NO145314B - Mateanordning for roer eller liknende, saerlig en roerstreng som skal inn eller ut av en broenn - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en mateanordning for rør e.l., særlig en rørstreng som skal inn eller ut av en brønn, omfattende bevegelige organer og holdeinnretninger, som er montert for selektiv bevegelse mot og fra hverandre, og gripedeler på hver av de bevegelige organer og på holdeinnretningene, som selektivt kan omgripe røret, samt kraftutøvende organer for å bevege de bevegelige organer i en bestemt retning.

Det vil i mange tilfeller være nødvendig å gi ut rørstreng eller hale inn rørstreng fra en brønn under trykk, slik at prosess- eller belastningsvæsker kan bringes i sirkulasjon gjennom brønnhullet, med henblikk på behandling eller kveling av brønnen. Hvis forholdene ved brønnen medfører at rørstrengen er "lett", må røret tvinges inn i brønnen under nedføringen og forhindres i å støtes ut av brønnen under opptrekkingen. Anord-ninger for gjennomføring av en slik funksjon er beskrevet i US-patentskrifter 1.894.912 og 3.215.203. Det er i foreliggende beskrivelse henvist til nevnte patentskrifter, hvorav 1.894.912 omtaler anvendelse av et konvensjonelt heiseverk mens det ifølge 3.215.203 benyttes et pumpesystem. Foreliggende oppfinnelse representerer en forbedring på dette felt og har flere fordeler i forhold til oppfinnelsene ifølge de to nevnte patentskrifter. Anvendelsen av et heiseverk, slik som beskrevet i nevnte US-patentskrift 1.894.912, vil f.eks. medføre at heise-verksoperatøren stilles overfor uvanlige eller omvendte arbeids-prosesser. Normalt vil rørstrengen trekkes opp fra brønnen når kabelen hales inn. Ifølge US-patentskrift 1.894.912 vil rør-strengen skyves ned i brønnen når kabelen hales inn. Denne uortodokse prosess som er omvendt av de vanlige prosesser, er forbundet med en potensiell risiko. I vanlige driftsprosesser benyttes bremsen for at rørstrengen skal kunne syne ned i brønnen, istedenfor å føres oppad og ut av brønnen, og heise-verket anvendes til å løfte rørstrengen ut av brønnen, istedenfor å tvinge den ned i brønnen. Under slike omstendigheter vil den menneskelige faktor utgjøre en potensiell risiko. Uriktig anvendelse av anordningen kan hurtig resultere i en katastrofe. Virkemåten som er beskrevet i US-patentskrift 1.894.912 er dessuten temmelig langsom. Foruten at løpeblokken 27 må bevege seg dobbelt så langt som røret ved nedføring av rørstreng, må dessuten løpeklemmen 26 løftes på en eller annen måte for hver returtakt. I tilfelle av svikt eller feilfunksjon av kraftkilden, f.eks. i form av et kabelbrudd, mens rørstrengen er lett, vil røret forvandles til et prosjektil som drives oppad av trykket i brønnen.

Ifølge US-patentskrift 3.215.203 vil det kreves en separat kraftkilde, og dette er ikke ønskelig idet det store flertall av borerigger eller produksjonsrigger er utstyrt med et tilgjengelig heiseverk. Virkemåten er også i dette tilfelle rela-tivt langsom, på grunn av den tid som kreves for væskepumping. Hvis det opptrer driftsforstyrrelse mens rørstrengen er lett, vil likeledes røret kunne virke som et prosjektil.

Det er et formål ved foreliggende oppfinnelse å frembringe en mateanordning som, i tilfelle av svikt eller feilfunksjon av kraftkilden, vil beveges i slik retning at rørstrengen tvinges inn i en brønn.

Ved anvendelse av konvensjonelle rigger blir tyngdekraften utnyttet til å føre løpeblokken nedad i boretårnet, og det tapes følgelig atskillig tid på grunn av løpeblokkens langsomme synk-ning. Det er derfor et annet formål ved oppfinnelsen å frembringe en anordning som vil bevirke akselerasjon av den nedadgående bevegelse av blokken i boretårnet.

Når en konvensjonell rigg anvendes for trinnvis mating

av en rørstreng inn i eller ut av en brønn, vil frigjøring av bremsen vanligvis medføre at rørstrengen beveges oppad, ut av brønnen. Et annet formål ved oppfinnelsen er å frembringe en anordning som, når brønnen er utkoplet, vil bevirke eller til-late at rørstrengen løper nedad og inn i brønnen. Anordningen er således feilsikker i denne henseende.

Et annet formål ved oppfinnelsen er å frembringe en mateanordning som kan utnytte et konvensjonelt heiseverk, og hvor forholdet mellom helseverkets virkemåte og rørstrengens bevegelse er konvensjonelt, dvs. at rørstrengen heves når kabelen hales inn, slik at den mulighet for betjeningsfeil, som vil være til stede ved det omvendte forhold mellom helseverkets og rørstren-gens bevegelse, elimineres.

Et annet formål er å frembringe en mateanordning, hvor den nødvendige kraft for rørmatningen leveres indirekte av et - konvensjonelt heiseverksystem av den type som er montert på en driftsrigg, og hvor kabelens og rørets' bevegelser foregår i konvensjonelle retninger, og hvor svikt i heiseverksystemet medfører at røret tvinges ned i brønnen.

Et annet formål er å frembringe et matningssystem hvor rørstrengen fremmates med styrt hastighet, for å forebygge skade dersom systemet svikter eller betjenes på feilaktig måte.

Et annet formål er å frembringe et matningssystem som

kan etterlates på riggen under normal nedføring eller opphaling av rørstrengen.

Et annet formål er å frembringe et matningssystem hvor den nødvendige kraft for forflytting av den bevegelige rørgriper i begge retninger kan leveres, uten omrigging, av konvensjonelle heiseverk av de typer som anvendes på en driftsrigg.

Et annet formål er å frembringe et matningssystem hvor den nødvendige kraft for forflytting av den bevegelige rørgriper leveres av et konvensjonelt heiseverk av den type som anvendes på en driftsrigg, og hvor forholdet mellom kabelens og den bevegelige rørgripers bevegelser er som én til én.

Et annet formål er å frembringe et matningssystem med en driftshastighet som er høyere enn det som hittil har vært mulig.

Et annet formål er å frembringe en mateanordning, hvor drivkraften leveres av heiseverk og hvor det bevegelige rør-gripersystem er kraftdrevet i begge retninger.

Et annet formål er å frembringe en rørraateanordning, hvor det bevegelige rørgripersystem kan beveges fritt i den ene retning, mens bevegelsen i den motsatte retning er nøyaktig styrt.

Mateanordningen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved kombinasjonen av

a) en trykkakkumulator med tilhørende trykkfluidum,

b) en innretning til utkopling av de kraftutøvende organer,

samt

c) innretninger, som er forbundet med de bevegelige organer og er innrettet til å sørge for oppladning av trykkfluidum i

akkumulatoren som reaksjon på bevegelse av de bevegelige organer i nevnte bestemte retning,

idet akkumulatorens nevnte trykkfluidum er innrettet til

å bevege de bevegelige organer i retning motsatt nevnte bestemte retning etter at de kraftutøvende organer er utkoplet.

Med uttrykket "fluidum" skal man heri generelt forstå så ' vel- "væske" som "gass" (luft) .

Et utførelseseksempel av oppfinnelsen er vist i de med-følgende tegninger, hvor like deler er betegnet med samme hen-visningstall og hvori: Fig. 1 viser et skjematisk riss av en mateanordning ifølge foreliggende oppfinnelse, som er installert på en brønn og som anvendes i forbindelse med en konvensjonell rigg. Fig. 2 viser et riss, i likhet med fig. 1, av en modifi-sert versjon av oppfinnelsen. Fig. 3 viser et skjematisk riss av én utforming av en væske-styrekrets. Fig. 4 viser et skjematisk riss, i likhet med fig. 3, av en alternativ styrekrets. Fig. 5 viser et skjematisk riss av en annen væske-styrekrets . Fig. 6 viser et skjematisk riss av en hydraulisk motor som erstatter helseverket ifølge fig. 1.

I fig. 1 er oppfinnelsen vist i forbindelse med en brønn med en stålforing 11 som opptar en rørstreng 12. Brønnhodet 13 omfatter den vanlige konstruksjon med sine tallrike ventiler og koplingsdeler for opprettelse av væskegjennomløp og -sirkulasjon. Et rør 16 som er vist under nedføring, er avtettet rundt sin yttervegg ved hjelp av en "BOP"-sats (blowout preventor assembly) 15 som er anbrakt over hovedventilen 14.

Systemet ifølge fig. 1 er vist i tilknytning til en konvensjonell rigg, f.eks. en driftsrigg som er utstyrt med et konvensjonelt heiseverk 17. En kabel 19 er spolet på helseverkets trommel 18. Helseverket er dessuten utstyrt med det vanlige koplings- og bremsesysteiri samt med en egnet kraftkilde, slik at kabelen 19 kan spoles maskinelt og helseverket sjaltes i forhold til kraftkilden, for å utkople kraftkilden og bremse trommelen, for å styre oppspolingen av kabelen 19.

Kabelen 19 er ført over skiver i den faste toppblokk som er angitt generelt ved 21 og i løpeblokken som er angitt generelt ved 22. Helseverket 17 betjenes på vanlig måte, for å heve og senke løpeblokken 22.

Anordningen som er konstruert i overensstemmelse med oppfinnelsen er, slik som vist, forbundet med det konvensjonelle brønnhodeutstyr og riggutstyr. Anordningen understøttes fortrinnsvis ved å forankres til en plattform 23 som kan være fastgjort til brønnhodet, slik som vist, eller til underlaget. Anordningens fundament er i ethvert tilfelle fastlåst mot ver-tikalbevegelse.

Mateanordningen er utstyrt med et bevegelig organ 24 og et låseorgan 25, som er montert for relativ bevegelse mot og fra hverandre. Låseorganet 25 er opplagret på en tverrdel 26 som i sin tur er forankret på støtter 27 og 28. Låseorganet kan være utformet på hvilken som helst, ønskelig måte med henblikk på å omgripe røret og fastholde dette mot vertikal-bevegelse, mens det bevegelige organ 24 føres til en ny posisjon.

Det bevegelige organ 24 kan likeledes være utformet på hvilken som helst, ønskelig måte med henblikk på å omgripe røret og føre dette inn i eller ut av brønnen ved bevegelse av organet 24.

Låseorganet 25 er forbundet med en gripeinnretning 2 9, mens det bevegelige organ 24 er utstyrt med en annen gripeinnretning 31. Disse gripeinnretninger som kan være av konvensjonell form, er anordnet for vekselvis omgriping av røret 16

mens dette mates ned i eller opp av brønnen.

I forening med helseverket og kraftkilden vil kabelen 19 frembringe den nødvendige kraft for forflytting av det

bevegelige organ 24 i én retning. I den form som er vist i fig. 1, er denne bevegelse rettet oppad i forhold til tegningene. Det er innlysende, at ved en slik bevegelse vil opera-tøren anvende maskinkraft når løpeblokken 22 skal føres i oppadgående retning, og dette er den normale, konvensjonelle virkemåte ved et heiseverk med løpeblokk. Operatøren vil således betjene kopling og bremser på normal måte istedenfor på omvendt måte, slik som beskrevet i ovennevnte US-patentskrift 1.894.912, slik at de feil i bedømmelse og betjening som kan oppstå som følge av delenes omvendte funksjoner, elimineres.

Som det fremgår av det ovenstående, vil kabelen 19 spoles inn ved betjening av helseverket 18 og derved heve løpeblokken 22 og det bevegelige organ 24 som er fastgjort til løpeblokken ved hjelp av et par stenger eller kabler 32 og 33. Ved avslut-ningen av den oppadgående takt bringes drivkraften ut av funksjon ved utkopling av trommelen 18 fra kraftkilden, og systemet er dermed klart for den nedadgående takt.

Det er anordnet en trykkgasskilde med henblikk på ned-føring av rørstrengen 16. Denne gasskilde som kan være utformet på hvilken som helst, egnet måte, er, som vist i tegningene, anordnet i form av en trykkakkumulator 34 med et par flasker 35 og 36 som hver inneholder gass under høyt trykk, samt en manifold 37 som er forbundet med hver av flaskene 35 og 36 gjennom ventiler 38, 39 og 41. Manifolden 37 er videre forbundet med akkumulatoren 34, og det er i tilknytning anordnet en egnet utløpsventil 42 og en trykkmåler 43.

I overensstemmelse med oppfinnelsen er det anordnet midler som, under påvirkning av trykkgassen i akkumulatoren 34, vil føre det bevegelige organ 2 4 i nedadgående retning etter at drivkraften er utkoplet eller gjort ineffektiv. Disse midler for overføring av kraft fra akkumulatoren 34 til det bevegelige organ 24 består i den foretrukne form av et system av innbyrdes forbundne sylindre og stempler som er fastgjort til det bevegelige organ 24 og som kommuniserer med trykkilden 34.

Plattformen 2 3 er fortrinnsvis utstyrt med minst to sylindre 4 4 og 45. Sy Undrene opptar tettende stempler 46 og 47 som er bevegelig i frem- og tilbakegående retning. Stemplene 46 og 47 er fastgjort til stempelstenger henholdsvis 48 og 49 som i sin tur er forbundet med tverrstangen 51 i det bevegelige organ 24.

Det er anordnet en væskeforbindelse mellom akkumulatoren 34 og den side av stemplene 46 og 47, som befinner seg nærmest det bevegelige organ 24. Denne forbindelse kan dannes av en ledning 52 som er forbundet med sylinderen 44 og en grenledning 52a som er forbundet med sylinderen 45. Etter at drivkraften er frakoplet vil således den kraft som utøves av trykk-mediet i akkumulatoren 34, virke mot oversiden av stemplene 46 og 47 og drive disse stempler nedad i sylindrene 44 og 45, hvorved de medfører det bevegelige organ 24 slik at rørstrengen 16 nedmates i brønnen.

I den versjon av oppfinnelsen som er vist i fig. 1 er akkumulatoren fylt med gass ovenfor et innmontert stempel 34a. Rommet under 34a samt ledningene 52 og 52a i sin helhet og sylinderpartiet over stemplene er fortrinnsvis fylt med væske.

Denne væske innføres i systemet under monteringsfasen. Det kan

om nødvendig treffes tiltak som gjør det mulig å tømme væske fra systemet gjennom ventilen 53 og inn i beholderen 54 samt å etterfylle systemet med væske, som forklart i det etterfølgende.

Rørgripeinnretningen.. er fortrinnsvis automatisk styrt, slik at den hurtig kan gripe og frigjøre røret 16. En akkumulator 55 er i dette øyemed fylt med trykkgass som frembringer drivkraft for betjening av gripeinnretningene 29 og 31. Det foretrekkes, selv om kraften frembringes av gassmengden i akkumulatoren 55, at hele systemet er fylt med væske, og at gassen i akkumulatoren 55 holdes under trykk ved opprettholdelse av væsketrykket i systemet.

En egnet motor 56 driver i dette øyemed en pumpe 57 som mottar væske fra et trau 58 gjennom en ledning 59. Ved konti-nuerlig drift av pumpen 57 vil denne gi et overtrykk i manifoldledningen 61 og opprette en omføringsstyring, vist generelt ved 62, som gjør det mulig å tilbakeføre væske gjennom ledningen 63 til trauet 58, når trykket i ledningen 61 har nådd tilstrekkelig høyde, som angitt gjennom en avfølerledning 64.

En egnet tilbakeslagsventil 65 forhindrer trykktap fra manifoldledningen 61 på baksiden av ventilen 65.

Gripesysternet 31 styres av ventilen 66. Låsekilene i gripeinnretningen 31 er kraftdrevne, og bevegelige mellom en låsende og en ikke-låsende posisjon. Når ventilen 66 befinner seg f.eks.

i den viste stilling, kan det ledes væske fra manifolden 61 gjennom en ledning 68 til den ene side av et stempel (ikke vist) for å spenne låsekilene i gripeinnretningen 31. Samtidig vil væsken på den annen side av stemplet løpe ut gjennom ledningen 69, ventilen 66 og ledningen 71 til trauet 72. Når det deretter er ønskelig å frigjøre røret, dreies ventilen 66 for å over-

føre trykket fra ledningen 61 gjennom ledningen 69 og for at væsken skal strømme ut fra systemet gjennom ledningen 68, slik at stemplet påvirkes av et motsatt rettet trykk og derved fører låsekilene til den utkoplete stilling.

Det er anordnet et tilsvarende system for gripeinnretningen 29. En ventil 73 styrer væskestrømmen gjennom ledninger 74, 75 og 76, slik at motsatte sider av et stempel i gripeinnretningen 29 forbindes vekselvis med manifoldledningen 61 og trauledningen 76, som beskrevet i det ovenstående.

Det kan, om ønskelig, være anordnet et middel for fylling av ledningen 52 i kraft-retursysternet med væske fra pumpen 57. Ved hjelp av en ledning 78 er manifoldledningen 61 i dette øyemed forbundet med trykkraftledningen 52, og en egnet ventil 79 i forbindelsesledningen styrer væsketilførselen fra pumpen

57 til ledningen 52.

Ved drift av systemet ifølge fig. 1 innføres et rør 16

i BOP-satsen 15 over hovedventilen 14, hvoretter gripeinnretningen 29 betjenes for å fastholde røret i stilling og hovedventilen 14 åpnes for å gi adgang til brønnen.

Under påvirkning av trykket i akkumulatoren 34 vil de to stempler 46 og 47 nedskyves fullstendig til den nedre posisjon. På dette tidspunkt bringes helseverket 17 i funksjon, for å spole inn kabelen 19 og løfte det bevegelige organ 24 helt til den øvre posisjon under motvirkning av trykkraften i akkumulatoren 34. Ved påvirkning av ventilen 66 vil gripeinnretningen 31 samtidig bringes i gripestilling, og ventilen 73 betjenes for å frigjøre gripeinnretningen 29. Helseverkets kopling ut-sjåltes for å frigjøre kabelen 19, og under påvirkning av trykk-kraften i akkumulatoren 34, som overføres til oversiden av stemplene 46 og 47, vil disse stempler beveges nedad og medføre det bevegelige organ 24. Denne nedadgående bevegelse styres av helseverkets bremser. Når det bevegelige organ 24 når den nedre posisjon i sin arbeidstakt, bringes gripeinnretningen 29 i anlegg og fastholder derved røret 16 i stilling, hvoretter en ny syklus begynner. Det vil fremgå, at hver gang helseverket spoler inn kabelen 19 for å løfte stemplene 46 og 47, vil det i akkumulatoren 34 magasineres et arbeidstrykk som står til rådighet for nedskyvningen av røret 16 under den påfølgende takt.

Straks rørstrengen ikke lenger er lett av vekt, slik at de rørlengdene som er nedført i brønnen utøver en større, nedad-rettet kraft, på grunn av sin tyngde, enn det trykk som tilstreber å blåse rørstrengen ut av brønnen, kan den tidligere beskrevne prosess avbrytes og løpeblokken benyttes til å ned-føre rørstrengen i brønnen på konvensjonell måte. Det kan derved benyttes konvensjonelle gripedeler, eller prosessen kan om ønskelig gjennomføres ved hjelp av den fikserte gripeinnretningen 29.

Etter at de ønskete prosesser i brønnen er fullført, kan rørstrengen 16 trekkes opp. Opptrekkingen foregår på vanlig måte til umiddelbart før det tidspunkt da rørstrengen blir lett. På nevnte tidspunkt trer systemet ifølge oppfinnelsen atter i funksjon, men det vil denne gang utnytte helseverkets kraft til å mate rørstrengen 16 ut av brønnen, ved å overvinne den kraft som utøves av trykket i akkumulatoren 34. Akkumulatoren 34 vil opplades til et trykk som er tilstrekkelig til å holde stemplene i den nedre posisjon under motvirkning av trykket i brønnen, som tilstreber å støte rørstrengen 16 ut av brønnen. Trykket i akkumulatoren 34 kan selvsagt varieres mens rørstrengen mates inn i eller ut av brønnen, slik at den kraft som utøves av væsken i akkumulatoren , så vidt overstiger det nødvendige for gjennomføring av prosessen.

Etter som rørstrengen letner, vil trykket i akkumulatoren 34 forhindre en oppadgående bevegelse av røret som følge av trykket i brønnen. Når det bevegelige organ 24 befinner seg i den nedre stilling, er organets gripeinnretning 31 brakt i anlegg, og ved anvendelse av helseverket 17 trekkes rørstrengen opp fra brønnen ved at det bevegelige organ 24 heves under motvirkning av trykket i akkumulatoren 34. Deretter betjenes gripesystemet 29, og gripesystemet 31 utkoples. Det bevegelige organ 24 senkes deretter under påvirkning av trykket i akkumulatoren 34, denne nedadgående bevegelse styres ved anvendelse av helseverkets bremser som regulerer avspolingen av kabelen 19.

Det er åpenbart, at så vel under innmating som under ut-mating vil trykket i akkumulatoren utøve en kraft som overstiger den kraft i brønnen, som har tendens til å utstøte rørstrengen 16 fra brønnen. Ved eventuell driftsforstyrrelse i løftesys-temet vil anordningen følgelig svikte på ufarlig måte i slik retning, at rørstrengen tvinges tilbake, inn i brønnhullet. Dette forhindrer at rørstrengen virker som et prosjektil i tilfelle av en svikt i kraftsystemet på det tidspunkt da rør-strengen er lett. Det er meget usannsynlig at en plutselig og fullstendig svikt skal kunne omfatte begge sylindre i det hydrauliske system, som påvirkes av trykkraften i akkumulatoren 34. Dersom noe skulle inntreffe, vil motstanden av væske i hver av sylindrene mot hastig bevegelse fremkalle en demper-effekt og begrense hastigheten av røret 16 i oppadgående retning.

På grunn av trykket i akkumulatoren, som virker mot over-sidene av stemplene i sylindrene, vil stemplene føres hurtig nedad, meget raskere enn ved hjelp av tyngdekraften, og dette trykk er umiddelbart tilgjengelig, slik at det ikke vil opptre forsinkelse i påvente av at trykket skal oppbygges, slik til-feilet er ved installasjoner hvor trykkraften frembringes av en hydraulisk pumpe.

Det er følgelig innlysende at det kan spares vesentlig

tid med en anordning som beskrevet i det ovenstående, på grunn av at tidstapet i forbindelse med gripeinnretningens fremføring i stilling ved innledningen av en ny takt, er lite.

På det tidspunkt da anordningen ifølge fig. 1 installeres, bør trykket være opprettet i sylindrenes hydrauliske styresystemf

Innen driften igangsettes, er ventilen 39 mellom de to flasker 35 og 36 lukket, mens ventilen 38 ved den øvre ende av flasken 35 er åpen, slik tilfellet vil være for eventuelle andre, tilsvarende ventiler på andre flasker mellom ventilen 39 og akkumulatoren 34. Ventilen 53 i utløpsledningen er likeledes lukket. Ved hjelp av motoren 56 drives pumpen 57, for å oppsuge hydraulisk væske gjennom sin sugeledning 59 og utstøte denne væske i den hydrauliske ledning 61, hvor væsken frembringer det nødvendige trykk i styrekretsen, for betjening av både gripeinnretningene 29 og 31 samt akkumulatoren 55. Ventilen 79.i grenledningen 78 åpnes for at hydraulisk væske skal kunne strømme inn i ledningen 52, slik at dette væsketrykk frembringer et overtrykk i sylindrene 44 og 45, som tvinger stemplene 46 og 47 nedad til den nedre posisjon i sylindrene. Denne trykkvæske trenger også inn i den nedre ende av akkumulatoren 34. Pumpen 57 vil fortsatt presse væske inn i ledningen 52,

helt til væskenivået i akkumulatoren har nådd den ønskete høyde som vil sikre tilstrekkelig væske for de prosesser som skal gjennomføres, hvoretter ventilen 79 lukkes, for å atskille eller isolere sylinderkretsen fra gripeinnretningskretsen.

Deretter åpnes så vel ventilen 41 ved den øvre ende av flasken eller tanken 36 som ventilen 39 i ledningen 37. Gassen fra flasken 36 strømmer, gjennom ventilen 41, inn i kretsen 37 og inn i samletanken 34 og dessuten inn i flasken 35. Idet trykket i akkumulatoren 34 oppnår den ønskete høyde, lukkes ventilen 39 og forblir lukket så lenge det trykk som angis av måleren 43, har en tilfredsstillende verdi.

Det er lett å innse, at når rørstrengen, under nedmating av rør i brønnen, øker i lengde og dermed også i tyngde, vil det kreves mindre kraft for å føre den ned i brønnen, og av denne grunn kan trykket i akkumulatoren reduseres, etter hvert som flere rør føyes til rørstrengen, ved å avlede endel gass fra samletanken gjennom ventilen 42. Ved røropptrekking fra brønnen vil det på liknende måte, når rørstrengen blir kortere og lettere, kreves større trykk i akkumulatoren 34. Dette trykk kan økes i nødvendig grad ved å åpne ventilene 41 og 39, slik at gass fra flasken 36 kan strømme inn i-tanken.

For å redusere trykket i akkumulatoren 34 på en muligens økonomisk måte, kan ventilen 39 i ledningen 37 og ventilen 41

i den øvre ende av flasken 36 åpnes, hvoretter ventilen 79 i grenledningen 78 åpnes, og det innpumpes væske i akkumulatorens nedre ende, ved hjelp av pumpen 57, for derved å fortrenge gass i flaskene 35 og 36. Etter at det er innpumpet tilstrekkelig væske i tanken, kan så vel ventilen 41 som ventilen 39 stenges, og en del av væsken i akkumulatoren tilbakeføres til trauet,

for å minske'gasstrykket i akkumulatoren.

Det er åpenbart at når akkumulatoren opplades eller ut-lades på denne måte, kan det være nødvendig å innstille overbe-lastningsventilen 62 for varierende trykk, idet det trykk som normalt vil kreves for betjening av gripeorganene, kan være større eller mindre enn det nødvendige trykk for opplading eller utlading av akkumulatoren.

Det vil tydelig fremgå, at det er frembrakt et nytt appa-rat for nedføring eller opptrekking av en rørstreng i en brønn under trykk, og at anordningen omfatter en akkumulator som er innrettet på slik måte, at den oppsamlete energi i tanken virker nedad mot stempler i sylindre, og derved resulterer i nedføring av en rørstreng i en brønn, under motvirkning av brønntrykket, og at det benyttes et heiseverk når stempelstengene og de til-hørende gripeinnretninger skal heves som innledning til den påfølgende takt. Helseverket eller løfteanordningen betjenes derved på vanlig måte, og ikke på en uortodoks eller ukonven-sjonell måte. Dette innebærer, at når kabelen hales inn ved hjelp av helseverket, vil løpeblokken som er forbundet med stempelstengene, heves sammen med røret. Ved avspoling av kabelen, vil løpeblokken og røret senkes. Virkemåten ved dette arrangement er så naturlig, at det er lite sannsynlig at opera-tøren skal gjøre en feil, slik at rørstrengen presses ut av brønnen. Dersom operatøren frigjør bremsen utilsiktet, vil rørstrengen i realiteten beveges nedad og inn i brønnen, istedenfor å tvinges ut av brønnen.

Det er videre konstatert at løpeblokkene, når rørstrengen trekkes opp og ut av brønnen, ikke utelukkende er avhengig av tyngdekraften under den nedadgående bevegelse for den påfølgende takt, men at energien som er lagret i akkumulatoren, vil virke umiddelbart mot stemplene slik at disse trekker løpeblokken nedad og derved sparer tid. Det kan tillegges at dette system er mer følsomt og hurtigere i drift, enn tilfellet ville være dersom det skulle drives fullstendig hydraulisk på konvensjonell måte, idet den energi.sem er lagret i akkumulatoren, er klar til bruk og øyeblikkelig tilgjengelig til enhver tid.

Som det fremgår av fig. 2, kan rørhåndteringsutstyret ifølge fig. 1 modifiseres på slik måte, at stempel- og sylinder-anordningene drives av trykkluft istedenfor av oljetrykk, mens rørgripeorganene fremdeles drives av de samme hydrauliske midler som i foregående tilfelle. Som vist i fig. 2, er den hydrauliske krets fullstendig atskilt fra luftkretsen. Motoren 88 driver således en kompressor 85 som komprimerer luft som deretter strømmer gjennom en ledning 86 og inn i en trykkakkumulator 82, hvor luften lagres ved et hensiktsmessig trykk for senere anvendelse. Akkumulatoren 82 står gjennom luftledningen 52b i forbindelse med den øvre ende av sylindrene 44 og 45. Lufttrykket i akkumulatoren 82 vil stadig tvinge stemplene 46

og 4 7 nedad i sylindrene og derved bevirke at stempelstengene 48 og 49 trekkes nedad, som tidligere forklart, hvorved den bevegelige gripeinnretning 31 føres mot den stasjonære gripeinnretning 29, slik at rørstrengen 16 etter ønske kan føres inn i eller ut av brønnen, på samme måte som tidligere beskrevet.

Det er i ledningen 5 2b, nær ved den øvre ende av akkumulatoren 82, innkoplet en trykkmåler 84 som til enhver tid angir trykket i akkumulatoren. Ved hjelp av en overtrykksventil 83

som er innkoplet i ledningen 52b ved den øvre ende av akkumulatoren, kan trykket i luftsystemet reduseres i nødvendig grad.

Motoren 88 er utstyrt med en trykkbryter 88a som, gjennom en grenledning 89, står i forbindelse med akkumulatoren 82 og styres av trykket i denne. Styreledningen kan være innkoplet i ledningen 86 mellom kompressoren og akkumulatoren, slik som vist. Når motoren startes, vil således kompressoren drives helt til lufttrykket i akkumulatoren har nådd en høyde som er tilstrekkelig til at motoren utkoples av trykkbryteren 88a,

slik at trykket ikke øker ytterligere. Hvis trykket i akkumulatoren reduseres, f.eks. ved anvendelse av trykkluft, til et forutvalgt nivå, vil trykkbryteren 88a bevirke at motoren starter og derved driver kompressoren, helt til trykket i

akkumulatoren atter når en høyde som er tilstrekkelig til å påvirke trykkbryteren 88a, slik at motoren utkoples.

Overtrykksventilen 83 er en sikkerhetsventil som åpnes automatisk slik at trykket i systemet kan avledes, dersom dette trykk når en kritisk høyde, dvs. overstiger en forutvalgt verdi. Det kan, om ønskelig, anbringes en lufteventil hvor som helst i luftsystemet, f.eks. mellom akkumulatoren 82 og trykkmåleren 84, slik at luft kan strømme ut av systemet ved behov, særlig innen apparatet flyttes fra ett anlegg til et annet, eller med henblikk på anvendelse av luft for andre, nyttige formål, f.eks. som drivkraft for luftdrevne verktøy, skrunøkler osv.

Der kan eventuelt være anordnet en ventil 87 i ledningen 86, mellom akkumulatoren og det punkt hvor styreledningen 89

er forbundet med ledningen 86, og ledningen 52b kan likeledes være utstyrt med en ventil 81 nær ved tankens øvre ende. Ventilene 87 og 81 kan om nødvendig stenges, for å isolere lufttrykket i akkumulatoren 82.

Det påpekes at motoren i apparatet 56 ifølge fig. 1, eller i apparatet 88 ifølge fig. 2, etter ønske kan være hvilken som helst drivanordning, f.eks. en elektromotor, en forbren-ningsmotor eller liknende.

På grunn av at den energi som er lagret i akkumulatoren,

i apparatet som er vist i fig. 1 og 2, kan virke mot oversiden av stemplene i sylindrene og derved tvinge stemplene nedad, slik at rørstrengen nedmates under motvirkning av trykket i brønnen, vil rørstrengens nedadgående bevegelse styres av helseverkets bremse. Bremsebelegget vil derfor utsettes for betydelig slitasje. Det kan av denne grunn være ønskelig å styre rør-strengens nedadgående bevegelse, ved å anordne en innsnevring i den væskeledning som er forbundet med de øvre sylinderender. Det kan dessuten være ønskelig at denne innsnevring elimineres, når stemplene beveges i oppadgående retning. Når rørstrengen mates ut av brønnen, kan det likeledes være fordelaktig at styrekretsen omfatter en innsnevring som imidlertid kan elimineres når stemplet føres nedad.

Et slikt arrangement er vist i fig. 3. Bare én sylinder med det nødvendige, hydrauliske system er i denne forbindelse vist skjematisk. Selv om det er vist en hydraulisk krets, kan denne like godt erstattes av en pneumatisk krets. For å mate rørstrengen ut av brønnen, er en treveis-ventil 92 plassert i vist stilling, slik at hydraulisk væske fra akkumulatoren 34 fritt vil kunne passere gjennom ventilen 92 og forbi tilbakeslagsventilen 96, inn i grenledningen 95 og inn i sylinderens øvre ende, hvor den virker nedad mot oversiden av stemplet 46, hvorved stemplet føres hurtig nedad, uten at tyngdekraften er nødvendig for at løpeblokkene og det bevegelige gripeorgan skal kunne føres langsomt nedad. Etter at stemplet har nådd sin nedre stilling, hales rørstrengen oppad ved betjening av helseverket. Når væsken over stemplet i sylinderen løper tilbake mot akkumulatoren 34, er den forhindret i å strømme gjennom tilbakeslagsventilen 9 6 og må følgelig passere gjennom den regulerbare åpning eller innsnevring 91 og gjennom ventilen 92 til akkumulatoren. Innsnevringen 91 kan justeres, helt til rørstrengen beveges

med ønsket hastighet.

Omvendt, men på tilsvarende måte, bringes ventilen 92 i

en annen stilling, dvs. at ventilpluggen dreies 180 grader,

når rørstrengen ønskes nedmatet i brønnen. Med ventilen i denne stilling kan væsken passere fra akkumulatoren 34, gjennom ventilen 92, gjennom innsnevringen 91 og inn i sylinderen på oversiden av stemplet 46, og da denne væske strømmer gjennom innsnevringen 91, vil rørstrengen føres nedad bare så hurtig som den begrensete væskestrøm tillater. Innsnevringen er selvsagt justerbar, slik at stemplets nedadgående bevegelse kan fin-justeres. Når stemplet deretter føres oppad for den påfølgende takt, vil væsken strømme gjennom tilbakeslagsventilen 94 i grenledningen 9 3 og gjennom ventilen 92, og tilbakeføres til akkumulatoren 34. Det påpekes at-væsken kan strømme i begge retninger gjennom innsnevringen.

Det kan i visse tilfeller være fordelaktig at det er anordnet to regulerbare innsnevringer i styrekretsen, slik at stemplets oppadgående og 'nedadgående bevegelser i sylinderen kan styres separat og med forskjellig hastighet. Et slikt arrangement er vist i fig. 4. Det er i dette tilfelle anordnet to tilbakeslagsventiler og to innsnevringer.

Når rørstrengen mates ut av brønnen, er treveis-ventilen 108 innstilt slik som vist, og det kan derved fritt strømme væske fra akkumulatoren 34 gjennom ventilen 108 og forbi tilbakeslagsventilen 106 og likeledes, gjennom den justerbare innsnevring 10 7, gjennom ledningen 52 og inn i sylinderen 4 5 over stemplet 46. Dette vil ikke hindre stemplets nedadgående bevegelse. Når rørstrengen deretter føres oppad, ut av brønnen, vil det fra sylinderens øvre ende strømme væske tilbake mot akkumulatoren, og denne væske kan utelukkende passere gjennom innsnevringen 107, idet tilbakeslagsventilen 106 er stengt på dette tidspunkt. Innsnevringen 107 justeres, helt til rørstren-gen føres oppad med ønsket hastighet.

Ved nedmating av rørstrengen i brønnen dreies toveis-ventilen 108 90°, slik at væsken kan strømme fra akkumulatoren 34, passere gjennom toveis-ventilen 108 og gjennom den justerbare innsnevring 104, gjennom ledningen 52 og til sylinderens øvre ende, og derved tvinge stemplet nedad. Innsnevringen 104 kan justeres, til stemplet beveges nedad med ønsket hastighet. Tilbakeslagsventilen 10 5 vil åpnes under stemplets oppadgående bevegelse, slik at det kan strømme væske både gjennom ventilen og gjennom innsnevringen 104.

Ved et arrangement som vist i fig. 4, plasseres ventilen 108 i én stilling når rørstrengen skal nedmatesi brønnen, og anbringes i en annen stilling når rørstrengen skal mates ut av brønnen, og i hver av disse stillinger vil rørstrengens bevegelseshastighet' styres ved hjelp av den forutihnstilte åpning.

I apparatene ifølge fig. 3 og 4 kan således rørstrengens hastighet under nedføring i brønnen eller under opptrekking styres ved justering av en regulerbar åpning i det hydrauliske kretssystem. Hvis det bare er nødvendig at rørstrengen styres under nedføringen, kan dette gjennomføres på en annen måte.

Denne annen måte er vist i fig. 5. Mens de nedre ender

av sylindrene, i de foregående eksempler, var utstyrt med en kanal, f.eks. kanalen 45a, hvorigjennom luften vil kunne strøm-me inn i og ut av sylindrene under stemplets oppadgående og nedadgående bevegelse, er den nedre ende av sylinderen, i apparatet ifølge fig. 5, forbundet med en tank eller beholder 111 ved hjelp av en ledning 109. Sylinderens nedre ende er fylt med væske, og ved stemplets nedadgående bevegelse vil væsken fortrenges til akkumulatoren, og når stemplet føres oppad vil væsken strømme fra akkumulatoren og inn i sylinderens nedre ende. Det er innkoplet en tilbakeslagsventil 112 i ledningen 109, slik at væsken fritt kan strømme inn i sylinderen fra akkumulatoren under stemplets oppadgående bevegelse, mens den derimot, når stemplet føres nedad i sylinderen og tilbake-

slagsventilen stenges, må strømme gjennom grenledningen 113 og gjennom den regulerbare åpning 114 i ledningen. Åpningen 114 kan justeres, slik at stemplets nedadgående bevegelse kan styres med Ønsket hastighet. Når rørstrengen nedføres i brønnen og tvinges nedad i denne under påvirkning av den energi som er lagret i akkumulatoren, vil følgelig helseverkets bremsesystem spares på grunn av at rørstrengens nedføringshastighet styres av oljestrømmen gjennom åpningen 114, men når løpeblokken heves, vil stemplet kunne føres uhindret oppad som følge av at væsken vil strømme fritt fra akkumulatoren til sylinderen, gjennom den åpne tilbakeslagsventil 112.

Hvert av de apparater som er vist i fig. 1 til og med 4, kan anvendes uten en konvensjonell rigg, dersom sylindrenes stempler, istedenfor å løftes av riggens heiseverk, som tidligere beskrevet, kan løftes hydraulisk. Det er i fig. 6 vist en drivkraft, f.eks. en motor 116, som er forbundet med en pumpe 115 som, ved å drives av motoren, opptar hydraulisk væske fra en tank 122, gjennom et inntaksrør 117, og utstøter væsken i en ledning 120 som fører til en treveis-ventil 118 som er forbundet med den nedre ende av .sylinderen, under stemplet 46. Ventilen 118 er utstyrt med et utløpsrør 119 som utmunner i akkumulatoren 111 og hvori det fortrinnsvis er anordnet en justerbar innsnevring 121, for regulering av den væskemengde som gjennomstrømmer utløpsrøret. Pumpen vil således oppta væske fra tanken 122 og utstøte væsken i den nedre ende av sylinderen, under stemplet, når treveis-ventilen 118 befinner seg i den viste stilling, hvorved stemplet føres oppad i sylinderen.

Dette vil selvsagt foregå under motvirkning av den oppsamlete energi i akkumulatoren ifølge fig. 1 eller i akkumulatoren ifølge fig. 2. Når stemplet skal føres nedad i sylinderen,

dreies treveis-ventilen 118 til sin annen driftsstilling hvori den forbinder sylinderen med utløpsrøret 119, slik at væske kan løpe ut fra sylinderens nedre ende, nedenfor stemplet, og til tanken 122, gjennom ventilen 118 og utløpsrøret 119. Når stemplet atter skal heves, dreies treveis-ventilen 118 tilbake til posisjonen ifølge fig. 6, slik at pumpen atter kan presse væske inn i sylinderens nedre ende, under stemplet 46, som tidligere beskrevet.

Det kan, om ønskelig, være innkoplet en tilbakeslagsventil 123 i ledningen 120, mellom pumpen 115 og treveis-ventilen 118, slik at væsken forhindres i å strømme tilbake mot pumpen.

Det er lett å innse at når et hydraulisk system er forbundet med sylinderen 45, under stemplet 46, som vist i fig. 5 og 6, vil væsken smøre sylinderveggen og minske friksjonen mellom sylinder og stempel. Hvis det, istedenfor luft, anvendes olje over det stempel som er vist i fig. 1, 3 og 4, vil smøringen av sylinderen ikke være noe problem.

Det fremgår tydelig at, sammenliknet med den konvensjonelle fremgangsmåte for nedmating av en rørstreng i en brønn, er det ved den prosess som er beskrevet i det ovenstående, frembrakt et helt nytt system som gjør det mulig å nedføre et rør i en brønn eller å trekke røret opp av brønnen.

Det er innlysende at det kan oppstå betydelig varmeut-vikling i hver av de hydrauliske kretser og spesielt i de kretser hvor det er anordnet en innsnevring, særlig hvis væsketrykkene er høye og trykkforskjellene store. Det kan i slike tilfeller være ønskelig å anordne midler for avleding av varmen, for å avkjøle oljen. Det kan alternativt benyttes store oljemengder, for å forebygge overheting av oljen.

Det fremgår således at den funksjon som utføres av en stempel-sylinderanordning, kan gjennomføres hurtigere dersom en slik stempel-sylinderanordning drives på den måte som beskrevet i det ovenstående. Det fremgår videre at et slikt stempels bevegelse kan styres i betraktelig grad og at anvendelsen av en slik anordning, for mating av en rørstreng inn i eller ut av en brønn, i forbindelse med en konvensjonell rigg, vil redusere slitasjen på riggens bremsesysteiri. Det fremgår dessuten at denne anordning vil gjøre det mulig å drive en rigg på konvensjonell måte ved mating av rør inn i eller ut av en brønn, og dette vil redusere ulykkesrisikoen, sammenliknet med den ukonvensjonelle drift av riggen, som kreves ved anvendelse av hittil kjente mateanordninger.

Stempel-sylinderanordningen som er beskrevet i det ovenstående og hvori stemplet tvinges konstant i den ene retning, under påvirkning av den energi som er lagret i en akkumulator, og drives i den annen retning ved hjelp av konvensjonelle væsketrykkmidler, vil være særlig egnet for anvendelse i forbindelse med et multippelledningssystem, slik som beskrevet i US-patentskrift 3.719.238. Dette multippelledningssystem, i forening med sylinderen, gjør det mulig å bevege rørhånd-terings- eller -gripeorganene med stor hastighet, og vil derved ytterligere minske tidstapet og øke mateanordningens yteevne og effektivitet.

Ovenstående forklaring og beskrivelse av oppfinnelsen er illustrerende, og det kan innenfor rammen av de etterfølgende patentkrav foretas tallrike forandringer i dimensjoner, form og materialer samt i detaljene ved den viste konstruksjon, uten å avvike fra oppfinnelsens grunnprinsipp.

Claims (8)

1. Mateanordning for rør e.l., særlig en rørstreng som skal inn eller ut av en brønn, omfattende bevegelige organer (24) og holdeinnretninger (25), som er montert for selektiv bevegelse mot og fra hverandre, og gripedeler (29,31) på hver av de bevegelige organer og på holdeinnretningene, som selektivt kan omgripe røret, samt kraftutøvende organer (17;

111;115) for å bevege de bevegelige organer (24) i en bestemt retning, karakterisert ved kombinasjonen av a) en trykkakkumulator (34,82) med tilhørende trykkfluidum, b) en innretning til utkopling av de kraftutøvende organer (17;111;115), samt c) innretninger (44,45,46,47), som er forbundet med de bevegelige organer (24) og er innrettet til å sørge for oppladning av trykkfluidum i akkumulatoren (34) som reaksjon på bevegelse av de bevegelige organer i nevnte bestemte retning, idet akkumulatorens nevnte trykkfluidum er innrettet til å bevege de bevegelige organer (24) i retning motsatt nevnte bestemte retning etter at de kraftutøvende organer (17;111;115) er utkoplet.

2. Mateanordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at de nevnte innretninger (44,45,46,47) som er forbundet med de bevegelige organer (24) består av en stempel- og sylinderanordning, hvis stempel (46,4 7) er forbundet med de bevegelige organer (24) og hvis sylinder (44,45) står i fluidumforbindelse (via ledningen 52) med akkumulatoren (34) .

3. Mateanordning i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at de kraftutøvende organer utgjøres av helseverket (17) på en borerigg, som mateanordningen er tilknyttet.

4. Mateanordning i samsvar med krav 3, karakterisert ved en innretning for å kontrollere de bevegelige organers (24) bevegelse under påvirkning av akkumulatorens trykkmedium, hvilken innretning utgjøres av bremseinnretningen i helseverket (17).

5. Mateanordning i samsvar med et av de foregående krav 1-3, karakterisert ved fluidumstyreorganer for styring av de bevegelige organers (24) bevegelseshastighet i nevnte bestemte retning og/eller i motsatt retning.

6. Mateanordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at fluidumstyreorganene omfatter en regulerbar ventil (91) som styrer trykkfluidumstrømmen i en retning (i ledningen 52), og en grenledning (93,95) med tilhørende tilbakeslagsventil (94,96) som løper utenom den regulerbare ventil (91) og tillater fri fluidumstrøm i motsatt retning.

7. Mateanordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at fluidumstyreorganene omfatter to regulerbare ventiler (104,107) som regulerer trykk-fluidumstrømmen i hver sin retning, to grenledninger (101,102), som løper utenom hver sin av ventilene (104,107) og er utstyrt med hver sin tilbakeslagsventil (105,106), som tillater gjennomstrømning i hver sin innbyrdes motsatte retning, og en vendeventil (108) som er innrettet til å omkaste strømmen mellom de to grenledninger (101,102).

8. Mateanordning i samsvar med krav 2, hvor en fluidumkilde (111,115), såsom en pumpe (115), står i forbindelse med sylinderen (45) på motsatt side av dennes stempel (46) i forhold til forbindelsen (52) med akkumulatoren (34), karakterisert ved at fluidumstyreorganer (112,114,118,121,123) omfattende en regulerbar ventil (114,121) er innrettet til å regulere fluidumstrømmen mellom sylinderen og fluidumkilden (111,115).