NO178117B - Anordning for å kople og frakople gjengede elementer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for kopling og fråkopling av gjengede elementer, slik det nærmere fremgår av ingressen til det etterfølgende selvstendige krav.

Under bygging av en oljebrønn eller lignende er det nødvendig å sammenkople suksessive rørlengder. Dette oppnås med en gjenget kopling.

Vanligvis benyttes et verktøy kjent som en krafttang eller motortang for å gripe en rørlengde og rotere den i forhold til en andre rørlengde for å innspenne eller brekke ut skjøten. Slike motordrevne tenger innbefatter et langstrakt legeme som i en ende har en rørmottakende utsparing og en kjeftanordning for å gripe og rotere et rør. Kjeftanordningen er forbundet til en kraftkilde, f.eks. en hydraulisk motor, som under bruk roterer kjeftanordningen (og røret) i forhold til det langstrakte legemet. Reaksjonskraften i den andre enden (den frie ende) av det langstrakte legemet fastholdes av en kabel som er forbundet mellom det langstrakte legemes frie ende og et hensiktsmessig forankringspunkt. En strekk-målende anordning kan hensiktsmessig inngå i kabelen for å gi en indikasjon om vridningsmomentet påsatt skjøten.

I visse situasjoner, særlig hvor rør med stor diameter og store momenter inngår, er intet hensiktsmessig forankringspunkt tilgjengelig. Videre har kabler vært kjent for å sneppe av eller bryte løs under strammingen som medfører skade og død på borepersonell.

For å gå dette problem i møte, har den tidligere teknikk frembragt en anordning for kopling og løsgjøring av gjengede elementer der anordningen innbefatter en krafttang med en rørmottakende utsparing og en kjeftanordning for å gripe og rotere et første rør, en motholdsenhet for å gripe et andre rør og innretninger for å overføre reaksjonskreftene generert av krafttangen til motholdsenheten.

Tidligere har innretningen vært en forbindelse mellom den frie ende av det langstrakte legemet av krafttangen og den frie ende av motholdsenheten i avstand fra det andre rør.

Ved bruk overføres reaksjonskraften på krafttangens legeme gjennom forbindelsen og motholdet til det andre rør. Dette skaper en kraft som tenderer til å bevege den rørmottakende utsparing og den tilsvarende rørmottakende utsparing i motholdsenheten ut av aksiell innretting, som derved har tilbøyelighet til å bøye røret.

Mens konvensjonelle stålrør lett kan motstå de bøyekrefter som inngår, er dette ikke tilfelle for lavlegerte rør (kjent som "premium tubes") som er langt mindre robuste enn konvensjonelle stålrør og som må håndteres med større varsomhet. Videre medfører slike bøyekrefter konsentrerte spenninger der rørenes gjenger kontakter hverandre og kan medføre gnaging, særlig med "premium tubes".

Mens det ville være mulig å øke stivheten i den tidligere kjente anordning, ville dette øke vekten. Etter som anordningen skal være enkel å håndtere er det imidlertid ønskelig at den skal være forholdsvis lett.

Målet med idet minste foretrukne utførelser av den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en anordning som er forholdsvis lett og som kan benyttes med prenmom rør.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en anordning av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes av dynamiske innretninger for å overføre trykk- og/eller strekkrefter i ett av det første og andre element til det andre av det første og andre element.

Fortrinnsvis er det første element og det andre element koplet til det andre av krafttangen og motholdsenheten på diamentralt motsatte sider av den rørmottakende utsparing. Fordelaktig er det første element og det andre element koplet til den andre av krafttangen og motholdsenheten via stolper som forløper og er hovedsakelig vinkelrett til den andre av krafttangen og motholdsenheten.

Fortrinnsvis er stolpene anordnet med koppskiver for å holde krafttangen i avstand fra motholdsenheten.

I en utførelse innbefatter det første element og det andre element stag og innretningene for å overføre trykk- og/eller strekkrefter i et av det første og andre element til det andre av det første og andre element innbefatter et tredje element montert for svingebevegelse på en av krafttangen og motholdsenheten om en akse som forløper mellom det første element og det andre element, hvilket tredje element har en første strekkarm og en andre strekkarm som forløper bort fra aksen, hvilket første element er svingbart forbundet til den første strekkarm og det andre element er svingbart forbundet til den andre strekkarm.

Fortrinnsvis er det tredje element et rør skjønt det kunne også være en massiv stang.

Fordelaktig forløper den første strekkarm og den andre strekkarm hovedsakelig vinkelrett til nevnte akse.

Fortrinnsvis forløper det første stag og det andre stag hovedsakelig vinkelrett til nevnte akse.

Fordelaktig er krafttangen og motholdsenheten adskilt av en pneumatisk belg.

Mens den nettopp beskrevne utførelse er godt egnet for mindre momenter, er den ikke anbefalt for store momenter.

I en annen utførelse, spesielt, men ikke utelukkende tilpasset for store momenter, innbefatter hvert av det første og andre element et stempel- og en sylinderenhet og innretningene innbefatter et rør som forbinder arbeidskammerene til stemplet og sylindrene.

Fortrinnsvis er hver stempel og sylinder dobbeltvirkende og innretningene innbefatter rør som forbinder motstående arbeidskammere i de dobbeltvirkende stempel og sylindere.

Fordelaktig innbefatter anordningen en trykkmåler forbundet til minst et av rørene for å oppnå en avlesning som indikerer momentet påført en skjøt.

Innretninger kan anordnes for å opphenge apparatet under bruk via krafttangen eller via motholdsenheten.

Dersom krafttangen er anordnet med innretninger for oppheng-ning så er anordningen fortrinnsvis utrustet med en motvekt for å presse den rørmottakende utsparing i motholdsenheten under den rørmottakende innretning i krafttangen når anordningen er i bruk.

For en bedre forståelse av oppfinnelsen gis det nå henvisning gjennom et eksempel, til de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 viser et skjematisk perspektivriss som viser virkemå-te-prinsippene for en kjent anordning for kopling og fråkopling av gjengede elementer under koplingsprosedyren av to rørlengder; Fig. 2 viser et skjematisk perspektivriss som viser virkemå-teprinsippene for en første utførelse av anordningen i samsvar med oppfinnelsen for kopling og fråkopling av gjengede elementer under koplingsprosessen av to rørlengder; Fig. 3 viser et forenklet sideriss av en anordning i samsvar med oppfinnelsen; Fig. 4 viser et skjematisk perspektivriss som viser virkemå-teprinsippene for en andre utførelse av anordningen i samsvar med oppfinnelsen for kopling og fråkopling av gjengede elementer under koplingsprosessen av to rørlengder; og Fig. 5 viser et perspektivriss av nok en anordning i samsvar med oppfinnelsen.

Det vises til fig. 1 hvor det er vist en kjent anordning for kopling og fråkopling av gjengede elementer. Anordningen, som er generelt identifisert med henvisningstallet 1, innbefatter en motordrevet tang eller krafttang 2 med en rørmottakende utsparing 3. En rotasjonsanordning (ikke vist) holdes inne i krafttangen 2 og er anordnet med en kjeftanordning for å gripe og rotere et rør 4 med kraft fra en hydraulisk drift (ikke vist).

En motholdsenhet 5 er anordnet under krafttangen 2 og har en rørmottakende utsparing omgitt av kjeftene (ikke vist) som griper røret 7. Den frie ende 8 av krafttangen 2 er koplet til den frie ende 9 av motholdsenheten med et arrangement som skjematisk vist å innbefatte stolper 10 og 11 og en horison-tal tverrstav 12 glidbart montert på begge stolpene 10 og 11. 1 bruk stikker røret 7 oppad fra en brønnboring og holdes mot aksial- og rotasjonsbevegelse med låsekiler (ikke vist).

Motholdsenheten 5 er montert på røret 7 og røret 4 innføres i den rørmottakende utsparing 3. Hand-gjengen 13 på røret 4 blir deretter innført i sokkelen 14 på røret 7 og krafttangen 2 aktiviseres til å rotere røret 4. Etter den første innkjøring tilstrammes progressivt skjøten til krevet moment. Reaksjonskraften overføres til motholdsenheten 5 gjennom stolpen 10, tverrstangen 12 og stolpen 11. Tverrstangen 12 kan innbefatte en lastcelle for å generere et signal som indikerer momentet påsatt skjøten.

Det skal forstås at under bruk skapes en kraft som tenderer til å bevege de rørmottakende utsparinger 3 og 6 ut av aksiell innretting som indikert med pilene A-A. Dette påfører en bøyekraft mot røret som kan skade røret.

Det vises til fig. 2 der det er vist en utførelse av en anordning i samsvar med oppfinnelsen som er generelt identifisert med henvisningstallet 101. Anordningen 101 innbefatter en krafttang 102 som har en rørmottakende utsparing 103. Krafttangen 102 er hovesakelig lik med krafttangen 2 vist i fig. 1.

En motholdsenhet 105 er anordnet under krafttangen 102 og har to oppad forløpende stolper 115 og 116 som er plassert på diamentralt motsatte sider av den rørmottakende utsparing 106 og med lik avstand fra dens senter.

En hylse 115a er glidbart montert på stolpen 115 mens en hylse 116a er glidbart montert på stolpen 116.

En ende av en stropp 117 er svingbart festet til hylsen 115a mens den andre ende er svingbart montert til den frie ende av en strekkarm 119. Likeledes er en ende av en stropp 118 svingbart festet til hylsen 116a mens den andre enden er svingbart montert til den frie ende av en strekkarm 120. Strekkarmene 119 og 120 er stivt forbundet til en massiv stang 121 med sirkulært tverrsnitt som er svingbart montert på krafttangen 102.

I bruk, ettersom krafttangen 102 skrur røret 104 inn i røret 107, skaper momentet påsatt røret 104 en reaksjonskraft som, på grunn av den massive stang 121 og strekkarmene 119 og 120, medfører at hovedsakelig like og motsatte dreiebevegelser påføres motholdsenheten 105 via stagene eller gurtene 117 og 118. Dette hindrer tendensen til at den rørmottakende utsparing 103 beveger seg ut av aksiell innretting med den rørmottakende utsparing 106 under belastning og eliminerer således idet vesentlig bøyning av røret slik som med den tidligere teknikk.

Momentet påsatt skjøten kan hensiktsmessig bestemmes ved å anbringe en lastcelle i en av gurtene 117 og 118.

Fig. 3 viser et forenklet sideriss av en anordning i samsvar med oppfinnelsen. Anordningen er i hovesak lik med den vist i fig. 2 og tilsvarende deler er angitt med de samme henvis-ningstall med tillegget av en apostrof eller merking.

Anordningen 101' vist i fig. 3 innbefatter en krafttang 102' og en motholdsenhet 105'. Motholdsenheten 105' er båret ved bruk av tre kjettinger festet til festepunkter i bakkant av motholdsenheten 105, og fremsiden av motholdsenheten til hver side av den rørmottakende utsparing 106 respektivt. Festerin-ger 130 og 131 kan ses i fig. 3. Bakenden av motholdsenheten 105' er av forholdsvis lett konstruksjon og bærer koplings-punktene for hydraulisk fluidtilførsel og returledninger.

En hydraulisk stempel- og sylinderenhet 132 benyttes for å åpne og stenge kjeftene i motholdsenheten 105' for å gripe røret 107'. Stolper 115' og 116' forløper oppad gjennom utvidede spalter i bunnen 133 av krafttangen 102. Krafttangen 102 er adskilt fra motholdsenheten 105' med en stabel av koppskiver 134 som omgir hver av stolpene 115', 116' og en pneumatisk belg 135 montert som vist. Når en skjøt tilstrammes beveger krafttangen 102' seg mot motholdsenheten 105' som derved sammentrykker koppskivene 134 og den pneumatiske belg 135. Toppene av stolpene 115' og 116' er anordnet med plater 136 for å hindre at tangen skilles fra motholdstangen 105', f.eks. under en frakoplingsoperasjon. Det skal bemerkes at det er markant klaring mellom stolpene 115' og 116' og deres respektive hull i bunndelen 133.

En lastcelle inngår i gurten (ikke vist) for å måle momentet påført skjøten.

Det vises nå til fig. 4 hvor det er vist nok en utførelse av anordningen i samsvar med oppfinnelsen som nærmere bestemt, men ikke utelukkende, er ment for å håndtere store rør og høye_momenter. Anordningen, som er generelt identifisert med henvisningstallet 201, innbefatter en krafttang 202 med en rørmottakende utsparing 203 som omskriver et rør 204. Krafttangen 202 er i hovedsak lik med krafttengene 2 og 102. En motholdsenhet 205, som er generelt lik med motholdsenheten 105, er anordnet under krafttangen 202. Motholdsenheten 205 har to oppad stikkende stolper 215 og 216 som er plassert på diamentralt motsatte sider av den rørmottakende forsenkning 206 og i lik avstand fra dens senter.

Hylsene 215a og 216a er glidbart montert på stolpene 215 og 216 respektivt.

Den frie ende av et stempel 217 hos en første dobbeltvirkende hydraulisk stempel- og sylinderenhet 222 er svingbart koplet til hylsen 215a. Likeledes er den frie ende av et stempel 218 i en andre dobbeltvirkende hydraulisk stempel- og sylinderenhet 223 svingbart koplet til hylsen 216a. Hoveddelene av den første og andre dobbeltvirkende hydrauliske stempel- og sylinderenhet 222 og 223 er montert på krafttangen 202 med kuleledd (ikke vist i detalj) for å tillate fri bevegelse.

Den første dobbeltvirkende hydrauliske stempel- og sylinderenhet 220 er anordnet med første og andre arbeidskammere 224 og 225 respektivt. Likeledes er den andre dobbeltvirkende hydrauliske stempel- og sylinderenhet 223 anordnet med første og andre arbeidskammere 226 og 227 respektivt. Hydrauliske rør 228 og 229 forbinder motstående arbeidskammere i de dobbeltvirkende hydrauliske stempel- og sjrlinderenheter. Således forbinder det hydrauliske rør 228 det første arbeidskammer 224 på den første dobbeltvirkende hydrauliske stempel- og sylinderenhet 222 til det andre arbeidskammer 227 i den andre dobbeltvirkende hydrauliske stempel- og sylinderenhet 223. Likeledes forbinder det hydrauliske rør 229 det andre arbeidskammer 225 i den første dobbeltvirkende hydrauliske stempel- og sylinderenhet 222 til det første arbeidskammer 226 i den andre dobbeltvirkende hydrauliske stempel- og sylinderenhet 223.

I bruk, etter hvert som krafttangen 202 skrur røret 204 inn i røret 207 skaper momentet påført røret 204 en reaksjonskraft som trykker inn stempelet 218. Trykk bygger seg opp i det første arbeidskammeret 226 i den andre dobbeltvirkende hydrauliske stempel- og sylinderenhet 223 og dette overføres til det andre arbeidskammer 225 i den første dobbeltvirkende hydrauliske stempel- og sylinderenhet 222 som overfører kraften til stempelet 217. Dette medfører at hovedsakelig like og motsatte dreiebevegelser påføres motholdsenheten 205. Dette hindrer tendensen til at den rørmottakende utsparing 206 beveger seg ut av aksiell innretting med den rørmot-takende utsparing 203 under belastning og således hindrer bøying av røret.

Momentet påsatt rørene 204 og 207 kan bestemmes ved å måle det hydraliske trykk i rørene 228 og/eller 229.

Fig. 5 viser en anordning basert på anordningen vist i fig. 4. Like deler har blitt identifisert med de samme henvis-ningstall som benyttet i fig. 4 med tillegget av en apostrof eller merking.

Som det kan ses er anordningen 201' anordnet med en henger 230 hvormed anordningen 201' kan bæres under bruk. Hengeren 230 er koplet til krafttangen 202'. Motholdsenheten 205' er glidbart montert på stolper, der kun en av disse 215' er vist. Toppen av hver stolpe er anordnet med en bøssing 231 som er glidbart montert på en aksel 232 som stikker horison-talt ut fra en stang 233 som selv er montert på svingebevegelse om en vertikal akse.

Motholdsenheten 205' er anordnet med et par bakover ragende armer 234 som er forbundet til en motvekt 235 for å spenne motholdsenheten 205' inn i den viste stilling.

Det skal forstås at, når hver utførelse er i bruk, kon-vergerer krafttangen og motholdsenheten når det øvre rør entrer det nedre rør. I utførelsen vist i fig. 2 og 3 er anordningen båret av motholdsenheten som er festet til det nedre rør 107 som forblir stasjonært under skjøteoperasjonen. I denne utførelsen kan den kabelbærende henger opprettholdes med en konstant lengde gjennom hele skjøteoperasjonen.

Ulike modifikasjoner av de beskrevne utførelser kan foretas, f.eks. kunne stolpene være stivt festet til krafttangen i steden for motholdsenheten og de hydrauliske stempler og sylindere eller gurtene festet til motholdsenheten i avstand fra dens rørmottakende utsparing.

Claims (13)

1. Anordning (101) for kopling og fråkopling av gjengede elementer (104, 107), hvilken anordning innbefatter en motordreven tang eller krafttang (102) med en rørmottakende utsparing (103) og en kjeftanordning for å gripe og rotere et første rør (104), en motholdsenhet (105) for å gripe et andre rør (107), og innretninger for å overføre reaksjonskrefter generert av krafttangen (102) til motholdsenheten (105), hvilke innretninger innbefatter: et første element (117) forbundet til en av krafttangen (102) og motholdsenheten (105) i avstand fra den rørmottakende utsparing (103) og til den andre av krafttangen (102) og motholdsenheten (105) til en side av den rørmottakende utsparing (103); et andre element (118) forbundet til den ene av krafttangen (102) og motholdsenheten (105) i avstand fra den rørmot-takende utsparing (103) og til den andre av krafttangen (102) og motholdsenheten (105) til den andre side av den rørmot-takende utsparing (103); karakterisert ved dynamiske innretninger (121) for å overføre trykk- og/eller strekkrefter i ett av nevnte første (117) og andre (118) element til det andre av det første (117) og andre (118) element.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det første element (117) og det andre element (118) er forbundet til den andre av krafttangen (102) og motholdsenheten (105) på diamentralt motsatte sider av den rørmottakende utsparing (106).

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det første element (117) og det andre element (118) er koplet til den andre av krafttangen (102) og motholdsenheten (105) via stolper (115, 116) som forløper»fra og er hovedsakelig vinkelrett til den andre av krafttangen (102) og motholdsenheten (105).

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at stolpene (115', 116') er anordnet med koppskiver (134) for å holde krafttangen (102') i avstand fra motholdsenheten (105 ' ).

5 . Anordning ifølge et eller f ler av de foranstående krav, karakterisert ved at det første element (117) og det andre element (118) utgjør stag eller gurter og nevnte innretninger (121) for å overføre trykk- og/eller strekkrefter i et av det første (117) og andre (118) element til det andre av det første (117) og det andre (118) element innbefatter et tredje element (121) montert for svingebevegelse på den ene av krafttangen (102) og motholdsenheten (105) om en akse som forløper mellom det første element (117) og det andre element (118), hvilket tredje element (121) har en første strekkarm (119) og en andre strekkarm (120) som forløper bort fra aksen, hvilket første element (117) er svingbart forbundet til den første strekkarm (119) og det andre element (118) er svingbart koplet til den andre strekkarm (120).

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at det tredje element er et rør.

7. Anordning ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at den første strekkarm (119) og den andre strekkarm (120) forløper hovedsakelig vinkelrett til aksen.

8. Anordning ifølge krav 5, 6 eller 7, karakterisert ved at det første stag eller gurt (117) og den andre gurt (118) forløper hovedsakelig vinkelrett til nevnte akse.

9. Anordning ifølge et eller fler av de foranstående krav, karakterisert ved at krafttangen (102* ) og motholdsenheten (105') er adskilt av en pneumatisk belg (135 ).

10. Anordning ifølge et eller f ler av kravene 1 til 5, karakterisert ved at det første og andre element hvert innbefatter et stempel og en sylinder (222, 223) og innretningene innbefatter et rør (228, 229) som forbinder arbeidskammerene i stemplene og sylinderene.

11. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at hver stempel og sylinder (222, 223) er dobbeltvirkende og nevnte innretninger innbefatter rør (228, 229) som forbinder motstående arbeidskammere i de dobbeltvirkende stempler og sylindere (222, 223).

12. Anordning ifølge krav 10 eller 11, karakterisert ved at anordningen innbefatter en trykkmåler forbundet til minst ett av rørene (228, 229) for å oppnå en avlesning som indikerer et moment påført en skjøt.

13. Anordning ifølge et eller fler av de foranstående krav, innbefattende innretninger for å henge opp anordningen via krafttangen, karakterisert ved at en motvekt (235) er anordnet for å spenne den rørmottakende utsparing i motholdsenheten under den rørmottakende utsparing i krafttangen når anordningen er i bruk.