EP0887510A1 - Safety switch system for slip-type elevators - Google Patents

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EP0887510A1
EP0887510A1 EP97110337A EP97110337A EP0887510A1 EP 0887510 A1 EP0887510 A1 EP 0887510A1 EP 97110337 A EP97110337 A EP 97110337A EP 97110337 A EP97110337 A EP 97110337A EP 0887510 A1 EP0887510 A1 EP 0887510A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
safety
clamping
valves
switching system
wedges
Prior art date
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EP97110337A
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German (de)
French (fr)
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EP0887510B1 (en
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Manfred Jänsch
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Weatherford Lamb Inc
Original Assignee
WEATHERFORD OIL TOOL
Weatherford Oil Tool GmbH
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Publication date
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Application filed by WEATHERFORD OIL TOOL, Weatherford Oil Tool GmbH filed Critical WEATHERFORD OIL TOOL
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Priority to DE59710808T priority patent/DE59710808D1/en
Priority to PCT/EP1998/003779 priority patent/WO1999000577A1/en
Priority to CA002293294A priority patent/CA2293294C/en
Priority to AU84395/98A priority patent/AU730734B2/en
Priority to US09/445,795 priority patent/US6386282B1/en
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP 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
    • E21B19/02—Rod or cable suspensions
    • E21B19/06—Elevators, i.e. rod- or tube-gripping devices
    • E21B19/07—Slip-type elevators

Definitions

  • the invention relates to a safety switching system for a equipped with clamping wedges and clamping device operable by a flowing medium mm holding and / or lowering or Lifting a pipe string with which a borehole for supporting the rock and mm manufacture a conveyor line is lined.
  • One of the Device is a holding device (spider), with which a pipe string with the help of clamping wedges for screwing with another pipe will apply.
  • a holding device is a device for automatic control of the setting according to US-PS 2,545,177 the wedges used when reaching the desired position of the pipe string.
  • the invention has for its object a safety switching system of the aforementioned Generic to protect the arranged within a tensioning device, no external is exposed to mechanical influences and excludes incorrect switching.
  • the Invention to solve this problem is characterized in that the wedge holder A switching cam for a safety switching valve is attached to the tensioning device, which is attached to the base body arranged of the tensioning device and of the switching cam movable with the tensioning wedge holder can be actuated when the clamping wedges are in their proper clamping position on the pipe string take in.
  • the switching cam preferably has an ramp, a ramp and an intermediate vertical button located on and is from a contact wheel of the switching valve can be driven over.
  • the length of the button is determined by the diameter differences between the largest and the smallest of the pipes to be clamped correctly with the tensioning device.
  • the safety valve of one device is connected upstream of the control valve for actuating the working cylinder for clamping the wedges of the other device.
  • a short-circuit switch for bypassing the safety switch is provided for each clamping device. This switch is actuated in order to be able to initiate a tensioning process on the first pipe of a pipe string to be formed.
  • the individual components of the safety switching system are extraordinary Simplicity, standard training and housed within a tensioner, so that mechanical defects cannot occur due to external influences. Malfunctions are excluded with a high degree of certainty.
  • the safety switch 1 is firmly connected with its housing 2 to a tensioning device and carries at the front end of a resilient holding arm 3 a feeler wheel 4 with which the surfaces 5, 6 and 7 of a switching cam 8 can be run over. Areas 5 and 7 are run-up areas for the feeler wheel, they go into button 6. Their length l "is measured according to the diameter differences between the largest and the smallest of the pipes to be clamped correctly with the tensioning device.
  • the cam 8 moves through its fixed connection with the tensioning wedges of the tensioning device in the direction of the double arrow 9 and, when it is operatively connected to the feeler wheel 4, leaves them reach their switching position via surfaces 5 and 6.
  • the safety switch is not shown in contact position with the switching cam 8 for reasons of better clarity.
  • a base body 10 with wedge surfaces 11 for example, two clamping wedges 12a and 12b are arranged such that they can be set vertically. Between these wedges there is an exciting section of a pipe string 13 to be grasped by setting the wedges.
  • the clamping wedges are fastened to wedge holders 14a and 14b and connected to an annular holding member 17 via force transmission lugs and connecting webs 16a, 16b.
  • the ring-shaped holding member is adjusted vertically via actuating units consisting of working cylinders and adjusting pistons 18a, 18b.
  • the actuators can be operated pneumatically as well as hydraulically. With 19, for example, a supply line for the work equipment is indicated.
  • the feed is controlled via a working valve 20, the actuating lever 21 of which is mechanically connected to a control cylinder 22.
  • a protective cap 23 on the base body 10 largely closes off the entire device from the outside.
  • FIG. 2 shows part of the pipe string 13 with a pipe sleeve 24 inside the pipe open clamping wedges.
  • the larger diameter of the pipe sleeve will set the Prevent tensioning wedges 12a and 12b up to their correct position.
  • the switch cam 8 will therefore not reach because touch wheel 4 of the safety switch 1. The same effect will adjust itself during a tensioning process with a pipe that is positioned correctly but is too large in diameter.
  • FIG. 1 A further incorrect position of the pipe string within a tensioning device is shown in FIG
  • the pipe string to be clamped has not reached the clamping wedges 12a and 12b.
  • the adjusting units 18a and 18b can therefore quickly the clamping wedges to the lower end of the Wedge surface 11 are lowered.
  • the switching cam 8 quickly runs past the feeler wheel 4, so that it is not an effective one to be triggered by the safety switch Switching process comes to the actuators of the second tensioning device, not shown Release releases. The same effect will be felt when clamping with a pipe adjust that is positioned correctly, but is too small in diameter.
  • FIG. 4 shows the pipe string in the prescribed clamping position within the Tensioner.
  • the clamping wedges grip the pipe string below the connecting sleeve 24.
  • the Tensioning wedges can carry out the tensioning process with the help of the adjusting units 18a and 18b and assume their prescribed position within the clamping wedge surface 11.
  • With the Lowering of the clamping wedges 12a and 12b arrives on the holding member 14b of the clamping wedge Switch cam 8 in the area of the feeler wheel 4 and presses it against the housing 2 of the Safety switch.
  • the feeler wheel is in operative connection with the holding surface 6 of the Switch cam 8, which can not be moved further down, so that Tasrad is constantly on the holding surface and the lock on the control cylinder of the not shown second picks up so that it can release the tubing.
  • a switch box 30 (FIG. 5), those for the desired automatic sequence of operations on a drilling rig with a holding device (spider) and a lowering and lifting device (elevator) 32 are contained.
  • the corresponding connecting lines lead from the switch box to the safety valves 1 and 101 on the holding device 31 and to the lowering and lifting device (elevator) 32 and to the associated control cylinders 22 and 122, which are each located on the devices.
  • the components of the entire security system are explained below in the volume of the individual process steps at the beginning of a robbery process.
  • the lowering and lifting device are given the usual designation Elevator "and there holding device with the usual designation Spider ".
  • the entire device is supplied with compressed air via the pressure source 40.
  • the spider can then be opened by pressing the actuating valve 42. Of the Associated switching cam 8 leaves the switching position on the safety valve 1.
  • the work equipment to the actuating valve 142 is shut off and emptied.
  • the elevator can now move through the pipe string formed in the first position with the first two screwed pipes lower.
  • the switch 42 is then actuated again, as a result of which the control cylinder 22 is activated and the spider closes. After the switch cam its proper Has reached position, the safety switch 1 tensions again so that the elevator opens is released.
  • Valves 43 and 143 are safety valves that mutually connect that control cylinders 22 and 122 are actuated at the same time, and that the clamping wedges of spider and elevator can be released simultaneously. Both valves can be shut off by shut-off valves 44 and 144 in order to be able to initiate a work process with the accommodation of the first tubes in the spider and elevator.

Abstract

The invention relates to a safety switching system for a clamping device used for holding and/or lowering and raising a line of pipes (13) lining a borehole. Said safety switching system is mounted inside the clamping device, where it is protected from external mechanical influences. To this end, a shift cam (18) for a safety shift valve (1, 2) is fastened to the clamping wedge support (14a, 14b) of the clamping device. This valve is mounted on the base (10) of the clamping device, and cooperates with the shift cam when the clamping wedges (12a, 12b) adopt their prescribed clamping position on the line of pipes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsschaltsystem für ein mit Spannkeilen ausgerüstetes und durch ein strömendes Medium betätigbares Spanngerät mm Halten und/oder Ablassen oder Heben eines Rohrstrangs, mit dem ein Bohrloch zur Stützung des Gesteins und mm Herstellen einer Förderleitung ausgekleidet wird.The invention relates to a safety switching system for a equipped with clamping wedges and clamping device operable by a flowing medium mm holding and / or lowering or Lifting a pipe string with which a borehole for supporting the rock and mm manufacture a conveyor line is lined.

Beim Herstellen und Ablassen eines Rohrstrangs in ein Bohrloch werden wechselweise die erheblichen Massenkräfte des Rohrstranges aufnehmende Spanngeräte verwendet. Eines der Gerate ist eine Haltevorrichtung (Spider), mit der ein Rohrstrang mit Hilfe von Spannkeilen zum Verschrauben mit einem weiteren Rohr gelten wird. Für eine derartige Haltevorrichtung wird nach der US-PS 2,545,177 eine Vorrichtung zur automatischen Steuerung des Setzens der Spannkeile beim Erreichen der gewünschten Position des Rohrstrangs verwendet.When manufacturing and lowering a pipe string into a borehole, the Considerable inertial forces of the pipe string are used. One of the Device is a holding device (spider), with which a pipe string with the help of clamping wedges for screwing with another pipe will apply. For such a holding device is a device for automatic control of the setting according to US-PS 2,545,177 the wedges used when reaching the desired position of the pipe string.

Da Aufsetzen eines einzelnen Rohres auf einen Rohrstrang geschieht zunächst mit einem Hilfselevator, der da Rohr von einem Rohrlager übernimmt auf den Rohrstrang setzt und während des Verschraubungsvorganges hält. Nach der Beendigung der Verschraubung mit dem unterhalb des aufgesetzten Rohres befindlichen Rohrstrang wird der Hilfselevator abgenommen und durch das zweite Spanngerät, einen Elevator, ersetzt. Dieser ist im wesentlichen mit der Haltevorrichtung baugleich und wird von oben über das zunächst freistehende, mit dem Rohrstrang bereits verschraubte Rohr geschoben, bis seine Spannkeile die vorgeschriebene Position am Rohr erreichen. Anschließend werden seine Spannkeile gesetzt. Since placing a single pipe on a pipe string is done first with one Auxiliary elevator that takes the pipe from a pipe store onto the pipe string and holds during the screwing process. After completing the screwing with The auxiliary elevator becomes the pipe string located below the attached pipe removed and replaced by the second tensioner, an elevator. This is in essentially identical to the holding device and is from above over the first Free-standing pipe, already screwed to the pipe string, pushed up until its clamping wedges reach the prescribed position on the pipe. Then his wedges set.

Das Erreichen der richtigen Position am Rohr ist in der Praxis schwierig. Der Elevator läßt eine genaue Beobachtung zur Bestimmung des richtigen Sitzes seiner Spannkeile nicht zu. Beispielsweise kann da Erfassen eines Teils einer Rohrmuffe zu einem Abrutschen bei der Übernahme der sehr hohen Massenkräfte und zu erheblichen Beschädigungen der Rohrmuffe führen, denn es ist zu beachten, daß der Elevator den gesamten Rohrstrang am oberen Ende eines aufgeschraubten Rohres zu halten und abzusenken hat, sobald die Haltevorrichtung (Spider) vom Rohrstrang gelöst wird. Dies wird erreicht, indem zunächst der Elevator den gesamten Rohrstrang etwas anhebt, um die Haltevorrichtung zu entlasten. Erst dann können deren Spannkeile, beispielsweise mit Hilfe von Preßluft, gelöst werden. Ferner soll verhindert werden, daß aufgrund eines Mißverständnisses die Haltevorrichtung (Spider) geöffnet wird, obwohl der Elevator noch nicht geschlossen ist und dadurch ein vom Spider gehaltenes Rohr oder sogar ein längerer Rohrstrang verlorengeht.In practice, reaching the correct position on the pipe is difficult. The elevator leaves one close observation to determine the correct fit of his wedges does not allow. For example, gripping a part of a pipe sleeve can cause it to slip Assumption of the very high mass forces and considerable damage to the pipe socket lead, because it should be noted that the elevator is the entire pipe string at the top a screwed pipe to hold and lower as soon as the holding device (Spider) is detached from the pipe string. This is achieved by first lifting the raises the entire pipe string slightly to relieve the holding device. Only then can you whose clamping wedges are loosened, for example with the help of compressed air. It is also said to prevent that the holding device (spider) is opened due to a misunderstanding, although the elevator is not yet closed and therefore a tube held by the spider or even a longer pipe string is lost.

Der Verlust eines Rohrstrangs durch ein fehlerhaftes Ansetzen des Elevators oder ein falsches Öffnen des Spiders ist mit hohen Kosten verbunden und daher unbedingt zu vermeiden. Deshalb wurde mit einer Sicherheitsvorrichtung nach der DE 42 27 645 C2 eine Möglichkeit geschaffen, die Spannkeile eines Elevators am Rohr zu setzen, sobald eine Rohrmuffe in den Bereich eines Tatschalters gelangt. Dieses Schaltgerät ist auf der Oberseite des Elevators angeordnet. Mechanische Einflüsse, die zu einem Defekt führen können, sind jedoch nicht auszuschließen und gefährden die notwendige hohe Schaltsicherheit.The loss of a pipe string due to an incorrect installation of the elevator or an incorrect one Opening the spider is expensive and should therefore be avoided. For this reason, a safety device according to DE 42 27 645 C2 has become an option created to place the clamping wedges of an elevator on the pipe as soon as a pipe sleeve in the Area of a switch. This switchgear is on the top of the elevator arranged. However, mechanical influences that can lead to a defect are not exclude and endanger the necessary high switching reliability.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsschaltsystem der eingangs genannten Gattung zu schaffen das geschützt innerhalb eines Spanngerätes angeordnet, keinen äußeren mechanischen Einflüssen ausgesetzt ist und Fehlschaltungen mit Sicherheit ausschließt. Die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, daß am Spannkeilhalter des Spanngeräts ein Schaltnocken für ein Sicherheitsschaltventil befestigt ist, das am Grundkörper des Spanngerätes angeordnet und von dem mit dem Spannkeilhalter bewegbaren Schaltnocken betätigbar ist, wenn die Spannkeile ihre vorschriftsmäßige Klemmposition am Rohrstrang einnehmen.The invention has for its object a safety switching system of the aforementioned Generic to protect the arranged within a tensioning device, no external is exposed to mechanical influences and excludes incorrect switching. The Invention to solve this problem is characterized in that the wedge holder A switching cam for a safety switching valve is attached to the tensioning device, which is attached to the base body arranged of the tensioning device and of the switching cam movable with the tensioning wedge holder can be actuated when the clamping wedges are in their proper clamping position on the pipe string take in.

Vorzugsweise weist der Schaltnocken eine Auflauframpe, eine Ablauframpe und eine zwischen diesen befindliche vertikale Schaltfläche auf und ist von einem Kontaktrad des Schaltvenils überfahrbar. The switching cam preferably has an ramp, a ramp and an intermediate vertical button located on and is from a contact wheel of the switching valve can be driven over.

Die Länge der Schaltfläche wird durch die Durchmesserunterschiede zwischen dem größten und dem kleinsten der mit dem Spanngerät vorschriftsmäßig zu klemmenden Rohre bestimmt.The length of the button is determined by the diameter differences between the largest and the smallest of the pipes to be clamped correctly with the tensioning device.

Für den Einsatz an einem Bohrturm unter Verwendung zweier wechselweise betätigbarer Spanngeräte (Spider und Elevator) ist vorgesehen, daß das Sicherheitsventil eines Gerätes dem Steuerventil für das Betätigen des Arbeitszylinders zum Spannen der Keile des anderen Geräts vorgeschaltet ist.
Zusätzlich ist für jedes Spanngerät ein Kurzschlußschalter zur Umgehung des Sicherheitsschalters vorgesehen. Dieser Schalter wird betätigt, um einen Spannvorgang bei dem ersten Rohr eines zu bildenden Rohrstranges einleiten zu können.For use on a drilling rig using two alternately actuated clamping devices (spider and elevator) it is provided that the safety valve of one device is connected upstream of the control valve for actuating the working cylinder for clamping the wedges of the other device.
In addition, a short-circuit switch for bypassing the safety switch is provided for each clamping device. This switch is actuated in order to be able to initiate a tensioning process on the first pipe of a pipe string to be formed.

Von weiterer großer sicherheitstechnischer Bedeutung ist der Einsatz von zusätzlichen Sicherheitsventilen, die wechselseitig ausschließen, daß die Steuerzylinder für das Öffnen und Schließen der Spanngeräte gleichzeitig wirksam werden und entsprechend ein gleichzeitiges Öffnen der beiden Spanngeräte, beispielsweise bei gleichzeitigem Fehlschalten, verhindern.The use of additional is of great importance in terms of safety Safety valves that mutually exclude that the control cylinders for opening and Closing the clamping devices take effect simultaneously and accordingly a simultaneous Prevent opening of the two tensioning devices, for example in the event of a simultaneous incorrect switching.

Die einzelnen Baukomponenten des Sicherheitsschaltsystems sind von außerordentlicher Einfachheit, marktüblicher Ausbildung und innerhalb eines Spanngeräts untergebracht, so daß mechanische Defekte durch äußere Einwirkungen nicht auftreten können. Fehlschaltungen werden mit hoher Sicherheit ausgeschlossen.The individual components of the safety switching system are extraordinary Simplicity, standard training and housed within a tensioner, so that mechanical defects cannot occur due to external influences. Malfunctions are excluded with a high degree of certainty.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend erläutert. Es zeigen:

Figur 1
eine schaubildliche Prinzipskizze des Sicherheitsschalters mit Schaltnocken,
Figur 2
einen Querschnitt durch ein Spanngerät vor dem Beginn eines Spannvorgangs,
Figur 3
das Spanngerät nach Figur 2 mit gesetzten Keilen bei fehlerhafter Rohrposition,
Figur 4
das Spanngerät nach den Figuren 2 oder 3 mit gesetzten Spannkeilen nach Erreichen der richtigen Rohrposition innerhalb des Gerätes und
Figur 5
den Schaltplan für ein pneumatisch betriebenes Sicherheitsschaltsystem.
In the drawing, an embodiment of the invention is shown schematically and explained below. Show it:
Figure 1
a schematic diagram of the safety switch with switch cams,
Figure 2
a cross section through a clamping device before the start of a clamping process,
Figure 3
2 the clamping device according to FIG. 2 with the wedges in place when the tube position is incorrect,
Figure 4
the tensioning device according to Figures 2 or 3 with set wedges after reaching the correct pipe position within the device and
Figure 5
the circuit diagram for a pneumatically operated safety switching system.

Der Sicherheitsschalter 1 ist mit seinem Gehäuse 2 fest mit einem Spanngerät verbunden und trägt am vorderen Ende eines federnden Haltearms 3 ein Tastrad 4, mit dem die Flächen 5, 6 und 7 eines Schaltnockens 8 überfahren werden können.
Die Flächen 5 und 7 sind Auflaufflächen für da Tastrad, sie gehen in die Schaltfläche 6 über. Deren Länge

Figure 00040001
l" bemißt sich nach den Durchmesserunterschieden zwischen dem größten und dem kleinsten der mit dem Spanngerät vorschriftsmäßig zu Klemmenden Rohre. Der Nocken 8 bewegt sich durch seine feste Verbindung mit den Spannkeilen des Spanngeräts in Richtung des Doppelpfeiles 9 und läßt bei Wirkverbindung mit dem Tastrad 4 diese über die Flächen 5 und 6 in ihre Schaltposition gelangen.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit der Sicherheitsschalter nicht in Kontaktposition mit dem Schaltnocken 8 dargestellt.The safety switch 1 is firmly connected with its housing 2 to a tensioning device and carries at the front end of a resilient holding arm 3 a feeler wheel 4 with which the surfaces 5, 6 and 7 of a switching cam 8 can be run over.
Areas 5 and 7 are run-up areas for the feeler wheel, they go into button 6. Their length
Figure 00040001
l "is measured according to the diameter differences between the largest and the smallest of the pipes to be clamped correctly with the tensioning device. The cam 8 moves through its fixed connection with the tensioning wedges of the tensioning device in the direction of the double arrow 9 and, when it is operatively connected to the feeler wheel 4, leaves them reach their switching position via surfaces 5 and 6.
In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the safety switch is not shown in contact position with the switching cam 8 for reasons of better clarity.

Innerhalb eines Grundkörpers 10 mit Keilflächen 11 sind beispielsweise zwei Spannkeile 12a und 12b vertikal setzbar angeordnet. Zwischen diesen Keilen befindet sich ein durch Setzen der Keile zu erfassender und spannender Abschnitt eines Rohrstrangs 13.
Die Spannkeile sind an Keilhaltern 14a und 14b befestigt und über Kraftübertragungslaschen und Verbindungsstege 16a, 16b mit einem ringförmigen Halteglied 17 verbunden. Das ringförmige Halteglied wird über Stelleinheiten, bestehend aus Arbeitszylindern und Stellkolben 18a, 18b, vertikal verstellt. Die Stelleinheiten können sowohl pneumatisch als auch hydraulisch betätigt werden. Mit 19 ist beispielsweise eine Zuleitung für das Arbeitsmittel angedeutet. Die Zuführung wird über ein Arbeitsventil 20 gesteuert, dessen Betätigungshebel 21 mechanisch mit einem Steuerzylinder 22 verbunden ist. Eine Schutzkappe 23 auf dem Grundkörper 10 schließt die gesamte Einrichtung nach außen weitestgehend ab.Within a base body 10 with wedge surfaces 11, for example, two clamping wedges 12a and 12b are arranged such that they can be set vertically. Between these wedges there is an exciting section of a pipe string 13 to be grasped by setting the wedges.
The clamping wedges are fastened to wedge holders 14a and 14b and connected to an annular holding member 17 via force transmission lugs and connecting webs 16a, 16b. The ring-shaped holding member is adjusted vertically via actuating units consisting of working cylinders and adjusting pistons 18a, 18b. The actuators can be operated pneumatically as well as hydraulically. With 19, for example, a supply line for the work equipment is indicated. The feed is controlled via a working valve 20, the actuating lever 21 of which is mechanically connected to a control cylinder 22. A protective cap 23 on the base body 10 largely closes off the entire device from the outside.

Die Figur 2 zeigt einen Teil des Rohrstrangs 13 mit einer Rohrmuffe 24 innerhalb der noch geöffneten Spannkeile. Der größere Durchmesser der Rohrmuffe wird jedoch das Setzen der Spannkeile 12a und 12b bis in ihre vorschriftsmäßige Position verhindern. Der Schaltnocken 8 wird daher nicht da Tastrad 4 des Sicherheitsschalters 1 erreichen. Die gleiche Wirkung wird sich bei einem Spannvorgang mit einem Rohr einstellen, das zwar vorschriftsmäßig positioniert ist, aber einen zu großen Durchmesser aufweist. FIG. 2 shows part of the pipe string 13 with a pipe sleeve 24 inside the pipe open clamping wedges. The larger diameter of the pipe sleeve, however, will set the Prevent tensioning wedges 12a and 12b up to their correct position. The switch cam 8 will therefore not reach because touch wheel 4 of the safety switch 1. The same effect will adjust itself during a tensioning process with a pipe that is positioned correctly but is too large in diameter.

Eine weitere Fehlposition des Rohrstrangs innerhalb eines Spanngeräts zeigt die Figur 3. Der zu klemmende Rohrstrang hat die Spannkeile 12a und 12b nicht erreicht. Bei der Betätigung der Stelleinheiten 18a und 18b können die Spannkeile deshalb rasch bis an das untere Ende der Keilfläche 11 abgesenkt werden. Dadurch läuft der Schaltnocken 8 rasch am Tastrad 4 vorbei, so daß es nicht zu einem von dem Sicherheitsschalter auszulösenden, wirksamen Schaltvorgang kommt, der die Stelleinheiten des zweiten, nicht dargestellten Spanngeräts zum Lösen freigibt. Die gleiche Wirkung wird sich bei einem Spannvorgang mit einem Rohr einstellen, das zwar richtig positioniert ist, aber einen zu geringen Durchmesser hat.A further incorrect position of the pipe string within a tensioning device is shown in FIG The pipe string to be clamped has not reached the clamping wedges 12a and 12b. When actuated the adjusting units 18a and 18b can therefore quickly the clamping wedges to the lower end of the Wedge surface 11 are lowered. As a result, the switching cam 8 quickly runs past the feeler wheel 4, so that it is not an effective one to be triggered by the safety switch Switching process comes to the actuators of the second tensioning device, not shown Release releases. The same effect will be felt when clamping with a pipe adjust that is positioned correctly, but is too small in diameter.

Die Figur 4 zeigt den Rohrstrang in der vorgeschriebenen Klemmposition innerhalb des Spanngeräts. Die Spannkeile erfassen den Rohrstrang unterhalb der Verbindungsmuffe 24. Die Spannkeile können mit Hilfe der Stelleinheiten 18a und 18b den Spannvorgang durchführen und dabei ihre vorgeschriebene Position innerhalb der Spannkeilfläche 11 einnehmen. Mit dem Absenken der Spannkeile 12a und 12b gelangt der am Halteglied 14b des Spannkeils befestigte Schaltnocken 8 in den Bereich des Tastrades 4 und drückt dieses gegen das Gehäuse 2 des Sicherheitsschalters. Das Tastrad steht dabei in Wirkverbindung mit der Haltefläche 6 des Schaltnockens 8, wobei dieser nicht weiter nach unten bewegt werden kann, so daß das Tasrad ständig an der Haltefläche anliegt und die Sperre über den Steuerzylinder des nicht dargestellten zweiten Spanngeräts aufhebt, so daß dieses den Rohrstrang freigeben kann.Figure 4 shows the pipe string in the prescribed clamping position within the Tensioner. The clamping wedges grip the pipe string below the connecting sleeve 24. The Tensioning wedges can carry out the tensioning process with the help of the adjusting units 18a and 18b and assume their prescribed position within the clamping wedge surface 11. With the Lowering of the clamping wedges 12a and 12b arrives on the holding member 14b of the clamping wedge Switch cam 8 in the area of the feeler wheel 4 and presses it against the housing 2 of the Safety switch. The feeler wheel is in operative connection with the holding surface 6 of the Switch cam 8, which can not be moved further down, so that Tasrad is constantly on the holding surface and the lock on the control cylinder of the not shown second picks up so that it can release the tubing.

Innerhalb eines Schaltkastens 30 (Figur 5) sind die für den gewünschten automatischen Ablauf der Arbeitsvorgänge an einem Bohrturm mit einer Halteeinrichtung (Spider) und einer Senk- und Hebevorrichtung (Elevator) 32 enthalten. Von dem Schaltkasten führen die entsprechenden Verbindungsleitungen zu den Sicherheitsventilen 1 und 101 am Haltegerät 31 und an der Senk- und Hebevorrichtung (Elevator) 32 sowie zu den zugehörigen Steuerzylindern 22 und 122, die sich jeweils an den Geräten befinden. Die Bauelemente des gesamten Sicherheitssystems sollen nachstehend Band der einzelnen Verfahresschritte mit Beginn eines Versehraubungsvorgangs erläutert werden. Dabei werden da Senk- und Hebegerät der Einfachheit halber mit der üblichen Bezeichnung Elevator" und da Haltegerät mit der branchenüblichen Bezeichnung Spider" versehen.Within a switch box 30 (FIG. 5), those for the desired automatic sequence of operations on a drilling rig with a holding device (spider) and a lowering and lifting device (elevator) 32 are contained. The corresponding connecting lines lead from the switch box to the safety valves 1 and 101 on the holding device 31 and to the lowering and lifting device (elevator) 32 and to the associated control cylinders 22 and 122, which are each located on the devices. The components of the entire security system are explained below in the volume of the individual process steps at the beginning of a robbery process. For the sake of simplicity, the lowering and lifting device are given the usual designation Elevator "and there holding device with the usual designation Spider ".

Die gesamte Einrichtung wird über die Druckquelle 40 mit Druckluft versorgt. The entire device is supplied with compressed air via the pressure source 40.

Zunächst sind der Spider und der Elevator geschlossen. Das von Hand schließbare Sicherheits-Bypassventil 41 für den Spider 31 wird geöffnet. Das identische Sicherheits-Bypassventil 141 für den Elevator kann geschlossen bleiben. Daraufhin schaltet das Betätigungsventil 42 für den Spider. Dieser öffnet sich. Mit einem Hilfselevator kann ein Rohr in den Spider gefädelt werden. Über das Betätigungsventil 42 wird anschließend der Spider geschlossen, vorausgesetzt, der Schaltnocken erreicht und hält seine Schaltposition. Anschließend wird das Sicherheits-Bypassventil 41 ausgeschaltet und gesichert, wodurch das Sicherheitssystem über den Sicherheitsschalter 1 eingeschaltet ist.First the spider and the elevator are closed. The manually closable safety bypass valve 41 for the spider 31 is opened. The identical safety bypass valve 141 for the elevator can remain closed. Then the actuating valve 42 switches for the Spider. This opens. A tube can be threaded into the spider using an auxiliary elevator will. The spider is then closed via the actuating valve 42, provided the switch cam reaches and maintains its switch position. Then that will Safety bypass valve 41 turned off and secured, causing the safety system over the safety switch 1 is switched on.

Auf das im Spider gehaltene Rohr wird ein weiteres Rohr mit dem Hilfselevator aufgesetzt und verschraubt. Anschließend kann der geöffnete Elevator über das aufgeschraubte Rohr geschoben werden. Durch Drücken des Betätigungsschalters 142 schließt der Elevator über den Steuerzylinder 122 und spannt das aufgeschraubte Rohr. Über den Schaltnocken wird der Sicherheitsschalter 101 am Elevator aktiviert. Dadurch wird der Weg des Arbeitsmittels zum Betätigungsventil 42 freigegeben.Another tube with the auxiliary elevator is placed on the tube held in the spider and screwed. Then the opened elevator can be screwed onto the pipe be pushed. Pressing the actuation switch 142 closes the elevator the control cylinder 122 and clamps the screwed tube. Over the switch cam the Safety switch 101 activated on the elevator. This turns the path of the work equipment into Actuating valve 42 released.

Anschließend kann der Spider durch Drücken des Betätigungsventils 42 geöffnet werden. Der zugehörige Schaltnocken 8 verläßt die Schaltposition am Sicherheitsventil 1. Das Arbeitsmittel zum Betätigungsventil 142 wird abgesperrt und entleert. Der Elevator kann jetzt den durch die beiden ersten verschraubten Rohre gebildeten Rohrstrang bis in die gewünschte Position absenken. Anschließend wird erneut der Schalter 42 betätigt, wodurch der Steuerzylinder 22 aktiviert wird und der Spider schließt. Nachdem der Schaltnocken seine vorschriftsmäßige Position erreicht hat, spannt erneut der Sicherheitsschalter 1, so daß der Elevator zum Öffnen freigegeben wird.The spider can then be opened by pressing the actuating valve 42. Of the Associated switching cam 8 leaves the switching position on the safety valve 1. The work equipment to the actuating valve 142 is shut off and emptied. The elevator can now move through the pipe string formed in the first position with the first two screwed pipes lower. The switch 42 is then actuated again, as a result of which the control cylinder 22 is activated and the spider closes. After the switch cam its proper Has reached position, the safety switch 1 tensions again so that the elevator opens is released.

Die Ventile 43 und 143 sind Sicherheitsventile, die wechselseitig verbindern, däß die Steuerzylinder 22 und 122 gleichzeitig betätigt und dadurch die Spannkeile von Spider und Elevator gleichzeitig gelöst werden können.
Beide Ventile können durch Absperrventile 44 und 144 abgesperrt werden, um einen Arbeitsvorgang mit der Aufnahme der ersten Rohre in Spider und Elevator einleiten zu können.Valves 43 and 143 are safety valves that mutually connect that control cylinders 22 and 122 are actuated at the same time, and that the clamping wedges of spider and elevator can be released simultaneously.
Both valves can be shut off by shut-off valves 44 and 144 in order to be able to initiate a work process with the accommodation of the first tubes in the spider and elevator.

Claims (8)

Sicherheitsschaltsystem für ein mit Spannkeilen ausgerüstetes und durch ein strömendes Arbeitsmittel betätigbares Spanngerät mm Halten und/oder Ablassen oder Heben eines Rohrstrangs, mit dem ein Bohrloch zur Stützung des Gesteins und zum Herstellen einer Förderleitung ausgekleidet wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Spannkeilhalter (14) des Spanngerätes ein Schaltnocken (8) für ein Sicherheitsschaltventil (1) befestigt ist, das am Grundkörper (10) des Spanngerätes angeordnet und mit dem Schaltnocken in Wirkverbindung steht, wenn die Spannkeile ihre vorschriftsmäßige Klemmposition am Rohrstrang einnehmen.Safety switching system for one equipped with clamping wedges and flowing through one Work tool actuated clamping device mm holding and / or lowering or lifting one Pipe string that connects a borehole to support the rock and to make one Delivery line is lined, characterized in that on the wedge holder (14) of the Clamping device a switching cam (8) for a safety switching valve (1) is attached to the Base body (10) of the clamping device arranged and in operative connection with the switching cam stands when the clamping wedges assume their correct clamping position on the pipe string. Sicherheitsschaltsystem nach Anspruch 1 für den Einsatz an einem Bohrturm unter Verwendung zweier wechselweise betätigbarer Spanngeräte, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsschaltventil eines Gerätes (Elevator) dem Steuerventil für das Betätigen des Arbeitszylinders zum Spannen der Keile des anderen Gerätes (Spider) vorgeschaltet ist und umgekehrt.Safety switching system according to claim 1 for use on a derrick Use of two alternately actuated clamping devices, characterized in that the Safety switching valve of a device (elevator) the control valve for actuating the Working cylinder for clamping the wedges of the other device (Spider) is connected upstream and vice versa. Sicherheitsschaltsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltnocken (8) eine Auflauframpe, eine Ablauframpe und eine zwischen diesen befindliche Schaltfläche (6) aufweist und von einem Kontaktrad (4) des Schaltventils überfahrbar ist.Safety switching system according to claim 1, characterized in that the Switching cams (8) a ramp, a ramp and one located between them Has button (6) and can be run over by a contact wheel (4) of the switching valve. Sicherheitsschaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lange
Figure 00070001
l" der Schaltfläche durch die Durchmesserdifferenz zwischen dem größten und dem kleinsten der mit dem Spanngerät vorschriftsmäßig klemmbaren Rohre bestimmt ist. Safety switching system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the length
Figure 00070001
l "of the button is determined by the difference in diameter between the largest and the smallest of the tubes which can be clamped correctly with the tensioning device. Sicherheitsschaltsystem nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Spanngerät ein Bypass-Schaltventil (41, 141) zur Umgehung des Sicherheitsschalters vorgesehen ist.Safety switching system according to claims 2 and 3, characterized in that for each tensioning device has a bypass switching valve (41, 141) to bypass the safety switch is provided. Sicherheitsschaltsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Steuerzylindern (22, 122) mm Setzen der Spankeile der beiden Spanngeräte Sicherheitsventile (43, 143) vorgeschaltet sind derart, daß bei der Betätigung des Steuerzylnders eines Spanngerätes der Steuerzylinder des jeweils anderen Gerätes blockiert wird.Safety switching system according to one of claims 2 to 5, characterized in that that the control cylinders (22, 122) mm setting the chip wedges of the two clamping devices Safety valves (43, 143) are connected upstream in such a way that when the Control cylinder of one clamping device the control cylinder of the other device blocked becomes. Sicherheitsschaltsystem nach Anpruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Sicherheitsventilen (43, 143) Absperrventile (44, 144) mm Außerbetriebsetzen der Sicherheitsventile vorgeschaltet und die Absperrventile durch die Betätigung der Bypassventile (41, 141) zur Umgehung der Sicherheitsschalter Schaltbar sind.Safety switching system according to claim 6, characterized in that the Safety valves (43, 143) Shut-off valves (44, 144) mm Decommission the Safety valves upstream and the shut-off valves by operating the bypass valves (41, 141) to bypass the safety switch are switchable. Sicherheitsschaltsystem nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsventile (43, 143) und Absperrventile (44, 144) mit Rückstellfedern zur automatischen Rückstellung nach einer Druckentlastung versehen sind.Safety switching system according to claims 6 and 7, characterized in that the safety valves (43, 143) and shut-off valves (44, 144) with return springs automatic reset after pressure relief.
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