NL8002503A - Klemtang. - Google Patents

Description

& ^ N.O. 29035 1

Klemtang.

De uitvinding heeft betrekking op middelen en werkwijzen om axiale rotatie van een pijpsegment of iets dergelijks te voorkomen en heeft meer in het bijzonder betrekking op verbeterde klemtangen en werkwijzen voor het koppe-5 len of losnemen van pijpsecties van de soort die gebruikt worden voor het boren van olie- en gasboorputten.

Het is bekend dat olie en gas wordt aangetroffen in onder het aardoppervlak gelegen formaties en dat boorgaten worden geboord in deze formaties teneinde de olie en gas 10 te winnen. Niet algemeen bekend zijn eehter de problemen en moeilijkheden die optreden bij het boren van dergelijke boorputten en als gevolg daarvan de bijzonderheden en de vereisten waaraan moet worden voldaan.

In de eerste plaats verlopen dergelijke boorputten vaak 15 kilometers diep in de aarde en daarom vormt alleen al het boren van dergelijke putten een technologische uitdaging, niet alleen met betrekking tot het doorsnijden van steen en aarde van verschillende soort op verschillende diepte, maar ook met betrekking tot de noodzaak om het op de bodem van 20 de boorput 'geproduceerde boorgruis te verwijderen. Men maakt derhalve bij het boren van dergelijke putten in het algemeen gebruikt van een boor- of snijgereedschap dat bevestigd is aan het einde van een buisvormige boorserie uit pijpsegmen-\_ ten. Meer in het bijzonder wordt de boor op de bodem van de 25 boorput geroteerd door rotatie van de boorpijpserie aan het boveneinde daarvan terwijl geschikte boorvloeistoffen of boorslurries in het inwendige van de boorpijpserie wordt gepompt en door openingen in het boor- of snijgereedschap worden geperst.

30 De boorvloeistoffen of slurries dienen voor een aantal belangrijke doeleinden naast de smering van de snijopper-vlakken van het boor_ of snijgereedschap. De slurrie die door het inwendige van de boorpijpserie naar beneden stroomt , keert terug naar de oppervlakte via de ringvormige ruimte 35 tussen de wand van het boorgat en het buitenoppervlak van de boorpijpserie teneinde zodoende het boorgruis dat zich anders in de boorput zou ophopen af te voeren. De boor-vloeistof of -slurrie doet tevens dienst als smeermiddel η η n ? 15 n 3 2 tussen de wand van het boorgat en de ronddraaiende boorpijpserie. Yerder levert het gewicht van de kolom boor-slurrie in het boorgat een extra druk in het geval dat het boorgereedschap onverwachts stuit op een formatie waar-5 in vloeistoffen onder een abnormaal hoge druk aanwezig zijn.

De boorpijpserie wordt noodzakelijkerwijze samengesteld aan het oppervlak uit losse segmenten waarbij elk boorpijp-segment selectief wordt gekoppeld met het bovenste uiteinde van het eerder toegevoegde laatste segment terwijl 10 de boorpijpserie verder afdaalt in de boorput. Telkens als het noodzakelijk wordt om het boor- of snijgereedschap te repareren of te vervangen (hetgeen vele malen voorkomt gedurende het boren van diepere boorputten) wordt op overeenkomstige wijze de boorpijpserie geleidelijk aan uit het 15 boorgat verwijderd waarbij telkens de bovenste pijpseetie wordt losgekoppeld.

Alhoewel er vele moeilijkheden optreden bij het boren van een put in de aarde zijn er bepaalde moeilijkheden die betrekking hebben op het maken en verbreken van de schroef-20 draadverbindingen tussen de pijpsecties van de boorserie. Omdat de wand van de boorpijp de neiging heeft om in dikte te verminderen tijdens de rotatie in het boorgat is het ongewenst om een aanmerkelijke aangrijpkracht uit te oefenen op een boorpijpsegment omdat daardoor de beschadigingen 25 kunnen optreden die op hun beurt leiden tot een longitudinale verzwakking van de pijp. Anderzijds is het belangrijk dat een voldoende draaimoment op de pijp wordt uitgeoefend om een vloeistofdichte koppeling te verkrijgen tussen de opeenvolgende pijpsegmenten ten einde te voorkomen dat via 30 deze koppelingen boorvloeistof onder druk uitstroomt waardoor erosie van de wand van het boorgat kan ontstaan en daartoe is het noodzakelijk om een aanzienlijke aangrijpkracht uit te oefenen. Als poging om een compromis te bereiken tussen deze twee tegenstrijdige belangen zijn de meeste pijp-35 segmenten tegenwoordig voorzien van een doosvormig gedeelte aan een uiteinde, welk doosvormige gedeelte voorzien is van extra dikke wanden en een inwendige schroefdraad alsmede een gedeelte met een extra wanddikte direct aangrenzend aan de uitwendige schroefdraad en het andere uiteinde 40 van de boorpijpsectie. Het aanbrengen van een wand van een 800 2 5 03 3 i * dergelijke dikte zal, zelfs als de buitenzijde van de boor-pijp in ernstige mate geërodeerd is, het mogelijk maken dat de boorpijp de compressiekrachten kan weerstaan die anders de boorpijpsectie zouden beschadigen maar die noodzakelijk 5 zijn voor het uitoefenen van een voldoende draaimoment op de pijp om de pijp om de schroefdraadverbindingen tussen twee pijpsecties te maken of te verbreken. Dit heeft het echter noodzakelijk gemaakt dat de pijpsectie alleen aan de twee uiteinden met de extra dikke wandgedeelten wordt aangegre-10 pen en onder geen enkele omstandigheid op een andere plaats langs de lengte van de pijpsectie wordt aangegrepen.

Aanvankelijk werd de boorserie samengesteld en uiteen genomen gebruikmakend van twee met de hand bediende pijp-tangen, waarbij de ene tang werd gebruikt op het doosvormi-15 ge gedeelte van de pijpsectie aan het bovenuiteinde van de boorserie in het boorgat en de andere tang werd gebruikt op het onderuiteinde (direct boven de schroefdraad) van de pijp-sectie die aan de boorserie moet worden toegevoegd of daarvan moet worden losgekoppeld. De bovenste pijptang werd 20 daarbij op gebruikelijke wijze door middel van een kabel en een draaimomentopnemer gekoppeld met een lier, en de onderste tang werd tegengesteld daaraan via een kabel gekoppeld met een verankeringspunt aan de boorstelling. Als de lier werd geactiveerd dan zou de verbindingskabel de zogenoemde 25 "rotatietang" aandrijven voor het roteren van het bovenste koppelingsdeel totdat de draaimomentopnemer een dusdanig draaimoment registreerde dat een vloeistofdichte afdichting was bereikt (tijdens het opbouwen van de boorserie) of voor het verbreken van een schroefdraadverbinding bij het 50 afbreken van een boorserie. De trekkabel, bevestigd aan de onderste tang werd daarbij natuurlijk gebruikt voor het 'vastzetten van de onderste tang en derhalve van het doosvormige gedeelte van de onderste bij de koppeling betrokken boorpijpr sectie teneinde rotatie daarvan tijdens de koppeling of ont-35 koppeling te voorkomen.

Het zal duidelijk zijn dat een dergelijke werkwijze tijdrovend en derhalve kostbaar was. Meer in het bijzonder echter was het dikwijls uiterst gevaarlijk vanwege de mogelijkheid van kabelbreuk en dit gevaar werd nog vergroot toen 40 de zogenoemde handbediende tangen," die gebruikt werden voor «00 2 5 03 4 het roteren van het "bovenste koppelingsgedeelte vervangen werden door hydraulisch "bediende rotatietangen van het type zoals "beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.084.453 waarmee hogere draaimomenten konden worden "bereikt voorge-5 schreven voor schroefdraadkoppelingen die gebruikt werden bij diepere boorputten.

Een verder nadeel van een dergelijke techniek, zelfs nadat de hydraulisch bediende rotatietangen alom gebruikt werden, spruit voort uit de onnauwkeurigheid van de meting 10 die wordt uitgevoerd door de draaimomentopnemer aangebracht in de trekkabel. Meer in het bijzonder was het reeds lang bekend dat een draaimomentopnemer alleen dan nauwkeurig het op de pijp uitgeoefende draaimoment zou indiceren wanneer de twee kabels zodanig waren gepositioneerd dar kracht-15 vectoren werden gedefinieerd die op hun beurt exact 90° op elkaar stonden en deze toestand zou tijdens de rotatie van de bovenste pijpsectie slechts momentaan optreden. Het probleem om een vloeistofdichte afdichting te bereiken tussen de aangrenzende boorpijpsecties bleef dus bestaan ook na de 20 invoering van de bekrachtigde rotatietangen.

In sommige gevallen is het bruikbaar gebleken om de zogenoemde handbediende klemtang te koppelen aan de aangedreven rotatietangsamenstelling, waarbij de twee tangen als eenheid kunnen worden gehanteerd en bediend, en waarbij de 25 boorserie sneller en gemakkelijker kan worden gekoppeld en losgekoppeld. In een dergelijke configuratie kunnen de twee tangen natuurlijk samen worden getrokken waarbij tenminste een van de twee kabels kan worden geëlimineerd. Ook dat is onpraktisch gebleken omdat het noodzakelijk bleek steeds 30 hogere draaimomenten te laten uitoefenen door de rotatie-tang, welke draaimomenten echter uitgingen boven de aan-grijpcapaciteit van de conventionele handbediende klem-tangen. Er bestaat derhalve reeds lang een behoefte aan een bekrachtigde klemtang welke een aangrijpkracht kan ontwikke-35 len op het doosvormige gedeelte van een boorpijpsectie en daarmee in staat is om de boorpijpsectie onbeweeglijk vast te houden tegen de op dit moment voor het verkrijgen van een vloeistofdichte pijpkoppeling veréiste draaimomenten in.

Er zijn natuurlijk reeds vele pogingen gedaan om bekrach-40 tigde klemtangsamenstellingen met een dergelijke capaciteit 800 25 03 * * 5 te ontwikkelen maar geen van deze pogingen is geheel succesvol gebleken. Een significant probleem dat de toepassing van ontwerpen soortgelijk aan die, die toegepast worden in rotatietangsamenstellingen, in de weg staat is 5 de noodzaak om de klemtang te plaatsen bij het doosvormige gedeelte van de onderste bij de koppeling betrokken pijp-sectie en derhalve direct onder en in dichte nabijheid van het onderoppervlak van de rotatietang. Een verder probleem is het gevolg van het feit dat, alhoewel bij een combinatie 10 van een rotatietang en een klemtang de trekkabels kunnen worden geëlimineerd de gecombineerde tangsamenstelling zelf een gevaar oplevert in het geval er een niet voorziene ver-tikale beweging van een deel van de boorserie plaats vindt.

Deze en andere nadelen uit de stand der techniek wor-15 den nu met de uitvinding voorkomen welke daartoe voorziet in een verbeterde bekrachtigde klemtang voor combinatie en gebruik met een bekrachtigde rotatietang.

Yolgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding is de bekrachtigde klemtang volgens de uitvinding voorzien 20 van een paar tegenover elkaar geplaatste beweegbare klauw-elementen die dusdanig zijn geplaatst dat ze radiaal aangedreven in aangrijping kunnen komen met het doosvormige gedeelte van een koppeling in een boorserie. Meer in het bijzonder worden de twee klauwelementen ondersteund door een 25 paar boven- en onderplaatelementen welke zodanig zijn gevormd dat ze in hoofdzaak overeenstemmen met de algemene configuratie van de rotatietangsamenstelling en voorzien zijn van een open bekgedeelte voor ontvangst en aanpassing aan de twee klauwelementen rond het pijpsegment dat tegen 30 rotatie moet worden geblokkeerd.

Elk klauwelement is gekoppeld met een eigen afzonderlijke aandrijf samenstelling die in een bijzonder geschikte vorm voorzien is van een hydraulische cylinder welke schar-nierbaar aan zijn achtereinde verankerd is tussen de twee 35 platen en waarvan de zuigerstang scharnierbaar gekoppeld is aan een uiteinde van een scharnierbaar verankerde hefboom waarvan de andere arm aanduwt tegen het klauwelement.

Omdat beide cylinders gezamelijk worden geactueerd waarbij beide klauwelementen synchroon worden aangedreven wordt er 40 hydraulisch vermogen geleverd aan de cylinders via een noo 2 5 03 6 stroomverdeler zodanig dat telde zuigerstangen gemeenschappelijk buitenwaarts worden bewogen over dezelfde afstand. Beide klauwelementen worden over exact dezelfde afstand verplaatst zodat verdraaiing of onjuiste uitlijning van de 5 boorpijp wordt voorkomen en tegelijkertijd de rotatietang-samenstelling (die gekoppeld is met de klemtang) een draai-moment op de pijpsamenstelling uitoefent.

Het zal duidelijk zijn dat, alhoewel de klemsamenstel-ling en de rotatietangsamenstelling bestemd zijn omals een-10 heid te worden gekoppeld, de koppeling tussen deze twee samenstellingen flexibel moet zijn binnen vooraf bepaalde grenzen. Verder moet deze flexibiliteit niet alleen een beperkte beweging mogelijk maken in de richting waarin het draaimoment op de pijp wordt uitgeoefend maar ook een be-15 perkte beweging tussen de twee tangsamensteHingen mogelijk maken volgens de longitudinale as van de boorserie.

^et betrekking tot de koppeling tussen de twee tangsamenste Hingen kan meer in het bijzonder worden opgemerkt dat de rotatietangsamenstelling bij voorkeur voorzien is 20 van drie in benedenwaartse richting uitstekende staafele-menten die op hun beurt elk bij voorkeur voorzien zijn van een aantal penopeningen op verschillende plaatsen in de lengterichting. De klemtangsamenstelling is op zijn beurt op geschikte wijze voorzien van een corresponderende ope-25 ningen waardoor deze stangen of staven kunnen verlopen wanneer de klemtangsamenstelling is gepositioneerd direct onder de rotatietangsamenstelling. Een schuifpen wordt ingébracht in de opening in elke stang, welke daardoor de maximale vertikale afstand, welke gehandhaafd moet worden, 50 bepaalt en daarna rust de klemtangsamenstelling op deze drie schuifpennen. Bovendien wordt bij voorkeur een veer of een ander veerkrachtig middel aangebracht tussen de schuif-pen en het onderoppervlak van de bovenplaat van de klem-tangsamenstelling teneinde de impuls die optreedt als de 35 klemtangsamenstelling naar de rotatietangsamenstelling wordt getrokken als twee pijpsecties aan elkaar worden geschroefd te absorberen. Op soortgelijke wijze zullen de veren de reactie die optreedt bij scheiding van de twee tangeen-heden zoals bij het verwijderen van een boor sect ie van de 40 boorserie verzachten.

800 2 5 03 I * 7

Met betrekking tot de laterale beweging tussen de twee eenheden kan worden opgemerkt dat de openingen die in de klemtangsamenstelling moeten worden aangebracht bij voorkeur uitgevoerd worden in de vorm van gebogen sleuven met 5 een krommingsstraal en een positie overeenstemmend met de rotatie rond de boorserie. Meer in het bijzonder is elke eenheid eveneens voorzien van een achterwaarts uitstekende klamp welke klampen naar elkaar toe willen bewegen als de rotatietangsamenstelling en draaimoment op het pijpsegment 10 uitoefent zodat een geschikte draaimomentdetector kan worden aangebracht tussen deze twee klampen zodat een zeer nauwkeurige meting van het op het pijpsegment uitgeoefende draaimoment kan worden geleverd behalve wanneer de stangen bewegen tot tegen de uiteinden van de sleuven.

15 Set gebeurt soms dat de operateur van de (in de figu ren niet weergegeven) lier, die de bovenste sectie van de boorserie draagt deze sectie zal activeren en ophijsen nadat deze sectie van het doosvormige gedeelte onder aangrij-ping van de klemtang is losgeschroefd maar voordat de 20 rotatietangsamenstelling is vrijgegeven. Soms zal het ook voorkomen dat de slipelementen in de rotatietafel de boorserie niet goed genoeg zullen vasthouden en indien de tang-samens te Hingen aangrijpen op de boorserie of zelfs als alleen de klemtang aangrijpt op de boorserie dan kan dit 25 ertoe leiden dat beide tangeenheden door de ophangmiddelen uit elkaar worden bewogen. In beide gevallen ontstaat er daardoor een bijzonder groot risico voor het personeel in de nabijheid vanwege het bezwijken van enkele duizenden kilo's apparatuur op het boorplatform en dit is een verdere reden 30 waarom bekrachtigde klemtangen tot nu toe als minder wenselijk zijn beschouwd.

Bij de uitvinding wordt dit nadeel in hoofdzaak geëlimineerd vanwege het feit dat in beide gevallen de schuif-pennen zullen breken zodat er een scheiding tot stand 35 komt tussen de klemtangsamenstelling en de rotatietangsamenstelling. Als de operateur op foutieve wijze de lier te vroeg activeert zoals in het eerste voorbeeld dan zal daardoor alleen de rotatietangsamenstelling vrij komen van de klemtang zonder dat er gevaar ontstaat. Als de boorserie 40 in het boorgat begint te zakken zoals in het andere voor- ann 2 5 03 8 “beeld dan zal daardoor de klemtang in de richting van de vloer van de booropstelling worden bewogen maar de rotatie-tangsamenstelling zal worden gescheiden en blijft op zijn normale positie.

5 De uitvinding heeft dus ten doel een verbeterde klem tang te verschaffen alsmede een werkwijze voor het bikkeren van een pijpelement tegen rotatie door een bekrachtigde rotatietang of iets dergelijks-.·

Tevens heeft de uitvinding ten doel een verbeterde 10 hydraulisch bekrachtigde klemtang te verschaffen alsmede een werkwijze voor het bedrijven ervan.

üok heeft de uitvinding ten doel een verbeterde hydraulisch bediende klemtang te verschaffen voor het vasthouden van boorpijpen en dergelijke tegen een hoog rotatiedraai-15 moment in.

Verder heeft de uitvinding ten doel een verbeterde klemtangsamenstelling te verschaffen alsmede een werkwijze voor het bedrijven daarvan samen met een bekrachtigde rotatietang voor het op meer nauwkeurige wijze meten van het op 20 het pijpsegment of iets dergelijks uitgeoefende draaimoment.

Ook heeft de uitvinding ten doel een verbeterde klemtangsamenstelling te verschaffen die losneembaar kan worden gekoppeld met een bekrachtigde rotatietang of iets dergelijks.

25 Een bijzondere doelstelling van de uitvinding is het verschaffen van een verbeterde inrichting voor het blokkeren van een pijpsegment tegen axiale rotatie, bestaande uit eerste en tweede aangrijpelementen welke in radiale richting tegengesteld aan elkaar in de richting van het genoem-50 de pijpsegment kunnen bewegen alsmede eerste en tweede hef-boommiddelen welke scharnierbaar en tegengesteld aan elkaar in de richting van de respectievelijke aangrijpelementen kunnen bewegen en verder eerste en tweede hydraulische cylinders waarvan de zuigerelementen gekoppeld zijn met de res-35 pectievelijke eerste en tweede hefboommiddelen.

Deze en verdere doelstellingen en verdere kenmerken van de uitvinding zullen duidellk worden aan de hand van de navolgende gedetailleerde beschrijving waarin wordt gerefereerd aan de begeleidende figuren.

40 Figuur 1 toont een vereenvoudigd schematisch aanzicht 800 2 5 03 9 t * van een bekrachtigde rotatietang alsmede een klemtang in een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

Figuur 2 toont een vereenvoudigd bovenaanzicht, gedeeltelijk opengewerkt, van de klemtangsamenstelling die 5 in zijn algemeenheid in figuur 1 is weergegeven.

Figuur 3 toont een soortgelijk zijaanzicht van dezelfde klemtang als geïllustreerd in figuur 2.

Figuur 4 toont een soortgelijk onderaanzicht van dezelfde klemtang als geïllustreerd in de figuren 2 en 3.

10 Figuur 5 toont een aanzicht gedeeltelijk opengewerkt van een geselecteerd gedeelte van de inrichting uit figuur 3·

Figuur 6 toont een verder aanzicht, gedeeltelijk opengewerkt, van een ander verschillend gedeelte van de inrichting uit figuur 3· 15 Figuur 7 toont een functioneel schema van de hydrau lische schakelingen en componenten die behoren tot de inrichting van figuur 2.

In figuur 1 is een vereenvoudigd schematisch zijaanzicht getoond van een inrichting die tenminste een uitvoe-20 ringsvorm van de uitvinding belichaamt, en die voorzien is van een geschikte rotatietangsamenstelling 2 aangebracht op een geschikte positie langs de lengte van een boorpijp 4. Daarnaast en direct onder deze samenstelling is een vermo-gensklemtangsamenstelling 3 gepositioneerd welke in het 25 volgende nog in detail zal worden beschreven. De rotatietangsamenstelling, die dienst doet voor het uitoefenen van een rotationeel draaimoment op de boorpijp 4 is bij voorkeur voorzien van een aantal steunstangen 5» die op hun beurt vast in benedenwaartse richting parallel aan de boorpijp 30 verlopen. De klemtangsamenstelling 3 is bij voorkeur voorzien van geschikte openingen zodanig dat deze samenstelling ten opzichte van deze steunstangen 5 kan worden gepositioneerd zodanig dat een minimale spleet of tussenruimte 14 tussen de rotatietang 2 en de klemtang 3 overblijft.

35 Aan het onderuiteinde van elk van de steunstangen 5 bevindt zich bij voorkeur een aantal op geschikte onderlinge afstanden aangebrachte openingen waarin een schuifpen 6 kan worden ingestoken. Tussen de schuifpen 6 en de klemtangsamenstelling 3 bevindt zich bij voorkeur een geschikte 40 ring 9 of een ander vasthoudmiddel en een geschikte veer 7, enn 7 5 03 10 door middel waarvan de klemtangsamenstelling dicht nabij het onderoppervlak van de rotatietangsamenstelling 2 wordt ondersteund.

Uit figuur 1 blijkt dat de klemtangsamenstelling 3 "bij 5 voorkeur voorzien is van een aan de achterzijde uitstekende klamp 11, welke een geschikte draaimomentdetector 10 draagt. Bovendien is ook de rotatietangsamenstelling 2 voorzien van een geschikte klamp 12 welke in benedenwaartse richting uitsteekt zodanig dat ze lateraal en in de rota-10 tierichting contact maakt met de draaimomentdetector 10 wanneer de rotatietangsamenstelling 2 wordt geactueerd voor het uitoefenen van een rotatiekracht of een draaimoment op de boorpijp 4. Omdat de klemtangsamenstelling 3 ontworpen is voor het onbeweeglijk houden van de boorpijp 4 waarbij elk 15 van de klampen 10 en 12 naar elkaar toe wil worden bewogen zodat niet alleen zowel de rotatietangsamenstelling 2 als de klemtangsamenstelling 3 tesamen worden vastgehouden, waarbij ze niet op gevaalijke wijze gaan ronddraaien, maar waarbij teven de draaimomentdetector 10 een geschikte indi-20 catie levert van de waarde van het uitgeoefende draaimoment tussen de twee combinaties (en als gevolg daarvan op de lengte van.de boorpijp 4).

Er wordt opgemerkt dat de schuifpen 6 niet alleen bestemd is voor het verschaffen van de koppeling tussen de 25 klemtangsamenstelling 3 en de rotatietangsamenstelling 2, maar dat deze schuifpen 6 tevens dienst doet als veilig-heidselement in het geval de twee componenten onopzettelijk worden gescheiden. Meer in het bijzonder wordt opgemerkt dat het soms gebeurt dat de boorserie (in dit geval verte-30 genwoordigd door het gedeelte van de boorpijp 4 dat door de klemtangsamenstelling 3 wordt aangegrepen) de neiging heeft om in benedenwaartse richting in de boorput te bewegen als gevolg van het niet correct functioneren van de slipele-menten in de (niet geïllustreerde) rotatietafel. Alhoewel 35 de rotatietangsamenstelling 2 op geschikte wijze door middel van een ophanging aan de bovenzijde (die niet in figuur 1 is weergegeven) wordt ondersteund kan deze ophanging niet het gewicht van de boorserie dragen en er bestaat derhalve het directe gevaar dat de twee tangsamensteHingen 2 en 3 40 naar beneden worden bewogen met het bijbehorende letselge- 800 2 5 03 4 φ 11 vaar voor het personeel in de directe omgeving. De schuif-pennen 6 zijn echter bedoeld om in een dergelijk geval te breken waardoor de rotatietangsamenstelling 2 vrij komt van het gewicht van de boorserie vertegenwoordigt door de boor-5 pijplengte 4-, zodat alleen de klemtangsamenstelling 3 naar beneden zal bewegen naar de vloer van het (niet getoonde) boorplatform. Indien de klemtangsamenstelling dan bekrachtigd is om aan te grijpen op de boorpijplengte 4- dan zal de daalsnelheid van de klemtangsamenstelling 3 niet hoger zijn 10 dan de daalsnelheid van de boorserie 4- in het boorgat.

Op soortgelijke wijze gebeurt het soms dat de operateur van de (niet weergegeven) lier, die het boveneinde van de boorserie 4· ondersteunt de pijp zal ophijsen nadat deze is losgeschroefd van het onderliggende gedeelte van de pijp 4 15 dat aangegrepen wordt door de klemtangsamenstelling 3» maar voordat de rotatietangsamenstelling 2 is losgekoppeld van het bovenliggende deel van de pijp 4·. In dit geval zouden zowel de klemtangsamenstelling 3 als de rotatietangsamenstelling 2 op gevaarlijke wijze opwaarts worden bewogen 20 en in dit geval zal de schuifpen 6 breken zodat de klemtangsamenstelling 3 wordt gescheiden van de rotatietangsamenstelling 2. Omdat de (niet getoonde) lier eenvoudig in staat is om de rotatietangsamenstelling 2 te dragen samen met de enkele boorpijpsectie 4- wordt zodoende het 25 risico voor het in de nabijheid aanwezige personeel op aanzienlijke wijze verminderd.

In de figuren 2 tot en met 6 zijn vereenvoudigde aanzichten getoond van de in zijn algemeenheid in figuur 1 weergegeven klemtangsamenstelling 3? in welke figuren is 30 aangegeven dat deze samenstelling voorzien is van een geschikte bovenplaat 20 met langgerekte boorgvormig verlopende sleuven 15 voor het doorlaten van de drie steunstan-gen 5* Verder is een ring 8 of een ander geschikt vasthoud-middel aangebracht tussen het bovenuiteinde van elke veer 35 7 en het onderoppervlak van de bovenplaat 20 welke ring contact maakt met de bovenplaat 20.

Het zal duidelijk zijn dat de lenggerekte boogvormige configuratie van de sleuven 15 een voldoende bewegingsmogelijkheid geeft aan de stangen 5, waarbij de klampen 11 en 12 40 naar elkaar toe kunnen worden bewogen zodat de plunjer 10A

800 2 5 03 12 van de draaimomentdetector 10 een nauwkeurige indicatie kan verschaffen van het draaimoment dat wordt ontwikkeld tussen de tangsamenstellingen 2 en 3 wanneer de rotatie-tangsamenstelling 2 wordt geactueerd voor het roteren van 5 het pijp segment 4, evenwel niet zodanig dat de sleuven 15 een dergelijke beweging zullen begrenzen voordat het gewenste draaimoment is bereikt waardoor een foutieve aflezing van het werkelijk op het pijpsegment 4 uitgeoefende draaimoment zou worden verkregen.

10 Opnieuw verwijzend naar de figuren 2-6 blijkt, dat de klemtangsamenstelling 3 voorzien is van een open bekgedeel-te 21 via welk de rotatietangsamenstelling 2 kan worden gepositioneerd rond het pijpsegment 4. Meer in het bijzonder vormt het bekgedeelte 21 een ruimte tussen de boven- en 15 onderplaten 20 en 54 en meer in het bijzonder wordt het bekgedeelte gedefinieerd door de tussenruimte tussen de gelei-dingsblokken 21A-21B die op hun beurt samenwerken met een ankerblok 42 dat dienst doet voor het verschuifbaar ondersteunen en geleiden van een paar klauwelementen 22 en 23 20 welke aangedreven kunnen worden totdat ze aangrijpen op het pijpsegment door middel van de hefbomen 28 en 29· Meer in het bijzonder is het linker klauwelement 22 voorzien van een pen 26 met een roteerbare bus 24 welke op zijn beurt in contact staat met de hefboom 28 welke weer op zijn beurt 25 scharnierbaar gekoppeld is met het linkeruiteinde van het ankerblok 42 door middel van de scharnierpen 30. De rotatie van de hefboom 28 rond ee scharnierpen 30 wordt uitgevoerd door een aandrijfsamenstelling, gevormd door de hydraulische cylinder 38 met de zuigerstang 36 en het haakelement 30 34 gekoppeld met het andere uiteinde van de hefboom 28 door middel van de scharnierpen 32. Bovendien is de cylinder 38 scharnierbaar bevestigd tussen de boven- en onderplaat 20 en 54 door middel van de scharnierpen 40, zodat bij het buitenwaarts bewegen van de zuigerstang 36 de hefboom 38 tegen 35 de klokwijzerrichting in zal bewegen en zodoende het linker klauwelement 22 zal aandrijven in de richting van het pijpsegment 4.

Op soortgelijke wijze is het rechter klauwelement 23 aan zijn andere uiteinde voorzien van een roteerbare bus 25 40 gepositioneerd rond een pen 27, waarbij dit rechter klauw- 800 2 5 03 13 element 23 tegen het pijp segment 4 kan worden aangedreven in de klokwijzerrichting door de rechter hefboom 29 die scharniert rond de pen 31 welke op zijn beurt gekoppeld is met het andere uiteinde van het ankerblok 42. Meer in het 5 bijzonder wordt de rotatie van de hefboom 29 teweeg gebracht door de aandrijfsamenstelling bestaande uit de hydraulische cylinder 39 die scharnierbaar bevestigd is tussen de boven- en onderplaat 20 en 54 door middel van de scharnierpen 41 waarbij verder de zuigerstang 37 door mid-10 del van een haakelement 35 en een scharnierpen 33 gekoppeld is met het andere uiteinde van de rechter hefboom 29· Bediening van de klemtangsamenstelling 3 kan worden bereikt door middel van een actueerklep 61 welke functioneel gekoppeld is met een hydraulische vermogensbron op 15 de wijze zoals bijvoorbeeld geïllustreerd is in figuur 7j via de fluïdum toevoerleidingen 60A en 48 met een geschikte stromingsverdeler 47 en vandaar via controlekleppen 45 en 46 en leidingen 43 en 44 met de poorten van de hydraulische cylinders 38 en 39* Een buitenwaartse beweging van 20 de zuigerstangen 36 en 37 zal natuurlijk gepaard gaan met een terugstroming van hydraulisch fluïdum via de terug-stroomleidingen 49 en 50 en de fluïdum hoofdleiding 51 naar de hydraulische fluïdumbron 60, welke functioneel schematisch is weergegeven in figuur 7· 25 Er wordt opgemerkt dat de klauwelementen 22 en 23 niet alleen verschuifbaar worden aangedreven tussen het ankerblok 42 en de linker en rechter geleidingsblokken 21A-21B teneinde vast aan te grijpen op het pijpsegment 4, maar dat deze aangrijping wordt gehandhaafd door middel van de con-30 trolekleppen 45-46 behalve wanneer en ook totdat de actueerklep 61 met opzet in een andere positie wordt gebracht. Meer in het bijzonder hebben de controlekleppen 45 en 46 ten doel het hydraulische fluïdum binnen de leidingen 43 en 44 vast te houden waarbij de zuigerstangen 36 en 37 in de bui-35 tenwaarts verplaatste positie wordt gehouden ongeacht het feit of er in de leidingen 43 en 44 een hydraulische druk heerst. Wanneer het echter de bedoeling is om de zuigerstangen 36 en 37 inwaarts te verplaatsen teneinde de klauwelementen 22 en 23 los te nemen van het pijpsegment 4 dan 40 zal uit figuur 7 duidelijk zijn dat de actueerklep 61 daartoe onn 9 R 03 14 zodanig kan worden gepositioneerd dat er hydraulisch vermogen wordt geleverd via de leiding 51 waarbij verder de leiding 48 weer kan worden gekoppeld met de terugkeerlei-ding 60B die aansluiting geeft op de hydraulische vermo-5 gensbron 60 zoals aangeduid is in figuur 7· De door het toevoeren van hydraulisch vermogen via de leiding 51 zal niet alleen hydraulisch fluïdum worden geleverd via de leidingen 49 en 50 maar de terugkeerpoorten van de cylinders 58 en 59» maar dit vermogen zal eveneens via de lei-10 dingen 52 en 53 worden overgedragen voor het vrijgeven van de controlekleppen 45 en 46, waarbij het hydraulisch fluï- -dum nu kan terugkeren via de leidingen 45 en 44 naar de leiding 48 en vandaar door de actueerklep 61 en de retour-leiding 60B naar de hydraulische vermogensbron 60 kan 15 vloeien.

Zoals in het bovenstaande werd opgemerkt is het belangrijk dat voorzien wordt in een maximale bewegingsmogelijkheid van de klauwelementen 22 en 25 vanwege het feit dat het pijpsegment 4 (en in het bijzonder het type pijp dat 20 gebruikt wordt voor het samenstellen van een boorserie) stevig wordt geblokkeerd tegen rotatie door de rotatietang-samenstelling 2. Er wordt derhalve opgemerkt dat de bewe-gingsgrenzen van de klauwelementen 22 en 25 niet alleen worden bepaald door de configuratie van het ankerblok 42 25 en de linker- en rechtergeleidingsblokken 21A en 21B, maar ook door de positie van de scharnierpennen 50 en 31 tussen de tegenover elkaar gelegen uiteinden van de twee hefbomen 28 en 29. Met andere woorden, hoe groter de tussenruimte tussen de pennen 50 en 52 in de hefboom 28 en tussen de 30 pennen 51 en 33 in de hofboom 29 is, hoe groter de mate van beweging van de twee klauwelementen 22 en 23 bij beweging van de zuigerstangen 36 en 37* Meer in het bijzonder geldt echter dat hoe groter, de afstand is tussen de pennen 30 en 32 en tussen de pennen 31 en 33» hoe groter ook de 35 aandrijfkracht is die uitgeoefend kan worden op de klauwelementen 22 en 23 door de hefbomen 28 en 29 waardoor de afmetingen van de hydraulische cylinders 38 en 39» noodzakelijk voor het uitoefenen van het inklemeffect op het pijpsegment 4, kunnen worden gereduceerd.

40 Zoals in het bovenstaande reeds werd opgemerkt is de . 800 2 5 03 15 primaire functie van tiet ankerblok 42 het leveren van een schuifsteunelement voor de klauwelementen 22 en 25. Bovendien zorgt dit ankerblok 42 eveneens voor de verbinding tussen de twee gevorkt uitstekende gedeelten van de boven-5 en onderplaten 20 en 54 welke het bekgedeelte 21 van de klemtangsamenstelling 3 definiëren, waarbij voorkomen wordt dat deze gedeelten uit elkaar bewegen wanneer de klauw-elementen 22 en 23 aan tegengestelde krachten worden onderworpen afkomstig van de rotatietangsamenstelling 2 en waar-10 bij de klauwelemehten 22n en 23 los zouden kunnen raken van het pijpsegment 4. Er wordt echter op gewezen dat de maximale afstand tussen de pennen 30 en 32 en tussen de pennen 31 en 33 kan vereisen dat het ankerblok 42 wordt voorzien · van een concave opening 21C aangepast aan het pijpsegment 4. 15 Met verwijzing naar figuur 5 wordt vervolgens opge merkt dat de onderplaat 54 niet verloopt rond de twee stangen 5 aan de tegenover elkaar gelegen zijden van het geopende bekgedeelte 21 en dat de gekromde opening 55 welke de achterwaarts gelegen stang 5 omgeeft aanzienlijk groter 20 is dan de corresponderende opening 15 in de bovenplaat. Be reden daarvoor is, dat de bovenplaat 20 het gehele gewicht van de klemtangsamenstelling 3 draagt zodat het niet nodig is om de onderplaat 4 te laten verlopen rond een gedeelte van het vooste paar stangen 5· Omdat verder de klemtang-25 samenstelling 3 geheel los moet. kunnen komen van de stangen 5 bij het breken van de schuifpennen 6 is het essentieel dat de gekromde opening 55 in de onderplaat 54 groter is dan de ring 8 zodat de klemtangsamenstelling 3 vrij kan wegvallen van alle gedeelten van de rotatietangsamenstel-30 ling 2.

Zoals in het bovenstaande werd opgemerkt is het de bedoeling dat de hefbomen 28 en 29 dienst doen voor het aandrijven van de klauwelementen 22 en 23 tot in aangrijping met het pijpsegment 4 bij buitenwaartse verplaatsing van de 35 zuigerstangen 36 en 37· Sr wordt derhalve op gewezen dat zoals geïllustreerd is in figuur 4 bij voorkeur geschikte veermiddelen aanwezig zijn voor het terugtrekken van de klauwelementen 22 en 23 bij een binnenwaartse verplaatsing van de zuigerstangen 36 en 37 in de cylinders 38 en 39· 40 Meer in het bijzonder zijn de veermiddelen, aangeduid met de ann 2 5 03 16 veer 56 in figuur 4, aangebracht tussen een uiteinde van de pen 27 en een geschikt gedeelte van ofwel de bovenplaat 20 ofwel de onderplaat 54-· Als dus de hefboom 29 wordt geroteerd voor het aandrijven van het klauwelement 23 tot in 5 aangrijping met het pijpsegment 4 dan zal daardoor de veer 56 worden uitgerekt. Als de hefboom 29 wegdraait van de bus 25 dan zal het veerelement 56 samentrekken waardoor het klauwelement 23 vanuit de aangrijp situatie op het pijpseg-ment 4 wordt teruggetrokken. Een soortgelijk veermiddel is 10 bij voorkeur gekoppeld met het klauwelement 22, alhoewel dit in figuur 4 niet in detail is aangegeven.

Verwijzend naar figuur 2 wordt opgemerkt dat in dit type klemtangsamenstelling geen rotatiekracht of draai-moment inherent wordt ontwikkeld bij het aangrijpen van de 15 pijp 4 door de klauwelementen 22 en 23 omdat de aangrijp-kracht in eerste instantie wordt gegenereerd door de buitenwaartse verplaatsing van de zuigerstangen 36 en 37· in het geval van de rotatietangsamenstelling 2 echter kan worden opgemerkt dat deze eenheid de neiging zal hebben om te 20 gaan roteren tegengesteld aan de richting van het draai-moment dat op de pijp 4 wordt uitgeoefend en indien een pijp-sectie aan de boorserie moet worden toegevoegd dan zal dit draaimoment worden ontwikkeld in een richting tegen de klok-wijzerrichting in. Bij een dergelijk bedrijf zal de achter-25 waartse klamp 11 aanduwen tegen de in bedrijf zijnde rotatietangsamenstelling 2 en verder de detector 10 ondersteunen tegen de compressiekracht van de detectorzuiger 10A uitgeoefend door de klamp 12 van de rotatietangsamenstelling 2.

Dit proces wordt natuurlijk omgekeerd tijdens het los-30 koppelen van een lengtepijp van de boorserie omdat de rotatietangsamenstelling 2 dan in tegengestelde richting wil gaan roteren tijdens het losschroeven van een pijpsectie. De twee klampen 11 en 12 zullen derhalve de neiging hebben uit elkaar te bewegen in plaats van naar elkaar toe te bewegen 35 en er zal derhalve geen indicatie van het draaimoment worden geleverd door de detector 10. Dit heeft echter geen gevolgen omdat een draaimomentmeting alleen noodzakelijk is om aan te geven of er een voldoende draaimoment is gegenereerd tijdens het koppelen van een pijpsectie aan de boor-40 serie terwijl er voor het verbreken van een schroefdraad- 8002503 17 koppeling bij het losnemen van een pijpsectie alleen een voldoende draaimoment moet worden gegenereerd om deze verbreking mogelijk te maken· Er wordt verder opgemerkt dat tijdens het loskoppelen van een boorsectie de twee klampen 5 11 en 12 niet langer tegen elkaar drukken. De tegenhou dende functie van deze klampen wordt echter overgenomen door de stangen 5 die in de boogvormige sleuven 15 in de bovenplaat 20 kunnen bewegen.

Zoals in het bovenstaande werd opgemerkt is de klem-10 tangsamenstelling volgens de uitvinding in het bijzonder geschikt voor gebruik bij boorpijpen, welke, alhoewel de buitendiameter ervan relatief klein is, onderworpen moeten worden aan een zeer hoog draaimoment zowel voor het koppelen als voor het loskoppelen van de schroefdraadver-15 bindingen, hetgeen wordt bereikt door de configuratie van hefbomen en hydraulisch bediende zuigerstangen volgens de uitvinding. De klemtangsamenstelling volgens de uitvinding is echter niet beperkt tot het gebruik bij boorpijpen, maar kan ook met bijzondere voordelen worden toegepast bij aller-20 lei andere van schroefdraad voorziene elementen die gekoppeld of losgekoppeld moeten worden waarbij in het bijzonder gedacht kan worden aan transportpijpen, zuigbuizen en dergelijke. Bovendien kunnen uitvoeringsvormen van de uitvindingen ook toegepast worden bij pijpen of buizen van grotere 25 afmetingen zoals bijvoorbeeld worden gebruikt voor boorpijp-bekledingen, transportleidingen en dergelijke.

Uit het bovenstaande zal het duidelijk zijn dat diverse modificaties en wijzigingen in de getoonde uitvoeringsvormen kunnen worden aangebracht zonder buiten het kader van 30 de uitvinding te treden. De in het bovenstaande beschreven structuren en technieken zijn derhalve alleen bedoeld als voorbeeld zonder het kader van de uitvinding daartoe te beperken.

800 2 5 03

Claims (10)

1. Inrichting voor het vasthouden van een pijpsegment tegen axiale rotatie, gekenmerkt door eerste en tweede aangrijpelementen welke in radiale richting 5 tegengesteld aan elkaar in de richting van het pijpsegment kunnen hewegen, eerste en tweede hefhoommiddelen welke op scharnierbare wijze tegengesteld aan elkaar in de richting van de aangrijpelementen kunnen bewegen en eerste en tweede hydraulische cylinders waarvan de zuigerelementen zijn ge-‘ 10 koppeld met de respectievelijke eerste en tweede hefboom-middelen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de genoemde hefhoommiddelen scharnier-baar kunnen bewegen in functionele relatie tot de beweging 15 van de genoemde aangrijpmiddelen in de richting van het pijpsegment.

3. Inrichting volgens conclusie 2, gekenmerkt d o o r een plaatelement voor het ondersteunen van de genoemde aangrijpelementen en voorzien van openingen voor 20 ontvangst van delen van een rotatietangsamenstelling, alsmede op dwarskracht belaste middelen aangrenzend aan elk van de genoemde openingen in het genoemde plaatsegment voor het losneembaar koppelen van de genoemde inrichting met de genoemde rotatietangsamenstelling.

4. Inrichting volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat het genoemde plaatelement verder is uitgevoerd om contact te maken met de genoemde rotatietangsamenstelling en deze onbeweeglijk te houden bij het uitoefenen van een draaimoment in een richting op het genoem-30 de pijpsegment en voor het contact maken met en onbeweeglijk houden van de genoemde rotatietangsamenstelling bij het uitoefenen van een draaimoment in een andere tegengestelde richting op de pijp.

5. Inrichting volgens conclusie 4, verder g e k e n -35 merkt door een steunklamp gekoppeld met de genoemde hefhoommiddelen en aangrijpelementen voor het ondersteunen van het pijpsegment tegen axiale rotatie door de rotatietangsamenstelling of iets dergelijks.

6. Inrichting volgens conclusie 5j verder g e k e n -40 merkt door een paar op afstand van elkaar geplaat- 8002503 ste geleidingselementen elk verschuifbaar in contact staande met een der respectievelijke aangrijpelementen, welke geleidingselementen een open bekgedeelte definieren voor ontvangst van het genoemde pijpsegment tussen de ge-5 noemde aangrijpelementen.

7· Inrichting volgens conclusie 6, verder gekenmerkt doorr een paar veerkrachtige middelen elk met een uiteinde gekoppeld aan de genoemde plaat en met een ander uiteinde aan een der respectievelijke aangrijp- 10 elementen.

8. Inrichting volgens conclusie 7, i e t het kenmerk, dat de veerkrachtige middelen verder dusdanig gekoppeld zijn dat ze resulteren in een beweging van de aangrijpelementen tegengesteld aan de beweging naar het 15 pijpsegment toe.

9. Inrichting volgens conclusie 8, verder gekenmerkt door een hydraulisch stuurstelsel voor het actueren van de genoemde hydraulische cylinders voorzien van een bron van hydraulisch fluïdum onder druk, druklei- 20 dingen gekoppeld met deze bron voor ontvangst van het genoemde fluïdum onder druk, retourleidingen gekoppeld met de genoemde bron voor het leveren van fluïdum onder druk, stroomverdeelmiddelen gekoppeld tussen de genoemde druklijn en de genoemde hydraulische cylinders en een paar contro- 25 lekleppen elk aangebracht tussen de genoemde stroomver-deler en een der respectievelijke hydraulische cylinders.

10. Inrichting volgens conclusie 9» m e t het kenmerk, dat het genoemde hydraulische stuurstelsel verder voorzien is van een stuurklep voor het koppelen 50 van de drukleiding aan het genoemde paar controlekleppen. ********** 800 2 5 03