NO312165B1 - Apparat og fremgangsmåte for bruk ved setting av rör i en brönn - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et apparat og en fremgangsmåte for bruk ved setting av rør i en brønn, nærmere bestemt av den art som er angitt i patentkrav 1, henholdsvis i patentkrav 18.

På grunn av de meget høye kostnader forbundet med leie og drift av borerigger, settes det stadig mer inn på å finne måter for å redusere den tid som går med til hver operasjon. Den herværende oppfinnelse vedrører setting av rør, for eksempel borerør, foringsrør og overhalingsstrenger.

For eksempel blir det under oppbyggingen av olje- og gass-brønner boret et hull i jorden. Rør, kjent som foringsrør, blir deretter senket ned i hullet, og ringrommet mellom foringsrøret og borehullet blir fylt med sement.

Setting av foringsrør innebærer typisk å heve løpeblokken på en borerigg til nær dens høyeste posisjon, å svinge en lengde av foringsrør i posisjon nedenunder løpeblokken, å feste løpeblokken til foringsrøret og senke foringsrøret ned i hullet. Når løpeblokken når bunnen av sin vandring, blir kilebelter anvendt på foringsrøret for å holde dette i stilling. Løpeblokken blir deretter koplet fra foringsrøret, hevet til nær sin høyeste posisjon, og en ny lengde av foringsrør blir manøvrert på plass, festet til løpeblokken og skrudd inn i foringsrøret som holdes i kilebeltene. Løpe-blokken blir deretter hevet litt for å løfte hele forings-rørstrengen og tillate kilebeltene å frigjøres, og blir deretter senket til løpeblokken når sin nederste posisjon, hvor-etter kilebeltene blir satt på igjen og prosessen gjentas.

Ved nøye observasjon er det oppdaget at én av de største for-sinkelsesfaktorer ved setting av foringsrør og andre rør er avbrudd i tilførselen av rør til løpeblokken. Disse forsin-kelser er tilbøyelig til å forårsakes av at annet arbeid ut-føres på boreriggen og avbryter driften av det vanligvis ef-fektive rørhåndteringsutstyr som overfører rørene fra en V-spalte og stativer langs boreriggen til brønnsenteret.

For å bidra til å overvinne dette problem er det foreslått å tilveiebringe et magasin meget nær opptil brønnsenteret. Som beskrevet i WO 84/01599, kan slike magasiner romme opp til 5760 m rør. Ulempen med dette arrangement er at magasinet er meget stort og tungt og kan bare brukes på meget store bore-plattformer.

Ifølge ett aspekt ved den herværende oppfinnelse er det tilveiebrakt et apparat til setting av et rør, hvilket apparat kan være plassert meget nær opptil et brønnsenter og omfatter en sokkel og et magasin som kan romme en flerhet av rør, og som er roterbart montert på nevnte sokkel, karakterisert ved at nevnte magasin kan etterfylles i nærheten av nevnte brønn-senter etter at et rør er blitt matet ut fra magasinet.

Den underliggende tanke er at magasinet vil sørge for en pålitelig tilførsel av rør som kan etterfylles av det tradisjo-nelle rørhåndteringssystem mens rørene settes. Korte forsin-kelser når rørhåndteringsutstyret ikke kan benyttes, påvirker ikke tilførselen av rørene fra magasinet som raskt kan fylles opp igjen når rørhåndteringsutstyret er i normal bruk.

Magasinet kan være av hvilken som helst egnet fasong, hvor sirkulær er den som foretrekkes i dag.

Magasinet kan være utformet til å holde rørene i det vesentlige vertikalt. Det kan imidlertid foretrekkes å utforme magasinet slik at rørene kan skråstilles utover, slik at de greit kan festes til løpeblokken eller en elevator, hvis slik benyttes, for å overføre foringsrøret fra magasinet til løpe-blokken. Dette er et særlig ønskelig trekk.

I én utførelse er magasinet forsynt med separate og spesielle beholdere som kan romme et rør hver, og som kan dreies hver for seg. Om ønskelig kan hele magasinet være montert for skråstillingsbevegelse om en vertikal akse.

Fortrinnsvis er hver av nevnte separate og spesielle beholdere montert på en bæresøyle som er roterbart montert på nevnte sokkel.

Nevnte middel kan fordelaktig skråstille et rør utover bare når nevnte rør er i en viss posisjon.

Fortrinnsvis er nevnte middel plassert i nevnte sokkel.

Nevnte middel omfatter fordelaktig en sylinder og en glideplate, hvor arrangementet er slik at ved bevegelse av nevnte sylinder i én retning, beveger nevnte glideplate seg radialt innover for å dreie nevnte beholder.

Fortrinnsvis innbefatter nevnte apparat en ledeplate for å lede nevnte beholdere når nevnte magasin roteres.

Fordelaktig er nevnte glideplate i sin radialt ytterste posisjon i det vesentlige på linje med nevnte ledeplate.

Fortrinnsvis omfatter nevnte apparat videre en sikkerhetsring.

Nevnte sikkerhetsring har fordelaktig en åpning som rommer nevnte glideplate ved sammentrekking av nevnte sylinder og hindrer rotasjon av nevnte magasin i forhold til nevnte sokkel.

Fortrinnsvis har nevnte beholdere middel til å gi plass til rør av ulike diametrer.

Nevnte middel omfatter fordelaktig én eller flere klemstenger som er bevegelig montert på stemplene i én eller flere hydrauliske klemsylindere.

Fortrinnsvis er i det minste én av nevnte beholdere forsynt med en hydraulisk sylinder som er forbundet med den (de) hydrauliske klemsylinder(e) knyttet til nevnte beholder, idet arrangementet er slik at i bruk, når et rør ligger an mot nevnte hydrauliske sylinder, blir nevnte klemstang presset mot nevnte rør.

Den herværende oppfinnelse tilveiebringer også en borerigg som har en boreplattform som har et hull for å tillate foringsrør å bli senket derigjennom, karakterisert ved at nevnte borerigg er forsynt med et apparat i overensstemmelse med den herværende oppfinnelse, hvilket er plassert nær nevnte hull.

Fortrinnsvis innbefatter nevnte borerigg også et lagringsområde til lagring av rør. Lagringsområdet kan være over, under eller på samme nivå som boreplattformen. I hvert tilfelle skal imidlertid magasinet ligge mellom overføringspunk-tet for rørene fra lagringsområdet og hullet.

Det er høyst å foretrekke at rørhåndteringsutstyret skal være i stand til å levere foringsrør til magasinet med en hastig-het høyere enn den som kreves av magasinet for utlevering av foringsrøret. Selv om dette ikke er tilfelle, kan imidlertid besparelser i totaltid fremdeles oppnås ved å benytte rutine-messige pauser i settingen av foringsrøret, for eksempel ved sirkulering hvis foringsrøret setter seg fast, til å fylle magasinet helt opp.

Et annet aspekt ved den herværende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for setting av rør ved bruk av et apparat i overensstemmelse med den herværende oppfinnelse, karakterisert ved at nevnte fremgangsmåte omfatter trinnene med gjentatt utmating av rør fra nevnte magasin og påfylling av nevnte magasin mens nevnte apparat blir værende meget nær opptil nevnte brønnsenter.

I én utførelse blir nevnte rør matet ut til en streng av rør som settes i et borehull.

I en annen utførelse blir nevnte rør matet ut til et rørlag-ringsområde.

For bedre forståelse av den herværende oppfinnelse vil det nå, som eksempler, bli vist til de medfølgende tegninger, hvor

Fig. 1 er et perspektivisk oppriss av et apparat i overensstemmelse med den herværende oppfinnelse montert på en boreplattform og i en første posisjon; Fig. 2 er et perspektivisk oppriss, i forstørret målestokk, av apparatet vist på fig. 1; Fig. 3 er et planriss, sett ovenfra, av apparatet vist på fig. 2; Fig. 4 er et sideriss, delvis fra siden og delvis gjennom-skåret, av en beholder som utgjør en del av apparatet vist på fig. 2, idet den holder en lengde av foringsrør; Fig. 5 er et oppriss, delvis fra siden og delvis i tverr-snitt, av apparatet vist på fig. 2; Fig. 6 er et snittoppriss tatt langs linje VI-VI på fig. 5; Fig. 7 er et oppriss lignende fig. 5, men viser apparatet i en andre posisjon; Fig. 8 er et snitt tatt langs linje VIII-VIII på fig. 7; Fig. 9 er et oppriss lignende fig. 1, men viser apparatet i dets andre posisjon; Fig. 10 er et snittoppriss tatt langs linje X-X på fig. 4; og Fig. 11 er et oppriss lignende fig. 10, men viser arrangementet idet det holder et foringsrør av mindre diameter.

Det vises til fig. 1 på tegningene, hvor det er vist en boreplattform som er generelt betegnet med referansenummer 1. Boreplattformen 1 er forsynt med et hull 2 (brønnsenter) gjennom hvilket en lengde av foringsrør 3 er blitt senket fra en løpeblokk (ikke vist).

Lengder av foringsrør blir lagret på et lagringsområde under boreplattformen 1, og blir periodisk løftet gjennom en "V-spalte" 4. En lengde av foringsrør 5 er vist idet den løftes gjennom V-spalten 4.

På en vanlig borerigg ville rørhåndteringsutstyr bli benyttet til overføring av lengden av foringsrør 5 direkte over hullet 2 som og når nødvendig. For at dette skal virke på en vel-lykket måte, må det alltid være tilgjengelig en lengde av foringsrør i V-spalten 4 når det trengs.

Den herværende oppfinnelse avviker fra dette arrangement for så vidt som at et apparat 6 er tilveiebrakt umiddelbart i tilstøting til hullet 2 og mellom hullet 2 og V-spalten 4. Apparatet 6 omfatter et magasin 7 som omfatter en flerhet av individuelle beholdere 8 som hver kan romme en separat lengde av foringsrør 9, av hvilke det er vist tre på fig. 1.

I virksomhet blir apparatet 6 benyttet til å tilveiebringe en pålitelig tilførsel av foringsrør til sammensettingen av foringsrørstrengen, mens rørhåndteringsutstyret (ikke vist) benyttes til overføring av foringsrør fra V-spalten 4 til apparatet 6 når nødvendig og når tilgjengelig.

Det vises til fig. 2 og fig. 3, hvor apparatet 6 videre omfatter en sokkel 10. Magasinet 7 er roterbart montert på sok-kelen 10 og kan roteres om sin vertikale akse ved hjelp av en hydraulisk indeksmotor 11. Hver beholder 8 har,, som en del av magasinet 7, et kammer 12 i hvilket en lengde av foringsrør 9 kan holdes uttakbart. Hver beholder 8 er boltet via en bolt 13 til en bæresøyle 14. Magasinet 7 omfatter i den foretrukne utførelse fire beholdere 8 boltet til bæresøylen 14 via bol-ter 13. Hver beholder 8 har tre derpå monterte hydrauliske klemsylindere 15.

Det vises til fig. 4 og fig. 5 hvor beholderen 8 omfatter en styring 16, en klemstang 17 og en stropp 18. En krave av elastomermateriale 19 er festet til styringen 16, og en strimmel av elastomermateriale er festet på klemstangen 17. En sylinder av elastisk materiale 20 er plassert i det vesentlige på bunnen av beholderen 8 og er festet til en hydraulisk sylinder 21, også inne i beholderen 8. Hydrauliske klemsylindere 15 og den hydrauliske sylinder 21 står i fluid-forbindelse med hverandre. De hydrauliske klemsylinderes 15 stempler er forbundet med klemstangen 17. En ringformet aksel strekker seg nedenfor beholderen 8 og bærer et radiallager 22. Beholderen 8 er dreibart montert på bolten 13.

I bruk blir en lengde av foringsrør 9 ført inn i styringen

16. Kraven av elastomermateriale 19 som forer styringen 16, minimerer eventuell skade som ville kunne forårsakes av hori-sontal bevegelse av lengden av foringsrør 9. Når lengden av foringsrør 9 blir ført lengre inn i beholderen 8, får for-ingsrøret 9 tilleggsbeskyttelse gjennom strimmelen av elastomermateriale 19 festet på klemstangen 17. Når enden av lengden av foringsrør 9 når den nedre ende av beholderen 8, ligger foringsrørets 9 ende an mot og beskyttes av sylinderen av elastomermateriale 20 i beholderen 8. Trykk forårsaket enten ved forsøk på ytterligere innføring av lengden av foringsrør 9 i beholderen 8, eller gjennom foringsrørets 9 vekt, påvirker den hydrauliske sylinder 21 til å trykkes sammen. Det fortrengte hydraulikkfluid blir påført de hydrauliske klemsylindere 15 som utøver en radialt innadrettet kraft på klemstangen 17 og således på det innførte endeavsnitt av lengden av foringsrør 9. I kombinasjon tilveiebringer sylinderen av elastomermateriale 20 og den hydrauliske sylinder 21 støtdem-pingsmidler for å motvirke altfor rask eller hard innføring av lengden av foringsrør 9 i beholderen 8 for å beskytte enden av nevnte foringsrør 9.

Magasinets 7 sokkel 10 omfatter: den hydrauliske indeksmotor 11, en ledeplate 24, en glideplate 25, et kulelager 26, en ikke-roterende flens 27, et mellomtannhjul 28, en pinjong 29, en skråstillingssylinder 30, en sikkerhetsring 31 og en rotor 32.

Når den ringformede aksel 23 og radiallageret 22 roteres av

rotoren 32, blir de ledet av ledeplaten 24 som har et konsen-trisk spor (ikke vist). Beholderne 8 og bæresøylen 14 med rotoren 32 bæres av kulelageret 26. Kulelagerets 26 ikke-roterende flens 27 er fast montert på ledeplaten 24. Kulelageret 26 går i inngrep med og roteres av mellomtannhjulet 28. Mellomtannhjulet 28 drives av pinjongen 29. Pinjongen 29 drives av den hydrauliske indeksmotor 11.

Sikkerhetsringen 31 er motstående til en vinkel på i det vesentlige 345 grader. Lengdeaksen til skråstillingssylinderens 30 stang deler i det vesentlige den gjenstående vinkel i to, idet den gjenstående vinkel avgrenses av glideplaten 25. Glideplaten 25 er montert radialt bevegelig i det vesentlige pa-rallelt med skråstillingssylinderens 30 lengdeakse.

Det vises nå til fig. 5, 6, 7, 8 og 9, hvor apparatet 6 er vist både i en første posisjon (fig. 5 og 6), hvor lengden av foringsrør 9 er i en i det vesentlige vertikal posisjon, og en andre posisjon (fig. 7, 8 og 9) hvor lengden av foringsrør 9 er i en skråstilt posisjon.

I bruk tilveiebringer apparatet 6 middel for å tillate lengden av foringsrør 9 å skråstilles. Dette middel omfatter skråstillingssylinderen 30, glideplaten 25, beholderen 8, og bolten 13. Sikkerhetsringen 31 avgrenser den eneste posisjon hvor lengden av foringsrør 9 kan skråstilles. Lengden av foringsrør 9 som skal skråstilles, roteres til en posisjon nærmest hullet 2 via den hydrauliske indeksmotor 11, som beskrevet tidligere i dette skrift, slik at radiallageret 22 til beholderen 8 som holder foringsrøret 9, befinner seg i det vesentlige overfor enden av skråstillingssylinderens 30 stang (se fig. 6). For å skråstille lengden av foringsrør 9 blir enden av skråstillingssylinderens 30 stang trukket radialt tilbake fra sin posisjon i anlegg mot glideplaten 25. Dreiebevegelsen til lengden av foringsrør 9 om bolten 13 vil presse radiallageret 22 og glideplaten 25 radialt innover og derved bevege beholderen 8 og lengden av foringsrør 9 til den andre, skråstilte posisjon (se fig. 7, 8 og 9). Så snart den radialt indre kant av glideplaten 25 beveger seg inne i sik-kerhetsringens 31 radialt ytre kant, låses rotoren 32 og hindrer ytterligere rotering av magasinet 7. Skråstillingsvinkelen er begrenset av skråstillingssylinderens 30 slag eller den radiale bredde av den ringformede aksel 23. Magasinets 7 struktur vil også begrense skråstillingsvinkelen. For eksempel, hvis bolten 13 befinner seg lengre borte fra skråstillingssylinderen 30, blir skråstillingsvinkelen for lengden av foringsrør 9 mindre for den samme radiale avstand som glideplaten 25 har beveget seg.

Straks lengden av foringsrør 9 er blitt trukket tilbake fra beholderen 8, blir skråstillingssylinderens 30 stempel struk-ket ut radialt, hvorved glideplaten 25 og radiallageret 22 beveges tilbake til sine radialt ytterste posisjoner, og beholderen 8 returneres til en i det vesentlige vertikal posisjon. Denne virksomhet frigjør også glideplaten 25 fra sikkerhetsringen 31 for å tillate rotasjon av magasinet 7 om en i det vesentlige vertikal akse for å bringe den neste lengde av foringsrør 9 i en posisjon for skråstilling.

Det vises nå til fig. 10 og 11, hvor apparatet 6 har midler til å gi plass til lengder av foringsrør 9 av ulike diametrer. Disse midler omfatter radialt større klemstenger 17 for lengder av foringsrør 9 av mindre diameter (fig. 11) og radialt mindre klemstenger 17 for lengder av foringsrør av større diameter (fig. 10).

Det kan tilveiebringes middel (ikke vist) for å tillate regu-lering av skråstillingsvinkelen. Dette middel kan omfatte: settskruer montert, for eksempel, på en bæresøylen 24 for å hindre radial bevegelse av en beholder 8, eller på skråstillingssylinderen 30 for å hindre radial bevegelse av glideplaten 25. Disse settskruer kan styres manuelt eller automatisk. Det kan tenkes at magasinet 7 kan omfatte hvilket som helst antall beholdere 8, arrangert på hvilken som helst praktisk måte, og at hvilken som helst kombinasjon eller alle beholderne 8 kan være roterbart montert for samtidig skråstilling.

Midlene som skal gi plass til lengder av foringsrør 9 av ulike diametrer, kan omfatte i det minste to sett hydrauliske klemsylindere 15 langs klemstenger 17, slik at klemstengene 17 kan trekkes tilbake eller føres frem via egnede midler, slik som hydraulikksylindere, til anlegg mot lengden av foringsrør 9 for uttakbart å holde lengden av foringsrør 9 inne i beholderen 8.

Søkers observasjoner tyder på at tilveiebringelsen av dette apparat skulle bety en betydelig besparelse i den totale tid som er nødvendig for setting av foringsrør.

Selv om den herværende oppfinnelse primært ble utviklet for setting av foringsrør, kan det tenkes at den også vil være nyttig ved setting av andre rørelementer, for eksempel bore-rør og overhalingsstrenger, hvor sistnevnte vanligvis krever en rask, pålitelig tilførsel av rørelementer. Selv om den foretrukne utførelse er blitt beskrevet i sammenheng med å tilføre rør til et borehull, ville apparatet likeledes kunne benyttes for midlertidig lagring av rør som trekkes ut fra en brønn.

Om ønskelig kan hele magasinet være montert for skråstillingsbevegelse om en vertikal akse.

Selv om magasinet ville kunne tilpasses til å romme hvilket som helst antall rør, regner man med at det typisk vil inne-holde bare et relativt lite antall rør, for eksempel 4 til 16 lengder, idet 4 til 8 lengder anbefales.

Claims (20)

1. Apparat (6) for bruk ved setting av rør i en brønn, hvilket apparat kan anbringes meget nær opptil et brønn-senter (2), mellom brønnsenteret og rørlagringsområdet, og hvilket apparat omfatter en sokkel (10) og et magasin (7) som kan holde en flerhet av rør (9), og som er roterbart montert på nevnte sokkel (10), karakterisert ved at nevnte magasin (7) er i stand til å bli fylt opp igjen i nærheten av nevnte brønnsen-ter mens et rør (9) blir matet ut fra magasinet (7).

2. Apparat (6) som angitt i krav 1, karakterisert ved nevnte apparat (6) omfatter en innretning (30) for å stille i det minste ett av nevnte rør (9) på skrå utover når nevnte apparat er i bruk.

3. Apparat (6) som angitt i krav 2, karakterisert ved at nevnte magasin (7) er forsynt med separate og spesielle beholdere (8) som hver kan romme et rør (9), og som kan dreies hver for seg.

4. Apparat (6) som angitt i krav 3, karakterisert ved at hver av de nevnte separate og spesielle beholdere (8) er montert på en bæresøyle (14) som er roterbart montert på nevnte sokkel (10).

5. Apparat (6) som angitt i hvilket som helst foregående krav, karakterisert ved at nevnte innretning (30) er innrettet til å kunne stille et rør (9) på skrå utover bare når nevnte rør er i en viss posisjon.

6. Apparat (6) som angitt i krav 5, karakterisert ved at nevnte innretning (30) er plassert i nevnte sokkel (10).

7. Apparat (6) som angitt i krav 6, karakterisert ved at nevnte innretning (30) omfatter en sylinder og en glideplate (25), hvor arrangementet er slik at ved bevegelse av nevnte sylinder i én retning beveger nevnte glideplate (25) seg radialt innover for å dreie nevnte beholder (8).

8. Apparat (6) som angitt i krav 7, karakterisert ved at apparatet innbefatter en ledeplate (24) som er utformet til å kunne lede bunnen av nevnte beholdere (8) når nevnte magasin (7) roteres, idet ledeplaten (24) ytterligere er utformet til å holde bunnen av beholderne (8) i en konstant radial avstand fra magasinets (7) sentrum når magasinet (7) dreies.

9. Apparat (6) som angitt i krav 8, karakterisert ved at nevnte glideplate (25) i sin radialt ytre posisjon er i det vesentlige på linje med nevnte ledeplate (24).

10. Apparat (6) som angitt i hvilket som helst foregående krav, karakterisert ved at det videre omfatter en sikkerhetsring (31) som er innrettet til å forhindre rotasjon av magasinet (7) når et rør befinner seg i svingt stilling.

11. Apparat (6) som angitt i krav 10, karakterisert ved at nevnte sikkerhetsring (31) har en åpning som rommer nevnte glideplate (28) ved nevnte beve-geise av nevnte sylinder (30) i nevnte ene retning, og hindrer rotasjon av nevnte magasin (7) i forhold til nevnte sokkel (10).

12. Apparat (6) som angitt i hvilket som helst foregående krav, karakterisert ved at nevnte separate og særskilte beholdere (8) en innretning (17) innrettet til å kunne holde rør (9) av ulike diametrer.

13. Apparat (6) som angitt i krav 12, karakterisert ved at nevnte rørholdeinnretning (17) omfatter én eller flere klemstenger (17) bevegelig montert på stemplene i én eller flere hydrauliske klemsylindere (15).

14. Apparat (6) som angitt i krav 13, karakterisert ved at i det minste én av nevnte beholdere (8) er forsynt med en hydraulisk sylinder (21) som er forbundet med den (de) hydrauliske klemsylinder(e) (15) knyttet til nevnte beholder (8), idet arrangementet er slik at når, i bruk, et rør (9) ligger an mot nevnte hydrauliske sylinder (21), presses nevnte klemstang (17) mot nevnte rør (9).

15. Borerigg som har en boreplattform (1) som har et hull (2) for å tillate foringsrør å senkes derigjennom, karakterisert ved at nevnte borerigg er forsynt med et apparat (6) som angitt i hvilket som helst foregående krav.

16. Borerigg som angitt i krav 15, karakterisert ved at den innbefatter et lagringsområde for lagring av rør.

17. Borerigg som angitt i krav 16, karakterisert ved at nevnte magasin (7) ligger mellom overførings-punktet for rør fra lagringsområdet og hullet (2).

18. Fremgangsmåte for setting av rør ved bruk av et apparat (6) som angitt i hvilket som helst foregående krav, karakterisert ved at nevnte fremgangsmåte omfatter trinnene gjentatt å mate ut rør (9) fra nevnte magasin (7) og fylle opp nevnte magasin mens nevnte apparat (6) blir værende meget nær opptil nevnte brønnsen-ter (2).

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert ved at nevnte rør (9) blir matet til en rørstreng som settes i et borehull.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert ved at nevnte rør blir matet til et rørlagringsområ-de.