ITPC20110009A1

ITPC20110009A1 - AUTOMATED HANDLING SYSTEM OF TUBULARS FOR DRILLING SYSTEMS.

Info

Publication number: ITPC20110009A1
Authority: IT
Inventors: Michele Bagassi; Simone Bagassi
Original assignee: Michele Bagassi; Simone Bagassi
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2012-10-02

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per TITOLO: Description of the industrial invention having as TITLE:

Sistema di movimentazione automatizzato dei tubolari per impianti di perforazione Automated tubular handling system for drilling rigs

Questo sistema è costituito da due gruppi principali: This system consists of two main groups:

Il primo gruppo di attrezzature che ha il compito di maneggiare tutti i tipi di tubolari e alimentare il caricatore dei tubolari "lay up and down machine", è composto da: The first group of equipment that has the task of handling all types of tubulars and feeding the "lay up and down machine" tubular loader, is composed of:

a contenitori di tubolari che oltre a contenere un certo numero di tubolari sollevano anche gli strati idraulicamente to tubular containers which in addition to containing a certain number of tubulars also lift the layers hydraulically

b telai oscillanti su cui sono appoggiati i tubolari b oscillating frames on which the tubulars are placed

c caricatore dei tubolari che solleva o abbassa i tubolari tra il piano terra e il piano di lavoro c tubular loader that raises or lowers the tubulars between the ground floor and the work surface

d ponte di manoyra automatico che parcheggia le lunghezze dei tubolari d automatic manoyra bridge that parks the lengths of the tubulars

Questo sistema ha lo scopo di rendere più sicuro il lavoro sugli impianti di perforazione. In aggiunta a questo sistema di manipolazione delle attrezzature, per aumentare la sicurezza, abbiamo ingegnerizzato anche un sistema frenante per la testa motrice posto sulle guide del mast dove scorre la stessa; questo per impedire, nel caso le corde che la tengono sospesa si rompessero, che la testa motrice cada con tutto il suo peso sul piano di lavoro. Tale sistema interviene sul telaio equilibratore a cui è sospesa la testa motrice, bloccandola con dei cunei sulle guide del mast mediante un sistema idraulico od elettrico. This system is intended to make work on drilling rigs safer. In addition to this equipment handling system, to increase safety, we have also engineered a braking system for the drive head placed on the guides of the mast where it slides; this is to prevent the drive head from falling with all its weight on the work surface if the ropes holding it suspended should break. This system intervenes on the balancing frame from which the driving head is suspended, locking it with wedges on the mast guides by means of a hydraulic or electric system.

a / contenitori dei tubolari contengono un certo numero di tubolari in strati e possono prendere o dare i tubolari da e ai telai oscillanti il contenitore dei tubolari solleva o abbassa i diversi strati di tubolari con il compito di riempire o vuotare i telai oscillanti durante la manovra di estrazione o messa in pozzo dei tubolari stessi. Sono composti da un telaio fisso esterno principale che contiene un altro telaio interno che si solleva o abbassa posto sotto i tubolari; sotto il telaio interno è inserito un cilindro idraulico che, controllato dalla cabina di comando o con una leva vicino al contenitore, solleva o abbassa il telaio interno dove sono collocati gli strati dei tubolari. a / tubular containers contain a certain number of tubulars in layers and can take or give the tubulars to and from the oscillating frames the tubular container raises or lowers the different layers of tubulars with the task of filling or emptying the oscillating frames during the maneuver of extraction or putting in the well of the tubulars themselves. They consist of a main external fixed frame that contains another internal frame that raises or lowers placed under the tubulars; under the internal frame there is a hydraulic cylinder which, controlled from the control cabin or with a lever near the container, raises or lowers the internal frame where the tubular layers are placed.

b I telai oscillanti sono due coppie di telai, uno ad ogni lato del caricatore dei tubolari ed hanno il compito di svuotare o riempire il caricatore dei tubolari "lay up and down machine" degli stessi. Sono composti da due o più telai disposti ortogonalmente al caricatore dei tubolari e da due cilindri idraulici che sollevano o abbassano il lato più esterno dei telai. Lo scopo è quello di ricevere i tubulari da o dare i tubolari alle morse del caricatore dei tubolari per fare manovra fuori o fare manovra dentro nel pozzo in modo automatico b The oscillating frames are two pairs of frames, one on each side of the tubular loader and have the task of emptying or filling the loader of the "lay up and down machine" tubulars of the same. They consist of two or more frames arranged orthogonally to the tubular loader and two hydraulic cylinders that raise or lower the outermost side of the frames. The purpose is to receive the tubulars from or give the tubulars to the clamps of the tubular loader to maneuver outside or maneuver inside the well automatically.

c II caricatore dei tubolari ("lay up and down machine "} ha il compito di spostare con controllo manuale o automatico i tubolari dal piano campagna al piano di lavoro e sotto il top drive o viceversa da sotto il top drive al piano campagna a disposizione dei telai oscillanti. Può prendere e serrare i tubolari dai telai oscillanti di destra o di sinistra ruotando nelle due direzioni la morse idrauliche; può ruotare le clampe verso il centro e sollevare i tubolari prima in orizzontale fino al piano di lavoro a disposizione degli staffoni e degli elevatori; oppure in verticale a disposizione e sotto la testa motrice; può manovrare aste di perforazione, aste pesanti, tubi di rivestimento, tubing o qualsiasi altro tubolare necessario per lavorare nell' esecuzione del pozzo;o può prendere i tubulari da sotto la testa motrice a centro pozzo o orizzontalmente dagli elevatori e portarli in basso in orizzontale a disposizione del telai oscillanti. E' costituito da: c The loader of the tubulars ("lay up and down machine"} has the task of moving the tubulars from the ground level to the work surface and under the top drive or vice versa from under the top drive to the available ground level with manual or automatic control of oscillating frames. It can take and clamp the tubulars from the right or left oscillating frames by rotating the hydraulic clamps in both directions; it can rotate the clamps towards the center and lift the tubulars first horizontally up to the work surface available for the brackets and of the elevators; or vertically available and under the driving head; it can maneuver drill rods, heavy rods, casing pipes, tubing or any other tubular necessary to work in the execution of the well; or it can take the tubulars from under the head drive at the center of the well or horizontally from the elevators and bring them down horizontally at the disposal of the oscillating frames. It consists of:

telaio principale che ha quattro cilindri idraulici di livellamento è posizionato al suolo da un telaio a parallelogramma main frame which has four hydraulic leveling cylinders is positioned on the ground by a parallelogram frame

uno o più cilindri di spostamento one or more displacement cylinders

due o quattro o più morse idrauliche two or four or more hydraulic vices

una sella con uno scivolo dove, in alternativa far rotolare i tubolari di grosso diametro o far scivolare le aste dovesse rompersi e fermarsi il caricatore eventualmente: una chiave di avvitamento aste, due clampe di bloccaggio e sbloccaggio giunti a saddle with a slide where, alternatively, rolling the large diameter tubes or sliding the rods should break and eventually stop the loader: a rod screwing key, two clamps for locking and unlocking the joints

un sistema automatico di misura del diametro dei tubolari da serrare an automatic system for measuring the diameter of the tubulars to be clamped

d il ponte di manoyra automatico ha lo scopo di immagazzinare in verticale le lunghezze dei tubolari fatta di due, tre o più tubolari range 2 collegati insieme. E' spinato alla torre o al derrick, all'altezza adatta per poter manovrare differenti lunghezze di tubolari con il proposito di parcheggiare verticalmente e leggermente inclinate verso il centro le lunghezze dei tubolari appena tirate fuori dal pozzo o prendere le lunghezze dal ponte di manovra e metterle nel pozzo. I tubulari sono sollevati in verticale all'altezza giusta dalla testa motrice o dagli elevatori e sono fermati davanti alle morse del ponte di manovra; il carrello mobile del ponte di manovra spinge le clampe idrauliche verso I tubolari facendo arrivare prima il sistema automatico di misura del diametro; questo misura il diametro e ferma le clampe al centro dei tubolari; le clampe idrauliche si chiudono sui tubolari e li tengono fermi intanto che la testa motrice si svita o l'elevatore automatico si apre; A questo punto il carrello mobile si ritira con i tubolari clampati verso il ponte di manovra ruotando intanto di 90°; può ruotare a destra o a sinistra a seconda del corridoio con le scanalature scelto secondo le indicazioni delle bande magnetiche; per stabilizzare i tubolari inclina la lunghezza di alcuni gradi dalla verticale verso il centro del ponte di manovra, spinge idraulicamente le clampe con la lunghezza dentro le scanalature e, una volta raggiunta la posizione desiderata indicata dalle bande magnetiche, si abbassa appoggiando la lunghezza sul piano di legno del piano di lavoro; questa operazione è eseguita fino a quando non vi sono più tubolari da manovra estrarre dal pozzo; ed è eseguita in senso inverso quando i tubolari devono essere messi nel pozzo. Il ponte di manovra automatico è composto da un certo numero di scanalature dentro le quali parcheggiare le lunghezza, (dipende dalla capacità dell'impianto di perforazione) un carrello mobile, un meccanismo di rotazione del carrello, un meccanismo di inclinazione, due o più clampe idrauliche, un sistema automatico di misura del diametro del tubolare, che misura il diametro del tubolare e centra le clampe automaticamente. Questo sistema è controllato da bande magnetiche o encoders o altro sistema di controllo, da un programma digitale e un sistema di registrazione delle informazioni. Può essere manovrato manualmente o idraulicamente da un solo operatore nella cabina di controllo, che può essere vicino al pian odi lavoro dell'impianto o in una zona distante dall' impianto, per fare in modo di eseguire l'operazione in automatico e eventualmente senza personale a bordo dell'impianto; questo per evitare incidenti sul lavoro e migliorare la velocità di manovra. Il secondo gruppo di attrezzature ha lo scopo di manovrare tutti i tipi di riduzioni, scalpelli, attrezzature complementari alla perforazione ed è composto da: d the automatic manoyra bridge has the purpose of storing vertically the lengths of the tubulars made of two, three or more range 2 tubulars connected together. It is barbed to the tower or to the derrick, at the suitable height to be able to maneuver different lengths of tubulars with the purpose of parking vertically and slightly inclined towards the center the lengths of the tubulars just pulled out of the well or take the lengths from the maneuvering bridge and put them in the well. The tubulars are raised vertically to the right height by the drive head or by the elevators and are stopped in front of the clamps of the maneuvering bridge; the mobile trolley of the maneuvering bridge pushes the hydraulic clamps towards the tubulars making the automatic diameter measuring system arrive first; this measures the diameter and stops the clamps in the center of the tubes; the hydraulic clamps close on the tubulars and hold them in place while the drive head is unscrewed or the automatic elevator opens; At this point the mobile trolley withdraws with the tubes clamped towards the maneuvering bridge, rotating in the meantime by 90 °; it can rotate to the right or to the left depending on the corridor with the grooves chosen according to the indications of the magnetic strips; to stabilize the tubulars, it tilts the length of a few degrees from the vertical towards the center of the maneuvering bridge, hydraulically pushes the clamps with the length inside the grooves and, once the desired position indicated by the magnetic strips has been reached, it lowers by placing the length on the surface wooden worktop; this operation is carried out until there are no more shunting tubes to be extracted from the well; and it is performed in reverse when the tubulars are to be placed in the well. The automatic maneuvering bridge consists of a number of grooves in which to park the lengths, (depending on the capacity of the rig) a mobile trolley, a trolley rotation mechanism, a tilt mechanism, two or more clamps hydraulic, an automatic system for measuring the diameter of the tubular, which measures the diameter of the tubular and centers the clamps automatically. This system is controlled by magnetic strips or encoders or other control system, by a digital program and an information recording system. It can be maneuvered manually or hydraulically by a single operator in the control cabin, which can be close to the work surface of the plant or in an area far from the plant, in order to perform the operation automatically and possibly without personnel. on board the plant; this is to avoid accidents at work and improve maneuvering speed. The second group of equipment has the purpose of maneuvering all types of reductions, chisels, complementary equipment to drilling and is composed of:

1 un caricatore di scalpelli e riduzioni che da o prende le riduzioni e gli scalpelli al o dai centro pozzo; 1 a loader of chisels and reductions that gives or takes the reductions and chisels to or from the center of the well;

2 caricatori di stabilizzatori/reamers e altre attrezzature di completamento che prendono o danno gli stabilizzatori, i reamers e le altre attrezzature necessarie alla perforazione dal e al centro pozzo. 2 stabilizer / reamer loaders and other completion equipment that take or give out stabilizers, reamers and other equipment necessary for drilling from and to the center of the well.

Tutti e due questi sistemi sono composti da un telaio longitudinale fissato al piano di lavoro, un telaio scorrevole con le sedi per le riduzioni ,gli scalpelli e le altre attrezzature, e cilindri idraulici per spostare al centro pozzo le attrezzature. Il sistema è controllato dalla cabina di comando dell'impianto o a distanza per scegliere la attrezzature appropriate. Anche questi caricatori possono funzionare in modo manuale o automatico. Both of these systems are composed of a longitudinal frame fixed to the work surface, a sliding frame with the seats for the reductions, chisels and other equipment, and hydraulic cylinders to move the equipment to the center of the well. The system is controlled from the plant control room or remotely to select the appropriate equipment. These loaders can also operate in manual or automatic mode.

Claims

Claims of the industrial invention having as TITLE: Automated tubular handling system for drilling rigs 1 fully automated integrated system for the manipulation of tubulars and all the equipment needed for the construction of a well controlled from the control cabin near the well or at a distance of several kilometers from a remote control room with the visualization of the work area by means of cameras and in control of the equipment by means of remote data transfer. 2 self-lifting tubular containers that can contain, swing and lift the tubular slides and when necessary, lift the tubular slides to the appropriate height to feed or take the tubulars themselves from the oscillating frames 3 system of oscillating frames which, by means of hydraulic cylinders or electric motors and reducers, raises or lowers the side furthest from the loader and from or takes the tubulars to and from the tubular loader. When the tubulars are picked up from the loader, the oscillating frame system swings and lowers the outermost side thus feeding the self-lifting tubular containers to deposit the tubulars inside the container. On the other hand, when the tubulars are picked up from the oscillating and self-lifting containers, they roll towards the caricature which clamps them with the clamps of the loader. 4 innovative tubular loader which has the task of clamping with the clamps and picking up the tubulars from the oscillating frames to bring them on the work surface first horizontally if the tubulars are to be picked up by the elevators and brackets, or vertically in the center of the well if the tubulars they must be screwed under the drive head; or vice versa if the tubulars are to be picked up under the driving head and placed on the oscillating frames. 5 automatic maneuvering bridge that parks the tubulars extracted from the well vertically, equipped with a rotating trolley on which two or more clamps are mounted to be able to take the tubulars under the driving head, counteracting the torque of the same during unscrewing; when the tubulars are detached from the driving head, the trolley with the clamps and tubulars rotates 90 ° to the right or left and sliding, it positions itself in front of one of the selected corridors and extending the two clamps slips the tubulars inside them, tilts them a few degrees and lower and rest the tubulars on the work surface. loaders of the reductions and chisels consisting of two frames, one fixed and one sliding mounted horizontally, which have the possibility of inserting a good number of reductions and chisels or other equipment, preventing their rotation and bringing the piece needed in that moment to have it taken from the powerhead and inserted into the drill string; o take it from the drive head and park it in the loader loaders of stabilizers, reamers, and other complementary equipment consisting of two frames, one fixed and one sliding mounted horizontally, which have the possibility to load a good number of stabilizers, reamers or other equipment preventing them rotation and bring to the center of the well the piece needed at the moment to take it from the driving head or to insert it into the drill string; or take it from the head to put it in the charger braking system of the driving head which is blocked on the guides of the tower where it slides if the ropes that support the head break due to poor maintenance or excess load. The system intervenes when there is a sudden upward or downward movement of one side of the balancing beam that supports the driving head due to the ropes that support one side of the same breaking; This action immediately triggers the locking wedges (in bronze so as not to create sparks) pushed by hydraulic cylinders (powered by an accumulator charged by the hydraulic power unit of the driving head or by the ground with independent power unit) on which the wedges are mounted, thus blocking way in the bud the headstock on the guides before it picks up speed