NO316332B1 - Avstrykeranordning for fjerning av borefluid fra en borestreng - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en avstrykeranordning for fjerning av borefluid {som for eksempel boreslam) fra utsiden av en borestreng som trekkes ut av en brønn

BAKGRUNNEN FOR OPPFINNELSEN

Avstrykeranordnmger (vanligvis kjent som "slamskraper") har i ca 20 år vært brukt på borerigger for å fjerne borefluid fra et borerør etter som det trekkes ut av brønnen I én utførelse omfatter anordningen et par horisontale, motstående avstrykerputer i gummi, hvor hver av disse i for-kant danner en halvsirkelformet åpning, hvilke puter skyves fremover samtidig for å gå i inngrep med motstående sider av det runde borerør Putene er forskjøvet vertikalt i og med at den ene ligger over den andre, slik at de overlapper når de omslutter røret Hver avstrykerpute er lagt inn og boltet fast mellom stålplater langs bakre kant og sidekan-tene av puten Platesammenstillingen henvises i dette skrift til som holderen Pneumatiske, dobbeltvirkende sylindere som står i forbindelse med holderene beveger disse mellom en skrapestillmg, hvor putene er presset mot bo-rerøret, og en tilbaketrukket eller åpen stilling Det av-skrapede slam fanges opp i en underliggende oppsamlmgsbe-holder og resirkuleres til riggens slamsystem

Amerikansk patent 3 733 641, utstedt til nærværende søker, beskriver en slik slamskrape hvor avstrykerputene "flyter" Dette patentet tar i hovedsak for seg problemet med hvordan avstrykerputesammenstillingene skal utformes for å kunne håndtere borestrengens tilbøyelighet til å svaie sidelengs når den trekkes gjennom avstrykerputene Borestrengen svaier etter hvert som den trekkes oppover av riggens talje Når den trekkes, beveger borestrengen seg oppover gjennom den ringformede rotasjonsbordfåring i riggens rotasjons-bord Foringsåpningen vil normalt ha en innvendig diameter på 10 V8 tommer (270 mm) - borerøret kan ha en utvendig diameter på 4 M tomme (114 ram) Dermed er det en klaring på ca 3 tommer (76 mm) på hver side av den midtstilte borestreng. Følgelig kan borestrengen fritt svaie et par tommer sidelengs før den kommer i kontakt med f6ringen og stoppes Borestrengen er meget tung, og dens sidebevegelser kan kun motstås av store, kraftige konstruksjoner Dette medfører at de sylindere som aktiverer avstrykerputene ikke kan festes i en konstruksjon som ikke er ettergivende Ellers vil den faste sylinder og avstrykerputen kunne skades av den svaiende borestreng som kommer mot dem Løsningen som angis i patentet var å montere sylinderene slik at de dannet en bro og var forbundet med de to avstrykerputesammenstillingene Dermed ville sylinderene gli eller flyte med avstrykerputene, og de ville derved ikke påvirkes av rørets svaiende bevegelser

I amerikansk patent 4 457 366, også utstedt til nærværende søker, benyttes det en annen innfallsvinkel for å anordne flyteevne I dette tilfelle ble den ytre ende av sylinderen som aktiverer avstrykerputesammenstillmgen koplet til en vertikal svingbolt som var festet i et fast underlag Pute-sammenstillingen og sylinderen kunne således svinge i et horisontalt plan for å ta hensyn til borestrengens sidebevegelser øvre ende av de to aktiveringssylindere ble forbundet ved hjelp av en ledning for å gjøre det mulig for én sylinder å tømme luft i den andre, for å gjøre det mulig for den første sylinder å trekke seg tilbake mens den andre beveget seg utover, for derved å ta hensyn til borestrengens frem- og tilbakebevegelse

En annen kjent avstrykeranordnmg er beskrevet i US 2,809,012 omfattende en flytering anordnet for å flyte med bevegelsen av et borerør innen en forankringsring, flyte-ringen har avstryknigsplater som bæres av aktuatorarmer

US 4.690 213 beskriver en avstrykeranordnmg for rørdeler som trekkes ut av et borehode Et par avstrykningsputer er tilsluttet aktuatorer for innover og utoverrettet bevegelse Aktuatorene drives av et system som automatisk trekker avstrykningsputene tilbake i respons til standrørstrykket US 4 982.787 beskriver en tilsvarende løsning for en avstrykeranordnmg der en ramme er anordnet med en horisontal styring for å motta avstrykerbladene i bevegelse mellom åpen og lukket posisjon og hvor et par fluidkraftsylindere for hver avstrykningsblad forbinder nevnte ramme med av-strykningsbladene

Bruken av de kjente slamskraper som her er blitt beskrevet har alltid begrenset seg til landbaserte rigger Slamskrapen ble montert i riggfundamentet, nedenfor rotasjonsbord-f8ringen Det var en permanent, rørmontert anordning som borestrengen gikk gjennom ved boring og innkjør mg/ut - trekking.

Det har lenge eksistert et behov for slamskraper på store rigger offshore Imidlertid har det normalt ikke vært plass til å romme den tradisjonelle rørmonterte slamskrapen under rotasjonsbordet, på grunn av det omfattende utblåsingssik-ringsutstyret som brukes på rigger offshore

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe en slamskrape som er tilpasset montering og bruk enten på boredekket eller under dette, samtidig som avstrykerpute-sammenstillingenes evne til å flyte med borestrengen behol-des

SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN

Det er fremskaffet en avstrykeranordnmg eller slamskrape med en avstrykerputesammenstilling montert på enden av en avlang transportørarm Armen kan beveges fremover for å bringe avstrykerputesammenstillingen i skrapestilling over foringen, og trekkes tilbake for å innta en tilbaketrukket stilling til én side av fdringen Transportørarmen kan svinge i et horisontalt plan for å ta hensyn til sidebevegelser i borestrengen Armen virker også slik at den kan gli fremover eller bakover et kort stykke for å ta hensyn til frem- og tilbakebevegelse av borestrengen I videste forstand kan det dermed sies at avstrykerputesammenstillingen monteres på en transportørarm som beveger den mellom skrapestilling og tilbaketrukket stilling, og avstrykerputesammenstillingen virker slik at den flyter med borestrengen etter som denne svaier innenfor området som avgrenses av rotas]onsbordforingen

Det vil nå gis en mer spesifikk beskrivelse av slamskrapen, tilpasset bruk på boredekket Mer spesielt omfatter slamskrapen

• en sokkel, fortrinnsvis dreibar om en i det vesentlige vertikal akse og mest fortrinnsvis vertikalt justérbar, hvilken sokkel kan festes i boredekket med avstand til

én side av rotasjonsbordforingen,

• et bæreelement, fortrinnsvis en horisontal, avlang krag-bjelke som stikker ut bakover, hvor denne er montert på og forbundet med sokkelen på en slik måte at den svinger eller roterer med denne, idet bæreelementet har en bære-flateanordnmg som går horisontalt Bæreflateanordningen omfatter fortrinnsvis en rekke av ruller som bæres av

bæreelementet,

• en transportørarm, fortrinnsvis også en avlang bjelke, hvilken er forbundet med og bæres av bæreflateanordningen på en slik måte at den lett kan gli langs bæreelementet mot og vekk fra foringen, eller kan svinge eller rotere i et horisontalt plan sammen med bæreelementet, • en første forspennmgsanordning, fortrinnsvis en første sylinderanordning, for fremskyving og tilbaketrekking av transportørarmen langs bæreelementet mellom skrapestilling og tilbaketrukket stilling; • en avstrykerputesammenstillmg, for fjerning av borefluid fra borestrengen Avstrykerputesammenstillingen bæres av den ytre ende av transportørarmen Sammenstillingen innbefatter en andre aktivermgssylinderanordning for åpning og lukking av avstrykerputene Avstrykerputesammenstillingen følger fortrinnsvis samme prinsipp som en vanlig isklvpe Mer spesielt omfatter den foretrukne sammenstilling et par i det store og hele C-formede avstrykerputeholdere, hver med et ben stikkende ut fra foten Holderbena er dreibart montert på en svingbolt, hvilken er montert på transportørarmen og står rett opp og ned Bolten fungerer som et felles omdreiningspunkt for de to holderne Et forbindelsesledd, tilsvarende klypehåndtakene, forbinder endene av holderbena med ytre ende av den andre sylinderanordning Utvidelse eller sammentrekning av sylinderanordningen får holderne til å åpne eller lukke seg tilsvarende Sylinderanordningen omfatter fortrinnsvis en akkumulatortank, slik at pute-holderne kan skyves fra hverandre når en forstørret del av borestrengen passerer gjennom, uten at dette forårsa-ker variasjon av noen betydning i sylindertrykket, • avstrykerputesammenstillingen, transportørarmen og den første forspenningsanordning danner en sammensatt enhet, • en koplingsanordning som glidbart forbinder indre ende av den første sylinderanordning med bæreelementet Når sylinderanordningen utvider seg for å midtstille avstrykerputesammenstillingen over f6ringen, gjør det glidende koplingsstykke det mulig for den første enhet å bevege seg med borestrengen over en tilstrekkelig avstand, enten fremover eller bakover, til strengen berører foringen Koplingsanordningen innbefatter fortrinnsvis også en elastisk, fjærende anordning, som for eksempel en fjær, for normalt å drive den første enhet fremover for å hjelpe denne til å følge borestrengen når den beveger seg vekk fra sokkelen I en alternativ form konstruert for plassering under rotasjonsbordet, kan sokkelen være i form av en fast søyle av Teflon<1>, på hvilken bæreelementet kan rotere <1> registrert varemerke Generelt rettes oppfinnelsen mot en avstrykeranordnmg for fjerning av borefluid fra en borestreng som trekkes gjennom den ringformede rotasjonsbordf6ring på en borerigg, omfattende En avstrykerputesammenstilling for fjerning av borefluid fra borestrengen, en transportørarm som transporterer avstrykerputesammenstillingen mellom skrapestilling og tilbaketrukket stilling, avstrykerputesammenstillingen virker slik at den under skraping flyter med borestrengen etter som den svaier innenfor området som avgrenses av rotasjons-bordf ormgen

BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

På tegningene er.

Figur 1 et sideriss av slamskrapen, hvor dette viser borestrengen og den relative plasseringen av slamskrapen på boredekket, med slamskrapen i tilbaketrukket stilling,

Figur 2 en perspektlvtegnmg av figur 1,

Figur 3 et sideriss av figur 1, hvor dette viser innrettingen av slamskrapedelene når avstrykerputesammenstillingen står i utstrakt skrapestilling, med avstrykerputene åpne,

Figur 4 en perspektlvtegning av figur 3,

Figur 5 et sideriss av figur 3, hvor dette viser innrettingen av slamskrapedelene når avstrykerputesammenstillingen står i skrapestilling med avstrykerputene i lukket stilling,

Figur 6 en perspektivtegnmg av figur 5,

Figur 7 et sideriss av slamskrapen i skrapestilling, hvor dette viser innrettingen av delene når borestrengen svaier, Figur 8 en perspektlvtegning av slamskrapen i skrapestilling, hvor denne viser innrettingen av delene når borestrengen svaier sidelengs, Figur 9 et lengderiss av slamskrapen sett bakfra, med flot-tørendeplaten fjernet, Figur 10 et lengderiss av slamskrapen sett bakfra, med flottørplaten på plass, Figur 11 et sideriss av slamskrapen, hvor dette viser innrettingen av delene når en større del trekkes mellom avstrykerputene ,

Figur 12 en perspektlvtegning av figur 11, og

Figur 13 et sideriss av slamskrapen i skrapestilling, hvor dette viser innrettingen av delene når borestrengen svaier utover

BESKRIVELSE AV FORETRUKNE UTFØRELSER

Med henvisning til tegningene er det vist en slamskrape 1

omfattende en sokkel 2, et bæreelement 3 festet til den øv-re ende av sokkelen, en transportørarm 4 glidbart båret av bæreelementet 3, en avstrykerputesammenstilling 5 båret av den ytre ende av transportørarmen, en sylinderanordning 6

for forspenning av transportørarmen for å strekke den ut og trekke den tilbake, og en flottørplatesammenstilling 7 som gir enheten omfattende avstrykerputesammenstillingen, transportørarmen og forspenningssylinderen flyteevne

Mer spesielt omfatter sokkelen 2 en montermgsplate 8 skrudd fast i boredekket 9 Et sylinderformet innvendig rør 10 går oppover fra og er sveiset på monteringsplaten Et sylinderformet utvendig rør 11 er montert konsentrisk over det innvendige rør 10 En hydraulisk løftesylinder 12 er plassert vertikalt i det innvendige rør 10 og montert på monteringsplaten 8, dens stangende 13 hviler mot en bæreflate 14 i bronse, hvilken plate er festet til mnerflaten av endedelen 15 på det utvendige rør 11 (se figur 7) Det utvendige rør 11 kan dermed heves og senkes etter behov, og står fritt til å rotere eller svinge på stangenden 13, om en vertikal akse

Sokkelen 2 er plassert på boredekket 9 til én side av rotasjonsbordforingen 16

Det avlange, horisontale, utkragende bæreelement 3 som strekker seg bakover er sveiset på endedelen 15 av sokkelen Bæreelementet 3 er i det store og hele formet som en U, og har to parallelle sidevegger 17 anbragt med mellomrom fra hverandre Disse danner en kanal 18 som strekker seg i langsgående retning Kanalen 18 er åpen i forreste eller ytre ende, og lukket i bakre eller indre ende ved hjelp av en avtagbar plate 19 En rekke innrettede, rotérbare horisontale ruller 20 er montert på aksler 21 som bæres i side-veggene 17 Rullene 20 danner en horisontal bæreflate 22, på hvilken transportørarmen 4 kan gli eller rulle langs bæreelementet 3 Kanalen 18 danner således en glidebane med en bakre stopper, langs hvilken glidebane transportørarmen 4 kan bevege seg frem og tilbake

Den avlange transportørarm 4 dannes av to lengder 23, 24 firkantrør som er lagt oppå hverandre og sveiset sammen Som antydet tidligere, er transportørarmen 4 plassert i kanalen og bæres av rullene 20 Den kan enkelt rulle eller gli langs rullene Et par U-formede holderammer 25 er sveiset fast på oversiden 26 av transportørarmen 4 Rammene 25 har ruller 27 som ligger an mot undersiden av bæreelementet 3 (se figur 10) Rammene og rullene fester transportørarmen

4 til bæreelementet 3

I den foregående beskrivelse vil en legge merke til at bæreelementet 3 og transportørarmen 4 kan dreie rundt sammen på sokkelen 2, og høyden kan justeres ved hjelp av løftesy-lxnderen 12 Transportørarmen 4 kan gli langs bæreelementet 3 mellom skrapestilling og tilbaketrukket stilling

En pneumatisk sylinder 6 er anbragt for forspenning av

transportørarmen 4 mellom skrapestillingen vist på figurer 3-6 og den tilbaketrukne stilling vist på figurer 1-2 Forspenningssylinderen 6 er plassert inne i boringen 28 i det nedre firkantrør 23 Den ytre stangende 29 av sylinderen 6 er forbundet med den ytre ende av rør 23 ved hjelp av en bolt 30

Den bakre ende 31 av sylinderen 6 er ved hjelp av en bolt 32 forbundet med en flottørplatesammenstilling 50 omfattende en plate 33 (se figur 10) Det er laget en slisse langs et stykke av bæreelementets 3 sidevegger 17, med utgangs-punkt i de bakre ender, for å dannet et glidespor 34 for flottørplaten 33 En fjær 35 forbinder det faste bæreelement 3 med flottørplatebolten 32, og fungerer slik at den normalt driver flottørplaten 33 forover Når forspenningssylinderen 6 er skjøvet helt ut, som vist på figur 5, er flottørplaten 33 i midtstilling langs glidesporet 34 Den tilgjengelige vandrmgslengde for flottørplaten 33 er ca fire tommer (10 cm), både fremover og bakover, når borestrengen er midtstilt i foringen Når transportørarmen 4 trekkes fremover av borestrengen 36 som svaier til den andre side av fåringen 16, beveger flottørplaten 33 seg fremover og støter nesten mot frontenden av glidesporet 34 (se figur 13) Når transportørarmen 4 drives bakover av at borestrengen 36 svaier til den side av foringen 16 som er nærmest, glir flottørplaten 33 bakover til den nesten berø-rer stopplaten 19 Som en oppsummering kan det sies at bolten 32, flottørplaten 33 og glidesporet 34 sammen anordner en koplmgsanordnmg som glidbart kopler den indre ende av forspenningssylinderen 6 til bæreelementet 3, slik at sylinderen 6 og transportørarmen 4 kan fungerer slik at de beveger seg frem og tilbake over en begrenset lengde når forspenningssylinderen 6 er skjøvet helt ut for å midtstille avstrykerputesammenstillingen 5 over foringen 16. Avstrykerputesammenstillingen 5 omfatter et par C-formede avstrykerputeholdere eller "sko" 37 som holder avstrykerputene 38 i gummi fast, og som er forskjøvet i forhold til hverandre i vertikalretningen Hver holder 37 har en for-lengelse eller et "ben" 39 som stikker ut fra foten Bena 39 er i dreibart inngrep med en oppoverrettet bolt 40 som står i forbindelse med frontenden av transportørarmen 4 En pneumatisk aktivermgssylinder 41 er montert på transportø-rarmen 4, og dens stangende er ved hjelp av en svingbolt 42 dreibart forbundet med et par forbindelsesledd 43 Forbin-delsesleddene 43 er i sin tur dreibart forbundet med bena 39 ved hjelp av svingbolter 44 Fremskyving av aktiverings-sylinderen 41 får bena 39 og avstrykerputene 38 til å åpne seg like mye, mens sammentrekning får dem til å lukke seg like mye om borestrengen 36 En akkumulatortank 45 er også montert på transportørarmen 4, og er forbundet med aktive-ringssylinderen 41 via en ledning 4 6 Akkumulatortanken 45 gjør det mulig for utvidede partier i borestrengen å skyve avstrykerputene fra hverandre uten at det resulterer i noen betydelig økning i klemkraften i avstrykerputene

I en alternativ utførelse for bruk under boredekket kan sokkelen 2 fjernes og erstattes med en kort søyle som bæreelementet lett kan rotere på Søylen kan for eksempel være laget av Teflon.

Som en konklusjon er avstrykeren l basert på det prinsipp at avstrykerputesammenstillingen 5 monteres på enden av en transportørarm 4 som kan bevege sammenstillingen 5 til en skrapestilling ved å rulle ut på bæreelementet 3 Avstrykerputene 38 lukkes om borestrengen 36 ved hjelp av et ak-tiver ingssystem som virker lineært og er montert på transportørarmen 4 Flottørplatesammenstillingen 50 er anordnet for å gjøre det mulig for den stive enhet som består av avstrykerputesammenstilling 5, transportørarm 4 og fullt utstrakte forspenningssylinder 6 å gli frem og tilbake i

tilstrekkelig grad til å ta opp i seg borestrengens svaiing frem og tilbake mellom de to ytterpunkter av rotasjonsbord-

foringen 16. Sokkelens 2 eller søylens 45 rotasjonsevne gjør det mulig for bæreelementet og transportørarmen 4 å dreie seg rundt for å tilpasse seg borestrengens svaiing til siden

Selv om noen foretrukne utførelsesformer er vist og beskrevet, er det åpenbart for en fagmann at flere endringer og modifiseringer kan gjøres uten å fravike fra oppfinnelsen som definert gjennom de vedlagte krav

Claims (8)

1 Avstrykeranordning for fjerning av fluid fra en borestreng (36) som trekkes gjennom en ringformet rotasjonsbordforing (16) på en borerigg, omfattende en avstrykerputesammenstilling (5) for fjerning av borefluid fra borestrengen (36) , hvor et bæreelement (3) er tilpasset slik at det kan festes i riggen til én side av foringen, og hvor bæreelementet (3) har en bæreflateanordning (22) som strekker seg horisontalt, karakterisert ved en transportørarm (4) som bærer avstrykerputesammenstillingen (5) ved sm ytre ende idet transportøramen (4) bæres av bæreflateanordnmgen (22) og er koblet til bæreelementet (3) slik at den kan dreies med denne og at transportørarmen (4) kan gli langs bæreflateanordnmgen (22) mellom skrapestilling og tilbaketrukket stilling slik at transportørarmen (4) kan flyte frem og tilbake med borestrengen når avstrykerputesammenstillingen (5) er i inngrep med borestrengen, og en anordning (6) for å skyve og trekke transportørarmen (4) mellom stillingene

2. Avstrykeranordnmg ifølge krav l, hvor bæreelementet (3) er anordnet for å være dreibart om en i det store og hele vertikal akse

3 Avstrykeranordnmg ifølge krav 1 eller 2, omfattende en første forspenningsanordning (6) for fremskyvmg og tilbaketrekking av transportørarmen mellom stillingene, idet den første forspenningsanordningen i sin ytre ende er forbundet med transportørarmen, avstrykerputesammenstillingen (5) omfatter avstrykerputer (38) for fjerning av borefluid fra borestrengen, avstrykerputesammenstillingen (5), den første forspenningsanordning (6) og transportørarmen (4) danner sammen en første enhet; koplingsanordninger (32, 33, 34) som glidbart forbinder en indre ende av den første forspenningsanordning (6) med bæreelementet (3), slik at det glidbare koplingsstykke (32, 33, 34), når den første forspenningsanordning (6) er skjø-vet ut for å midtstille avstrykerputene (33) over foringen (16), gjør det mulig for den første enhet (4, 5, 6) å bevege seg enten fremover eller bakover med borestrengen (36) til den kommer i berøring med foringen (16), hvorved den første enhet (32, 33, 34) kan flyte med borestrengen (36) når sistnevnte svaier etter hvert som den trekkes gjennom foringen (16)

4. Anordning som beskrevet i krav 3, hvor bæreelementet (3) danner et glidespor (22) med en bakre stopper, og koplingsanordningen (32, 33, 34) omfatter en plate (33) holdt på plass av bæreelementet (3) og plassert slik at den glir frem og tilbake langs glidesporet, idet platens bakoverbevegelse begrenses av stopperen, en elastisk, fjærende anordning (35) som normalt driver platen og den første enhet fremover

5 Anordning som beskrevet i et av de foregående krav, hvor bæreelementet (3) danner en i det store og hele horisontal, avlang bæreflate (22), og transportørarmen (4) er en avlang bjelke plassert på bære-flaten (22)

6 Anordning som beskrevet i krav 3 eller 4, hvor den første forspenningsanordning (6) er en dobbeltvirkende sylinder med én ende forbundet med transportørarmen (4) og den andre ende forbundet med koplmgsanordningen (32, 33, 34)

7. Anordning som beskrevet i et hvilket som helst av kra-vene 1 til 6, hvor avstrykerputesammenstillingen omfatter et par overlappende avstrykerputeholdere (37) som bærer avstrykerputene (38) og virker slik at de dreier seg sammen eller hver for seg om et felles omdremingspunkt, i et i det vesentlige horisontalt plan, en andre sylinderanordnmg (41) båret av transportørarmen (4) , en forbindelsesanordning (43) som forbinder den andre sylinder anordning (41) med avstrykerputeholderne (37), idet nevnte forbindelsesanordning (43) virker slik at den åpner og lukker holderne like mye som en reaksjon på at den andre sylinderanordning (41) trekker seg sammen og utvider seg, en akkumulatortank (45) koplet til den andre sylinderanordning (41), hvilken tank gjør det mulig å la en utvidelse i borestrengen skyve avstrykerputene (38) fra hverandre uten at fluidets lukkekraft endres vesentlig

8 Avstrykeranordnmg ifølge et av de forgående krav, hvor bæreflateanordningene (22) omfatter ruller (20)