или гидравлический сигнал на контроллер 312 и/или источник текучей среды и дополнительно может отправлять электронный сигнал по беспроводной связи или по проводной линии связи. Дополнительно, система 900 может быть любой системой определения месторасположения, включающей в себя, но не ограниченной этим, датчик, основанный на эффекте Холла, тензометр, или любой другой датчик приближения. Сигналы связи с датчиками могут посылаться в обратном направлении через вертлюг и/или посылаться на радиочастотах.
В еще одном варианте осуществления изобретения захватывающее устройство 104 включает в себя датчик 1000 для указания того, что стопорная муфта 1002 захватывающего устройства 104 достигла верха трубы 112, как показано на фиг. 10А и 10В. Стопорная муфта 1002 выполнена с возможностью предотвращения перемещения трубы 112 за захватывающее устройство 104, когда захватывающее устройство 104 сцепляется с трубой 112. Датчик 1000 может обнаруживать трубу 112, когда труба 112 находится вблизи стопорной муфты 1002. При использовании грузоподъемная система 110 и/или приводной механизм 108 должен первоначально опустить захватывающее устройство 104 к трубе 112 для вхождения участка сцепления захватывающего устройства 104 в трубу 112 или охвата трубы 112, если захватывающее устройство 104 является внешним захватом. Когда грузоподъемная система 110 и/или приводной механизм 108 продолжают перемещать захватывающее устройство 104 относительно трубы 112, датчик должен приводиться в действие, когда труба 112 достигнет заранее заданного расстояния от стопорной муфты 1002. Датчик 1000 может послать сигнал на контроллер 312 или оператору для указания достижения заранее заданного расстояния между стопорной муфтой 1002 и трубой 112. Контроллер 312 и/или оператор могут затем остановить грузоподъемную систему 110 и/или приводной механизм 108 для прекращения перемещения захватывающего устройства 104 относительно трубы 112. Затем захватывающее устройство 104 может приводиться в действие для захвата трубы 112 для продолжения бурения или спускоподъемных операций.
Датчик 1000, как показано на фиг. 10А и 10В, является механическим датчиком, установленным в углублении 1004 стопорной муфты 1002, и отклоняется, чтобы выступать ниже нижней поверхности стопорной муфты 1002. На фиг. 10В показан датчик 1000, соединенный с активатором 1006, который управляет работой клапана управления 1008. Активатор 1006, как показано, является стержнем, проходящим через стопорную муфту 1002 и соединенным одним концом с клапаном 1008 управления и другим концом с контактом 1010, выполненным с возможностью сцепления с трубой 112. Датчик 1000 может включать в себя пружину 1007 для отклонения активатора 1006 в не сцепленное положение. Таким образом, когда захватывающее устройство 104 опускается в трубу 112, контакт 1010 сближается с верхним концом трубы 112. Когда контакт 1010 сцепляется с трубой 112, клапан 1008 управления приводится в действие и посылает сигнал на контроллер 312 или оператору, указывающий на расстояние захватывающего устройства 104 в трубе 112. Хотя показан механический датчик, понятно, что датчик 1000 может быть любым датчиком, известным в технике, таким как сборка штока и поршня, тензометр, датчик приближения, оптический датчик, инфракрасный, лазерный датчик. Датчик 1000 помогает предотвращению приложения полного веса подъемной системы 110, исполнительного механизма 106 и приводного механизма 108 к верхней части трубы 112 до соединения трубы 112 с трубной колонной 116. В одном варианте осуществления изобретения данные состояния датчика 1000 могут посылаться обратно через вертлюг и/или посылаться на радиочастоте.
В другом варианте осуществления изобретения оборудование 114 является устройством 1200 запуска цементировочной пробки, выполненным с возможностью использования с захватывающим устройством 104, как показано на фиг. 11А-11В. Устройство 1200 запуска цементировочной пробки может выполняться с возможностью сцепления с любой системой 102 манипуляции трубами, описанной в этом документе, вдобавок к любому устройству спуска/подъема труб буровой установки. Например, устройство 1200 запуска цементировочной пробки может выполняться с возможностью соединения с внешним
- 10 022508 захватывающим устройством, внутренним захватывающим устройством или любой комбинацией внешнего и/или внутреннего захватывающего устройства. Использование устройства 1200 запуска цементировочной пробки во взаимодействии с захватывающим устройством 104 предоставляет возможность оператору использовать инструмент цементирования без демонтажа захватывающего устройства 104. Это экономит время работы буровой установки и сокращает период времени, в течение которого бурильная колонна 116 открыта воздействиям в не зацементированном стволе скважины. Дополнительно, устройство 1200 запуска цементировочной пробки может доставляться на буровой пол в виде единой сборки, которая может перемещаться и соединяться с трубной колонной 116 захватывающим устройством. Это предоставляет возможность быстрого проведения работ с предохранением пробок внутри обсадной колонны и оборудования 114. Дополнительно, устройство 1200 запуска цементировочной пробки нуждается только в прикреплении к системе 102 работы с трубами при выполнении работ цементирования. Устройство 1200 запуска цементной пробки может предоставлять возможность цементирования трубной колонны 116 на месте, исключая необходимость прокачки цемента через захватывающее устройство 104, исполнительный механизм 106 и приводной механизм 108.
Устройство 1200 запуска цементировочной пробки будет описываться для применения с внутренним захватывающим устройством 104. Как показано на фиг. 11А, устройство 1200 запуска имеет верхнее трубное звено 1202 и вертлюг 1204 устройства запуска, входное отверстие 1205 текучей среды и задвижку 1206. Вертлюг 1204 может функционировать аналогично вертлюгам, упомянутым выше. Задвижка 1206 показана, как запорная задвижка; однако она может быть любой задвижкой, включая в себя, но не ограничиваясь этим, шаровую задвижку, шиберную задвижку, клапан одностороннего действия, стравливающий клапан и шаровой клапан Τίν. Задвижка 1206 выполнена с возможностью предотвращения притока цемента и/или буровой текучей среды через устройство 1200 запуска цементировочной пробки во время цементирования. Дополнительно, задвижка 1206 может предотвращать воздействие давления насоса на грузоподъемность захватывающего устройства 104 во время осуществления циркуляции или цементирования. Верхнее трубное звено 1202 устройства запуска 1200 выполнено с возможностью сцепления с захватывающим устройством 104. Таким образом, после спуска трубной колонны 116 и/или осуществления ею бурения и/или прохождения до необходимой глубины захватывающее устройство 104 может высвободить трубную колонну 116 и подобрать устройство запуска 1200. Для захвата устройства 1200 запуска захватывающее устройство 104 вставляется в верхнее трубное звено 1202. Затем исполнительный механизм 106 приводит в действие клинья 208 для захвата труб для захватывающего сцепления с верхним трубным звеном 1202. Затем захватывающее устройство 104 и устройство запуска 1200 цементировочной пробки поднимаются грузоподъемной системой над трубной колонной 116. Грузоподъемная система может затем опустить устройство 1200 запуска цементировочной пробки к трубной колонне 116 для сцепления с ней. Приводной механизм 108 может затем поворачивать устройство 1200 запуска цементной пробки для соединения устройства 1200 запуска цементировочной пробки с трубной колонной 116. Таким образом, цементирование может выполняться с небольшим модифицированием системы 102 для работы с трубами или без него. В одном варианте осуществления изобретения система 102 манипуляции с трубами может иметь возможность уплотнения для предоставления возможности прокачки текучей среды во внутренний диаметр устройства 1200 запуска цементировочной пробки над задвижкой 1206.
Устройство 1200 запуска цементировочной пробки, показанное на фиг. 11А, имеет типичную головку запуска, которая описана в патентах США № 5787979 и 5813457, которые включены в этот документ путем ссылки во всей полноте, и дополнительные элементы вертлюга 1204 и верхнего трубного звена 1202 устройства запуска, выполненного с возможностью захвата захватывающим устройством 104. Устройство 1200(А), показанное на фиг. 11В, показывает использование системы запуска пробки, использующей обычные пробки, а также невращающиеся пробки, такие как описанные в патенте США № 5390736, который включен в этот документ путем ссылки во всей полноте. Устройство 1200(А) запуска дополнительно включает в себя вертлюг 1204 устройства запуска, предоставляющий возможность прокачки текучей среды в скважину, в то время как задвижка 1206 предотвращает прохождение потока текучей среды в захватывающее устройство 104. Текучая среда может быть любой текучей средой, известной в технике, такой как цемент, добываемая текучая среда, буферная жидкость, буровой раствор, текучая среда для преобразования бурового раствора в цемент и тому подобной. Устройства 1200 и 1200А запуска цементировочной пробки могут предоставлять возможность вращения трубной колонны 116 во время работ цементирования.
Должно быть ясно, что устройства 1200 и 1200(А) запуска цементировочной пробки могут использоваться во взаимодействии с хомутами, элеваторами обсадной колонны и даже с другими захватывающими устройствами, такими как пика, или внешним захватывающим устройством для соединения с ранее совершавшей рейсы трубной колонной 116.
Показаны устройства 1200 и 1200(А) запуска цементировочной пробки, имеющие ручное управление устройства высвобождения пробки. В еще одном альтернативном варианте осуществления изобретения устройства 1200 и 1200(А) запуска цементировочной пробки оборудуются системой приведения в действие с дистанционным управлением. В этом варианте осуществления изобретения устройства с вы- 11 022508 свобождением пробки с ручным управлением заменены исполнительными механизмами высвобождения пробок или оснащены ими. Исполнительные механизмы высвобождения пробок имеют гидравлическое, электрическое или беспроводное управление от контроллера 312. Поэтому контроллер или оператор на удаленной площадке может высвобождать каждую пробку 1208 и 1210 в необходимое время, используя активаторы пробок. Обычно активаторы пробок удаляют деталь, которая препятствует прохождению пробки 1208/1210 вниз от устройств 1200 и 1200(А) запуска цементной пробки в трубу 112. Таким образом, с удалением детали после приведения в действие активатора пробки пробка 1208/1210 выполняет свою работу в цементировании. Гидравлические или электрические линии, используемые для управления активаторами пробок, могут включать в себя вертлюг, чтобы осуществлять связь с активаторами пробок во время вращения устройства 1200 и 1200(А) запуска цементировочной пробки. В альтернативном варианте активаторы пробок могут высвобождать шар или ломик, выполненный с возможностью использования с пробками 1208 и 1210.
Во время цементирования предпочтительно осуществлять возвратно-поступательное и вращательное перемещение трубной колонны 116, когда цемент входит в кольцевое пространство между стволом скважины 115 и трубной колонной 116. Возвратно-поступательное и/или вращательное перемещение может осуществляться грузоподъемной системой 110 и приводным механизмом 108 и помогает распределению цемента в кольцевом пространстве. Дистанционно управляемая система приведения в действие устройства запуска цементировочной пробки может быть предпочтительной во время перемещения трубной колонны 116, чтобы предотвратить травмирование оператора во время высвобождения пробок 1208 и 1210 вследствие перемещения устройства запуска цементировочной пробки.
В то время как устройство запуска цементировочной пробки может использоваться или рассматриваться с резервным механизмом безопасности для захватывающего устройства, должно быть понятно, что устройства запуска должно связываться с любыми другими аспектами или объектом изобретения, которые включает в себя этот документ.
На фиг. 13 показана в виде схемы интегрированная система 1400 безопасности и/или блокировочное устройство. Интегрированная система 1400 безопасности может выполняться с возможностью предотвращения повреждения трубы 112 и/или трубной колонны 116 во время работы системы 102 для работы с трубами. В одном варианте осуществления изобретения интегрированная система 1400 безопасности имеет электронное управление посредством контроллера 312. Интегрированная система 1400 безопасности выполнена с возможностью предотвращения высвобождения захватывающего устройства 104 прежде, чем захват 119 захватит трубу 112 и/или трубную колонну 116. Например, при операциях спуска и подъема труб контроллер 312 может первоначально активировать исполнительный механизм 106 захватывающего устройства 104 для захвата трубы 112. Затем контроллер 312 может активировать вращение захватывающего устройства 104 для соединения трубы 112 с трубной колонной 116. Затем контроллер 312 может высвободить захват 119, при этом продолжая удерживать трубу 112 и трубную колонну 116 захватывающим устройством 104. Контроллер 312 должен предотвращать высвобождение трубы 112 прежде, чем захват повторно не захватит трубу 112 и трубную колонну 116. После того как захват повторно захватил трубу 112, контроллер 312 должен предоставить возможность высвобождения трубы 112 захватывающим устройством 104.
Интегрированная система 1400 безопасности может быть также способной осуществлять мониторинг надлежащей величины крутящего момента в резьбе труб 112 во время скрепления. Это обеспечивает то, что трубы не повреждаются во время скрепления и что соединение надежно скреплено. Примеры подходящих систем безопасности показаны в патенте США № 6742596 и публикациях патентных заявок США № 2005/0096846, 2004/0173358 и 2004/0144547, которые включаются в этот документ в виде ссылки во всей полноте.
В другом варианте осуществления изобретения интегрированная система 1400 безопасности может включать в себя систему 900 определения месторасположения. Система 900 определения месторасположения посылает сигнал на контроллер 312, дающий статус захватывающего устройства 104 по отношению к трубе 112. Другими словами, система 900 показывает контроллеру 312, когда труба 112 захвачена и не захвачена захватывающим устройством 104. При проведении работ, после захвата захватывающим устройством 104 трубы 112, система 900 посылает сигнал на контроллер 312, что труба 112 захвачена и подъем захватывающего устройства 104 является безопасным. Приводное устройство 108 и/или грузоподъемная система 110 осуществляет манипуляции с захватывающим устройством 104 для соединения трубы 112 с трубной колонной 116. Контроллер 312 может затем открыть захват 119 для высвобождения трубной колонны 116. Труба 112 опускается и повторно захватывается захватом 119, как описано выше. Затем контроллер 312 высвобождает трубу 112 из захватывающего устройства 104. Система 900 информирует контроллер 312, когда захватывающее устройство 104 безопасно расцеплено с трубой 112. Затем захватывающее устройство 104 может удаляться от трубы 112 без оставления отметок или повреждения трубы 112.
Интегрированная система 1400 безопасности может включать в себя датчик 1000 в другом варианте осуществления изобретения. Датчик 1000 посылает сигнал на контроллер 312, когда стопорная муфта 1002 находится вблизи трубы 112. Таким образом, когда захватывающее устройство 104 приближается к
- 12 022508 трубе 112 и/или трубной колонне 116, на контроллер 312 посылается сигнал до того, как стопорная муфта 1002 ударит по трубе 112. Затем контроллер 312 может остановить перемещение захватывающего устройства 104 и в некоторых случаях поднять захватывающее устройство 104 в зависимости от проводимой работы. Остановка захватывающего устройства предотвращает приложение веса на трубу 112, когда такое действие нежелательно. В другом варианте осуществления изобретения сигнал может включать визуальную или звуковую тревогу, чтобы предоставить возможность оператору принять решение, какие шаги необходимо предпринять.
В еще одном варианте осуществления изобретения интегрированная система 1400 безопасности может включать в себя разобщающее устройство 1300. Разобщающее устройство 1300 может послать сигнал на контроллер 312, оно начинает активировать медленное высвобождение захватывающего устройства 104. Затем контроллер 312 может блокировать разобщающее устройство 1300, поднять захватывающее устройство 104 и/или инициировать действие исполнительного механизма 106 для блокировки разобщающего устройства 1300 в зависимости от ситуации. Например, если медленное высвобождение захватывающего устройства 104 инициируется посредством разобщающего устройства 1300 перед тем, как захват 119 захватывает трубу 112, контроллер 312 может блокировать разобщающее устройство 1300, тем самым предотвращая высвобождение трубы 112 захватывающим устройством 104.
В еще одном альтернативном варианте осуществления изобретения интегрированная система 1400 безопасности выполнена с возможностью управления компенсатором 700 посредством контроллера 312. Когда компенсатор 700 инициируется во время соединения трубы 112 с трубной колонной 116, компенсатор 700 может послать сигнал на контроллер 312. Компенсатор 700 может измерять расстояние, на которое труба 112 переместилась вниз во время соединения. Расстояние, пройденное компенсатором 700, может показывать, выполнено ли соединение между трубой 112 и трубной колонной 116. Когда соединение выполнено, контроллер 312 может предоставить возможность захватывающему устройству 104 расцепиться с трубой 112 и/или компенсатором для его возврата в исходное положение.
В альтернативном варианте осуществления изобретения интегрированная система безопасности может представлять собой одно или несколько механических блокираторов, предотвращающих работу индивидуальных контроллеров одной составной части буровой установки до сцепления с другой составной частью буровой установки.
В процессе работы захватывающее устройство 104 прикрепляется к приводному механизму 108 или вертлюгу 200, которые соединяются с грузоподъемной системой 110 буровой установки 100. Труба 112 зацепляется элеватором (не показан). Элеватор может быть любым элеватором, известным в технике, и может соединяться с системой 102 для работы с трубами любым подходящим способом, известным в технике. Затем элеватор приносит трубу к захватывающему устройству 104. В альтернативном варианте осуществления изобретения захватывающее устройство может приноситься к трубе 112. Затем захватывающее устройство 104 опускается грузоподъемной системой 110 или элеватор поднимает трубу 112 относительно захватывающего устройства 104, пока клинья 208 для захвата труб не окажутся внутри трубы 112. Когда стопорная муфта 1002 захватывающего устройства 104 приблизится к трубе 112, датчик 1000 может послать сигнал на контроллер 312. Затем контроллер 312 может остановить относительное перемещение между захватывающим устройством 104 и трубой 112.
Когда захватывающее устройство 104 оказывается в нужном месте, контроллер 312 автоматически или по команде оператора активирует исполнительный механизм 106. Активируется, по меньшей мере, основной исполнительный механизм исполнительного механизма 106, чтобы поджать клинья 208 для сцепления с трубой 112. Один или несколько резервных исполнительных механизмов могут приводиться в действие как одновременно с основным исполнительным механизмом, так и после его приведения в действие. Основной исполнительный механизм должен гарантировать, что клинья 208 сцепляются с трубой, в то время как резервные исполнительные механизмы гарантируют то, что труба 112 не будет высвобождена преждевременно захватывающим устройством 104. Мониторинг работы основного исполнительного механизма и резервных исполнительных механизмов осуществляется контроллером 312 и/или оператором.
Когда исполнительный механизм 106 активирует захватывающее устройство 104, система 900 определения месторасположения может посылать сигнал на контроллер 312, относящийся к положению клиньев относительно трубы 112. После зацепления трубы 112 приводной механизм 108 или грузоподъемная система 110 могут нести вес трубы 112 для соединения с трубной колонной 116. Затем система 102 для работы с трубами опускает трубу 112, пока труба 112 не сцепится с трубной колонной 116. Затем приводной механизм 108 может вращать трубу 112 для соединения трубы 112 с трубной колонной 116. Во время соединения трубы 112 с трубной колонной 116 компенсаторы 700 могут компенсировать любое осевое перемещение трубы 112 относительно приводного механизма 108. Компенсация предотвращает повреждение резьбы трубы 112. Компенсатор 700 может показывать на контроллер 312 степень соединения между трубой 112 и трубной колонной 116. Когда приводной механизм 108 передает вращение на трубу 112 посредством захватывающего устройства 104 и клиньев 208 для захвата труб, вертлюг предоставляет возможность осуществления связи между вращающимися составными частями и контроллером 312 или любыми источниками текучей среды/электроэнергии. После скрепления соединения трубы 112 и
- 13 022508 трубной колонны 116 захват 119 может высвобождать трубную колонну 116, тогда как захватывающее устройство 104 продолжает нести вес трубы 112 и трубной колонны 116. Затем грузоподъемная система 110 опускает трубную колонну 116 к нужному месту. Затем захват 119 захватывает трубную колонну 116. Во время этой последовательности интегрированная система 1400 безопасности может предотвращать самопроизвольное падение трубной колонны 116 в ствол 115 скважины. Процесс может затем повторяться, пока трубная колонна 116 не достигнет необходимой глубины.
Когда трубная колонна 116 спускается в ствол 115 скважины, буровые растворы могут прокачиваться внутрь трубной колонны 116 через захватывающее устройство 104. Буровые растворы проходят по пути 206 потока (показан на фиг. 2) захватывающего устройства 104. Пакер 204 уплотнительного устройства 202 предотвращает самопроизвольный уход буровых растворов из верха трубной колонны 116.
После спуска трубы 112 и трубной колонны 116 захватывающее устройство 104 может использоваться для сцепления с оборудованием 114 способом, описанным выше. В одном варианте осуществления изобретения оборудованием является устройство 1200/1200(А) запуска цементировочной пробки, показанное на фиг. 11А-11В. Захватывающее устройство 104 сначала сцепляется с верхним трубным звеном 1202, затем устройство 1200 запуска цементировочной пробки сцепляется с трубной колонной 116. После этого первая пробка 1208 сбрасывается в трубную колонну 116 контроллером 312 или оператором. Затем может прокачиваться цемент в устройство 120 запуска цементировочной пробки через входное отверстие 1205 текучей среды и проходить вниз по трубной колонне 116 за первой пробкой 1208. Вертлюг 1204 предоставляет возможность цементу прокачиваться в устройство 1200 запуска цементировочной пробки, в то время как приводной механизм 108 вращается и или возвратнопоступательно перемещает трубную колонну 116, если необходимо. После того как необходимый объем цемента закачивается в трубную колонну 116, контроллер 312 или оператор сбрасывает вторую пробку 1210. Вторая пробка 1210 может проталкиваться вниз по трубной колонне 116 любой подходящей текучей средой, такой как буровая текучая среда. Вторая пробка 1210 продолжает перемещаться вниз по трубной колонне 116, пока не расположится на первой пробке 1208. Затем цементу предоставляется возможность высохнуть в кольцевом пространстве между трубной колонной 116 и стволом 115 скважины. Затем устройство 1200 запуска цементировочной пробки может удаляться из трубной колонны 116 и после этого отсоединяться от захватывающего устройства 104.
При цементировании трубной колонны 116 по месту захватывающее устройство 104 может удаляться из исполнительного механизма 106. Одно из модульных захватывающих устройств 804, показанных на фиг. 8, затем может соединяться с исполнительным механизмом 106 для размещения трубы 112 различных размеров. Новая трубная колонна 116 может скрепляться и спускаться в зацементированную трубную колонну 116 способом, аналогичным описанному выше. Новая трубная колонна 116 может оснащаться инструментом фрезерования и/или бурения на нижнем конце для разбуривания любого мусора в трубной колонне 116 и/или бурения ствола 115 скважины. Процесс, аналогичный описанному выше, используется для спуска и установки этой трубной колонны 116 в ствол скважины. Этот процесс может повторяться, пока спуск труб не будет завершен. Этот процесс может проводиться в обратном порядке для удаления труб из ствола 115 скважины.
В еще одном варианте осуществления изобретения, описываемом в этом документе, раскрывается устройство для захвата труб для использования с верхним приводом. Устройство включает в себя соединение на одном конце для крепления устройства с возможностью вращения к верхнему приводу и одно или несколько захватных элементов на втором конце для захвата трубы. Дополнительно, устройство включает в себя основной исполнительный механизм, выполненный с возможностью перемещать и удерживать захватные элементы в контакте с трубой, и дублирующую сборку, выполненную с возможностью поддерживать захватный элемент в контакте с трубой.
В еще одном варианте осуществления изобретения основной исполнительный механизм имеет гидравлический и/или пневматический привод.
В еще одном варианте осуществления изобретения основной исполнительный механизм имеет электрический привод.
В еще одном варианте осуществления изобретения дублирующая сборка содержит резервный исполнительный механизм с выборочной подачей мощности.
В еще одном варианте осуществления изобретения дублирующая сборка имеет гидравлический привод.
В еще одном варианте осуществления изобретения монитор соединен с контроллером для осуществления мониторинга состояния дублирующей сборки.
В еще одном варианте осуществления изобретения монитор осуществляет мониторинг состояния основного исполнительного механизма.
В еще одном варианте осуществления изобретения дублирующая сборка содержит обратный клапан, взаимодействующий с основным исполнительным механизмом для обеспечения работоспособности основного исполнительного механизма в случае отказа гидравлики.
В еще одном варианте осуществления изобретения дублирующая сборка дополнительно включает в себя добавочный источник текучей среды, для обеспечения работоспособности основного исполнитель- 14 022508 ного механизма в случае отказа гидравлики.
В еще одном варианте осуществления изобретения вертлюг выполнен с возможностью осуществления соединения, связывающего основной исполнительный механизм с источником текучей среды. Дополнительно, второй вертлюг может соединяться с дублирующей сборкой, выполненной с возможностью осуществления соединения, связывающего дублирующую сборку с источником текучей среды. Дополнительно, может предусматриваться второй источник текучей среды.
В еще одном варианте осуществления изобретения, описываемом в этом документе, описывается устройство, захватывающее трубы для использования в стволе скважины. Устройство может включать в себя захватные элементы для захвата трубы, соединенные с вращающимся корпусом. Дополнительно, устройство может включать в себя исполнительный механизм для приведения в действие захватных элементов и запирающее устройство для запирания захватных элементов при сцеплении с внутренним диаметром трубы. Устройство может также включать в себя вертлюг для соединения исполнительного механизма с захватным элементом.
В еще одном варианте осуществления изобретения исполнительный механизм содержит одну или несколько рабочих камер, управляемых давлением текучей среды. Дополнительно, текучая среда может приводить в действие поршень.
В еще одном варианте осуществления изобретения запирающее устройство включает в себя одну или несколько рабочими камер давления, соединенных с источником текучей среды, выполненным для их обеспечения.
В еще одном варианте осуществления изобретения запирающее устройство является одним или несколькими обратными клапанами, расположенными между источником текучей среды и одной или несколькими рабочими камерами давления.
В еще одном варианте осуществления изобретения предусматривается контроллер для осуществления мониторинга давления текучей среды в одной или нескольких камерах давления.
В еще одном варианте осуществления изобретения интегрированная система безопасности включает в себя разобщающее устройство, приводимое в действие приложением нагрузки к захватывающему устройству для приведения в действие поршня с гидравлическим и/или пневматическим приводом. Дополнительно, поршень с гидравлическим и/или пневматическим приводом может соединяться с резистором текучей среды для сужения потока текучей среды. Добавочно, резистор текучей среды может действовать для высвобождения захватывающих деталей из трубы с использованием, по существу, постоянного усилия, прикладываемого в динамике по времени.
В еще одном варианте осуществления изобретения, описанном в этом документе, описывается устройство для захвата труб для использования в стволе скважины. Устройство может включать в себя комплект клиньев для захвата труб с возможностью соединения с вращающимся корпусом для сцепления с внутренним диаметром трубы. Дополнительно, устройство может включать в себя множество рабочих камер текучей среды для приведения в действие клиньев и вертлюг для соединения источника текучей среды с множеством рабочих камер текучей среды.
В еще одном варианте осуществления изобретения рабочие камеры содержат один или несколько основных исполнительных механизмов и один или несколько резервных исполнительных механизмов.
В еще одном варианте осуществления изобретения резервный исполнительный механизм имеет запирающее устройство.
В еще одном варианте осуществления изобретения запирающее устройство содержит обратный клапан, поддерживающий давление в резервном исполнительном механизме. Дополнительно, обратный клапан может предоставлять возможность притока текучей среды в одном направлении по меньшей мере в одну из множества рабочих камер текучей среды.
В еще одном варианте осуществления изобретения источник текучей среды подает рабочую текучую среду гидравлической системы.
В еще одном варианте осуществления изобретения источник текучей среды подает рабочую текучую среду пневматической системы.
В еще одном варианте осуществления изобретения предусматривается контроллер для осуществления мониторинга по меньшей мере одной из множества рабочих камер текучей среды.
В еще одном варианте осуществления изобретения датчик может соединяться стопорной муфтой и выполнен с возможностью осуществлять связь с контроллером, когда стопорная муфта сцепляется с трубой.
В еще одном варианте осуществления изобретения линия управления может иметь возможность соединения с вертлюгом и множеством рабочих камер текучей среды.
В еще одном варианте осуществления изобретения, описанном в этом документе, описывается способ соединения трубы, содержащий создание давления текучей среды от источника текучей среды и передачу давления текучей среды через вертлюг на множество рабочих камер. Вертлюг может иметь два или более кольцевых уплотнений, размещенных в углублениях на каждой стороне входного отверстия текучей среды. Способ дополнительно включает в себя приведение в действие захватного элемента для захвата трубы приложением давления текучей среды к поршням множества рабочих камер. Вдобавок,
- 15 022508 способ может включать в себя вращение трубы с использованием захватного элемента и перемещение текучей среды под давлением в полости между двумя или более кольцевыми уплотнениями и углублением в ответ на вращение трубы. Дополнительно, способ может включать в себя продолжение подачи текучей среды источника через вертлюг в рабочие камеры посредством вертлюга во время вращения.
В еще одном варианте осуществления изобретения способ дополнительно включает в себя запирание по меньшей мере одной рабочей камеры из множества рабочих камер после приведения в действие, при этом запирание по меньшей мере одной рабочей камеры может включать в себя прохождение потока текучей среды через обратный клапан.
В еще одном варианте осуществления изобретения способ дополнительно включает в себя осуществление мониторинга по меньшей мере одной из множества рабочих камер посредством контроллера. Дополнительно захватный элемент может вращаться верхним приводом.
В еще одном варианте осуществления изобретения, описанном в этом документе, раскрыта система манипуляции трубами, содержащая устройство приложения крутящего момента к трубам, соединенное с грузоподъемной системой и захватывающим устройством. Дополнительно система включает в себя устройство запуска цементировочных пробок, выполненное с возможностью избирательно соединяться с захватывающим устройством, имеющее трубный корпус для приема захватывающей детали и одну или несколько пробок, размещенных в трубном корпусе, выполненном с возможностью проведения работ цементирования.
В еще одном варианте осуществления изобретения внутри трубного корпуса может располагаться обратный клапан, предотвращающий прохождение потока текучей среды из устройства запуска в захватывающее устройство.
В еще одном варианте осуществления изобретения предусматривается вертлюг, который предоставляет возможность текучей среде проходить в устройство запуска во время вращения устройства запуска устройством передачи крутящего момента.
В еще одном варианте осуществления изобретения захватывающая деталь представляет собой пику.
В еще одном варианте осуществления изобретения захватный элемент содержит внешний трубный захват.
В еще одном варианте осуществления изобретения описывается способ завершения ствола скважины, включающий в себя создание системы манипуляции трубами, соединенной с грузоподъемной системой, содержащей захватывающее устройство, исполнительный механизм и устройство передачи крутящего момента, захват первой трубы с использованием захватывающего устройства и соединение первой трубы с трубной колонной посредством вращения первой трубы с использованием устройства передачи крутящего момента, при этом трубная колонна частично располагается в стволе скважины. Способ может включать в себя спуск первой трубы и трубной колонны и высвобождение первой трубы из захватывающего устройства. Способ может дополнительно включать в себя захват инструмента цементирования с использованием захватывающего устройства и соединение инструмента цементирования с первой трубой посредством вращения инструмента цементирования. Дополнительный способ может включать в себя прохождение цемента в инструмент цементирования и цементирование, по меньшей мере, участка трубной колонны в стволе скважины.
В еще одном варианте осуществления изобретения способ включает в себя предотвращение прохождения потока цемента в контакт захватывающего устройства с обратным клапаном.
В еще одном варианте осуществления изобретения, описанном в этом документе, описывается разобщающее устройство для высвобождения захватывающего устройства из трубы. Разобщающее устройство включает в себя поршень и поршневой цилиндр, соединенные в корпусе захватывающего устройства. Разобщающее устройство дополнительно включает в себя резистор текучей среды, выполненный с возможностью осуществлять связь текучей средой от камеры высвобождения к поршню созданием сжатого пути прохождения текучей среды. Разобщающее устройство может включать в себя фланец, выполненный с возможностью сцепляться с трубой и увеличивать давление в камере высвобождения, когда вес прилагается к фланцу, и в котором продолжение приложения веса на фланец плавно приводит в действие поршень, тем самым плавно высвобождая захватывающее устройство из трубы.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения предложена система безопасности для использования в системе манипуляции трубами. Система безопасности включает в себя датчик, способный отслеживать перемещение скользящего кольца приведения в действие захватывающего устройства и посылать сигналы на контроллер, когда захватывающее устройство находится в положении сцепления с трубой.
В еще одном варианте осуществления изобретения датчик содержит пусковое средство, приводимое в действие колесом, соединенным с рычагом, при этом, когда исполнительный механизм перемещает скользящее кольцо, колесо перемещается вдоль направляющей, соединенной с исполнительным механизмом. Вдобавок, направляющая может иметь один или несколько приподнятых участков, выполненных с возможностью радиального перемещения колеса и приведения в действие пускового средства при проходе колеса.
В еще одном варианте осуществления изобретения предложен способ осуществления мониторинга
- 16 022508 системы манипуляции трубами. Способ включает в себя перемещение захватывающего устройства к трубе и сцепление датчика, расположенного на стопорной муфте захватывающего устройства, с верхним концом трубы. Способ дополнительно включает в себя передачу сигнала, показывающего, что труба находится в сцепленном положении, от датчика на контроллер и остановку перемещения захватывающего устройства относительно трубы в ответ на сигнал. Дополнительно способ может включать в себя захват трубы захватывающим устройством.
В еще одном варианте осуществления изобретения способ дополнительно включает в себя осуществление мониторинга положения одного или нескольких сцепляющих элементов захватывающего устройства относительно трубы с использованием второго датчика и передачей на контроллер второго сигнала, показывающего, что захватывающее устройство сцеплено с трубой.
В еще одном варианте осуществления изобретения способ дополнительно включает в себя соединение трубы с трубной колонной слайдером на полу буровой установки и проверку надежного закрепления трубного соединения.
В еще одном варианте осуществления изобретения способ дополнительно включает в себя разрешение контроллером высвобождения слайдера после проверки надежности скрепления трубного соединения и захватывающего устройства.
В то время как изложенное выше описывает варианты осуществления настоящего изобретения, дополнительные варианты осуществления изобретения могут выполняться без отхода от его основного объема, и его объем задается следующей формулой изобретения.
Claims (14)
1. Система для манипуляции трубой для использования на буровой установке, содержащая захватывающее устройство для трубы, имеющее захватный элемент, датчик, приспособленный для отслеживания перемещения захватного элемента и направления сигнала на контроллер при нахождении захватывающего устройства в положении сцепления с трубой, и исполнительный механизм, выполненный с возможностью перемещения и удерживания захватного элемента в контакте с трубой.
2. Система по п.1, в которой датчик содержит пусковое устройство, приводимое в действие колесом, соединенным с рычагом и способным перемещаться вдоль направляющей, соединенной с исполнительным механизмом, при перемещении исполнительным механизмом захватывающего механизма.
3. Система по п.2, в которой направляющая имеет один или несколько поднятых участков, выполненных с возможностью радиального перемещения колеса и приведения в действие пускового устройства при проходе колеса.
4. Система по п.1, которая дополнительно содержит датчик указателя для указания положения захватывающего устройства относительно трубы.
5. Система по п.1, в которой захватывающее устройство выполнено с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью трубы.
6. Система по п.1, в которой захватывающее устройство для трубы выполнено с возможностью захвата трубы и передачи крутящего момента трубе для вращения трубы.
7. Способ управления системой для манипуляции трубами по любому из пп.1-6, содержащий следующие стадии:
перемещение захватывающего устройства к трубе;
обнаружение присутствия верхнего конца трубы посредством датчика, расположенного на захватывающем устройстве;
посылка от датчика на контроллер сигнала, указывающего сцепленное положение трубы; останов перемещения захватывающего устройства относительно трубы в ответ на сигнал; захват трубы захватывающим устройством.
8. Способ по п.7, в котором захватывающее устройство останавливают до контакта трубы со стопорной муфтой захватывающего устройства.
9. Способ по п.7 или 8, дополнительно содержащий мониторинг положения одного или нескольких захватных элементов захватывающего устройства относительно трубы с использованием второго датчика и передачу на контроллер второго сигнала, указывающего сцепленное положение захватывающего устройства с трубой.
10. Способ по п.9, в котором мониторинг положения одного или нескольких захватных элементов содержит мониторинг полного диапазона положений захватных элементов.
11. Способ по п.9, в котором мониторинг положения одного или нескольких захватных элементов содержит мониторинг поршня для приведения в действие захватных элементов.
12. Способ по п.11, дополнительно предусматривающий применение второго датчика, который содержит колесо, присоединенное к поршню.
13. Способ по п.9, который содержит соединение трубы к трубной колонне, поддерживаемой слайдером на полу буровой установки, и проверку надежности соединения.
14. Способ по п.13, который содержит разрешение котроллером высвобождения слайдера после
- 17 022508 проверки надежности соединения трубы и захвата трубы захватывающим устройством.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US74945105P | 2005-12-12 | 2005-12-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201100260A1 EA201100260A1 (ru) | 2011-10-31 |
| EA022508B1 true EA022508B1 (ru) | 2016-01-29 |
Family
ID=38124138
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201100260A EA022508B1 (ru) | 2005-12-12 | 2006-12-12 | Устройство для захвата трубы на буровой установке |
| EA200870051A EA015156B1 (ru) | 2005-12-12 | 2006-12-12 | Устройство для захвата трубы на буровой установке |
| EA201500372A EA201500372A1 (ru) | 2005-12-12 | 2006-12-12 | Устройство для захвата трубы на буровой установке |
Family Applications After (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200870051A EA015156B1 (ru) | 2005-12-12 | 2006-12-12 | Устройство для захвата трубы на буровой установке |
| EA201500372A EA201500372A1 (ru) | 2005-12-12 | 2006-12-12 | Устройство для захвата трубы на буровой установке |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (7) | EP2189618A3 (ru) |
| CN (3) | CN102937007A (ru) |
| AT (1) | ATE464455T1 (ru) |
| AU (4) | AU2006325824B2 (ru) |
| BR (1) | BRPI0619754B8 (ru) |
| CA (3) | CA2633182C (ru) |
| DE (1) | DE602006013702D1 (ru) |
| DK (1) | DK2284357T3 (ru) |
| EA (3) | EA022508B1 (ru) |
| NO (5) | NO333092B1 (ru) |
| WO (1) | WO2007070805A2 (ru) |
Families Citing this family (51)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7874352B2 (en) | 2003-03-05 | 2011-01-25 | Weatherford/Lamb, Inc. | Apparatus for gripping a tubular on a drilling rig |
| DE602006013702D1 (de) * | 2005-12-12 | 2010-05-27 | Weatherford Lamb | Vorrichtung zum zugriff auf eine röhre auf einer bohrvorrichtung |
| US7784834B2 (en) | 2007-03-28 | 2010-08-31 | Varco I/P, Inc. | Clamp apparatus for threadedly connected tubulars |
| US7963323B2 (en) | 2007-12-06 | 2011-06-21 | Schlumberger Technology Corporation | Technique and apparatus to deploy a cement plug in a well |
| DK2450524T3 (en) | 2007-12-12 | 2015-09-28 | Weatherford Technology Holdings Llc | Upper drive |
| WO2009135217A2 (en) | 2008-05-02 | 2009-11-05 | Weatherford/Lamb, Inc. | Apparatus and methods for wedge lock prevention |
| CA2821684C (en) * | 2008-05-02 | 2016-04-12 | Weatherford/Lamb, Inc. | Methods and apparatus for gripping a wellbore tubular |
| EP3121367B1 (en) * | 2008-05-02 | 2022-05-11 | Weatherford Technology Holdings, LLC | Tubular handling apparatus |
| US8720541B2 (en) | 2008-06-26 | 2014-05-13 | Canrig Drilling Technology Ltd. | Tubular handling device and methods |
| EP2313601B1 (en) * | 2008-07-18 | 2017-09-13 | Noetic Technologies Inc. | Grip extension linkage to provide gripping tool with improved operational range, and method of use of the same |
| EP2652239B1 (en) | 2010-12-17 | 2017-01-25 | Weatherford Technology Holdings, LLC | Electronic control system for a tubular handling tool |
| WO2012091727A1 (en) * | 2010-12-30 | 2012-07-05 | Canrig Drilling Technology Ltd. | Tubular handling device and methods |
| CN102383741B (zh) * | 2011-07-30 | 2014-03-12 | 徐州盾安重工机械制造有限公司 | 全套管全回转钻机用套管夹紧装置 |
| CN104131790B (zh) * | 2013-05-04 | 2018-04-10 | 江苏康群科技发展有限公司 | 回转式变径油管夹紧器 |
| CN103291234B (zh) * | 2013-06-03 | 2015-06-10 | 中国海洋石油总公司 | 新型的水下水平连接器安装工具的二次锁紧机构 |
| US10487597B2 (en) | 2013-12-06 | 2019-11-26 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Tubular handling tool |
| NO339203B1 (no) * | 2013-12-20 | 2016-11-14 | Odfjell Well Services Norway As | Foringsrørverktøy |
| US9765579B2 (en) * | 2013-12-23 | 2017-09-19 | Tesco Corporation | Tubular stress measurement system and method |
| CA2942356C (en) | 2014-03-18 | 2019-12-31 | Canrig Drilling Technology Ltd. | System for operating a top drive assembly for subterranean operations |
| CN104481392B (zh) * | 2014-12-04 | 2016-06-01 | 连云港黄海勘探技术有限公司 | 立轴岩心钻机双卡盘交替倒杆装置 |
| US10626683B2 (en) * | 2015-08-11 | 2020-04-21 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Tool identification |
| US10465457B2 (en) | 2015-08-11 | 2019-11-05 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Tool detection and alignment for tool installation |
| US10428602B2 (en) | 2015-08-20 | 2019-10-01 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Top drive torque measurement device |
| US10323484B2 (en) | 2015-09-04 | 2019-06-18 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Combined multi-coupler for a top drive and a method for using the same for constructing a wellbore |
| US10309166B2 (en) | 2015-09-08 | 2019-06-04 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Genset for top drive unit |
| US10590744B2 (en) | 2015-09-10 | 2020-03-17 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Modular connection system for top drive |
| CN105507840B (zh) * | 2015-12-31 | 2018-08-14 | 徐州徐工基础工程机械有限公司 | 一种转盘钻机用事故处理装置 |
| US10167671B2 (en) | 2016-01-22 | 2019-01-01 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Power supply for a top drive |
| US11162309B2 (en) | 2016-01-25 | 2021-11-02 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Compensated top drive unit and elevator links |
| CN106121508B (zh) * | 2016-06-24 | 2019-11-26 | 三一重型能源装备有限公司 | 用于回转件的锁紧方法、锁紧装置、顶驱设备和钻机 |
| CN106193000B (zh) * | 2016-08-26 | 2018-04-20 | 中铁一局集团有限公司 | 液压全回转套管钻机 |
| US10704364B2 (en) | 2017-02-27 | 2020-07-07 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Coupler with threaded connection for pipe handler |
| US10954753B2 (en) | 2017-02-28 | 2021-03-23 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Tool coupler with rotating coupling method for top drive |
| US10480247B2 (en) | 2017-03-02 | 2019-11-19 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Combined multi-coupler with rotating fixations for top drive |
| US11131151B2 (en) | 2017-03-02 | 2021-09-28 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Tool coupler with sliding coupling members for top drive |
| US10443326B2 (en) | 2017-03-09 | 2019-10-15 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Combined multi-coupler |
| US10247246B2 (en) | 2017-03-13 | 2019-04-02 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Tool coupler with threaded connection for top drive |
| US10711574B2 (en) | 2017-05-26 | 2020-07-14 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Interchangeable swivel combined multicoupler |
| CN106990042A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-07-28 | 中国石油大学(华东) | 一种固井界面粘结力测定装置 |
| US10526852B2 (en) | 2017-06-19 | 2020-01-07 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Combined multi-coupler with locking clamp connection for top drive |
| US10544631B2 (en) | 2017-06-19 | 2020-01-28 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Combined multi-coupler for top drive |
| US10527104B2 (en) | 2017-07-21 | 2020-01-07 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Combined multi-coupler for top drive |
| US10355403B2 (en) | 2017-07-21 | 2019-07-16 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Tool coupler for use with a top drive |
| US10745978B2 (en) | 2017-08-07 | 2020-08-18 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Downhole tool coupling system |
| US11047175B2 (en) | 2017-09-29 | 2021-06-29 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Combined multi-coupler with rotating locking method for top drive |
| US11441412B2 (en) | 2017-10-11 | 2022-09-13 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Tool coupler with data and signal transfer methods for top drive |
| US10704342B2 (en) * | 2018-05-21 | 2020-07-07 | 2M-Tek, Inc. | Hydraulic actuator with integral torque turn monitoring |
| CN110159220A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-08-23 | 承德市开发区富泉石油机械有限公司 | 石油行业井口设备快速连接装置 |
| CN111963091B (zh) * | 2020-08-05 | 2022-08-12 | 宝鸡金辉石油机械有限公司 | 一种井口设备快速插拔装置 |
| CN115075737B (zh) * | 2022-06-06 | 2023-03-10 | 浙江大学 | 一种自钻冻结式复合钻具及其使用方法 |
| CN116291298B (zh) * | 2023-04-24 | 2023-10-03 | 阜宁县宏达石化机械有限公司 | 具有防错位结构的完井封隔器 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1134693A1 (ru) * | 1979-10-26 | 1985-01-15 | Специальное Конструкторское Бюро Сейсмической Техники | Устройство дл спуска и подъема колонны труб |
| SU1266974A1 (ru) * | 1985-01-02 | 1986-10-30 | Специальное Проектно-Конструкторское Бюро Автоматизации Глубокого Разведочного Бурения | Устройство дл спуска бурильных труб |
| RU2018623C1 (ru) * | 1992-06-05 | 1994-08-30 | Акционерное общество открытого типа "Уральский завод тяжелого машиностроения" | Вращатель труб буровых установок |
| US20020170720A1 (en) * | 2001-05-17 | 2002-11-21 | Weatherford/Lamb, Inc. | Apparatus and methods for tubular makeup interlock |
| US20040144547A1 (en) * | 2000-04-17 | 2004-07-29 | Thomas Koithan | Methods and apparatus for applying torque and rotation to connections |
| US20050257933A1 (en) * | 2004-05-20 | 2005-11-24 | Bernd-Georg Pietras | Casing running head |
Family Cites Families (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE757087A (fr) * | 1969-12-03 | 1971-04-06 | Gardner Denver Co | Mecanisme de devissage de tiges de forage commande a distance |
| US4327261A (en) * | 1977-03-15 | 1982-04-27 | Bj-Hughes Inc. | Apparatus for sensing a distended location on a drill pipe |
| US4529045A (en) * | 1984-03-26 | 1985-07-16 | Varco International, Inc. | Top drive drilling unit with rotatable pipe support |
| US4800968A (en) * | 1987-09-22 | 1989-01-31 | Triten Corporation | Well apparatus with tubular elevator tilt and indexing apparatus and methods of their use |
| US4875530A (en) * | 1987-09-24 | 1989-10-24 | Parker Technology, Inc. | Automatic drilling system |
| US4981180A (en) * | 1989-07-14 | 1991-01-01 | National-Oilwell | Positive lock of a drive assembly |
| CA2518604C (en) * | 1992-04-30 | 2008-03-25 | Dreco Energy Services Ltd. | Gripper head assembly for a pipe handling system |
| US5390736A (en) | 1992-12-22 | 1995-02-21 | Weatherford/Lamb, Inc. | Anti-rotation devices for use with well tools |
| US5388651A (en) * | 1993-04-20 | 1995-02-14 | Bowen Tools, Inc. | Top drive unit torque break-out system |
| US5433279A (en) * | 1993-07-20 | 1995-07-18 | Tessari; Robert M. | Portable top drive assembly |
| US5553667A (en) | 1995-04-26 | 1996-09-10 | Weatherford U.S., Inc. | Cementing system |
| US5806589A (en) * | 1996-05-20 | 1998-09-15 | Lang; Duane | Apparatus for stabbing and threading a drill pipe safety valve |
| NO302774B1 (no) * | 1996-09-13 | 1998-04-20 | Hitec Asa | Anordning til bruk ved skjöting av fôringsrör |
| US5791410A (en) * | 1997-01-17 | 1998-08-11 | Frank's Casing Crew & Rental Tools, Inc. | Apparatus and method for improved tubular grip assurance |
| US6536520B1 (en) * | 2000-04-17 | 2003-03-25 | Weatherford/Lamb, Inc. | Top drive casing system |
| US5896589A (en) * | 1998-06-04 | 1999-04-27 | Chou; Terry | Swimming goggle frame with deformation prevention |
| ATE328185T1 (de) * | 1999-03-05 | 2006-06-15 | Varco Int | Ein- und ausbauvorrrichtung für rohre |
| US6431626B1 (en) * | 1999-04-09 | 2002-08-13 | Frankis Casing Crew And Rental Tools, Inc. | Tubular running tool |
| CA2269393C (en) * | 1999-04-21 | 2008-02-12 | Universe Machine Corporation | Power tong and backup tong system |
| US6311792B1 (en) * | 1999-10-08 | 2001-11-06 | Tesco Corporation | Casing clamp |
| US7107875B2 (en) * | 2000-03-14 | 2006-09-19 | Weatherford/Lamb, Inc. | Methods and apparatus for connecting tubulars while drilling |
| US6412554B1 (en) * | 2000-03-14 | 2002-07-02 | Weatherford/Lamb, Inc. | Wellbore circulation system |
| US7325610B2 (en) * | 2000-04-17 | 2008-02-05 | Weatherford/Lamb, Inc. | Methods and apparatus for handling and drilling with tubulars or casing |
| US7264050B2 (en) | 2000-09-22 | 2007-09-04 | Weatherford/Lamb, Inc. | Method and apparatus for controlling wellbore equipment |
| GB2377233B (en) * | 2000-11-04 | 2005-05-11 | Weatherford Lamb | Safety mechanism for tubular gripping apparatus |
| WO2003102350A2 (en) * | 2002-05-30 | 2003-12-11 | Gray Eot, Inc. | Drill pipe connecting and disconnecting apparatus |
| CA2451263C (en) * | 2002-11-27 | 2010-01-05 | Weatherford/Lamb, Inc. | Methods and apparatus for applying torque and rotation to connections |
| GB2414759B (en) * | 2003-04-04 | 2007-11-07 | Weatherford Lamb | Method and apparatus for handling wellbore tubulars |
| NO20032220L (no) * | 2003-05-15 | 2004-11-16 | Mechlift As | Lofteverktoy II og fremgangsmate for anvendelse av samme |
| EP1730383B1 (en) * | 2004-03-19 | 2011-06-08 | Tesco Corporation | Spear type blow out preventer |
| NO336302B1 (no) * | 2004-06-07 | 2015-07-27 | Varco Int | Apparat og fremgangsmåte for ved hjelp av et toppdrevet rotasjonssystem å holde et rør |
| US7188686B2 (en) * | 2004-06-07 | 2007-03-13 | Varco I/P, Inc. | Top drive systems |
| US7320374B2 (en) * | 2004-06-07 | 2008-01-22 | Varco I/P, Inc. | Wellbore top drive systems |
| US7322406B2 (en) * | 2004-07-16 | 2008-01-29 | Frank's Casing Crew & Rental Tools, Inc. | Elevation sensor for a service hose and an apparatus for positioning and stabbing well tubulars |
| CA2538196C (en) * | 2005-02-28 | 2011-10-11 | Weatherford/Lamb, Inc. | Deep water drilling with casing |
| DE602006013702D1 (de) * | 2005-12-12 | 2010-05-27 | Weatherford Lamb | Vorrichtung zum zugriff auf eine röhre auf einer bohrvorrichtung |
-
2006
- 2006-12-12 DE DE602006013702T patent/DE602006013702D1/de active Active
- 2006-12-12 EA EA201100260A patent/EA022508B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-12-12 EP EP10156425.0A patent/EP2189618A3/en not_active Withdrawn
- 2006-12-12 WO PCT/US2006/061945 patent/WO2007070805A2/en active Application Filing
- 2006-12-12 CA CA2633182A patent/CA2633182C/en active Active
- 2006-12-12 CN CN2012104014786A patent/CN102937007A/zh active Pending
- 2006-12-12 EP EP11157094.1A patent/EP2322755A3/en not_active Withdrawn
- 2006-12-12 AT AT06848570T patent/ATE464455T1/de not_active IP Right Cessation
- 2006-12-12 CN CN2006800525910A patent/CN101365860B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-12-12 CA CA2768010A patent/CA2768010C/en active Active
- 2006-12-12 EA EA200870051A patent/EA015156B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-12-12 EA EA201500372A patent/EA201500372A1/ru unknown
- 2006-12-12 EP EP10188275.1A patent/EP2284356A3/en not_active Ceased
- 2006-12-12 EP EP10188277.7A patent/EP2284357B1/en active Active
- 2006-12-12 CN CN201210400817.9A patent/CN102943637B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-12-12 BR BRPI0619754A patent/BRPI0619754B8/pt not_active IP Right Cessation
- 2006-12-12 EP EP06848570A patent/EP1963612B1/en active Active
- 2006-12-12 EP EP10188272.8A patent/EP2284355A3/en not_active Ceased
- 2006-12-12 DK DK10188277.7T patent/DK2284357T3/da active
- 2006-12-12 EP EP11157091.7A patent/EP2322756A3/en not_active Withdrawn
- 2006-12-12 CA CA2937095A patent/CA2937095C/en active Active
- 2006-12-12 AU AU2006325824A patent/AU2006325824B2/en not_active Ceased
-
2008
- 2008-06-23 NO NO20082811A patent/NO333092B1/no not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-06-22 AU AU2010202601A patent/AU2010202601B2/en not_active Ceased
-
2011
- 2011-05-09 NO NO20110681A patent/NO20110681L/no not_active Application Discontinuation
- 2011-05-09 NO NO20110680A patent/NO342756B1/no not_active IP Right Cessation
- 2011-05-09 NO NO20110682A patent/NO342755B1/no not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-10-29 NO NO20121262A patent/NO20121262L/no not_active Application Discontinuation
-
2013
- 2013-05-06 AU AU2013205714A patent/AU2013205714A1/en not_active Abandoned
-
2016
- 2016-12-14 AU AU2016273903A patent/AU2016273903A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1134693A1 (ru) * | 1979-10-26 | 1985-01-15 | Специальное Конструкторское Бюро Сейсмической Техники | Устройство дл спуска и подъема колонны труб |
| SU1266974A1 (ru) * | 1985-01-02 | 1986-10-30 | Специальное Проектно-Конструкторское Бюро Автоматизации Глубокого Разведочного Бурения | Устройство дл спуска бурильных труб |
| RU2018623C1 (ru) * | 1992-06-05 | 1994-08-30 | Акционерное общество открытого типа "Уральский завод тяжелого машиностроения" | Вращатель труб буровых установок |
| US20040144547A1 (en) * | 2000-04-17 | 2004-07-29 | Thomas Koithan | Methods and apparatus for applying torque and rotation to connections |
| US20020170720A1 (en) * | 2001-05-17 | 2002-11-21 | Weatherford/Lamb, Inc. | Apparatus and methods for tubular makeup interlock |
| US20050257933A1 (en) * | 2004-05-20 | 2005-11-24 | Bernd-Georg Pietras | Casing running head |
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA022508B1 (ru) | Устройство для захвата трубы на буровой установке | |
| US10138690B2 (en) | Apparatus for gripping a tubular on a drilling rig | |
| CA2345244C (en) | An apparatus for facilitating the connection of tubulars using a top drive | |
| CA2641618C (en) | Top drive for casing connection |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Registration of transfer of a eurasian patent by assignment | ||
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM BY KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AZ KZ RU |