NO140201B

NO140201B - DEVICE FOR EXERCISING A PRE-DETERMINED FORCE ON AN ELEMENT, OR FOR KEEPING AN ELEMENT AT A PRE-DETERMED VERTICAL DISTANCE FROM A STATION POINT

Info

Publication number: NO140201B
Application number: NO360573A
Authority: NO
Inventors: Gerard Jourdan; Philippe Joubert; Serge Holub
Original assignee: Inst Francais Du Petrole
Priority date: 1972-09-15
Filing date: 1973-09-14
Publication date: 1979-04-09
Also published as: ES418740A1; FR2199526B1; IT993244B; JPS49133202A; NO140201C; JPS5641796B2; CA995099A; FR2199526A1; GB1420400A; DE2345809A1; SE404226B; NL180450C; NL180450B; NL7312797A

Description

Denne oppfinnelse angar en ny anordning for utøvelse av en forutbestemt kraft på et element forbundet med en installasjon som er utsatt for vekslende bevegelser. Denne anordning er spesielt egnet for å holde en i hovedsaken konstant spenning i en forutbestemt lengde av et langstrakt element som er koblet mellom to punkter som er forskyvbare i forhold til hverandre. I slike tilfeller er det en kjensgjerning at en forskyvning av ett av de to punkter bevirker en variasjon i spenningen i det langstrakte element, og dette resulterer enten i overordentlig høye strekkpåkjenninger eller i at strekkspenningene blir for lave til å strekke det langstrakte element tilstrekkelig mellom de to punkter, når for eksempel elementet består av en fleksibel line. This invention relates to a new device for exerting a predetermined force on an element connected to an installation which is subject to alternating movements. This device is particularly suitable for maintaining an essentially constant tension in a predetermined length of an elongated element which is connected between two points which are displaceable in relation to each other. In such cases, it is a fact that a displacement of one of the two points causes a variation in the stress in the elongated element, and this results either in extremely high tensile stresses or in the tensile stresses being too low to stretch the elongated element sufficiently between the two points, when, for example, the element consists of a flexible line.

Denne anordning er også egnet til å opprettholde en jevn belastning til tross for de vekslende bevegelser av den flytende installasjon som belastningen er knyttet til. This device is also suitable for maintaining a uniform load despite the alternating movements of the floating installation to which the load is attached.

Anordningen ifølge oppfinnelsen kan ha forskjellige anvendelser, men i det følgende vil det i form av ikke begrensende eksempler spesielt bli vist til et borerør som holdes under konstant spenning for å hindre at dette rør blir utsatt for de vekslende bevegelser av en flytende installasjon som borerøret stikker ned fra. The device according to the invention can have different applications, but in the following, in the form of non-limiting examples, it will be shown in particular to a drill pipe that is kept under constant tension to prevent this pipe from being exposed to the alternating movements of a floating installation that the drill pipe sticks down from.

De tidligere kjente anordninger omfatter generelt en vertikalt montert opphengnings-sylinderinnretning som er festet til boreriggen og griper om borerøret. Denne sylinder tilføres en trykkvæske fra en olje/luft-akkumulator der gassen lagres eller leverer kraft avhengig av bevegelsene av den flytende installasjon. The previously known devices generally comprise a vertically mounted suspension cylinder device which is attached to the drilling rig and grips the drill pipe. This cylinder is supplied with a pressurized liquid from an oil/air accumulator where the gas is stored or delivers power depending on the movements of the floating installation.

For å forbedre ytelsen for disse anordninger benyttes det vanligvis minst en sylinder der det ene av de to elementer, nemlig den egentlige sylinder og en stempelstang, er leddet til et stasjonært punkt og der et punkt på det andre element forskyves langs en forutbestemt bane, slik at denne sylinder vil holdes skrått i forhold til denne bane. Denne skråttstilte sylinder kan enten utøve en kompenserende kraft på borerøret eller utgjøre et element som regulerer trykket i det hydrauliske fluidum som tilføres opphengningsinnretningen. In order to improve the performance of these devices, at least one cylinder is usually used where one of the two elements, namely the actual cylinder and a piston rod, is linked to a stationary point and where a point on the other element is displaced along a predetermined path, as that this cylinder will be held obliquely in relation to this path. This inclined cylinder can either exert a compensating force on the drill pipe or form an element that regulates the pressure in the hydraulic fluid supplied to the suspension device.

Slike anordninger byr på den fordel at de er sterke og har en enkel konstruksjon. Ulempene med disse består i at den påkjenning de utøver på borerøret vil være utsatt for variasjoner som fører til vekslende bevegelser av borerøret, og selv om disse variasjoner har mindre utslag enn bevegelsene av den flytende installasjon, kan de fortsatt være av stor betydning. Det kan være mulig å anvende en anordning med en opphengningsinnretning som for eksempel tilføres fluidum fra en hydraulisk kraftkilde der trykket i fluidet holdes helt konstant uavhengig av bevegelsene av den flytende installasjon. En slik anordning som er altfor plasskrevende, har også den ulempe at den er for kraft-krevende og dermed også for kostbar. Such devices offer the advantage that they are strong and have a simple construction. The disadvantages of these are that the stress they exert on the drill pipe will be subject to variations that lead to alternating movements of the drill pipe, and even if these variations have less impact than the movements of the floating installation, they can still be of great importance. It may be possible to use a device with a suspension device which, for example, is supplied with fluid from a hydraulic power source where the pressure in the fluid is kept completely constant regardless of the movements of the floating installation. Such a device, which is far too space-consuming, also has the disadvantage that it is too power-demanding and thus also too expensive.

Norske patenter nr. 137 913 og 138 223 beskriver Norwegian patents no. 137 913 and 138 223 describe

organer for passiv kompensasjon av variasjoner i trykket i en akkumulator for gass under trykk, i avhengighet av virkningen av vertikale vekslende forskyvningsbevegelser av en flytende installasjon, for eksempel et skip. Disse organer for passiv kompensasjon omfatter i det minste en svingbar jekk eller sylinger-innretning som dreier seg under installasjonens forskyvninger og innvirker med en korreksjonsfaktor på de tilsvarende trykkvaria-sjoner i gass-akkumulatorene, hvilken korreksjonsfaktor er en trigonometrisk funksjon av i det minste en vinkel som varierer med sylinderinnretningens svingebevegelser. means for passive compensation of pressure variations in an accumulator for gas under pressure, depending on the effect of vertical alternating displacement movements of a floating installation, for example a ship. These organs for passive compensation comprise at least one pivotable jack or syling device which rotates during the displacements of the installation and affects the corresponding pressure variations in the gas accumulators with a correction factor, which correction factor is a trigonometric function of at least an angle which varies with the swing movements of the cylinder device.

Nærmere bestemt tar således denne oppfinnelse utgangs-punkt i en anordning for utøvelse av en forutbestemt kraft på More specifically, this invention therefore takes as its starting point a device for exerting a predetermined force on

et element 1, eller for å holde et element 1 i en forutbestemt vertikal avstand fra et stasjonært punkt, hvor elementet 1 an element 1, or to keep an element 1 at a predetermined vertical distance from a stationary point, where the element 1

gjennom i det minste en hovedsylinderinnretning 8 er forbundet med en installasjon 2 som er utsatt for vekslende bevegelser, omfattende i det minste en trykkgass/olje-akkumulator 11, et passivt kompensasjonsorgan 10 som er forbundet med gass/olje-akkumulatoren og med hovedsylinderinnretningen samt omfatter et antall innbyrdes leddforbundne koblingsstenger 38-41 og/eller sylinderinnretninger 12, 13, 36, 37 av hvilke i det minste én beskriver en vinkel som varierer med installasjonens bevegelser, idet kompensasjonsorganet 10 meddeler en korreksjonsfaktor til variasjonene i trykket i gass/olje-akkumulatoren som følge av disse bevegelser, hvilken korreksjonsfaktor er en trigonometrisk funksjon av den nevnte vinkel. Det nye og særegne ved anordningen ifølge oppfinnelsen består i første rekke i at det passive kom-pensas jonsorgan 10 er forsynt med komplementære organer 17 for finkompensering som omfatter midler 18 for å finjustere den nevnte vinkel ved å tilveiebringe en vinkelendring som er en funksjon av størrelsen av i det minste en målt parameter som står i relasjon til de vekslende bevegelser av installasjonen og en valgt parameter som representerer den forutbestemte verdi. through at least one main cylinder device 8 is connected to an installation 2 which is exposed to alternating movements, comprising at least one compressed gas/oil accumulator 11, a passive compensation device 10 which is connected to the gas/oil accumulator and to the main cylinder device and comprises a number of mutually articulated connecting rods 38-41 and/or cylinder devices 12, 13, 36, 37 of which at least one describes an angle that varies with the movements of the installation, the compensation device 10 communicating a correction factor to the variations in the pressure in the gas/oil accumulator as a result of these movements, which correction factor is a trigonometric function of the mentioned angle. The new and distinctive feature of the device according to the invention is primarily that the passive compensating ion device 10 is provided with complementary devices 17 for fine compensation which include means 18 for fine-tuning the mentioned angle by providing an angle change which is a function of the size of at least one measured parameter that is related to the alternating movements of the installation and one selected parameter that represents the predetermined value.

På denne måte er det ved hjelp av oppfinnelsen til-veiebrakt en ny anordning med de samme fordeler som de tidligere kjente anordninger, dvs. at det anvendes en gass som mottar eller frigir kraft avhengig av bevegelsene av installasjonen, In this way, with the help of the invention, a new device has been provided with the same advantages as the previously known devices, i.e. that a gas is used which receives or releases power depending on the movements of the installation,

og dette passive kompensasjonssystem er kombinert med et and this passive compensation system is combined with a

komplementært system for finregulering og "aktivisering" av det passive kompensasjonssystem som en funksjon av en målt verdi for minst en parameter som er valgt blant de parameterverdier som er funksjoner av installasjonens bevegelser. complementary system for fine-tuning and "activation" of the passive compensation system as a function of a measured value for at least one parameter selected from the parameter values that are functions of the installation's movements.

Oppfinnelsen vil være lett å forstå og andre fordeler med denne vil fremgå klart av den følgende beskrivelse av ut-førelser vist på tegningene, hvor: Fig. 1 viser skjematisk en utførelse av anordningen ifølge oppfinnelsen som tjener til å hindre at et borerør skal bli utsatt for de vekslende vertikale bevegelser for den flytende installasjon som borerøret stikker ned fra. Fig. 2 viser skjematisk en modifikasjon av den på fig. 1 viste anordning anvendt for å fire en tung last ned på sjø-bunnen. The invention will be easy to understand and other advantages of it will be clear from the following description of embodiments shown in the drawings, where: Fig. 1 schematically shows an embodiment of the device according to the invention which serves to prevent a drill pipe from being exposed for the alternating vertical movements of the floating installation from which the drill pipe descends. Fig. 2 schematically shows a modification of the one in fig. 1 shows a device used to lower a heavy load onto the seabed.

Fig. 3 viser en annen type av et trykkregulerende system som er beregnet for tilførsel av et hydraulisk fluidum til en opphengnings-sylinderinnretning, og Fig. 3 shows another type of a pressure regulating system which is intended for the supply of a hydraulic fluid to a suspension cylinder device, and

fig. 4 viser en mer detaljert utførelse av et komplementært finreguleringssystem. fig. 4 shows a more detailed embodiment of a complementary fine-tuning system.

Fig. 1 viser skjematisk en ikke begrensende utførelse av anordningen ifølge oppfinnelsen for å hindre at et borerør blir utsatt for de vekslende bevegelser av en flytende installasjon 2 som borerøret er forbundet med. Fig. 1 schematically shows a non-limiting embodiment of the device according to the invention to prevent a drill pipe from being exposed to the alternating movements of a floating installation 2 to which the drill pipe is connected.

Den øvre ende av et borerør 1 er festet til kroken 3 på en løpeblokk som er opphengt i en bære- eller kron-blokk 5 via en taljeline 6. Kronblokken 5 er utformet i ett med et av de to elementer (for eksempel stempelstangen 7) på hovedoppheng-ningsinnretningen 8, og det andre element på denne (sylinderen 9) er festet på en borerigg (ikke vist) som er montert på den flytende installasjon 2. The upper end of a drill pipe 1 is attached to the hook 3 on a runner block which is suspended in a carrier or crown block 5 via a pulley line 6. The crown block 5 is designed in one with one of the two elements (for example the piston rod 7) on the main suspension device 8, and the second element on this (the cylinder 9) is fixed on a drilling rig (not shown) which is mounted on the floating installation 2.

Opphengningsinnretningen 8 tilføres hydraulisk trykkfluidum via et trykkreguleringssystem eller kompensasjonsorgan som i sin helhet er gitt henvisningstallet 10 og som tilføres hydraulisk fluidum fra et batteri olje/luft-akkumulatorer som er vist skjematisk ved 11. The suspension device 8 is supplied with hydraulic pressure fluid via a pressure regulation system or compensation device which in its entirety is given the reference number 10 and which is supplied with hydraulic fluid from a battery of oil/air accumulators which is shown schematically at 11.

Dette reguleringssystem omfatter, for eksempel som vist på fig. 1, to reguleringssylindere 12 og 13 som hver med den ene ende er leddforbundet med stasjonære punkter 14 og 15, og de andre ender på disse sylindere er leddtilkoblet et bevegelig element som er forskyvbart langs en bane T, for eksempel en rettlinjet bane som er slik bestemt at minst en av de to sylindere alltid danner en vinkel med denne bane. Denne vinkel varierer' som en funksjon av den vertikale forskyvning av installasjonen 2 og karakteriserer den geometriske utforming av reguleringssystemet. Sylinderen 12 er koblet til akkumulatoren 11 via ledningen 24, mens sylindrene 8 og 13 er forbundet med hverandre via den hydrauliske ledning 25. This regulation system includes, for example, as shown in fig. 1, two regulating cylinders 12 and 13 each of which is articulated with one end to stationary points 14 and 15, and the other ends of these cylinders are articulated to a movable element which is displaceable along a path T, for example a rectilinear path such determined that at least one of the two cylinders always forms an angle with this path. This angle varies as a function of the vertical displacement of the installation 2 and characterizes the geometric design of the regulation system. The cylinder 12 is connected to the accumulator 11 via the line 24, while the cylinders 8 and 13 are connected to each other via the hydraulic line 25.

Sammenstillingen av de ovenfor beskrevne elementer danner et passivt regulerings- eller kompensasjonssystem som utøver en i hovedsaken konstant strekkpåkjenning på borerøret 1 ved å anvende trykket i gassen i akkumulatoren 11 som tilføres og tilfører kraft avhengig av de vekslende bevegelser av den flytende installasjon, idet variasjonene i gasstrykket blir korrigert med en faktor som utledes av den geometriske funksjon for den ovenfor nevnte varierende vinkel. The assembly of the elements described above forms a passive regulation or compensation system which exerts an essentially constant tensile stress on the drill pipe 1 by using the pressure in the gas in the accumulator 11 which is supplied and supplies power depending on the alternating movements of the floating installation, as the variations in the gas pressure is corrected by a factor derived from the geometric function for the above-mentioned varying angle.

Dette passive kompensasjonssystem er kombinert med et komplementært system for finkompensering eller finregulering, hvis organer i sin helhet er gitt henvisningsbetegnelsen 17. Disse organer 17 justerer og forbedrer virkningen av det passive kompensasjonsorgan som en funksjon av den målte verdi for minst en av parametrene valgt blant de parametre hvis verdier er funksjoner av den vertikale forskyvning av den flytende installasjon 2. This passive compensation system is combined with a complementary system for fine compensation or fine regulation, whose organs in their entirety are given the reference designation 17. These organs 17 adjust and improve the effect of the passive compensation organ as a function of the measured value of at least one of the parameters selected from the parameters whose values are functions of the vertical displacement of the floating installation 2.

Dette komplementære organ 17 for finkompensasjon omfatter en dobbeltvirkende sylinder 18 hvis ene element er leddtilkoblet det bevegelige element 16, en trykkfluidumkilde 22 som er tilkoblet sylinderen 18 via ledningene 19 og 20 samt et skjematisk vist reguleringselement 21, som avhengig av forskyvningen av stemplet i sylinderen 18 kontrollerer størrelsen av trykkdifferansen mellom de to kammere i sylinderen 18 som en funksjon av størrelsen på et kontrollsignal som frembringes av en sammenligningskrets 26, hvortil det blir tilført et første signal fra en detektor eller føler 23 og et andre signal som blir betegnet som et ordre- eller referanse-signal. This complementary organ 17 for fine compensation comprises a double-acting cylinder 18, one element of which is articulately connected to the movable element 16, a pressure fluid source 22 which is connected to the cylinder 18 via lines 19 and 20 and a schematically shown regulating element 21, which depends on the displacement of the piston in the cylinder 18 controls the size of the pressure difference between the two chambers in the cylinder 18 as a function of the size of a control signal produced by a comparison circuit 26, to which is supplied a first signal from a detector or sensor 23 and a second signal which is designated as an order- or reference signal.

Koritrollsignalverdien skriver seg fra en sammen-ligning av signalene som mottas fra detektoren 23. Signal-verdien som frembringes av detektoren 23 er avhengig av den målte aktuelle verdi av en parameter som er valgt fra en gruppe parametre hvis verdier er funksjoner av forskyvningen av den flytende installasjon 2. Verdien av referansesignalet er en funksjon av en bestemt verdi av en parameter som er valgt fra gruppen av de ovenfor angitte parametere, og forholdet eller korrelasjonen mellom den målte parameter og den som representeres av referansesignalet er kjent. The Coritroll signal value is written from a comparison of the signals received from the detector 23. The signal value produced by the detector 23 is dependent on the measured current value of a parameter selected from a group of parameters whose values are functions of the displacement of the floating installation 2. The value of the reference signal is a function of a particular value of a parameter selected from the group of the parameters indicated above, and the relationship or correlation between the measured parameter and that represented by the reference signal is known.

Virkemåten for anordningen er følgende: The operation of the device is as follows:

Under innvirkningen fra dønningene beveger den flytende installasjon seg over en høyde Ah, og dette bidrar til å endre påkjenningen på borerøret. Denne vertikale bevegelse resulterer i en relativ forskyvning mellom stemplet og sylinderen i innretningen 8. Den tilsvarende variasjon av volumet av det hydrauliske fluidum i denne overføres til sylinderen 13 Under the influence of the swells, the floating installation moves over a height Ah, and this helps to change the stress on the drill pipe. This vertical movement results in a relative displacement between the piston and the cylinder in the device 8. The corresponding variation of the volume of the hydraulic fluid therein is transferred to the cylinder 13

via ledningen 25, og det forskyvbare element 16 forskyves langs banen T over en slik distanse at påkjenningen på borerøret som skriver seg fra bevegelsen A h av den flytende installasjon i hovedsaken blir utlignet. via the line 25, and the displaceable element 16 is displaced along the path T over such a distance that the stress on the drill pipe resulting from the movement A h of the floating installation is essentially balanced.

Da imidlertid kompensasjonen eller utligningen ved hjelp av denne anordning alene ikke er perfekt, kan det regi-streres en liten variasjon i påkjenningen på røret 1, fordi trykkvariasjonene i akkumulatoren 11 ikke er fullstendig utlignet av variasjonene i helningen av sylinderne 12 og 13 i forhold til banen T. Since, however, the compensation or equalization by means of this device alone is not perfect, a small variation in the stress on the pipe 1 can be registered, because the pressure variations in the accumulator 11 are not completely balanced by the variations in the inclination of the cylinders 12 and 13 in relation to the track T.

For å eliminere denne kilde til unøyaktighet måler detektoren 23 samtidig den virkelige verdi av den parameter som er en funksjon av bevegelsen av den flytende installasjon 2 og overfører et tilsvarende signal til sammenligningskretsen 26, som slik som antydet foran, frembringer et kontrollsignal. To eliminate this source of inaccuracy, the detector 23 simultaneously measures the real value of the parameter which is a function of the movement of the floating installation 2 and transmits a corresponding signal to the comparison circuit 26, which, as indicated above, produces a control signal.

I avhengighet av dette kontrollsignal justerer reguleringselementet 21 fluidumtrykket i hvert av kamrene i sylinderen 18, dvs. regulerer differansen mellom de trykk som virker på de respektive to flater på stemplet i sylinderen 18, til en slik verdi at stempelstangen på denne sylinder for-skyver de forskyvbare element 16 langs den bestemte bane. Derved varierer trykket i sylinderen 13 inntil verdien av kontroll-signalet på nytt får den verdi det hadde før den vertikale bevegelse A h av den flytende installasjon inntraff, dvs. Depending on this control signal, the regulating element 21 adjusts the fluid pressure in each of the chambers in the cylinder 18, i.e. regulates the difference between the pressures acting on the respective two surfaces of the piston in the cylinder 18, to such a value that the piston rod on this cylinder pushes the displaceable element 16 along the determined path. Thereby, the pressure in the cylinder 13 varies until the value of the control signal regains the value it had before the vertical movement A h of the floating installation occurred, i.e.

slik at strekkraften i borerøret ikke vil variere. so that the tensile force in the drill pipe will not vary.

I den på fig. 1 viste utførelse er trekkraften den parameter som måles av detektoren 23 og som kroken 3 utøver på borerøret 1. I dette tilfelle er detektoren 23 en belastnings-detektor som er plassert mellom borerøret 1 og kroken 3 på løpeblokken. Denne detektor kan være av en hvilken som helst type, for eksempel strekklapper, og den avgir et signal hvis verdi er en funksjon av trekkraften og derved av den strekkpåkjenning som utøves på borerøret. Verdien av referansesignalet eller ordresignalet til sammenligningskretsen 26 er en funksjon av den forutbestemte verdi av den spenning som skal holdes konstant. In the one in fig. 1, the pulling force is the parameter measured by the detector 23 and which the hook 3 exerts on the drill pipe 1. In this case, the detector 23 is a load detector which is placed between the drill pipe 1 and the hook 3 on the running block. This detector can be of any type, for example strain gauges, and it emits a signal whose value is a function of the tensile force and thereby of the tensile stress exerted on the drill pipe. The value of the reference signal or command signal to the comparison circuit 26 is a function of the predetermined value of the voltage to be kept constant.

Belastningsdetektoren 23 kan erstattes med strekklapper som er montert på borerøret 1 eller på partiet 6a på linen 6, men i denne siste utførelse må målingen korrigeres, slik at friksjonen på skivene eller blokkene 4 og 7 tas i be-traktning etter som boreoperasjonen skrider frem. The load detector 23 can be replaced with tension flaps which are mounted on the drill pipe 1 or on the section 6a of the line 6, but in this last embodiment the measurement must be corrected, so that the friction on the disks or blocks 4 and 7 is taken into account as the drilling operation progresses.

Den parameter som måles av detektoren 23 og den parameter som representeres ved ordre- eller referanse-signalet kan velges fra den følgende, ikke begrensende liste av parametere hvis verdier er funksjoner av de vertikale bevegelser av den flytende installasjon: Hastigheten av installasjonen i retningen for de vekslende bevegelser, og denne hastighet måles i forhold til et stasjonært referansesystem av koordinatakser. Når det gjelder en flytende installasjon vil denne hastighet være dens vertikale hastighet eller forskyvning, som for eksempel måles i forhold til sjøbunnen. The parameter measured by the detector 23 and the parameter represented by the command or reference signal can be selected from the following non-limiting list of parameters whose values are functions of the vertical movements of the floating installation: The speed of the installation in the direction of the alternating movements, and this speed is measured in relation to a stationary reference system of coordinate axes. In the case of a floating installation, this speed will be its vertical speed or displacement, which is, for example, measured in relation to the seabed.

Det strekk som utøves på det langstrakte element, f.eks. en borestreng. The tension exerted on the elongated element, e.g. a drill string.

Avstanden mellom det element som er koblet til installasjonen og et stasjonært punkt. Når det angår en flytende installasjon vil denne avstand for eksempel være avstanden mellom et punkt på borestrengen og sjøbunnen. The distance between the element connected to the installation and a stationary point. When it concerns a floating installation, this distance will, for example, be the distance between a point on the drill string and the seabed.

Størrelsen av akselerasjonen for installasjonen i The magnitude of the acceleration for the installation i

dens bevegelsesretning. its direction of motion.

Trykket i det hydrauliske fluidum i opphengningsinnretningen etc... The pressure in the hydraulic fluid in the suspension device etc...

Det skal nå beskrives noen anordninger som er egnet for måling av de virkelige verdier for en av disse parametere, mens andre anordninger åpenbart kan anvendes uten å avvike fra oppfinnelsestanken. Some devices will now be described which are suitable for measuring the real values for one of these parameters, while other devices can obviously be used without deviating from the idea of the invention.

a) En strømningsmåler (anordning for måling av hastigheten i en væske) som kan være av en hvilken som helst kjent a) A flow meter (device for measuring the speed of a liquid) which can be of any known

type, kan festes på borerøret, og når vannmassen som borerøret går gjennom ikke har noen strømkomponent i vertikalretningen som kan innvirke på målingen fra strømningsmåleren, vil denne gi den vertikale hastighet av borestrengen. type, can be attached to the drill pipe, and when the mass of water through which the drill pipe passes has no flow component in the vertical direction that can affect the measurement from the flow meter, this will give the vertical speed of the drill string.

En integrerende krets kan være koblet til denne strøm-ningsmåler, slik at det fås et signal som er en funksjon av avstanden mellom et punkt på borestrengen og et stasjonært punkt, som for eksempel ligger på sjøbunnen. An integrating circuit can be connected to this flow meter, so that a signal is obtained which is a function of the distance between a point on the drill string and a stationary point, which is for example on the seabed.

Det vil også være mulig å koble en derivasjonskrets til denne strømningsmåler, slik at det fås et signal som er en funksjon av den vertikale akselerasjon av borerøret. It will also be possible to connect a derivation circuit to this flow meter, so that a signal is obtained which is a function of the vertical acceleration of the drill pipe.

b) En akustisk sender-mottaker: En akustisk sender-mottaker av sonar-typen kan festes på borerøret og når lydbølgene b) An acoustic transmitter-receiver: A sonar-type acoustic transmitter-receiver can be attached to the drill pipe and when the sound waves

blir reflektert fra sjøbunnen, vil det ved hjelp av de data som frembringes av sonaren kunne bestemmes den nøyaktige avstand mellom et punkt på borerøret og for eksempel sjøbunnen. is reflected from the seabed, it will be possible to determine the exact distance between a point on the drill pipe and, for example, the seabed, with the help of the data produced by the sonar.

Til denne sonar kan det være koblet en derivasjonskrets som avgir et signal som er en funksjon av den vertikale hastighet av borerøret eller en dobbelt derivasjonskrets som avgir et signal som er en funksjon av den vertikale akselerasjon av borestrengen. c) En belastnings-transduser eller -følger: Strekk-påkjenningene som utøves på borestrengen kan som tidligere antydet bestemmes ved anvendelse av en transduser som for eksempel omfatter strekklapper som enten er plassert mellom borerøret og kroken på løpeblokken eller er direkte montert på borerøret eller i forbindelse med taljelinen. A derivation circuit can be connected to this sonar which emits a signal which is a function of the vertical speed of the drill pipe or a double derivation circuit which emits a signal which is a function of the vertical acceleration of the drill string. c) A load transducer or follower: The tensile stresses exerted on the drill string can, as previously indicated, be determined by using a transducer which, for example, comprises tension flaps which are either placed between the drill pipe and the hook on the running block or are directly mounted on the drill pipe or in connection with the waist line.

d) Trykktransduser: En trykkføler som kan være av d) Pressure transducer: A pressure sensor that can be off

en hvilken som helst type kan måle trykket i det hydrauliske any type can measure the pressure in the hydraulic

fluidum i opphengningsinnretningen. fluid in the suspension device.

Den parameter som skal måles kan av fagfolk på om-rådet velges som en funksjon av arbeidsområdet for den tilgjenge-lige transduser og av det ønskede resultat, idet nøyaktigheten for anordningen ifølge oppfinnelsen åpenbart og i høy grad er avhengig av følsomheten for transduseren. The parameter to be measured can be chosen by professionals in the field as a function of the working area of the available transducer and of the desired result, since the accuracy of the device according to the invention is obviously and to a high degree dependent on the sensitivity of the transducer.

Signalene som tilføres sammenligningskretsen 26 kan være en funksjon av den målte verdi og av den forutbestemte ordre-eller referanse-verdi for en gitt parameter eller også for forskjellige parametere, idet funksjonssammenhengen mellom disse parametere er kjent. Kretsen 26 kan da omfatte en strømkrets for samordning av signalene. The signals supplied to the comparison circuit 26 can be a function of the measured value and of the predetermined order or reference value for a given parameter or also for different parameters, the functional relationship between these parameters being known. The circuit 26 can then comprise a circuit for coordinating the signals.

Fig. 2 viser skjematisk en annen utførelse av anordningen som benyttes til å legge en tung last, for eksempel et element 27 for å stenge av en brønn, kjent under betegnelsen BOP (blow out preventer), ned på et brønnhode 28 hvis fundament-plate ligger på sjøbunnen 30. Fig. 2 schematically shows another embodiment of the device which is used to place a heavy load, for example an element 27 to shut off a well, known under the designation BOP (blow out preventer), onto a wellhead 28 whose foundation plate lies on the seabed 30.

BOP-elementet 27 er festet til den nedre ende av en søyle eller streng, som for eksempel kan utgjøres av borestrengen 1. Føringsliner eller andre konvensjonelle innretning-er for føring av BOP-elementet under nedfiringen av dette er ikke vist for å gjøre tegningene klarere. Borestrengen 1 er opphengt i en krok 3 i en løpeblokk 4 som er koblet til den stasjonære kronblokk eller bæreblokk 5 via taljelinen 6. The BOP element 27 is attached to the lower end of a column or string, which can for example be constituted by the drill string 1. Guidelines or other conventional devices for guiding the BOP element during its descent are not shown to make the drawings clearer . The drill string 1 is suspended in a hook 3 in a running block 4 which is connected to the stationary crown block or carrier block 5 via the hoist line 6.

Kronblokken 5 er opphengt i stempelstangen 7 på sylinderinnretningen 8, og sylinderen 9 er montert på boreriggen (ikke vist) som er plassert på den flytende installasjon 2. Stempelstangen 7 er utformet med en aksial boring som sammen med en stempelstang 31 i ett med sylinderen 9 danner en hjelpe-sylinder. Sylinderen 8 og hjelpesylinderen 31 danner hovedsylinderinnretningen i opphengningen. The crown block 5 is suspended in the piston rod 7 of the cylinder device 8, and the cylinder 9 is mounted on the drilling rig (not shown) which is placed on the floating installation 2. The piston rod 7 is designed with an axial bore which together with a piston rod 31 is one with the cylinder 9 forms an auxiliary cylinder. The cylinder 8 and the auxiliary cylinder 31 form the main cylinder device in the suspension.

En olje/luft-akkumulator 11 mater via en ledning 32 opphengningssylindrene parallelt med et reguleringssystem som i sin helhet er gitt henvisningstallet 10. Dette system omfatter to sylindere 12 og 13 som hver med den ene ende er leddtilkoblet i stasjonære punkter 14 og 15. De andre ender på An oil/air accumulator 11 feeds via a line 32 the suspension cylinders in parallel with a regulation system which in its entirety is given the reference number 10. This system comprises two cylinders 12 and 13, each of which is articulated at one end in stationary points 14 and 15. The others end on

disse sylindere er leddtilkoblet et forskyvbart element 16 som drives langs en forutbestemt bane. De to sylindere 12 og 13 mates med hydraulisk fluidum fra akkumulatoren 11. these cylinders are articulately connected to a displaceable element 16 which is driven along a predetermined path. The two cylinders 12 and 13 are fed with hydraulic fluid from the accumulator 11.

Det forskyvbare element 16 er koblet til det ene element på en tredje sylinder 33 som via en ledning 34 tilfører hydraulisk fluidum til hjelpesylinderen som dannes av stempelstangen 31 og den aksiale boring i stempelstangen 7. Når den flytende installasjon beveges vertikalt vil hjelpesylinderen som mates fra reguleringssystemet 10, utøve en kraft på stempelstangen 7 i sylinderen 8, og denne kraft korrigerer den kraft som utøves av opphengningssylinderen 8. The displaceable element 16 is connected to one element of a third cylinder 33 which via a line 34 supplies hydraulic fluid to the auxiliary cylinder formed by the piston rod 31 and the axial bore in the piston rod 7. When the floating installation is moved vertically, the auxiliary cylinder fed from the regulation system 10, exert a force on the piston rod 7 in the cylinder 8, and this force corrects the force exerted by the suspension cylinder 8.

Denne anordning er tilkoblet et komplementært system med organer 17 for finkompensasjon, som er identisk med det på fig. 1 viste system, hvis dobbeltvirkende sylinder 18 virker på det forskyvbare element 16. This device is connected to a complementary system with organs 17 for fine compensation, which is identical to that in fig. 1 shown system, whose double-acting cylinder 18 acts on the displaceable element 16.

Sammenligningskretsen 26 mottar et ordre- eller referanse-signal som representerer verdien av avstanden som må holdes konstant mellom BOP-elementet 27 og sjøbunnen. Denne verdi kan være justerbar. The comparison circuit 26 receives an order or reference signal which represents the value of the distance which must be kept constant between the BOP element 27 and the seabed. This value can be adjustable.

Detektoren 23 kan være av "sonartypen" og sender lyd-bølger som for eksempel kan reflekteres fra sjøbunnen, slik at den vertikale avstand fra BOP-elementet til sjøbunnen kan bestemmes. Signalet som avgis fra transduseren overføres via en leder 35 som kan være tilkoblet borerøret, til sammenligningskretsen 26 der dette signal sammenlignes med referansesignalet. The detector 23 can be of the "sonar" type and sends sound waves which can, for example, be reflected from the seabed, so that the vertical distance from the BOP element to the seabed can be determined. The signal emitted from the transducer is transmitted via a conductor 35, which can be connected to the drill pipe, to the comparison circuit 26 where this signal is compared with the reference signal.

Virkemåten for denne sammenstilling er den samme som for anordningen ifølge fig. 2. Som det fremgår av ovenstående beskrivelse, vil opphengningssylinderen 8 og reguleringssystemet 10 som danner de passive kompensasjonsorganer hurtig avstedkomme en del kompensasjon for de vertikale bevegelser som skyldes virkningen av dønningene, og i tilfelle av feil på eller dårlig funksjon av de komplementære kompensasjonsorganer 17 vil likevel virkningen av de vertikale bevegelser alltid bli i det minste delvis utlignet. Under de operasjoner som skal til for å plassere BOP-elementet for eksempel under den første del av nedfiringen The way this assembly works is the same as for the device according to fig. 2. As can be seen from the above description, the suspension cylinder 8 and the regulation system 10 which form the passive compensating means will quickly provide some compensation for the vertical movements due to the effect of the swells, and in case of failure or poor functioning of the complementary compensating means 17 nevertheless, the effect of the vertical movements always be at least partially offset. During the operations required to place the BOP element, for example, during the first part of the descent

av dette mellom den flytende installasjon og sjøbunnen, kan kom-penseringen videre oppnås utelukkende ved hjelp av de passive kompensasjonsorganer, idet det ikke er absolutt nødvendig med stor nøyaktighet under dette trinn, og da det komplementære system 17 bare anvendes for finkompensering, idet dette system 17 bare aktiveres under den endelige plassering av BOP-elementet. of this between the floating installation and the seabed, the compensation can further be achieved exclusively with the help of the passive compensation means, since great accuracy is not absolutely necessary during this stage, and since the complementary system 17 is only used for fine compensation, since this system 17 is only activated during the final positioning of the BOP element.

Det skal spesielt bemerkes at kraften som leveres It should be particularly noted that the power delivered

fra det komplementære system 17 for finkompensering er relativt liten, idet den største del av energien fra de vekslende be- from the complementary system 17 for fine compensation is relatively small, since the largest part of the energy from the alternating be-

vegelser av den flytende installasjon blir kompensert av de passive kompenseringsorganer. vibrations of the floating installation are compensated by the passive compensating devices.

Det kan foretas modifikasjoner uten å avvike fra oppfinnelsestanken. I de på fig. 1 og 2 viste utførelser omfatter reguleringssystemet 10 et arrangement av sylindere hvis geometriske form kan varieres på grunn av leddkoblingen for minst noen av disse sylindere. Dette arrangement innvirker på trykket i det hydrauliske fluidum som mates til opphengningssylinderen. Modifications can be made without deviating from the idea of the invention. In those in fig. 1 and 2 shown embodiments, the regulation system 10 comprises an arrangement of cylinders whose geometric shape can be varied due to the joint connection for at least some of these cylinders. This arrangement affects the pressure in the hydraulic fluid that is fed to the suspension cylinder.

Denne utførelse er bare av betydning når opphengningssylinderen er plassert ved toppen av boreriggen, mens de andre sylindere kan være plassert på et annet sted, der de ikke eller i liten grad påvirker likevekten av den flytende installasjon. This design is only of importance when the suspension cylinder is located at the top of the drilling rig, while the other cylinders can be located elsewhere, where they do not or to a small extent affect the equilibrium of the floating installation.

I enkelte tilfelle, for eksempel i den utførelse som er vist i US-PS nr. 3 285 574 danner imidlertid sylinderne i et reguleringssystem med variabel geometri en kompenserende kraft mot det element som er montert på opphengningssylinderen. I dette tilfelle vil sylinderen 18 i det komplementære system 17 for finkompensering også kunne utøve en kraft på det element som er opphengt i sylinderen 8. In some cases, for example in the embodiment shown in US-PS No. 3,285,574, however, the cylinders in a control system with variable geometry form a compensating force against the element mounted on the suspension cylinder. In this case, the cylinder 18 in the complementary system 17 for fine compensation will also be able to exert a force on the element suspended in the cylinder 8.

Fig. 3 viser en annen type trykkreguleringssystem 10 som kan erstatte det på fig. 1 viste system. Dette system omfatter to innbyrdes perpendikulære sylindere 36 og 37 med stempeltverrsnitt S respektive s og hvis ender er koblet til hverandre ved hjelp av koblingsstenger 38 og 41, slik at det dannes en rombe. Sylinderen 36 er koblet til en olje/luft-akkumulator 11, mens sylinderen 37 tilfører hydraulisk fluidum til opphengningssylinderen 8, idet trykket i dette fluidum Pu er lik produktet av trykket P i akkumulatoren multiplisert med en korreksjonsfaktor som er proporsjonal med en trigonometrisk funksjon av en variabel vinkel 0 Fig. 3 shows another type of pressure regulation system 10 which can replace the one in fig. 1 shown system. This system comprises two mutually perpendicular cylinders 36 and 37 with piston cross-sections S and s respectively and whose ends are connected to each other by means of connecting rods 38 and 41, so that a rhombus is formed. The cylinder 36 is connected to an oil/air accumulator 11, while the cylinder 37 supplies hydraulic fluid to the suspension cylinder 8, the pressure in this fluid Pu being equal to the product of the pressure P in the accumulator multiplied by a correction factor which is proportional to a trigonometric function of a variable angle 0

Anordningen ifølge oppfinnelsen kan finne anvendelser for spesielle operasjoner på sjøen og vil være utmerket egnet for overføring av store belastninger mellom to installasjoner der minst den ene utsettes for vekslende bevegelser. The device according to the invention can find applications for special operations at sea and will be excellently suitable for transferring large loads between two installations where at least one is exposed to alternating movements.

Fig. 4 viser en spesiell utførelse for et komplementært system for finkompensering som på fig. 1 og 2 er gitt henvisningstallet 17. Dette system omfatter en kilde 22 for et trykkfluidum, bestående av en pumpe som via en ledning 43 Fig. 4 shows a special embodiment for a complementary system for fine compensation as in fig. 1 and 2 are given the reference number 17. This system comprises a source 22 for a pressure fluid, consisting of a pump which via a line 43

er koblet til et reservoar 42 og til et reguleringselement 21 is connected to a reservoir 42 and to a regulating element 21

som består av en servoventil som via en ledning 44 er direkte koblet til reservoaret 42. Avhengig av stillingen av servoventilen mates hydraulisk fluidum fra pumpen 22 til et av kamrene 18a og 18b i sylinderen 18 via ledningene 45 og 46. Strømnings-mengden av hydraulisk fluidum i disse ledninger justeres ved hjelp av servoventilen 21. which consists of a servo valve which is directly connected to the reservoir 42 via a line 44. Depending on the position of the servo valve, hydraulic fluid is fed from the pump 22 to one of the chambers 18a and 18b in the cylinder 18 via the lines 45 and 46. The flow amount of hydraulic fluid in these lines are adjusted using the servo valve 21.

Fluidumtrykket i kamrene 18a og 18b måles ved hjelp The fluid pressure in chambers 18a and 18b is measured using

av trykktransdusere 47 og 48 som er innkoblet i ledningene 45 of pressure transducers 47 and 48 which are connected in the lines 45

og 46. and 46.

I denne utførelse dannes sammenligningskretsen 26 av In this embodiment, the comparison circuit 26 is formed by

en elektronisk krets som ved en av inngangsklemmene mottar det elektriske signal som avgis fra detektoren 23 og som omfatter en reguleringsanordning (antydet med henvisningstallet 49) for ordre- eller referanse-signalet. an electronic circuit which at one of the input terminals receives the electrical signal which is emitted from the detector 23 and which comprises a regulation device (indicated by the reference number 49) for the order or reference signal.

Hver av trykkfølerne 47 og 48 avgir et signal som er representativt for trykket i den respektive kammer i den aktiveringssylinderen som denne føler står i forbindelse med. Signalene fra disse følere tilføres kretsen 26 som avgir et kontrollsignal som påvirker servoventilen 21. Each of the pressure sensors 47 and 48 emits a signal which is representative of the pressure in the respective chamber in the activation cylinder with which this sensor is connected. The signals from these sensors are fed to the circuit 26 which emits a control signal which affects the servo valve 21.

Strømningsmengden av hydraulisk fluidum gjennom servoventilen justeres på en slik verdi at differansen mellom de respektive trykk i det hydrauliske fluidum i de to kammere i aktiveringssylinderen 18 vil bevirke en forskyvning av stemplet i denne sylinder og av elementet 16 (fig. 1), og derved vil trykkvariasjonene i opphengningssylinderen 8 utlignes fullstendig, eller med andre ord utlignes variasjonene i den parameter som måles av føleren 23. The flow amount of hydraulic fluid through the servo valve is adjusted to such a value that the difference between the respective pressures in the hydraulic fluid in the two chambers in the activation cylinder 18 will cause a displacement of the piston in this cylinder and of the element 16 (fig. 1), and thereby the pressure variations in the suspension cylinder 8 are completely equalised, or in other words the variations in the parameter measured by the sensor 23 are equalised.

Det er åpenbart at det er mulig å erstatte de to trykkfølere 47 og 48 med en enkelt differentialføler som til kretsen 26 avgir et signal som er proporsjonalt med trykkdifferansen mellom de to kammere i sylinderen 18. It is obvious that it is possible to replace the two pressure sensors 47 and 48 with a single differential sensor which sends a signal to the circuit 26 that is proportional to the pressure difference between the two chambers in the cylinder 18.

Claims

1- Device for exerting a predetermined force on an element (1), or for holding an element (1) at a predetermined vertical distance from a stationary point, where the element (1) through at least one main cylinder device (8) is connected to an installation (2) which is exposed to alternating movements, comprising at least one pressurized gas/oil accumulator (11), a passive compensation device (10) which is connected to the gas/oil accumulator and to the main cylinder device and comprises a number mutually articulated connecting rods (38-41) and/or cylinder devices (12, 13; 36, 37) of which at least one describes an angle that varies with the movements of the installation, the compensation device (10) communicating a correction factor to the variations in the pressure in gas /the oil accumulator as a result of these movements, which correction factor is a trigonometric function of the aforementioned angle, characterized in that the passive compensation device (10) is provided with complementary re means (17) for fine compensation comprising means (18) for fine-tuning said angle by providing an angular change which is a function of the magnitude of at least one measured parameter which is in relation to the alternating movements of the installation and a selected parameter representing the predetermined value.

2. Device according to claim 1, characterized in that the complementary bodies (17) comprise a pressure fluid source (22), a double-acting cylinder device (18) which is rotatably connected to the passive compensation device (10), with the double-acting cylinder device's two chambers connected to the pressure fluid source (22) through a control element (21) for controlling the flow of fluid to the two chambers, a sensor device (23) for generating a first signal which depends on the magnitude of said measured parameter, a comparison circuit (26) for receiving the first signal and a second signal representing the predetermined value, which comparison circuit (26) emits an output signal representing the result of the comparison of the first and second signals, which output signal is applied to the control element (21).

3. Device according to claim 2, characterized in that the control element comprises a servo valve (21) and a control device designed to apply to the comparison circuit a signal whose value depends on the difference between the fluid pressures in the two chambers in the double-acting cylinder device (18).

4. Device according to claim 3, characterized in that the control device comprises two pressure sensors (47, 48) for measuring the pressure in the respective chambers (18a, 18b) in the double-acting cylinder device (18).

5. Device according to claim 3, characterized in that the control device comprises a differential pressure sensor connected to both chambers in the double-acting cylinder device

6. Device according to claim 1, for protection of the said element (1) against the effect of vertical movements of a floating installation to which the element is connected, characterized in that the measured parameter is provided by a flow meter which is attached to the element (1) during operation ) and is designed to generate a signal that represents the vertical speed of movement of the element (1) in relation to the seabed.

7. Device according to claim 1, characterized in that the measured parameter is delivered by an acoustic transmitter/receiver.

8. Device according to claim 1, characterized in that the measured parameter is provided by a force or pressure detector.

9. Device according to claim 8, characterized in that the detector is assigned to a cylinder in the passive compensation device (10) and generates a signal that depends on the force exerted by the cylinder on the element (1) which is connected to the installation (2).