NO157074B

NO157074B - HYDRAULIC DRILL FOR OIL DRILLING.

Info

Publication number: NO157074B
Application number: NO853065A
Authority: NO
Inventors: Eyvind Larsen
Original assignee: Eyvind Larsen
Priority date: 1985-08-02
Filing date: 1985-08-02
Publication date: 1987-10-05
Also published as: NO157074C; NO853065L

Description

De vanlig kjente boretårnene innenfor oljeboring er enten konstruert som fagverkkonstruksjon med fire ben og en heisevinsj innvendig eller det består av to tårn med heisevinsj mellom disse. The commonly known derricks in oil drilling are either constructed as a truss structure with four legs and a hoisting winch inside, or they consist of two towers with a hoisting winch between them.

Foreliggende oppfinnelse angår imidlertid et boretårn som består av kun ett tårn, som kan være massivt eller en lukket boksutførelse eller lignende. Tårnet kan være fast-sveiset til boredekket eller lagret til dette. Ved slik lagring er tårnet i tillegg holdt av et stag eller en sylind-er eller også to. Sylinderen kan da skråstille tårnet slik at boringen kan foregå på skrå. The present invention, however, relates to a derrick consisting of only one tower, which may be solid or a closed box design or the like. The tower can be fixed-welded to the drilling deck or stored to this. With such storage, the tower is additionally held by a strut or a cylinder or two. The cylinder can then tilt the tower so that the drilling can take place at an angle.

Boremaskinen som roterer borestrengen og borekronen sitter fast på en vogn som holdes fast til skinnegangen på boretårnet. Kippmoment opptas av hjultrykk som overfører moment-et videre til tårnet. Heisekapasiteten besørges av en drivinnretning i form av f.eks. et geartog som skyver vognen med en kraft på over 500 tonn. Denne kraften virker på åtte eller flere drev som sitter på gearkassen i geartoget og trykker på to tannstenger eller kjeder festet til tårnet. The drilling machine that rotates the drill string and the drill bit is fixed to a carriage that is fixed to the rail of the derrick. Tilting torque is taken up by wheel pressure, which transfers the torque to the tower. The lifting capacity is provided by a drive device in the form of e.g. a gear train that pushes the carriage with a force of over 500 tonnes. This force acts on eight or more drives that sit on the gearbox in the gear train and press on two racks or chains attached to the tower.

På denne måten kjøres boremaskinen og borestrengen opp og ned langs tårnet. Utbøyningen av boretårnet kan eventuelt også kompenseres for ved å skråstille tårnet noe. In this way, the drilling machine and the drill string are driven up and down the tower. The deflection of the derrick can also be compensated for by tilting the derrick slightly.

Fordelene ved denne utførelsen er som følgende: The advantages of this design are as follows:

1. Parallellkjøring på to tårn unngås, ingen parallell-kjøringsproblemer. 1. Parallel driving on two towers is avoided, no parallel driving problems.

2. Skråstillingen kan utføres på en enkel måte. 2. The oblique position can be performed in a simple way.

3. Vridning i boredekket blir ikke overført til tårnet. 3. Twisting in the drill deck is not transmitted to the tower.

4. Enklere montasje og vedlikehold. 4. Easier assembly and maintenance.

5. Boremaskinen kan forflyttes etter at den er blitt skrudd løs fra borestrengen og vognen kan kjøres ned mens borestrengen fortsatt står i den. Dette sparer tid ved såkalte trippoperasjoner, som forøvrig ikke kan utføres ved to tårns konstruksjon. 6. Vekten av borestrengen kan enkelt oppveies med motvekt. 7. Belastning og krefter kan lettere bestemmes/kalkuleres. Fig. 1 viser en skjematisk tegning over boretårnet ifølge oppfinnelsen med vognen og antydet boremaskin. 5. The drilling machine can be moved after it has been unscrewed from the drill string and the carriage can be driven down while the drill string is still in it. This saves time during so-called tripping operations, which cannot otherwise be carried out with a two-tower construction. 6. The weight of the drill string can easily be offset with a counterweight. 7. Loads and forces can be more easily determined/calculated. Fig. 1 shows a schematic drawing of the drilling rig according to the invention with the carriage and suggested drilling machine.

Fig. 2 viser et snitt gjennom vognen og tårnet. Fig. 2 shows a section through the carriage and the tower.

Fig. 3 viser kreftene og momentene som virker på boretårnet og vognen. Fig. 3 shows the forces and moments acting on the derrick and the carriage.

I tegningen viser fig. 1 og 2 et hydraulisk boretårn 1 In the drawing, fig. 1 and 2 a hydraulic derrick 1

for oljeboring med boremaskin 2 løsbart montert på et ved hjelp av hydraulisk drivinnretning 3 hev- og senkbart bære-legeme 4 - såkalt vogn - som er styrt av føringer i boretårnet . for oil drilling with a drilling machine 2 releasably mounted on a, by means of a hydraulic drive device 3, a lifting and lowering support body 4 - so-called carriage - which is guided by guides in the derrick.

Boretårnet 1 er en monolittisk konstruksjon i form av en søyle 1 hvis nedre ende la kan være stivt festet til et underlag 6 som f.eks. utgjøres av boredekket på en boreplattform. Denne stive fastsetting av søylen 1 til underlaget 6 er ikke vist. Derimot er i fig. 1 vist en svingbar befestigelse av søylen 1 til underlaget 6 ved hjelp av en hengselanordning 5 ved søylens nedre ende la. Hengslingens svingeakse A er horisontal og parallell med støtte/lede-flaters 9 plan hvilke vil bli omtalt nærmere i det etter-følgende. For å holde den hengslede søyle 1 i vertikal eller i skråstilling, er den forsynt med minst et støtte/ reguleringsstag 13 svingbart forbundet 14,15 med søylens 1 nedre parti og underlaget 6. For eventuelt å kunne dreie søylen 1 omkring en vertikal akse, kan underlaget 6 ha form av en dreieskive festet til boredekket (ikke vist). The drilling tower 1 is a monolithic construction in the form of a column 1 whose lower end la can be rigidly attached to a base 6 such as, for example. consists of the drilling deck on a drilling platform. This rigid fixing of the column 1 to the base 6 is not shown. In contrast, in fig. 1 shows a pivotable attachment of the column 1 to the base 6 by means of a hinge device 5 at the column's lower end la. The pivoting axis A of the hinge is horizontal and parallel to the 9 planes of the support/guide surfaces, which will be discussed in more detail below. In order to keep the hinged column 1 in a vertical or inclined position, it is provided with at least one support/regulating rod 13 pivotably connected 14,15 to the lower part of the column 1 and the base 6. In order to be able to turn the column 1 around a vertical axis, if necessary, the substrate 6 has the form of a turntable attached to the drill deck (not shown).

Vognen 4 er utstyrt med et øvre og et nedre sett støtte/ lederuller 7a,8a og 7b,8b ved vognens 4 øvre og nedre partier i samvirker med på søylen 1 anordnede og fra hverandre vendte langsgående støtte/ledeflater 9,10. Den mot vognen 4 med boremaskinen 2 vendte støtte/ledeflate 9 er i det viste utførelseseksempel anbragt mellom to parallelle tannrekker lia, 11b på en tannstang 11 som samvirker med den hydrauliske drivinnretning 3. To bakovervendte støtte/ledeflater 10 er anordnet en på hver side av søylen 1. The carriage 4 is equipped with an upper and a lower set of support/guide rollers 7a,8a and 7b,8b at the upper and lower parts of the carriage 4 in cooperation with longitudinal support/guide surfaces 9,10 arranged on the column 1 and facing each other. The supporting/guiding surface 9 facing the carriage 4 with the drilling machine 2 is, in the embodiment shown, arranged between two parallel rows of teeth 1a, 11b on a toothed rack 11 which cooperates with the hydraulic drive device 3. Two rearward facing supporting/guiding surfaces 10 are arranged, one on each side of pillar 1.

Den hydrauliske drivinnretning 3 omfatter to ved siden av hverandre anordnede hydraulisk drevne tannhjul 3a - geartog - med hydrauliske motorer 3c med tilkoplingsstusser 3d for hydrauliske ledninger for tilførsel av trykkmedium. Tannhjulene 3a, fire tannhjul i hvert sett i det viste ut-førelseseksempel, står i inngrep med den før nevnte langsgående tannstang 11 på søylen 1. Tannstangen har to parallelle tannrekker lia,11b hvorimellom den før nevnte støtte- og ledeflate 9 er anordnet. Drivinnretningen omfatter også motholdsruller som i det viste utførelseseksemp-el i fig. 2 er oppdelt i to sett 3b i anlegg mot motholdsflater 12 vendt i motsatt retning av tannstangens 11 tannflate. Disse motholdsflater er fortrinnsvis anordnet ved tannstangens bakside 11 slik som vist i fig. 2. The hydraulic drive device 3 comprises two side-by-side hydraulically driven gears 3a - gear trains - with hydraulic motors 3c with connection sockets 3d for hydraulic lines for the supply of pressure medium. The gears 3a, four gears in each set in the embodiment shown, mesh with the aforementioned longitudinal rack 11 on the column 1. The rack has two parallel rows of teeth 11a, 11b between which the aforementioned support and guide surface 9 is arranged. The drive device also comprises counter-holding rollers which in the embodiment shown in fig. 2 is divided into two sets 3b in contact with counter-holding surfaces 12 facing in the opposite direction to the toothed surface of the rack 11. These counter-holding surfaces are preferably arranged at the rear side 11 of the rack as shown in fig. 2.

Drivinnretningen 3 og vognen 4 er innbyrdes bevegelige i retning vinkelrett på de vertikale støtte- og ledeflater 9,10, og står i kraftoverførende forbindelse med hverandre i vertikalretningen. Herved oppnås at drivinnretningen 3 med tannhjul 3a og motholdsruller 3b kan opprettholde sin stilling i forhold til søylens 1 tannstang 11 og motholdsflate 12 uavhengig av den belastede vogns 4 eventuelle utbøyning av søylen 1. Herved nedsettes eventuelle til-leggsbelastninger på drivenheten som skyldes nevnte ut-bøyning og eventuelle muligheter for fastkiling eller overbelastning av enkelte av drivinnretningens tannhjul 3a. For oppnåelse av nevnte bevegelige forbindelse mellom drivinnretningen 3 og vognen 4, er drivinnretningen ledd-forbundet med vognen 4 ved sin øvre ende 3'. Nevnte forbindelse kan eventuelt også skje ved drivenhetens nedre ende 3'<1>. The drive device 3 and the carriage 4 are mutually movable in a direction perpendicular to the vertical support and guide surfaces 9,10, and are in power-transmitting connection with each other in the vertical direction. This achieves that the drive device 3 with gears 3a and counter-holding rollers 3b can maintain its position in relation to the column 1 rack 11 and counter-holding surface 12 regardless of the loaded carriage 4's eventual deflection of the column 1. This reduces any additional loads on the drive unit due to the aforementioned bending and possible possibilities of wedging or overloading of some of the drive device's gears 3a. To achieve said movable connection between the drive device 3 and the carriage 4, the drive device is articulated with the carriage 4 at its upper end 3'. Said connection can optionally also take place at the drive unit's lower end 3'<1>.

Vognens 4 forkant har en gjennomgående og fremad åpen utsparing 4a for sideveis mottagelse/vekkføring av borestrenglengden 2a hvilket er aktuelt under trippeoperasjoner. The front edge of the carriage 4 has a continuous and forward-open recess 4a for lateral reception/removal of the drill string length 2a, which is applicable during tripping operations.

Claims

1. Drilling derrick (1) for oil drilling of a monolithic structure (1) - column - whose lower end (la) is fixed to a substrate by suitable means (5), e.g. the drilling deck on a drilling platform, on which tower (1) a carriage (4) movable along vertical guides (9,10) is arranged, carrying a releasably mounted drilling machine (2), the carriage (4) being equipped with support and guide rollers (7a,7b, 8a,8b) in cooperation with the aforementioned guides (9,10) on the column (1), and a hydraulic drive device (3) comprising at least one set of successively arranged hydraulically driven gears (3a) - gear train - which engages with at least one longitudinal rack (11) on the column (1), and at least one set of counter-holding rollers (3b) in contact with a counter-holding surface (12) facing the opposite of the toothed surface of the rack (11), preferably at the rear of the rack, characterized in that the drive device (3) is movably connected to the carriage (4) and with the possibility of mutual movement across the support and guiding surfaces of vertical guides (9,10).

2. Drilling rig according to claim 1, characterized in that the upper end (3<1>) or lower end (3<11>) of the drive device (3) is pivotally connected to the carriage (4) about a pivot axis perpendicular to the carriage's plane of movement.

3. Drilling rig according to any of the preceding claims, characterized in that two drive devices (3,3) arranged next to each other engage with each part (lia,11b) of the rack (11) or with each of two in parallel arranged racks (11).

4. Drilling rig according to any of the preceding claims, characterized by an upper and lower set of support/guide rollers (7a, 8a and 7b, 8b) at the upper and lower parts of the carriage (4) in cooperation with the column (1) arranged and support/guide surfaces facing each other (9,10).

5. Drilling rig according to claim 4, characterized in that the forward-facing support/guiding surface (9) is arranged between the racks (11,11) or the rack (11)'s two parallel tooth rows (lia,11b), and two backward-facing support/guiding surfaces (10,10 ), one on each side of the pillar (1).

6. Drilling tower according to any of the preceding claims, characterized in that the front edge of the carriage (4) has a through and forward open recess (4a) for receiving/removing the drill string length (2a) laterally.

7. Drilling rig according to claim 2, characterized in that the upper end (3<1>) or lower end (3<1>') of the drive device (3) is pivotally connected to the carriage (4) about a pivot axis that coincides with the axis of rotation of the carriage (4) upper guide roller (8a) or lower support roller (7b).