NO175604B - Boreutstyr - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat for håndtering av boreutstyr slik som borstrengelementer, slik det nærmere fremgår av ingressen til det etterfølgende selvstendige krav.

Boreoperasjoner til havs medfører strenge krav, særlig på uskjermede steder når store og tunge masser skal manipuleres, og ofte under ufordelaktige værforhold. Selv om det er utviklet teknikker, er sikker håndtering av utstyret under disse omstendigheter vanskelig og kan ofte være tidkrevende, samtidig som det også kan være problemer å forhindre skade på selve utstyret mens det blir håndtert.

WO 8401599 omtaler et apparat for håndtering og stabling av borstrengelementer omfattende et lagringsstativ som er sideveis forskjøvet fra en boreakse hvor elementene blir holdt med sine akser hovedsakelig vertikalt. Stativet har en fast adkomståpning fra siden og de enkelte elementer blir traktet gjennom åpningen med gripehoder for å bringe disse til boreaksen for montasje i en borestreng og returnere disse til stativet for lagring. Inne i stativet, bak adkomståpningen, er det en karusell som kan dreie omkring en vertikal akse og er delt i seksjoner med radielle fingerbor, idet en valgt seksjon blir bragt på linje med adkomståpningen ved omdreining av karusellen.

Med dette apparat holdes borstrengelementene i hver lager-seksjon av karusellen holdt i en rad som forløper radielt av karusellen. Gripehodene kan ikke gå til en radielt indre posisjon av seksjonen forbi borestrengselementene som befinner seg i de ytre posisjoner. For å nå denne indre posisjon holdes elementene mellom den og adkomståpningen må fjernes. Utvelgelsen av borestrengelementer i forskjellige ordner blir derfor tungvinte og til og med upraktisk.

US-A-3.929.235 beskriver nok et apparat for håndtering og stabling av borerør omfattende lagerrom sideveis forskjøvet fra en boreakse i hvilken elementene blir vertikalt stablet under boredekkets nivå. For å hente opp et stablet element, senkes en langstrakt føringsstolpe ned i stativet for å bringe et styrehode i dens øvre ende under en endekrave av elementet. Med vekten av elementet understøttet på denne måte, og med den nedre ende av elementet grepet med en klo i bunnen av føringsstolpen, løftes elementet fra stativet for overføring til boreaksen. Ettersom føringsstolpen i seg selv er fritt understøttet i toppen styres den til og fra boreaksen med en sideveis forskyvbar posisjoneringsarm som er i inngrep med føringsstolpen når den er ute av lagrings-stativet.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveie-bragt et apparat av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved at føringsinnretningene er i form av en ring gjennom hvilken løfteinnretninger passerer og gjennom hvilken elementet heves og senkes, hvorved ringen omgir det hevede element som henger ned fra løfteinnretningen.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de uselv-stendige krav.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet i nærmere detalj gjennom et eksempel med henvisning til de vedlagte tegninger, hvor: Fig.l er et sentralt, aksielt snitt langs planet C-C i fig.3 av et apparat ifølge oppfinnelsen kon-struert som en selvstendig enhet,

fig.2 og 3 er et plansnitt i ulike skalaer i planene Å-A og

B-B respektivt i fig.l,

fig.4 er et delvis plansnitt langs planet D-D i fig.l, fig.5 er en detalj illustrasjon av drivsvivelen på dens

vogn,

fig.6 og 7 er skisser i to retninger og i ulike målestokker som illustrerer håndteringen av borehullforings-rør innenfor apparatet,

fig.8 er et planriss i detalj av en del i fig.3 i en

større målestokk,

fig.9 og 10 er planriss og frontriss av en momentnøkkel, fig. 11 er en skjematisk fremstilling av en del av det

automatiske styresystem til apparatet, og fig. 12 og 13 er et par omriss i planet og fra sider av installasjoner som innehar apparatene ifølge de forutgående figurer.

Apparatet vist i fig.l - 7 innbefatter en hovedkonstruksjon 2 som tjener som en plattform for boring til havs og er utformet som en ringlignende konstruksjon med sirkulære indre og ytre vegger 4,6 rundt en sentral boreakse D. Den indre vegg avslutter ved et dekk som innbefatter et par i hovedsak rektangulære luker 8 montert på horisontale glidere 8a glidbare for å avdekke rommet 10 avgrenset av den indre vegg og med åpen bunn. Dette omsluttede rom danner en såkalt underdekksåpning og det er gjennom dette rom at borestrengen manøvreres og alle konstruksjonselementer i brønnen blir senket ned. Rommet mellom den indre og ytre vegg er avdelt i romseksjoner, hvilke kan adskilles med vertikale delevegger, inn i hvilke utstyrsgjenstander for boreoperasjonen kan mottas og lagres, som det vil bli beskrevet i nærmere detalj nedenfor.

Den ytre vegg 6 er av større høyde enn den indre vegg 4 og den avsluttes ved et hoveddekk 14 fra hvilket det stiger et rammeverkstårn 16 som bærer en løftetalje fra hvilken det henger ned en kraft svivel 18, som kan være en hydraulisk drevet enhet av generelt kjent type. Kraftsvivelen er montert på en tverrgående vogn 19 ført på en traversbro 20 som er opplagret i sine motsatte ender i vertikale føringer 22 festet til rammeverket 16. I det minste noen av hjulene 21 på vognen 19 blir drevet av en hydraulisk motor for å forflytte kraftsvivelen langs traversbroen 20. Løftetaljen betjenes av et hydraulisk heisverk 24 og det hever og senker kraftsvivelen 18 og traversbroen 20 sammen, idet traversbroen holdes i føringene 22. Kraftsvivelen er derved forskyvbar i et vertikalt plan som innehar boreaksen D. Rammeverkstårnet 16 er bekledd i hele sin utstrekning for å danne et avlukke 26 (fig.3) som beskytter arbeidsområdet inne i dette med hensyn til været. I fig.l er kraftsvivelen 18 indikert i sin sentrale aksielle stilling, men den er også vist i figuren i en endestilling på traversbroen.

Utstyret som skal manipuleres med kraftsvivelen innbefatter rekker av avlange, i hovedsak sylindriske boreelementer, såkalte rørvarer for brønnoppbygning, innbefattende borerør-seksjoner og vektrør 32 som danner borestrengen til hvilken borehodet er festet, og stigerør 36 som danner det ytre rør i hvilket borestrengen roterer. Borerørseksjonene og vektrørene 32 holdes i en romseksjon 34 og stigerørene 36 i en diame-tralt motsatt romseksjon 38. I hvert tilfelle blir de lagret med sine akser vertikale, hvor de kortere stigerørsseksjoner er festet sammen i par som forløper hele høyden av deres romseksjoner. I hver romseksjon holdes rørvarene i et dreibart magasin 40,42 som er dreibart omkring en vertikal akse. For å avhjelpe håndtering av rørvarene etter hvert som de fjernes fra magasinet for bruk, er det straks under hoveddekket en skinne 44 som forløper over magasinet og har en føringsring 46 montert på seg gjennom en vogn 47 (fig.8). I det minste noen av rullene 48 til vognen blir drevet av en hydraulisk motor for å forflytte føringsringen langs skinnen, idet dens senter følger en diametral bane som krysser den sentrale boreakse D, mens automatiske styreinnretninger opprettholder den i vertikal innretting med kraftsvivelen 18. Magasinet 40,42 dreies av respektive hydrauliske drivmotorer 40a, 42a, for å bringe de individuelle rørvarer som de bærer til vertikal innretting med føringsringen 46 og kraftsvivelen 18. Løftekroken til kraftsvivelen kan derfor senkes gjennom føringsringen for å løfte individuelle rørvarer 32,36 som fortsatt vil ha deres nedre ender omgitt av føringsringen 46 når hevet fra sine magasiner. I denne tilstand kan de bringes til boreaksen for montering til borestrengen. Driften av kraftsvivelen og føringsringen for å overføre rørvarer til boreaksen koordineres ved automatiske styreinnretninger, for å forflytte føringsringen på tvers i trinn med kraftsvivelen slik at rørvarene opprettholdes vertikale hele veien, et trekk som både reduserer det nødvendige rom og forenkler deres håndtering, mens beskyttende puter 52 på føringsringen forhindrer skade på rørvarene fra ringen. Posisjoneringen og den passende fastholdelse av rørvarene er derved sikret gjennom det hele inntil de monteres til borestrengen. I alle tilfeller forhindres pendelbevegelse av disse lange og tunge deler ved begrensningene i deres nedre ender av førings-ringen. Monteringen av rørvarene 32,36 når de har blitt bragt til boreaksen, og boreoperasjonen generelt, kan utføres på en konvensjonell måte og rundt boreaksen er det vist strekkoppheng 56 for stigerør og strup- og -drepledninger 58 av kjent form.

Under føringsringen er et spor 62 som bærer en tverrvogn 64 i hvilken et kilebelte 66 er montert på skinner 68 som tillater den å bevege seg ved rette vinkler til sporet 62. Ytterligere skinner 70 parallelle med sporene eller skinnene 62 er anordnet på toppen av kilebelte for en momentnøkkelmaskin 72. De to maskiner bærer hver en rekke, f.eks. tre alterna-tive enheter av ulike størrelser og kilebelte kan også ha utskiftbare bøssinger for å håndtere rørvarer med ulike diametre. Kilebelteenhetene kan i seg selv være av konvensjonell form og er ikke illustrert individuelt. Momentnøkkel-enhetene er beskrevet nærmere nedenfor.

Sporet 62 tillater maskinen å bli forflyttet bort fra boreaksen når den ikke er i bruk. Når bragt fremmad for bruk, som vist i fig.8, bringer bevegelse av kilebeltet langs skinnene 68 enheten av ønsket størrelse til boreaksen. Momentnøkkelmaskinen har også enheten med passende størrelse valgt ved denne bevegelse og den kan trekkes tilbake på sine skinner 70 mens kilebeltet er plassert over boreaksen. Rørvarene håndtert av apparatet innbefatter foringsrør 78 for å fore et borehull. Disse er lagret utenfor avlukket og er stablet og støttet i grupper i stativer 80, det vil si gjennyttbare transportrammer. Til motsatte sider av avllukket er slusedører 82 gjennom hvilke stativene tas inn i arbeidsområdet. Fig.3 viser en dør åpen og en lukket, men de to dører 82 og deres tilhørende transportmekanismer, innbefattende respektive skinnespor 84, er identiske og den følgende beskrivelse henfører seg til begge.

Stativene 80 blir lagt mellom skinnene i et spor 84 for transport til døren 82 med en traversbrotype tralle 86 som løper i sporet. Trallene blir drevet av hydrauliske motorer

(ikke vist) for tilførsel med slangeledninger 87 spolet på en slangevinsj 88. Døren 82 innbefatter en hovedramme 92 montert i dekket 14 på en dreieakse 94 mellom dens lengde, og en glideramme 96 bevegbar på hovedrammen i dørplanet. Gliderammen er øverst når døren er i flukt med dekket. Hydrauliske arbeidssylindre 98 som er dreibare mellom døromgivelsen og hevarmen 100 festet til hovedrammen, kan svinge døren mellom horisontale og vertikale stillinger, og en ytterligere arbeidssylinder 102 mellom hoved- og gliderammene 92,96 kan forlenge gliderammen.

I siderammene 104 av vognen 86 er det hydraulisk dreide skruejekker (ikke vist) som samvirker med puter 106 på et stativ 80 for å løfte den og plassere den på døren 82, mens døren er lukket og gliderammen er sammentrukket. Stativet blir festet til gliderammen 92 med hydraulisk betjente haker 108 som samvirker med knaster 110 på stativet, og døren svinges med arbeidssylinderne 98 til vertikalen. Arbeidssy-linderen 102 forlenger så gliderammen for å senke de vertikale foringsrør i deres stativ på en vogn 112 som løper under hoveddekket 14 på et spor 114 som traverserer banen for den felles akse av føringsringen 46 og kraftsvivelen 18.

En kabelhåndteringsmaskin 118, som beveger seg på sitt eget spor 120, bærer slangeledningene 116 som tilfører trykkfluid til en hydraulisk drevet posisj oneringsvogn 122 som er forskyvbar parallelt med trallesporet 114 ved inngrep med drivende tannhjul med en tannstang på skinnene 124. Vognen 122 er anordnet med dreibare armer 126 ved motsatte ender som er bevegbare i takt mellom vertikale og horisontale posisjoner med hydrauliske aktuatorer (ikke vist). Armene skrever over bredden av stativet 80 og har hakede ender som kan falle ned på stativknastene 110. Når stativet og dets foringsrør er lasset på trallen, gjør armene 126 inngrep med det oppadstå-ende stativ og vognen 122 trinnfører så stativet langs vognsporet 114 for å bringe dets foringsrør 78 suksessivt på linje med aksen til føringsringen 46. Der kan foringsrørene bli individuelt løftet til boreaksen og senket på plass, ved bruk av føringsringen 46 på samme måte som borestrengelement-ene.

Slusedøren 82 blir lukket igjen når stativet er blitt posisjonert under føringsringen. Etter at foringsrørene er blitt trukket ut, returneres det tomme stativ til et lager-sted på skinnesporet 84 ved en reversert prosedyre og et ytterligere stativ bringes inn. Ved bruk av de to overfør-ingssystemer på motsatte sider av boreaksen i alternerende samvirke, kan driftshastigheten økes.

Ytterligere elementer av boreutstyret er også lagret og er tilgjengelige inne i romseksjonene som omgir den sentrale vegg. Fig.2 indikerer slikt konvensjonelt utstyr som en boresikringsventilstabel 144 og en nedre marin stigerørsenhet 146, hvilke kan overdras til ulike seksjoner av det ringform-ede rom mellom den indre og ytre vegg av hovedlegemet. Alle boredelene kan faktisk lagres og håndteres inne i en kompakt enhet. Siden apparatet er beregnet på å tilveiebringe en enhet som er selvberget både med hensyn til deler og utstyr for boring, er det i andre romseksjoner under hoveddekket hydrauliske kraftpakker 148 med sine akkumulatorer ved hjelp av hvilke de mange drivmekanismer referert til ovenfor gis kraft, gassylindre 140 for hivkompenseringsakkumulatorer, og slampumpeutstyr og sementanlegg 142. En ytterligere romseksjon 154 holdes vanligvis klar som et mottaksområde.

Ytterligere detaljer ved momentnøkkelmaskinen er vist i fig.9 og 10. Den har tre momentnøkkelenheter som har like mekanis-mer som hver innbefatter øvre og nedre kjeftpar 170,172. Hvert kjeftpar består av en første kjeft 174 integrert med en momentarm 176, og en andre kjeft 178 dreibar på den første kjeft med en hydraulisk aktuator 180 for å åpne og lukke kjeftene. Den første kjeft i det nedre par 172 er fast på maskinrammen 182 og det øvre par 170 er støttet på det nedre par gjennom ruller 184 for slik å tillate den å dreie koaksialt. Når lukket, klemmes hvert par kjefter ^sammen ved en hydraulisk sylinder 186 montert på momentarmen 176 og som griper frienden av den andre kjeft. En ytterligere hydraulisk sylinder 188 forbinder momentarmene 176 i det øvre og nedre kjevepar og ved dens forskyvning kan det øvre par dreies i begge retninger på det faste nedre par. En valgt moment-nøkkelenhet kan klemmes rundt en borestreng ved skjøten mellom to borerørseksjoner og ved koordinert betjening av sylindrene 186,188 kan skjøten igjenskrus eller skrus opp etter ønske.

Overføringen av boreelement, stigerør og foringsrørseksjoner til boreaksen, og den avsluttede demontering av borestrengen og stigerøret kan utføres ved bruk av generelt kjente innretninger for automatisk styring innbefattende elektro-niske databehandlende innretninger for koordinering av de ulike bevegelser som skal utføres. Siden det er mulig å bruke apparaturer og programmeringsmetoder kjent av fagmannen, er en detaljert beskrivelse ikke nødvendig, men fig.11 indikerer i kort omriss apparaturen i tilknytning til den koordinerte forskyvning av kraftsvivelen og føringsringen. Forskyvnings-omkodere 190,192 er montert på kraftsvivelen for å gi reaksjon respektivt til de horisontale bevegelser av vognen 19 langs traversbroen 20 og for vertikale bevegelser av traversbroen langs føringene 22. Grensebrytere 194 er vist for endebegrensning av bevegelsen langs traversbroen og lignende grensebrytere (ikke vist) kan anordnes for de vertikale bevegelser. Analogt er føringsringvognen 47 anordnet med en omkoder 196 og grensebrytere 198. Omkoder- og grensebrytersignalene mates inn i en mikroprosessor 200 i et kontrollrom 202. Mikro-prosessoren mottar inngangssignaler fra de andre bevegelsesovervåkende innretninger som ikke har blitt vist,og utgangsaktiverende og posisjonerende signaler for de ulike drivinnretninger, innbefattende de til magasinet 40,42, kilebeltet 66, momentnøkkelmaskinen 72, trallene 86 og vognene 122, i samsvar med en programmert sekvens under kommando av operatøren i kontrollrommet 202 som overvåker driften av apparatet. I tilfelle av kraftsvivelen og førings-ringen, overføres aktiviseringssignalene til solenoidopererte ventiler 204,206 i de hydrauliske ledninger 208,210 av motorene til vognene 19,47 respektivt for slik å opprettholde kraftsvivelen og føringsringen i vertikal innretting når vognen forflyttes, slik at hvert rør og foringsrørseksjon er avgrenset til en vertikal orientering mens den blir overført til og fra boreaksen.

Apparatet kan utlegges på et antall måter for undervannsbor-ing og som eksempler er vist en delvis nedsenkbar rigg (fig.12) og en oppjekkbar rigg (fig.13). I praksis kan apparatet konstrueres som en integrert del av en slik rigg, men det vil vanligvis være foretrukket å bygge den som en separat enhet som kan brukes på nytt i en annen rigg. Apparatet kan bygges på et sted på land i sin helhet med slike deler som rørvarene i sine magasiner, såvel som andre komponenter som holdes i romseksjonene rundt underdekksåp-ningen. Etter en boreoperasjon kan den returneres til et landområde for på nytt å utstyres med konsumerbare deler slik som rørvarer før den monteres i en ny rigg etter ønske.

Claims (10)

1. Apparat for håndtering av boreutstyr slik som borstrengelementer (32,36) omfattende minst ett lagringsrom (34,38) sideveis forskjøvet fra en boreakse (D) og som har et magasin (40,42) innrettet til å holde elementer (32.36) med deres akser hovedsakelig vertikalt, løfteinnretninger (18) bevegbare sideveis til boraksen for å overføre elementene (32,36) i deres hovedsakelig vertikale orientering fra rommet til boreaksen (D) og føringsinnretninger (46) for elementene (32,36) som er bevegbare i en parallell bane med og i trinn med løfteinnretningene (18), idet løfteinnretningene (18) er innrettet til å heve hvert element (32,36) ut av magasinet (40,42) og overføre elementet (32,36) til boreaksen (D), karakterisert ved at føringsinnretningene (46) er i form av en ring gjennom hvilken løfteinnretningene (18) passerer og gjennom hvilken elementet (32,36) heves og senkes hvorved ringen (46) omgir det hevede element (32,36) som henger ned fra løfteinnretningen (18).

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at løfteinnretningene (18) for overføring av elementene (32,36) til og fra boreaksen (D) er anordnet med en kraft-svivel (18) som virker som opphengsinnretninger for de monterte elementer (32,36) på boreaksen (D).

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at hvert magasin (40,42) er forskyvbart for å bringe silsessove elementer (32,36) til en aktiv sone av føringsinn-retningene (46) når de skal trekkes ut fra lagerrommet.

4. Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved at magasinet (40,42) er dreibart omkring en hovedsakelig vertikal akse.

5 . Apparat ifølge ett eller flere de forestående krav, karakterisert ved at føringsringen (46) er bevegbar til diamentralt motsatte sider av boreaksen (D) for å bli posisjonert over respektive lagringsrom (34,35) som holdes borstrengelementer (32,36) på den motsatte side av aksen (D).

6. Apparat ifølge ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at det innbefatter innretninger for håndtering av borehullforingsrør (78) og anbringe disse i posisjon ved bruk av nevnte løfteinnret-ninger (18) og føringsinnretninger (46).

7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at foringsrørene (78) er anordnet til å kunne lagres med sine akser i hovedsak horisontalt, og innretninger (82,86) er anordnet for overføring av disse til en forskyvbar bærer (112) på hvilke de holdes med sine akser hovedsakelig vertikale for å bli bragt suksessivt inn i en aktiviserings-sone av føringsinnretningene (46) og løfteinnretningene (18) for suksessivt å bli transportert til boreaksen.

8. Apparat ifølge ett eller fler av de foranstående krav, karakterisert ved at minst et lagerrom (34,38) er anordnet i en konstruksjon (2) som omslutter en sentral åpning (10) gjennom hvlken boreaksen passerer.

9. Apparat ifølge krav 8,karakterisert ved at den sentrale åpning (10) gir en fri luft/vannoverfalte gjennom hvilken boreaksen forløper.

10. Apparat ifølge krav 9,karakterisert ved at løfteinnretningene (18) er opphengt i en festeramme (16) over åpningen (10) og et avlukke (26) omgir festerammen.