NO163973B - Momenttanganordning. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en momenttanganordning for tilsetting og utbrekking av gjengede skjøter mellom bore- og vektrørsek-sjoner som inngår i en borestreng.

Oppfinnelsen har sin bakgrunn i de problemer og det arbeids-omfang som er forbundet med til- og fraskruing av borerør på boredekket under boreoperasjoner, og særlig i forbindelse med innføring og uttrekking av borestrengen i en borebrønn under en trippeoperasjon.

Det har de siste 10-20 år vært på markedet hydraulisk/mekanisk utstyr for å lette disse arbeidsoperasjonene: Dette utstyr betegnes en boreassistént og et løsningsforslag er vist i TJS-patent 4348920. Kort beskrevet består en slik boreassistént av en to-delt nedre enhet hvor den nederste del utgjør en motholdstang og den øvre del utgjør en momenttang. Tengene omslutter en borerørskjøt og under et konvensjonelt boringsforløp vil motholdstangen gripe om skjøtens muffeparti og momenttangen gripe om skjwtens tapparti. Tengene bevirker den siste momentinnspenning respektivt utbrekking mellom rørseksjonene, mens en overliggende spinneranordning bevirker innskruing respektivt utskruing av rørseksjonene. Et lignende løsningsforslag er også vist i US-patent 4603464.

Eksisterende utstyr har sine klare begrensninger med hensyn til fleksibilitet for diameter- eller dimensjonsfbrandringer. En borestreng kan bestå av borerør med diameter på 3,5" der skjøtdiameteren er 4,5", og av vektrør med diameter opp til 9,5". Vanlig praksis på eksisterende utstyr er at bakkene i tengenes gripekjefter må skiftes minst en, kanskje to ganger for å oppta disse diametervarlasjonene. Mange av maskinene har heller ikke kapasitet til de aller største dimensjonene.

Med momenttangen ifølge oppfinnelsen oppnås en tang som er fleksibel overfor ulike rørdimensjoner eller rørdiametere og spenner eksempelvis over området fra 3,5" borerør til 9,5" vektrør. i tillegg har den en god evne til å selvsentrere rørene i tangen. I motsetning til tidligere løsningsforslag tilpasser den foreliggende momenttang innspenningsmomentet etter rørdiameteren og skåner således rørskjøtene, hvilket gir en lengre levetid av borerørene. Den konstruktive utforming av momenttangen gir en selvpådragseffekt til bakkene, hvilket gir sikkert og godt friksjonsinngrep mellom bakkene og borerørene over hele rørdimensjonsområdet. Løsningsforslaget ifølge oppfinnelsen gir også en mulighet for å kombinere momenttangen med en spinneranordning slik at disse kan være i en og samme enhet. Kombinert med en motholdstang og montert på en vogn vil dette gi en mindre kompleks oppbygning med færre deler og mindre vekt av en komplett boreassistént.

I det tradisjonelle separate spinner- og momenttangutstyr må disse komponenter eller enheter kjøres med separate styre-hendler. Ettersom hver av enhetene har flere funksjoner, slik som klemming, spinning, åpning for spinner, samt lukking, klemming, vridning og åpning for momenttang, blir det følgelig mange funksjoner for operatøren å gjennomføre for hver arbeidsoperasjon.

Ved den kombinerte spinner-og momenttang er antallet operatørfunksjoner redusert til et minimum ettersom moment-tilsettingen er en direkte fortsettelse av spinne-bevegelsen og følgelig kan opereres med en hendel.

De ovenfor nevnte fordeler oppnås ifølge oppfinnelsen ved en momenttanganordning av den innledningsvis nevnte art hvor tangen innbefatter et delt hus splittbart for mottak og omslutning av rør, og hvor hver hushaivdel innbefatter bakker synkront bevegbare for sentrering og friksjonsinngrep med nevnte rørseksjoner, kjennetegnet ved at tangen innbefatter en delt innerring som er opplagret i og som står i forbindelse med en delt mellomring dreibart opplagret i det splittbare hus, at innerringen er anordnet med minst to aktiverbare og forskyvbare klembakker, og at det inngår innretninger for temporær og ekstern overføring av kontrollert dreiemoment til mellomringen, hvor dreiemomentet igjen overføres til innerringen ved hjelp av nevnte forbindelse, idet forbindelsen samtidig aktiverer og pådrar de forskyvbare klembakker med nødvendig kraft.

Med fordel er det anordnet friksjonsskapende midler for temporært å hemme relativ bevegelse mellom innerringen og huset.

Forbindelsen mellom innerringen og mellomringen kan skje gjennom minst én tangentielt anordnet og virkende pumpesylinder. Fortrinnsvis er hver pumpesylinder hydraulisk og står i hydraulisk forbindelse med hydraulisk opererbare og radielt virkende klembakker. Hensiktsmessig kan klembakkene være anordnet i langstrakte, førende sylindere i den hensikt å gi styring og godt hold av bakkene over hele rørdiameter-området. Med fordel kan hver pumpesylinder være dobbeltvirkende og stå i forbindelse med én respektiv hydraulisk og toveis opererbar klembakke via respektive hydrauliske kretser.

Med fordel kan mellomringen innbefatte innretninger for drivmessig forbindelse med en spinnermotor for styrt rotasjon av mellomringen og den tilknyttede innerring, i den hensikt å utgjøre en kombinert spinne- og momenttang.

Hensiktsmessig kan tangen innbefatte en separat nedenfor beligggende motholdstang som tilsvarende er beregnet på å gripe om rør av ulike dimensjoner, hvor en eller begge tenger er hovedsakelig vertikalt bevegbare langs føringer.

Hensiktsmessig er spinne- og momenttangen og motholdstangen anordnet på en vogn, hvor en eller begge tenger er hovedsakelig vertikalt bevegbar langs felles føringer anordnet på vognen, i den hensikt å utgjøre en komplett boreassistént. Andre og ytterligere formål, trekk og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse av en for tiden foretrukket utførelse av oppfinnelsen, gitt for beskrivelsesformål og gitt i forbindelse med de vedlagte tegninger hvor: Fig. 1 viser skjematisk momenttangen ifølge oppfinnelsen, sett ovenfra,

fig. 2 viser i perspektiv det fremre parti av momenttangen ifølge oppfinnelsen,

fig. 3 viser skjematisk virkemåten av tangen,

fig. 4 viser skjematisk en motholdstang, vanligvis

montert under momenttangen,

fig. 5 viser et skjematisk sideriss av en komplett boreassistént, hvor momenttangen, spinneren og motholdstangen inngår,

fig. 6 viser skjematisk boreassistenten ifølge fig. 5,

sett forfra.

Fig. 5 og 6 viser en komplett boreassistént 1 hvor momenttangen 2 inngår som en utstyrsenhet, og en motholdstang 3 inngår som en andre utstyrsenhet. Begge tengene er montert på en vogn 4 anordnet med hjul for forflytning på eksempelvis et boredekk 7. Vognen 4 kan være utstyrt med hjul beregnet for skinner som igjen er montert på boredekket 7. På vognen 4 er det montert vertikalt ragende føringer 5 for styrt uavhengig bevegelse av momenttangen 2 respektivt motholdstangen 3. Den komplette boreassistént 1 er som nevnt beregnet på sammenskruing, tilsetting, utbrekking og utskruing mellom rørsek-sjoner 6 ved grep om rørenes respektive muffe- og tappskjøter 8. Fig. 1 viser i nærmere detalj momenttangen sett ovenfra. Den viste momenttang innbefatter en motor 25 for rotasjon av et parti av tangen for sammenskruing mellom rørskjøter. Når momenttangen er utrustet med en slik spinnermotor utgjør tangen en spinner- og momenttang 2. Tangen har et hus 10 som er delt i to.halvdeler, respektivt 10a og 10b. Hushaivdelene 10a,10b kan låses til hverandre ved hjelp av en låseanord-ning 26 anordnet i fremkant av huset 10. Huset 10 er splittbart langs sin delingsakse 50, for å kunne motta rørseksjoner inn i tangen. Hver hushalvdel 10a,10b er syingbar eller hengslet om en felles aksel 24. En arbeidssylinder 31 opererer en åpnings- og lukkemekanisme 25. Den viste momenttang er også utstyrt med hylsestyringer 32 for glidbart samvirke med føringene 5 på vognen 4.

Det roterbare parti av momenttangen er vist i nærmere detalj i fig. 2. Det stasjonære parti av tangen utgjøres av hushalvdelene 10a og 10b. De roterbare partier av tangen utgjøres av en innerring 12 og en mellomring 11. Mellomringen 11 er sammensatt av to halvdeler lia og 11b. Tilsvarende er innerringen 12 sammensatt av to halvdeler 12a og 12b. Innerringen 12 er opplagret i mellomringen 11 ved hjelp av et lager. Mellomringen 11 er i sin tur opplagret i huset 10. Lagrene kan være av enhver egnet type slik som kulelager, rullelager og glidelager. Lagrene kan være avtagbare eller i ett stykke med komponentene. Eksempelvis kan lagermaterialet påsprøytes direkte på de relativt bevegelige partier. Det skal allerede nå nevnes at bevegelsen mellom innerringen 12 og mellomringen . 11 kun skjer over en mindre vinkelbue og neppe vil være utsatt for særlig slitasje. Den vesentlige rotasjon og relative bevegelse vil skje mellom mellomringen 11 og huset 10.

I den viste utførelse er mellomringen 11 utstyrt med boltf ortanning 16 for drivmessig inngrep med et drev 17 anordnet på spinnermotoren 25. Spinnermotoren 25 kan være av enhver egnet type, f.eks. en hydraulisk drevet motor. I tillegg til å være opplagret i mellomringen 11 står innerringen 12 i forbindelse med mellomringen 11 gjennom pumpesylindere 15. Pumpesylinderene 15 kan være pneumatiske, men vil fordelaktig være hydrauliske. Pumpesylinderene 15 er i sin ene ende forbundet til mellomringen 11 ved hjelp av eksempelvis dreietapper (ikke vist). I sin andre ende er pumpesylinderene 15 dreibart festet til innerringen 12. Om enn ikke strengt tatt nødvendig, er pumpesylinderens 15 stempelstang hensiktsmessig festet til mellomringen 11 og pumpesylinderens 15 hus dreibart festet til innerringen 12. Innerringen 12 innbefatter også klemsylindere 13 som er festet til innerringen 12. Hver Innerringhalvdel 12a og 12b må ha minst en slik klemsylinder 13. Selv om den viste utførelse har fire klemsylindere 13, kan ethvert tenkelig antall fra to eller flere være mulig. Klemsylinderene 13 styrer aktiverbare og forskyvbare klembakker beregnet på å gjøre inngrep med rørskjøtene. Pumpesylinderene 15 står i forbindelse med klemsylinderene 13 gjennom pneumatiske eller hydrauliske kretser 20 som i den viste utførelse utgjøres av slanger. Isteden for å benytte slanger 20 kan kanaler bores eller freses ut i selve innerringen 12. Det skal spesielt legges merke til at disse pneumatiske eller hydrauliske kretser er lukkede kretser og det skjer således ingen overføring av fluidmedium mellom huset 10 og mellomringen 11 eller innerringen 12.

Som vist er i likhet med huset 10 også innerringen 12 og mellomringen 11 delt og splittbar for mottak av borerør. Dette nødvendiggjør at" når tangen skal splittes må mellomringen 11 og innerringen 12 innta en stilling i forhold til huset 10 slik at deres respektive delingslinjer sammenfaller med husets delingslinje eller akse 50. Som vist i fig. 1 inngår det en posisjoneringsventil 28 som aktiveres mekanisk av eksempelvis forhøyninger på mellomringen og innerringen. Sålenge mellomringen og innerringen ikke er Innenfor dette området lar tangen seg ikke splitte. Det er likegyldig hvilken hushalvdel de respektive ringhalvdeler befinner seg i, slik at maksimal omdreining av ringene 11,12 før splitting er 180°. Fordelaktig er det på delingsflaten mellom de to mellomringhalvdeler lia,11b anordnet styringer i form av eksempelvis tapp og hull (ikke vist). Tilsvarende styretapper og hull kan med fordel anordnes på respektive delingsflater av innerringhalvdelene 12a,12b. Som vist pa figuren har innerringen 12 også utsparinger 18 for dreietappen mellom mellomringen 11 og pumpesylinderen 15 for å tillate en relativ vinkeldreining mellom mellomringen 11 og innerringen 12.

En arbeidssylinder 21 er montert på huset 10 og er beregnet til å overføre dreiemoment til mellomringen 11 som videre-formidles til innerringen 12. Arbeidssylinderen kan være hydraulisk, pneumatisk eller mekanisk og virker som en lineærmotor. Arbeidssylinderens 21 stempelstang 33 er dreibart forbundet til et forskyvbart hus 22 som er glidbart opplagret i huset 10. Ved aktivering av arbeidssylinderen 21 beskriver gildehuset 22 en sirkelbue og vil normalt kunne spenne over en sektor på. 30°. Inne i gildehuset 22 er en pal 23 dreibart opplagret i en akseltapp 34. Når arbeidssylinderen er i innkjørt stilling, dvs. når stempelstangen 33 er helt inntrukket i arbeidssylinderen 21, inntar palen 23 en "hvilestilling". Ved aktivering av sylinderen 21 bevirker en mekanisme at palen 23 dreier om tappen 34 inntil et neseparti 35 av palen kommer til anlegg mot gildehusets 22 innside. Samtidig kommer et hakeparti 36 på palen 23 til inngrep med boltfortanningen og vil ved videre utkjøring av stempelstangen 33 bevirke dreining av innerringen 11 og påføre et dreiemoment til denne. Straks stempelstangen føres tilbake inn i arbeidssylinderen 21 vil eksempelvis en fjærmekanisme dreie palen 23 tilbake til utgangsstillingen. Om nødvendig kan arbeidssylinderen 21 foreta flere slag for tilsetting av nødvendig moment. I den viste utførelse virker palen 23 på samme boltfortanning som spinnermotoren 25. Det er imidlertid fullt mulig at disse overføringene kan være separate og skje på annen måte, slik som ved hjelp av en konvensjonell tannkrans.

Som vist på fig. 1 kan momenttangen også med fordel utrustes med en friksjonsskapende innretning 30, f.eks. tilsvarende en konvensjonell skivebrems. I den viste utførelse er et kaliperhus festet til momenttangens hus 10 hvor aktiverbare friksjonsbelegg er beregnet på å samvirke med en bremseskive (ikke vist) som er festet til Innerringen 12. Friksjonsinn-retningens 30 funksjon vil bil i nærmere forklart i det etterfølgende.

Fig. 3 viser en skjematisk fremstilling av momenttangen som klarere skal illustrere hvordan tangen opererer samt dens virkemåte. Den delte innerring 12 har påmontert fire sylindere 13 som hver enkelt rommer en klembakke. Klembakkene 14 er bevegbare i sylinderene 13 og gir én med hensyn til

borerørene dimensjonsfleksibel tang. Normalt vil tangen kunne benyttes for rørdimensjoner fra 3,5" borerør til 9,5" vektrør. Dette området kan imidlertid uten særlig vanskelig-het økes. Hver sylinder 13 står i forbindelse med en pumpesylinder 15 gjennom en hydraulisk krets. Mellom innerringen. 12 og mellomringen 11 er det mulighet for en mindre relativ vinkelbevegelse. Etter at momenttangen har omsluttet en rørseksjon 6, aktiveres bremseinnretningen 30 for temporært å fastholde innerringen 12. Deretter dreies mellomringen 11 hvorved dreiemomentet igjen overføres gjennom stempelstengene i pumpesylinderene 15 og aktiverer den indre og lukkede hydrauliske krets hvor trykket formidles til sylinderene 13 og klembakkene 14. Klembakkene forskyves radielt mot borerøret 6 og sentrerer dette. I figuren er det vist fire separate, uavhengige,, hydrauliske kretser, men i en annen utførelse er det fullt mulig at en enkelt pumpesylinder 15 aktiverer to eller samtlige bakker i en innerringhalvdel 12a,12b. Nå frigjøres bremseinnretningen. 30 og motoren 25 spinner mellomringen 11, innerringen 12 med bakkene 14 og rørseksjonen 6 som én enhet og inn i en nedenfor beliggende

muffeskjøtende 8 til en rørseksjon. Etter ,at skjøtens tappdel er spunnet inn i skjøtens muffedel ved hjelp av spinnermotoren 25, som vanligvis bidrar med et tilsettingsmoment i størrelsesorden 7 kNm, innsettes det endelige moment ved å pådra trykk i arbeidssylinderen 21 som formidles til innerringen 11 gjennom palen 23. Trykket som pådras arbeidssylinderen 21 må justeres i samsvar med den rørdia-meter som befinner seg i tangen.

Det skal spesielt legges merke til geometrien for forbindelsen mellom innerringen 11 og mellomringen 12. Forbindelsen formidles gjennom pumpesylinderene 15. Virkelinjen til sylinderene 15 skal spesielt bemerkes. Ved store rørdiametere vil virkelinjen til pumpesylinderene 15 være tangentielle med forholdsvis store sirkler omkring rørsenteret. Ved stadig mindre rørdimensjoner vil virkelinjen til sylinderen 18 være tangentiell med sirkler omkring rørsenteret av stadig mindre diameter, eller som vist på figuren vil pumpesylinderene 15 innta en stadig mer radiell stilling. Som kjent kreves forskjellige innsettingsmomenter for ulike rørdimensjoner, og slik at de største rørdimensjonene krever størst tilsettingsmoment. Eksempelvis er det vanlig å tilsette konvensjon-elle 3,5" borerør med 10 kNm og de større 9,5" vektrør med

120 -150 kNm. Den viste løsning bevirker at operatøren på forholdsvis enkel måte kan regulere klemkraften til bakkene 14 ved hjelp av trykket som pådras arbeidssylinderen 21. Konstruksjonens geometri sørger nettop for at det som er ønskelig oppnås. Ved små rørdimensjoner er virkelinjen til pumpesylinderene 15 mer radiell, hvilket ved konstant dreiemoment i mellomringen 11 ville bevirke vesentlig større radielle krefter i klembakkene 14 enn hva som er tilfellet med store rørdimensjoner. Men nettopp med små rørdimensjoner kreves det mindre tilsettingsmoment og følgelig skal arbeidssylinderen 21 pådra mindre dreiemoment til innerringen 11. Dette mindre dreiemoment medfører i sin tur lavere trykk i de indre kretser 20. Tilsvarende vil trykkreftene i bakkene

14 avta ved økende rørdiameter ettersom pumpesylinderene 15 inntar en tangentlen stilling til stadig større sirkler om rørsenteret. Dette kompenseres for gjennom økt trykkpådrag i arbeidssylinderen 21 for nettopp å påføre tilstrekkelig dreiemoment til mellomringen 11 og følgelig innsettingsmoment til rørskjøten 8. Ifølge det ovenstående vil tilsettingsmo-mentet enkelt kunne tilpasses de ulike rørdimensjoner og likeledes klemkreftene som bakkene 14 utøver mot rørskjøten 8. Således vil angrepsflåtene til rørskjøtene skånes på en langt bedre måte enn hva som har vært tilfellet tidligere.

Fig. 4 viser skjematisk en motholdstang, som i og for seg kan være av enhver egnet og kjent type, men fortrinnsvis av en dimensjonsf leksibel art. Den viste tang er av typen med konstant åpning og således ikke av den splittbare type. Det er vist tre sylindere med tilhørende klembakker, men ethvert egnet antall sylindere kan benyttes. Motholdstangen kan forflytte seg vertikalt i forhold til momenttangen og fortrinnsvis langs de samme føringer 5 som for momenttangen 2.

De enkelte sylindere 13 som holder og styrer gripebakkene 14 er av i og for seg kjent type og blir ikke beskrevet i nærmere detalj . Det skal imidlertid nevnes at de er av en viss lengde slik at de er fleksible overfor det tiltenkte dimensjonsområdet samtidig som de sørger for god sideveis støtte og styring innenfor hele sitt operative bevegelses-område.

Claims (10)

1. Momenttanganordning for tilsetting og utbrekking av gjengede skjøter (8) mellom bore- og vektrørseksjoner (6), innbefatt-ende et delt hus (10) splittbart for mottak og omslutning av rør hvor hver hushalvdel (10a,10b) innbefatter bakker (14) synkront bevegbare for sentrering og friksjonsinngrep med nevnte rørskjøter, karakterisert ved at tangen innbefatter en delt innerring (12a,12b) som er opplagret i og som står i forbindelse (15) med en delt mellomring (lia,11b) dreibart opplagret i det splittbare hus (10), at innerringen (12) er anordnet med minst to aktiverbare og forskyvbare' klembakker (14), og at det Inngår innretninger (21,22,23,16) for temporær og ekstern overføring av kontrollert dreiemoment til mellomringen (11), hvor dreiemomentet igjen overføres til innerringen (12) ved hjelp av nevnte forbindelse (15), idet forbindelsen (15) samtidig aktiverer og pådrar de forskyvbare klembakker (14) med nødvendig kraft.

2. Momenttanganordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den innbefatter friksjonsskapende midler (30) for temporært å hemme relativ bevegelse mellom innerringen (12) og huset (10).

3. Momenttanganordning ifølge krav 1 - 2, karakterisert ved at forbindelsen (15) mellom innerringen (12) og mellomringen (11) skjer gjennom minst en tangentielt anordnet og virkende pumpesylinder.

4. Momenttanganordning ifølge krav 1 - 3, karakterisert ved at hver pumpesylinder (15) er hydraulisk og står i hydraulisk forbindelse (20) med hydraulisk opererbare og radielt virkende klembakker (14).

5. Momenttanganordning ifølge krav 4, karakterisert ved at klembakkene (14) er anordnet i langstrakte, førende sylindere (13) i den hensikt å gi god styring og godt hold av bakkene over hele rørdiameterområdet.

6. Momenttanganordning ifølge krav 1 • - 4, karakterisert ved at hver pumpesylinder er dobbeltvirkende og står i forbindelse med en. respektiv hydraulisk og toveis opererbar klembakke (14) via respektive hydrauliske kretser (20).

7. Momenttanganordning ifølge krav 1 - 6, karakterisert ved at tangen er 360° dreibar om sin akse 50.

8. Momenttanganordning ifølge krav 1 - 7, karakterisert ved at mellomringen (11) innbefatter innretninger (16) for drivmessig forbindelse med en spinnermotor (25) for styrt rotasjon av mellomringen (11) og den tilknyttede innerring (12), i den hensikt å utgjøre en kombinert spinne- og moment-tang (2).

9. Momenttanganordning ifølge krav 1-7 eller 8, karak-ter! sert ved at. den innbefatter en separat nedenfor beliggende motholdstang (3) tilsvarende beregnet på å gripe om rør av ulike dimensjoner, hvor en eller begge tengene er langs føringer (5) hovedsakelig vertikalt bevegbare.

10. Momenttanganordning ifølge krav 9, karakterisert ved at spinne- og momenttangen (2) og motholdstangen (3) er anordnet på en vogn (4), hvor en eller hegge tengene er hovedsakelig vertikalt bevegbare langs felles føringer (5) anordnet på vognen, i den hensikt å utgjøre en komplett boreassistént (1).