EP2799661B1 - Automatische Bohrstangenhandhabung - Google Patents

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EP2799661B1 EP14166503.4A EP14166503A EP2799661B1 EP 2799661 B1 EP2799661 B1 EP 2799661B1 EP 14166503 A EP14166503 A EP 14166503A EP 2799661 B1 EP2799661 B1 EP 2799661B1
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Vesa Sieppi
Juha Säärelä
Timo KÄMÄRÄINEN
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Arctic Drilling Co Ltd Oy
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Arctic Drilling Co Ltd Oy
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    • E21B19/15—Racking of rods in horizontal position; Handling between horizontal and vertical position
    • E21B19/155—Handling between horizontal and vertical position

Definitions

  • the invention relates generally to mining industry. More particularly, the invention relates to drill rod handling in a mobile drilling rig.
  • the manipulator 210 comprises, as shown in Figure 9 , a control circuitry 902, such as at least one processor, and at least one memory 904 including a computer program code (PROG).
  • the memory 904 may be implemented using any suitable data storage technology, such as semiconductor based memory devices, flash memory, magnetic memory devices and systems, optical memory devices and systems, fixed memory and removable memory.
  • the user interface 908 may be used to control the manipulator 210 by the user personnel.
  • the user personnel may locate in the MDR 200 in a reserved, protected space.
  • the gripping unit 214 may in release the drill rod 216 which may already/still be partly screwed to the drill string 108 (which is gripped by the actuator unit 114 below). Then, the gripping unit 214 may be moved back to the start position of Figure 4A , grip the drill rod 216 again and perform the process of Figures 4A to 4C again for as many times as it is needed to completely screw or unscrew the drill rod 216 to/from the drill string 108. This may be beneficial as then no manual labor is needed for the screwing or unscrewing purposes either.

Claims (14)

  1. Ein Manipulator (210), aufweisend:
    Einen Montagesockel (212) zum Montieren des Manipulators (210);
    eine Greifeinheit (214) zum Greifen einer Bohrstange (216);
    einen Schwenkarm (218), der an dem Montagesockel (212) und an der Greifeinheit (214) befestigt ist, wobei der Schwenkarm (218) mindestens sechs gesteuerte Schwenklager (220 bis 230) zwischen dem Montagesockel (212) und der Greifeinheit (214) aufweist, wobei jedes Schwenklager (220 bis 230) eine individuelle Rotationsachse (500 bis 510) zum Bewegen der Greifeinheit (214) entsprechend einer programmierten dreidimensionalen Trajektorie hat;
    mindestens einen Prozessor (902) und mindestens einen Speicher (904), der einen Computerprogrammcode beinhaltet, wobei der mindestens eine Speicher (904) und der Computerprogrammcode eingerichtet sind, um mit dem mindestens einen Prozessor (902):
    Die Mehrzahl von Schwenklagern (220 bis 230) zu steuern um den Schwenkarm (218) dazu zu bringen, die Greifeinheit (214) automatisch entsprechend der programmierten dreidimensionalen Trajektorie zwischen einer ersten Position (232) und einer zweiten Position (234) zu bewegen, wobei:
    die Greifeinheit (214) in der ersten Position (232) die Bohrstange (216) direkt aus/an eine/r Aufbewahrungseinheit (202) für eine Mehrzahl von Bohrstangen greifen oder abgeben kann, und
    die Greifeinheit (214) in der zweiten Position (234) die Bohrstange (216) greifen oder abgeben kann, wenn die Bohrstange (216) entlang einer Bohrachse (116) mit einem Bohrstrang (108) verbunden ist, welcher in ein Bohrloch (110) eintritt; und
    die Greifeinheit (214) zu steuern um die Bohrstange (216) in der ersten Position (232) oder in der zweiten Position (234) automatisch zu greifen oder abzugeben.
  2. Der Manipulator (210) nach Anspruch 1, wobei
    die Greifeinheit (214) mindestens zwei Paare (300, 302) von Klemmbacken (304, 306) aufweist, und der mindestens eine Speicher (904) und der Computerprogrammcode eingerichtet sind, um mit dem mindestens einen Prozessor (902):
    Die Klemmbacken (304, 306) in jedem Paar (300, 302) von Klemmbacken (304, 306) zu einander hin zu bewegen, um die Bohrstange (216) zwischen den Klemmbacken (304, 306) zu greifen.
  3. Der Manipulator (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei
    die Bohrstange (216) und der Bohrstrang (108) an den verbundenen Teilen Schraubgewinde aufweisen und der mindestens Speicher (904) und der Computerprogrammcode eingerichtet sind, um mit dem mindestens einen Prozessor (902):
    Die Mehrzahl von Schwenklagern (220 bis 230) zu steuern um den Schwenkarm (218) dazu zu bringen, die Bohrstange (216) und den Bohrstrang (108) in der zweiten Position (234) automatisch zu verschrauben oder auseinander zu schrauben;
    eine Bohrstrangbetätigungseinheit (114) zu steuern um während des Verschraubens oder Auseinanderschraubens mitzuwirken, wobei die Bohrstrangbetätigungseinheit (114) eingerichtet ist, um den Bohrstrang (108) zu betätigen.
  4. Der Manipulator (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei:
    Ein von dem Montagesockel (212) aus erstes Schwenklager (220) Rotationen um eine erste Achse (500) ermöglicht;
    ein von dem Montagesockel (212) aus zweites und ein drittes Schwenklager (222, 224) jeweils Rotationen um eine zweite und eine dritte Achse (502, 504) ermöglichen, die orthogonal zu der ersten Achse (500) sind;
    ein von dem Montagesockel (212) aus viertes Schwenklager (226) Rotationen um eine vierte Achse (506) ermöglicht, die orthogonal zu der zweiten Achse und zu der dritten Achse (502, 504) ist;
    ein von dem Montagesockel (212) aus fünftes Schwenklager (228) Rotationen um eine fünfte Achse (508) ermöglicht, die orthogonal zu der vierten Achse (506) ist; und
    ein von dem Montagesockel (212) aus sechstes Schwenklager (230) Rotationen um eine sechste Achse (510) ermöglicht, die orthogonal zu der fünften Achse (508) ist.
  5. Der Manipulator (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei
    der mindestens eine Speicher (904) und der Computerprogrammcode eingerichtet sind, um mit dem mindestens einen Prozessor (902):
    Die Mehrzahl von Schwenklagern (220 bis 230) zu steuern um den Schwenkarm (218) dazu zu bringen, die Greifeinheit (214), welche die Bohrstange (216) hält, automatisch in eine Überwachungsposition (606) zu bewegen, in welcher mindestens eine Überwachungseinheit (600 bis 604) den physikalischen Zustand der Bohrstange (216) detektiert; und
    als Reaktion auf den Empfang von Informationen, die darauf hindeuten, dass der physikalische Zustand der Bohrstange (216) unterhalb eines vorbestimmten Schwellwert liegt, die Mehrzahl von Schwenklagern (220 bis 230) zu steuern um den Schwenkarm (218) dazu zu bringen, die Bohrstange (216) automatisch an einen Ort zu bewegen, der nichtverwendbaren Stangen vorbehalten ist.
  6. Der Manipulator (210) nach Anspruch 5, wobei
    die Greifeinheit (214) nach der ersten Position (232) und vor der zweiten Position (234) in die Überwachungsposition (606) bewegt wird.
  7. Der Manipulator (210) nach Anspruch 5, wobei
    die Greifeinheit (214) nach der zweiten Position (234) und vor der ersten Position (232) in die Überwachungsposition (606) bewegt wird.
  8. Der Manipulator (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei
    der mindestens eine Speicher (904) und der Computerprogrammcode eingerichtet sind, um mit dem mindestens einen Prozessor (902):
    Die Mehrzahl von Schwenklagern (220 bis 230) zu steuern um den Schwenkarm (218) dazu zu bringen, sich für einen Zeitraum, der dem Entfernen von Proben (700) von dem Bohrstrang (108) vorbehalten ist, in eine Sicherheitsposition (700) des Manipulators (210) zu bewegen, wobei sich jeder beliebige Punkt des Manipulators (210) in der Sicherheitsposition (700) in mindestens einem Schutzabstand (702) zu der Bohrstrang (108) befindet.
  9. Der Manipulator (210) nach Anspruch 8, wobei
    die Sicherheitsposition (700) bohrtypspezifisch ist, und der mindestens eine Speicher (904) und der Computerprogrammcode eingerichtet sind, um mit dem mindestens einen Prozessor (902):
    Sich Kenntnisse über Sicherheitspositionen bezüglich einer Mehrzahl von Bohrtypen zu verschaffen; und
    die zu verwendende Sicherheitsposition (700) auf der Basis des aktuellen Bohrtyps auszuwählen.
  10. Der Manipulator (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei
    jede Bohrstange (106) eine dem mindestens einen Prozessor (902) bekannte Kennung aufweist, und
    der mindestens eine Speicher (904) und der Computerprogrammcode eingerichtet sind, um mit dem mindestens einen Prozessor (902):
    Den Manipulator (210) dazu zu bringen, die Kennung der Bohrstange (106) zu detektieren, welche gegenwärtig bewegt wird oder welche zu bewegen ist, wobei das Detektieren mit einer Kennungsdetektiereinheit stattfindet, die in dem Manipulator (210) aufgewiesen wird; und
    die erste Position der dreidimensionalen Trajektorie auf Basis der detektierten Kennung anzupassen, wobei jede Bohrstange (216) eine individuellen Ort in der Aufbewahrungseinheit (202) hat.
  11. Der Manipulator (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei
    jede Bohrstange (106) eine dem mindestens einen Prozessor (902) bekannte Kennung aufweist, und
    der mindestens eine Speicher (904) und der Computerprogrammcode eingerichtet sind, um mit dem mindestens einen Prozessor (902):
    Während des Entfernens von Bohrstangen aus dem Bohrstrang (108) zu erkennen, welche Bohrstangen in dem Bohrstrang (108) und in welchen Orten des Bohrstrangs (108) waren;
    den physikalischen Zustand jeder der Bohrstangen, die in dem Bohrstrang (108) waren, zu detektieren; und
    zu detektieren, ob eine spezifische Bohrstange an einem spezifischen Ort des Bohrstrangs (108) stärker beschädigt ist als die anderen Bohrstangen oder nicht.
  12. Der Manipulator (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei
    der Manipulator (210) an einer mobilen Bohranlage (200) montiert ist.
  13. Ein Verfahren zum Bewegen von Bohrstangen zwischen einer ersten Position (232) und einer zweiten Position (234) mit einem Manipulator (210), aufweisend
    einen Montagesockel (212) zum Montieren des Manipulators (210), eine Greifeinheit (214) zum Greifen einer Bohrstange (216), einen Schwenkarm (218), der an dem Montagesockel (212) und an der Greifeinheit (214) befestigt ist, wobei der Schwenkarm (218) mindestens sechs gesteuerte Schwenklager (220 bis 230) zwischen dem Montagesockel (212) und der Greifeinheit (214) aufweist, wobei jedes Schwenklager (220 bis 230) eine individuelle Rotationsachse (500 bis 510) zum Bewegen der Greifeinheit (214) entsprechend einer programmierten dreidimensionalen Trajektorie hat, welches Verfahren aufweist:
    Steuern der Mehrzahl von Schwenklagern (220 bis 230) um den Schwenkarm (218) dazu zu bringen, die Greifeinheit (214) automatisch entsprechend der programmierten dreidimensionalen Trajektorie zwischen der ersten Position (232) und der zweiten Position (234) zu bewegen, wobei:
    Die Greifeinheit (214) in der ersten Position (232) die Bohrstange (216) direkt aus/an eine/r Aufbewahrungseinheit (202) zum Aufbewahren einer Mehrzahl von Bohrstangen greifen oder abgeben kann; und
    die Greifeinheit (214) in der zweiten Position (234) die Bohrstange (216) greifen oder abgeben kann, wenn die Bohrstange (216) entlang einer Bohrachse (116) mit einem Bohrstrang (108) verbunden ist, welcher in ein Bohrloch (110) eintritt; und
    Steuern der Greifeinheit (216) um die Bohrstange (216) in der ersten Position (232) oder in der zweiten Position (234) automatisch zu greifen oder abzugeben.
  14. Ein Computerprogrammprodukt, das auf einem Distributionsmedium verkörpert ist, welches von einem Computer lesbar ist und Programmanweisungen aufweist, welche, wenn sie in einen Apparat geladen werden, das Verfahren nach Anspruch 13 ausführen.
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