NO159303B - Borerigg. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en borerigg som omfatter en mast, et boregulv som er anordnet over bakken og som er utformet med en åpning hvorigjennom det ved boring av en brønn rager et foringsrør, en jekkanordning som omfatter en første gripeenhet og en andre gripeenhet, stempel-sylindermekanismer for bevegelse av gripeegenhetene i forhold til hverandre, en første, nedre, stasjonær bæreanordning som bærer den første gripeenhet,

samt en andre bevegelig bæreanordning som bærer den andre gripeenhet og som er forbundet med stempel-sylindermekanismenes stempler.

Ved boring og komplettering av dype brønner eller borehull mangler masten med tilhørende utstyr, som i og for seg har fullt ut tilstrekkelig bærekapasitet når det gjelder håndtering og understøttelse av borerøret og annet anvendt utstyr under opp-hengningen og nedsenkingen av tyngre foringsrør som til slutt blir plassert i borehullet.

Hittil har det altså vært vanlig å ha anordningen for ned-føring av foringsrør plassert i boreriggen før boringen av brøn-

nen begynner. Dette er ugunstig fordi anordningen opptar plass i boreriggen hvor det befinner seg mye annet utstyr. Det har derfor, også vært vanlig praksis at hele boreriggen fjernes og erstattes med et apparat for nedføring av foringsrørene.

I US-patentskrift 3.722.603 er det omtalt en anordning av denne type for nedføring av borerør i et borehull, idet det er anordnet første og andre gripeenheter som samvirker med hverandre og er vertikalt bevegelige i forhold til hverandre. Boreapparatet står imidlertid på bakken og er uten boremast.

I

Videre er det fra US-patentskrift 3.257.099 kjent en heisemekanisme for nedsenking av et foringsrør i en brønn. Heisemekanismen står også i dette tilfelle på bakken og boreutstyret må fjernes fullstendig for at heisemekanijsmen skal kunne plasseres. j

i

Fra US-patent RE 25680 er det videre kjent en anordning for nedføring i eller fjerning av seksjoner av borestrengen fra en brønn. I

Borekonstruksjonen med masten er imidlertid|ikke dimensjo-I

nert slik at den kan tåle foringsrørets betydeligé vekt.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en borerigg hvor det blant annet er mulig at selve boreutstyret

i

blir værende på plass i riggen under nedføring av|foringsrør, slik at kun borestrengen trenger å fjernes før heisemekanismen monteres.

Dette oppnås ved en borerigg ifølge oppfinnelsen som er kjennetegnet ved at den første gripeenhet er anbrakt i åpningen i mastgulvet ved sylindermekanismenes sylindres øvrje ender som befinner seg i nivå med mastgulvet og med sylindren^ ragende nedover under mastgulvet fra den nedre, stasjonære bæreanordning.

Ved en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er den første bæreanordning anbrakt på bjelker som i begge ender er festet til masten.

Ved en ytterligere foretrukket utførelse av boreriggen ifølge oppfinnelsen omfatter jekkanordningen bæresøyler i form av rør som er forbundet med den første bæreanordning og som rager nedad fra denne og omslutter stempel-sylindermekånismene.

I

Ved en foretrukket utførelse omfatter jekkanordningen rør-formede søyler som i deres nedre ender hviler påjbakken, at den første bæreanordning er understøttet på søylenes!øvre ender, og

i

at stempel-sylindermekanismene er anbrakt inne i[de rørformete søyler.

Med disse utforminger av boreriggen kan jekkanordningen etter fjerning av borestrengen plasseres i boreriggen uten å forstyrre andre komponenter som normalt befinnerj seg under mastgulvet. Bare stempel-sylindermekanismene rager njedenfor boregulvet, og alle andre komponenter sammenføyes i nivå med mast-i gulvet eller over dette. Dette letter montering og drift av jekkanordningen som følge av at alle dens vesentlige komponenter er tilgjengelige for arbeidsfolkene som står på boregulvet.

Oppfinnelsen skal i det etterfølgende beskrives nærmere under henvisning til figurene, hvori: Fig. 1 viser en boreplattform under boring av en brønn eller borehull. Fig. 2 viser plattformen etter at rotasjonsbordet er fjernet, og fig. 3 viser samme med heisemekanismen installert i åpningen for det fjernete rotasjonsbord. Fig. 4 viser et forstørret, avbrutt riss, delvis i snitt, av apparatet i fig. 3. Fig. 5 og 6 viser henholdsvis side- og planriss ovenfra, sett i retning av pilene 5-5 og 6-6 i fig. 4.

Fig. 7 viser et vertikalsnitt gjennom gripeenheten 31.

Fig. 8, 9, 10, 11, 12 og 13 viser suksessive trinn under sammensettingen av heisemekanismen. Fig. 14 viser de første trinn i en senkeoperasjon for foringsrøret.

Fig. 15 og 16 viser to alternative utførelser.

Fig. 17 og 18 viser, henholdsvis i planriss og sideriss, heisemekanismens komponenter opplastet for transport.

Den tradisjonelle borerigg 10 i fig. 1 omfatter en vanlig boremast 11 og et boregulv 12 med en åpning 13 for et rotasjons--bord 14 som er lagret på parallelle, horisontale I-bjelker 15. Bjelkene strekker seg tvers over undersiden av åpningen 13 og er gjort fast ved sine motsatte ender til plattformdekket og funda-menter. En kelly 16 dreies av rotasjonsbordet og driver en bore-streng 17 for boring av en brønn eller borehull 18. Etter at boringen av hullet er ferdig, fjernes rotas jonsbordet (fig.-2) og, en heisemekanisme 20 for senking eller nedheising av en streng av foringsrør 19 blir anbrakt i plattformen, delvis innenfor åpningen eller forsenkningen 13 og delvis ragende både nedover forbi forsenkningen 13, plattformdekket og bjelkene 15 samt oppover over plattformdekket. Heisemekanismen drives ved hjelp av trykkfluidum, fortrinnsvis hydraulisk, som tilføres fra en enhet 21. Sistnevnte kan være anbrakt på et underlag under plattformdekket og kan omfatte en pumpe som drives av en motor. En regulerings-

I

ventil 22, som også er anbrakt på underlaget, kan styres av en styreventil 23, som er tilgjengelig på plattformdekket, gjennom styreledninger 24.

Heisemekanismen omfatter to søyler 26, 27, enj første, nedre stasjonær bæreanordning i form av en bærebjelke 28,j to stempel-og sylindermekanismer 29, 30, en første gripeenhet 31, en andre bevegelig bæreanordning eller elevator støttekonstruksjon 32 og en elevator eller andre gripeenhet 33. Søylene 26, J27 kan være identiske sylindriske rør forsynt med påsveiste horjisontale plater 3 6 på deres nedre ender samt understøttet påj øvre horisontale flater av betongfundamenter 34, 35 inne i den [vanlige kjel-ler 25 i grunnen. Søylenes akser 37, 38 er vertikale og parallelle med hverandre samt med borehullets akse 39. Søylene er fortrinnsvis plassert på motsatte sider av bjelkene 15 og ligger med sine øvre endre i et horisontalt plan 40.

Den stasjonære bjelke 28 er stiv og dannet av sammensveiste metalldeler, blant annet øvre og nedre horisontalejplater 41 og 42, som oppviser fluktende midtåpninger 43 sentrert rundt aksen 39 samt to par vertikalt fluktende, sirkulære åpninger 44, 45 sentrert omkring aksene 37 og 3 8 ved diametralt motsatte steder med hensyn på aksen 39. På steder, som ligger forskjøvet fra åpningene 43, 44 og 45, har den stasjonære bjelken, 28 påsveiste vertikale elementer og i ett med bjelken utformete' plater 48 (fig. 5). Platens 42 horisontale underside 49 liggjer an mot de øvre horisontale kantflater 50 på søylene 26, 27 rundt åpningene 44, 45, for å understøtte bjelken 28 på søylene. Fjor å bestemme bjelkekonstruksjonens 28 beliggenhet, bærer platen 42 to nedad-rettede rørformete hylseelementer 150, 151, som er sentrert rundt aksene 37, 38 og åpningene 44, 45. Bjelkekonstruksjonen 28 kan være forbundet med plattformfundamentelementer 52^' 53 ved hjelp

av strekkfisker (riggskruer) 54, som kan reguleres for innstil-ling av den stasjonære bjelkekonstruksjonen 28 i flukt med aksen 39 og for opprettholdelse av en stram forbindelsejmed plattform-fundamentet.

Stempel- og sylindermekanismene 29, 30 omfatter vertikale sylindre 55 med stempler 56, som går frem og tilbake langs aksene 37, 38. Hvert stempel har et hode 57 og en stempelstang 58, som rager ut gjennom en åpning 59 ved toppen av sylinderen til en øvre ende 60. Hydraulisk trykkfluidum tilføres og1! slippes ut fra sylindrenes ender gjennom ledninger 61, 62. Hver sylinder har en forstørret øvre del 63, fortrinnsvis med sirkulært tverrsnitt både innvendig og utvendig. Denne delen danner ved sin underside en nedadvendt, horisontal, ringformet skulder 64, som kan bringes til å ligge an mot den øvre horisontale flaten på platen 41 rundt åpningen 44 eller 45 for understøttelse av stempel- og sylindermekanismene. Den første gripeenhet 31 for foringsrøret 19 er plassert på platen 41 mellom stempel- og sylindermekanismene og kan være av en kjent konstruksjon omfattende kilebolter 88, som kan påvirkes til å gripe og fastholde eller frigi et foringsrør innenfor en nedover avsmalnende, sentral åpning 89, som er utformet i gripeenhetens 31 ramme 6 5 og flukter med åpningen 43 i den stasjonære bjelkekonstruksjon 28. Rammen eller legemet 65 hviler med sin horisontale underside 66 på platen 41 og er sentrert om aksen 39 ved hjelp av omsluttende elementer 67, som er sveiset fast på platen 41 og er krummet langs rammens 65 ytterflate. Kilebeltet 88 kan påvirkes for bevegelse i forhold til rammen 65 mellom en nedre virksom foringsrørbærestilling (fullt opptrukne linjer i fig. 7) og en øvre tilbaketrukket stilling (stiplete linjer) hvori foringsrøret er fritt til å bevege seg nedover. Hydrauliske stempel- og sylindermekanismer 90, som blir båret av rammen 65, tjener til å forflytte kilebeltet oppover og nedover, ved påvirkning av et bæreelement 91, som kilebeltet er bevegelig opphengt i ved hjelp av leddarmer 92.

Den andre bevegelige bæreanordning 32 likner den stasjonære bæreanordning 28 og omfatter øvre og nedre horisontale, parallelle plater 68, 69, som er stivt sammenføyd ved hjelp av I-bjelker 70 og andre passende forbindelseselementer. De har sentrale åpninger 71 og vertikalt fluktende sirkulære åpninger 72, 73. Gjennom disse åpninger 72, 73 rager de øvre avsmalnete deler 74 av stempelstengene, idet ringformete horisontale skuldre 75 på stempelstengene oppad ligger an mot undersiden av platen 69 omkring åpningene 72, 73 for å understøtte den bevegelige bæreanordning 32 og forbinde stempelstengene med hverandre. Stempelstengene kan holdes tilbake mot forflytting bort fra åpningene 72, 73 ved hjelp av holderplater 76, som er festet til stempelstengene ved hjelp av skruer 77 og anlegg mot platen 68 i retning nedover. Bueformete elementer 78 kan være sveiset fast på platen 68 og rage oppover fra denne. De virker til å sentrere den andre

I

gripeenhet 33. Gripeenheten 33 kan være konstruert på samme måte som gripeenheten 31 og omfatte motordrevne kilebelite<r> for løstag-bar fastholdelse av foringsrøret. Et rekkverk 80 brager oppover rundt omkretsen av den bevegelige bæreanordning 3j2, for å omslut-te et område hvor en person kan bevege seg på platen 68. Rammen 65 for den første gripeenheten 31 og den tilsvarende ramme for

den andre gripeenheten 3 3 kan hver for seg være utformet som et enkelt ringformet element eller ha form av to halvdeler som er sammenkoplet ved hjelp av tapper e.l. 93 (fig. 6) ipa diametralt

i

motsatte steder, eller gjensidig forbundet ved hjelp av en heng-seltapp og sperrehake ved diametralt motsatte stéder, for å lette plasseringen av gripeenheten 31 eller 33 omkring jet foringsrør eller borttagningen av enheten sideveis vekk frajrøret.

Etter at boringen av et borehull er ferdig^ blir rotasjonsbordet fjernet (fig. 2) og de to bæresøylene 26, 27 senkes ned i åpningen 13 og understøttes på fundamentene. Deretter senkes den første, nedre, stasjonære bæreanordning 28 ned ij forsenkningen for rotasjonsbordet (fig. 9), idet bæresøylene kommer i inngrep med og blir sentrert av rørene 150, 151 samt kommer til under-støttende anlegg mot undersiden av den stasjonære bjelkekonstruksjon 28. Stemplene 29, 30 senkes deretter ned gjlennom åpningene i den stasjonære bjelkekonstruksjon 28 og inn i skylene 26, 27 (fig. 10) samt blir understøttet i de stillinger som fig. 4 viser ved anlegg mot platen 41. Enheten 31 blir så senket ned på den stasjonære bjelke 28 (fig. 11), hvoretter den bevegelige bæreanordning 32 anbringes på stempelstengene (fig. |12) og koples til

i

disse ved hjelp av elementer 76, og den andre, øvre rør-gripeenhet 33 plasseres på bæreanordningen 32 (fig. 13).

Etter denne monteringsoperasjon kan heisemekanismen benyt-tes til å senke foringsrøret 19 ned i borehullet. Under en slik senkingsoperasjon er det på den øvre ende av brønnen normalt tilkoplet en eller flere sikkerhetsventiler 81, 82! mot utblåsing, plassert under plattformdekkets nivå og under bjelkene 15. De to stempel- og sylindermekanismene og søylene 26, 27 blir fortrinnsvis anbrakt på diametralt motsatte sider av disjse sikkerhetsventiler mot utblåsing, slik som illustrert i fjig. 4. Forings-røret blir senket ned ved tilførsel av trykkfluidum til sylindrenes øvre ender og utmating fra deres nedre ender, for å iverk-sette styrt nedadrettet bevegelse av stemplene j56 og den tilkop-I lete bevegelige bæreanordning 32 og gripeenheten 33, mens gripeenhetens 33 kilebelte griper omkring og fastholder foringsrøret, samtidig som gripeenhetens 31 kilebelte er koplet ut. Når bæreanordningen 32 når frem til den i fig. 4 viste stilling, blir gripeenhetens 31 kilebelte gjort virksomt for å gripe og bære foringsrøret, mens den andre gripeenhets 33 kilebelte koples ut, hvoretter trykkfluidum tilføres til sylindrenes nedre ender og utmates fra deres øvre ender, for å sette igang oppadrettet bevegelse av stemplene og bæreanordningen 32 samt gripeenheten 33 til de når den øvre ende av deres bevegelsesstrekning. Koplingene kan deretter reverseres for et annet nedadrettet stempelslag for å senke foringsrøret ned et ytterligere trinn, og denne prosess kan gjentas inntil den ønskete foringsrørlengde kan forbindes med den øvre ende av strengen.etter behov ved hjelp av en ordinær elevator for enkel rørlengde og opphengt fra en løpeblokk på vanlig måte.

De to gripeenheter 31, 33 kan ha en meget kraftig og tung konstruksjon, slik at de blir i stand til å bære og håndtere svært tunge foringsrørlengder, f.eks. tilsvarende en belastning på opptil 1000 tonn. Denne belastning kan være betydelig større enn den boremasten på plattformen ville ha vært i stand til å håndtere uten heisemekanismen. Boremastens bæreevne kan f.eks. være begrenset til 500 tonn. I et slikt tilfelle kunne den første delen av foringsrøret, under den innledende fase av senkingsoperasjonen, nemlig inntil vekten av det innstallerte foringsrør nådde 500 tonns grensen, senkes uten drift av heisemekanismen, idet den første gripeenhet 31 ble benyttet som en spider i for-bindelse med en elevator 83, opphengt i kabler og med en kapasitet på 500 tonn, som vist i fig. 14. Denne elevator 83 kan være opphengt i en kabel 84, som fører til løpeblokken, og kan sikre opphengning av foringsrøret 19 samt senking av dette ned gjennom spideren 31, idet denne spiders kilebelte da er koplet ut. Når elevatoren 83 når frem til sin nederste stilling, kan gripeenhetens 31 kilebelte påvirkes og gjøres virksomt, slik at det griper og understøtter den installerte foringsrørlengden mens en annen foringsrørlengde blir tilkoplet på den øvre ende av strengen ved hjelp av organer omfattende en tanganordning 85. Deretter kan elevatoren 83 føres oppover langs den tilførte foringsrørlengden og mot dens øvre ende, idet enhetens 83 kilebelte er koplet ut.

I

Når denne stilling er nådd, gjøres kilebeltet vir;ksomt for å gripe om og holde fast den øvre ende av foringsrøret for opphengning av dette, mens gripeenhetens 31 kilebelte koples ut, slik at foringsrøret kan senkes ytterligere ned i brønnen. Denne prosess kan gjentas, mens den øvre enheten 33 er fjernet jfra heisemekanismen, inntil det blir nådd en belastning fra det opphengte foringsrøret som nærmer seg elevatorens 83 kapasitet. På dette tidspunkt kan elevatoren 83 koples fra, og den kraftigere andre gripeenhet 33 bringes i stilling på den andre bærekonstruksjon 32, for å fortsette senkingsoperasjonen ved hjelp av heisemekanismen .

Etter at foringsrøret har blitt installert!i brønnen, kan heisemekanismen fjernes fra plattformen. Gripeenheten 33 kan først trekkes bort i retning oppover fra bæreanordningen 32, hvoretter elementene 7 6 frigjøres og bæreanordningen 3 2 fjernes fra stempelstengene. Deretter kan gripeenheten 31 føres oppover fra den stasjonære bæreanordning 28. Stempel-sylindermekanismene

i

29, 30 kan så trekkes oppover fra sin stilling på søylene. Til slutt blir søylene 26, 27 trukket bort i retningjoppover. Selv om denne heisemekanisme er meget kraftig og tung i sammensatt til-stand, kan den settes sammen uten bruk av utstyrj med høy løfte-kapasitet. Hver av mekanismens komponenter er tilstrekkelig lett til å kunne bli senket ned på plass ved hjelp avj enkle, lette heiseinnretninger, og hele gruppen av komponenter kan transpor-teres til og fra stedet for plattformen på en vanlig lastebil, arrangert som vist i fig. 17 og 18. i

Det modifiserte arrangement ifølge fig. isj kan være det samme som i fig. 1-13, bortsett fra at bæresøylene 26a og 27a blir understøttet på en eller flere bjelker 34a,j som slår bor over kjellerens 25a øvre ende og er opplagret vejd motsatte sider

i

av denne.

Fig. 16 viser et riss som svarer til en del av fig. 5 og illustrerer en annen modifisert utførelse, som kan være det samme som ved den første utførelsesformen, bortsett fra at bjelkekon-i

struksjonen 28b, i motsetning til tilsvarende bæreanordning 28 i fig. 4 og 5, er understøttet direkte av rotasjohsbord-bjelkene 15b (som tilsvarer bjelkene 15 i fig. 1), som har øvre flenser 115 med toppflater 116 i anlegg mot konstruksjonen 28b. De to bjelkene 15b kan være anbrakt på motsatte sider[av borehullets

akse. Om ønskes kan bærebjelkene 26b sløyfes ved anordningen ifølge fig. 16, eller de kan være forbundet med konstruksjonen 28b på passende måte og strekke seg nedover fra denne omkring stempel- og sylindermekanismene for å danne hylster omkring disse, uten behov for at søylenes nedre ender har kontakt med et bærefundament eller liknende.

Claims (4)

1. Borerigg (10) som omfatter en mast (11), et boregulv (12) som er anordnet over bakken og som er utformet med en åpning (13) hvorigjennom det ved boring av en brønn rager et foringsrør, en jekkanordning (20) som omfatter en første gripeenheti(31) og en andre gripeenhet (33), stempel-sylindermekanismer (29,30) for bevegelse av gripeenhetene i forhold til hverandre, enj første, nedre, stasjonær bæreanordning (28) som bærer den første gripeenhet (31), samt en andre bevegelig bæreanordning (32) som bærer den andre gripeenhet (33) og som er forbundet med stempel-sylindermekanismenes (29,30) stempler (56), karakterisert ved at den første gripeenhet (31) er anbrakt i åpningen (13) i mastgulvet (12) ved sylindermekanismenes (29,30) sylindres (55) øvre ender som befinner seg i nivå med mastgulvet og med sylindrene (55) ragende nedover under mastgulvet (121) fra den nedre, stasjonære bæreanordning (28).

2. Borerigg i samsvar med krav 1, karakt ejrisert ved at den første bæreanordning (28) er anbrakt på bjelker (15b) som i begge ender er festet til masten (11).

3. Borerigg i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at jekkanordningen (20) omfatter bæresøyler (26b) i form av rør som er forbundet med den første [bæreanordning (28b) og som rager nedad fra denne og omslutter stempel-sylindermekanismene (29,30). i i

4. Borerigg i samsvar med krav 1, karakterisert ved at jekkanordningen (20) omfatter rørformede|søyler (26, 27) som i deres nedre ender hviler på bakken, at den første bæreanordning (28) er understøttet på søylenes øvre ender, og at stempel-sylindermekanismene (29,30) er anbrakt innei;i de rør-formete søyler (26,27). I l i