NO317415B1

NO317415B1 - Horisontalt rørhåndteringsanlegg

Info

Publication number: NO317415B1
Application number: NO20000175A
Authority: NO
Inventors: Per Slettedal
Original assignee: Aker Mh As
Priority date: 2000-01-13
Filing date: 2000-01-13
Publication date: 2004-10-25
Also published as: NO20000175D0; NO20000175L

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for håndtering av rør, som angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1. Oppfinnelsen vedrører også en rørlageranordning i samsvar med ingressen til det etterfølgende krav 8 eller 11. oppfinnelsen retter seg spesielt mot anordninger for håndtering av rør i forbindelse med petroleumsutvinning.

Innenfor petroleumsutvinning anvendes store mengder rør for ulike formål. Under boring av en brønn anvendes til sammen flere kilometer med borerør som hvert er ca. 10 meter lange. Før bruk lagres disse rørene horisontalt i stabler på et rørdekk. Tre og tre rør kobles som regel sammen til en stand. Under boringen lagres rør som skal benyttes vertikalt som stands i såkalte fingerbord på boredekket. Under boringen må hele boresrrengen med visse mellomrom trekkes opp igjen fra bønnen, såkalt tripping, for eksempel for å skifte borekrone. Med dagens teknologi føres rørene tilbake i fingerbordene, for å kunne være lett tilgjengelig for senere bruk.

Det benyttes også flere kilometer foringsrør i en brønn for å danne vegger i borehullet. Likeledes benyttes flere kilometer med produksjonsrør for å hente opp olje og/eller gass fra brønnen. Dessuten er det behov for flere kilometer av andre typer rør, slik som injeksjonsrør. Alle disse rørene må i perioder lagres på eller i nærheten av riggen.

Tradisjonelt har forflytning av rør mellom rørlageret og boredekket blitt utført med stor grad av manuell innsats. Dette arbeidet er både tungt og forbundet med stor fare for liv, helse og materiell. Det er derfor gjort store anstrengelser for å redusere innslaget av manuelt arbeide og overføre dette til maskiner, som fortrinnsvis kan fjernbetjenes.

En faktor er avgjørende for lønnsomheten under petroleumsutvinningen, og det er tiden. Da utstyret som benyttes er svært kostbart, vil tiden det tar fra utstyret tas i bruk, d.v.s. boringen initieres, til produksjonen starter, i stor grad være bestemmende for hvor mye utbyggingen koster. Det er derfor av stor betydning å redusere tidsbruken under alle deler av utbyggingen. Under rørhåndteringsoperasjonene er det viktig at rørene står klare når de skal føres ned i brønnen, og likeledes kan transporteres hurtig bort fra boredekket når de hentes opp fra brønnen.

Det har videre blitt et stadig større problem at stående rør eller rørseksjoner bidrar til å gi bore- eller produksjsonsinstallasjonen et høyt tyngdepunkt. Med økende boredybde de senere år, har antallet rør økt betydelig. Videre har man i stadig større grad gått over til å benytte mindre flytende installasjoner, slik som boreskip. Et høyt tyngdepunkt i slike installasjoner medfører ustabilitet. Det blir derved vanskelig å tilfredsstille kravene til stabilitet. Dette medfører at annet utstyr må flyttes ned og man eventuelt må man i tillegg øke ballasten. Dette gir en mindre fleksibel utnyttelse av plassen. Med vertikalt lagrede rør øker også vindfanget, noe som kombinert med høyt tyngdepunkt potensielt kan få fatale følger. Det har derfor lenge vært et ønske om å kunne lagre rørene horisontalt. Imidlertid har dette medført en tungvint og tidkrevende rørhåndtering.

Et formål med oppfinnelsen har vært å tilveiebringe et rørhåndteringsutstyr som kan operere uavhengig og parallelt med den boreaktivitet som måtte pågå i boretårnet. Dette betyr at rørvarer skal kunne bringes mellom en horisontal stilling og vertikal stilling i eller ved boretårnet, og vice versa, mens en boremaskin og borestreng er under arbeide i boresenter i boretårnet. Under en uttrekkingsoperasjon av hele rørstrengen får dette spesiell betydning da dette vil kunne skje betydelig hurtigere enn hva som har vært mulig frem til i dag. Det er også et formål ved den foreliggende oppfinnelse å gjøre det mulig å senke tyngdepunktet og redusere vindfanget for en flytende installasjon, med bibehold av en effektiv rørhåndtering.

Eksempler på kjente løsninger finnes i DE 3424521 og DE 3513787, som begge

beskriver et horisontalt rørlager og en plukkeanordning som er innrettet til å plukke rør ut av lageret. Plukkeanordningen er imidlertid stasjonær og er kun innrettet til å plukke rør ut av lageret for å legge disse på transportruller, slik at røret kan transporteres videre langs sin lengdeakse. Dette kjente systemet blir derved lite fleksibelt og egner seg lite om bord på en boreplattform der plassutnyttelsen er kritisk.

Den foreliggende oppfinnelse tar således også sikte på å bedre plassutnyttelsen og/eller å kunne redusere størrelsen på boredekket på boredekket, ved å redusere eller eliminere behovet for å lagre rør på boredekket. Dette oppnås ifølge den foreliggende oppfinnelse ved å effektivisere håndteringen av rør i rørlageret og til og fra dette, og nærmere bestemt ved det trekk som er angitt i den kjennetegnende del av krav 1. Hensiktsmessige rørlageranordninger for samvirke med anordningen ifølge krav 1 oppnås ved de trekk som fremgår av den kjennetegnende delen av de etterfølgende krav 8 eller 11.

De øvrige krav angir fordelaktige utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse.

Oppfinnelsen skal nå forklares mer detaljer i et fordelaktig utførelseseksempel, ved hjelp av de medfølgende tegninger, der: figur 1 viser en rørlageranordning og en rørplukkeranordning ifølge den foreliggende oppfinnelse under utplukking av et rør,

figur 2 viser anordningene ifølge figur 1 under innlegging av et rør,

figur 3 viser en rørplukkeranordning ifølge den foreliggende oppfinnelse idet denne holder et rør,

figur 4 viser rørplukkeranordningen ifølge figur 3 i perspektiv,

figur 5 viser rørlageranordningen ifølge figur 1 i perspektiv,

figur 6 viser en rørplukkeranordning ifølge den foreliggende oppfinnelse sammen med en rørlageranordning ifølge en alternativ utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse,

figur 7 viser rørlageranordningen og rørplukkeranordningen ifølge figur 6 sett ovenfra,

figur 8 viser rørplukkeranordningen ifølge oppfinnelsen sett fra siden og i snitt,

figur 9 viser rørplukkeranordningen ifølge oppfinnelsen sett ovenfra og i snitt og

figur 10 viser en alternativ utførelsesform av rørplukkeranordningen ifølge oppfinnelsen,

I figur 1 er det fra siden vist en rørlageranordning 1 og en rørplukkeranordning 2. Hele rørlageranordningen 1 er vist i perspektiv i figur 5 og hele rørplukkeranordningen 2 er vist i perspektiv i figur 4.

Rørlageranordningen 1 omfatter to lagerbukker 3 og 4, som er forbundet med hverandre via en bunnramme 5, bestående av to tverrbjelker 6 og 7 og to lengdebjelker 8 og 9. Hver av lagerbukkene 3 og 5 er anordnet vippbare om en opplagring 10 henholdsvis 11 i tverrbjelken 6 henholdsvis 7. Det er anordnet midler (ikke vist) for å synkronisere vippebevegelsene til lagerbukkene 3 og 4.

Rørplukkeranordningen 2 fungerer som en transportvogn for rør som skal transporteres mellom lageranordningen 1 og for eksempel en løftebom for å reise rør fra horisontal til vertikal stilling for å bringe dette inn i boretårnet, og består av plukkesøyler 12 og 13, som er plassert på en bunnramme 14, som består av en lengdebjelke 15 og en tverrbjelke 16 og 17 ved hver ende av lengdebjelken 15. Hver plukkesøyle er utstyrt med to plukkearmer 18 og 19. Plukkesøylene 12 og 13 kan hensiktsmessig forflyttes langs lengdebjelken 15, som vist ved pilene 35 og 36, enten synkront mot og fra hverandre eller uavhengige av hverandre.

Det kan også være anordnet flere enn to plukkesøyler på rørplukkeren 2, spesielt for å håndtere lange rør eller hele stands.

I figur 1 er rørlageranordningens ene lagerbukk 4 vist. Denne er vippbart opplagret om opplagringen 11 i tverrbjelken 7. Tverrbjelken 7 er utstyrt med hjul 20. En vippesylinder 21 er koblet mellom tverrbjelken 7 og lagerbukken 4.

Lagerbukken 4 består av en generelt L-formet vugge 22, som omfatter en generelt vertikal del 23 og en generelt horisontal del, eller bærer 24. ved den horisontale delens 24 frie ende er det utformet en generelt vertikal stopper 25. Den vertikale delen 23 har ved sin frie ende et generelt horisontalt fremspring 26. Ved den L-formede vuggens 22 hjørne 27 er det utformet en fortykkelse 28.

Mellom fremspringet 26 og fortykkelsen 28 er det anordnet en lageraksling 29. Svingbare om akslingen 29 er det anordnet et antall lagerarmer 30 som strekker seg parallelt med vuggens 22 horisontale del 24. Mellom lagerarmene 30 er det på akslingen 29 montert et respektivt avstandsstykke 31. Lager armene 30 har ved sine frie ender en respektiv generelt vertikal stopper 32. Stopperne 32 har en slik høyde at hver stopper 32 hviler på den underliggende stopperen 32 og den nederste stopperen 32 hviler på stopperen 25.

Hver av armene 30 er innrettet til å understøtte et antall rør 33. Når lagerbukkene 3 og 4 er vippet til stillingen vist i figur 1 vil rørene 33 rulle mot stopperne 25 og 32 og ligge mot disse. I figur 1 er det vist en plukkesøyle 13 til plukkeren 2. Denne er kjørt inntil lageret 1, slik at en plukkearm 19 befinner seg like under det øverste og nærmeste røret 33.

Rørlageranordningen 1 kan eventuelt omfatte flere enn to lagerbukker, spesielt dersom lange rør eller hele stands skal lagres.

I figur 3 er plukkesøylen 13 med plukkearmene 18 og 19 vist. Plukkearmene 18 og 19 kan (slik det skal beskrives mer detaljert nedenfor) kjøres opp og ned langs plukkesøylens 13 side, slik at for eksempel plukkearmen 18 kan bringes fra stillingen vist heltrukket til stillingen vist stiplet.

I figur 1 er plukkearmen 19 klart til å løfte et rør 33 og bringe dette opp til stillingen vist i figur 3, hvor røret fastholdes mellom plukkearmene 18 og 19 på toppen av plukkesøylen 13. Det skal understrekes av ved den andre plukkesøylen 12 foretas den samme bevegelsen synkront med bevegelsen ved plukkesøylen 13, selv om dette ikke er vist i figurene. Således løftes hele røret parallelt fra en stilling på lagerbukkene 3 og 4 til en stilling å toppen av plukkesøylene 12 og 13.

I figur 2 er også lagerbukken 3 vist, men nå vippet bakover slik at rørene 33 ligger mot avstandsstykkene 31 og fremspringet 26. Rørplukkeren 2 er nå klar for å legge er rør 33 inn lageranordningen 1, ved å plassere dette på lagerarmen 30 bak stopperen 32.

Rørplukkerens 2 bunnramme 15 er også utstyrt med hjul 34 (se figur 3) slik at rørplukkeren 2 kan kjøre mot og fra lageranordningen 1. Rørplukkeren 2 kan også fortrinnsvis kjøres langs rørets 3 lengdeakse for å komme i en hensiktsmessig posisjon for avlevering av et rør til eller mottak av et rør fra for eksempel en rørløfteanordning som er innrettet til å løfte røret opp i vertikal stilling for å bringe dette inn i boretårnet.

Som vist i figur 5 er lagerarmene 30 svingbart opplagret i akslingen 29 slik at armene 30 kan svinges til siden. Når alle rørene 33 er fjernet fra en arm 30, svinges denne til siden slik at man får tilgang til rørene 33 som ligger på en underliggende arm 30. Motsatt, når en arm 30 er fullastet med rør 33, svinges den ovenforliggende armen 30 tilbake til en posisjon over den fullastede armen, slik at det kan lastes rør på den ovenforliggende armen. En arm i lagerbukken 3 og en korresponderende arm i lagerbukken 4 vil svinges samtidig. Selve svingeoperasjonen utføres fortrinnsvis ved hjelp av en aktuator og fjernbetjening.

I figur 6 er det vist en alternativ utførelsesform av en lageranordning ifølge den foreliggende oppfinnelse. Lageranordningen 101 omfatter et antall generelt vertikale fingre 102, som mellom seg definerer lagermellomrom 103 for rør 33. Fingrene 102 er forbundet ved sin nedre ende med en bærer 104, som er plassert på rørdekket 50. Rørene 33 er innrettet til å ligge oppå hverandre og det nederste røret hviler mot bæreren 104. Avstanden mellom fingrene 102 er litt større en rørenes 33 ytre diameter.

I figur 6 er det vist to lageranordninger 101 og en rørplukker 2, som er av hovedsakelig samme konstruksjon som rørplukkeren nevnt ovenfor.

I figur 7 er lageranordningen 101 og rørplukkeren 2 vist ovenfra. Man ser her at hvert rørlager 101 består av to lagerbukker 105, som hver er utstyrt med et antall vertikale fingre 102. Avstanden mellom rørplukkerens to plukkesøyler 12 og 13 er innstilt slik at hele rørplukkeren 2 kan passere mellom lagerbukkene 105 i samme lageranordning 101.

På rørdekket 50 er det anordnet skinner 106, som rørplukkeren 2 kan bevege seg langs for å hente rør fra den ene eller andre av lageranordningene 101 eller eventuelt legge rør på plass i lageranordningene 101.

Når rørplukkeren 2 henter ut rør fra lageranordningene 101, hentes først ut det røret 33 som befinner seg øverst i det nærmeste lagermellomrommet 103. Når alle rørene er hentet ut fra det nærmeste mellomrommet 103, begynner rørplukkeren 2 å hente ut rør fra det neste lagermellomrommet 103, og starter da med å hente ut det øverste røret 33 i dette mellomrommet.

Figurene 8 og 9 viser mer detaljert hvordan plukkearmene beveges. Idet en av plukkesøylene 12 er vist delvis i snitt. Plukkesøylen er utformet som en generelt vertikal søyle og omfatter rette sidevegger 120 og 121, som strekker seg vertikalt fra bunnrammen 15, og skråvegger 122 og 123, som strekker seg på skrå mot hverandre fra en respektiv av sideveggene 120 og 121 og er knyttet sammen via en generelt buet toppvegg 125.

Plukkearmene 18 og 19 er forbundet med hvert sitt endeløse kjede 107 og 108. Kjedet 107 strekker seg over et øvre endehjul 109 (skjult i figur 8) ved toppen 125 av plukkesøylen 12, et mellomhjul 110 ved det punktet der skråveggen 122 og veggen 120 støter sammen og et nedre endehjul 111 ved bunnrammen 15. Likeledes strekker det endeløse kjedet 108 seg over et øvre endehjul 112, som i figur 8 ligger utenfor endehjulet 19, et mellomhjul 113, som ligger ved det punktet der skråveggen 123 støter sammen med veggen 121, og et nedre endehjul 124 ved bunnrammen 15.

I figur 9 er plukkesøylen 12 vist ovenfra og i snitt langs linjen IIX. Man ser her at mellomhjulene 110 og 113 og plukkearmene 18 og 19 er forskjøvet sideveis i forhold til hverandre. Plukkearmene 18 og 19 kan derved beveges uavhengig av hverandre. I figur 8 er plukkearmen 18 vist heltrukket i en mulig posisjon og stiplet i en annen mulig posisjon. Armene 18 og 19 kan uavhengig av hverandre beveges fra en posisjon ved bunnrammen 15 til en posisjon ved toppveggen 125. Denne strekningen tilsvarer minst den aktuelle høydeforskjellen rørene i rørlageret er lagret innenfor. Veggene 120,121, 122, 123 og 125 er utstyrt med gjennomgående spor 130 (se figur 10) som plukkearmene 18 og 19 strekker seg gjennom og beveger seg langs.

I figur 10 er det vist en utførelsesform av rørplukkeren 2, som har en tilleggsfunksjon. Denne tilleggsfunksjonen er representert ved en rørløfter 139 som generelt består av en aktuator 140, som for eksempel som vist, kan være en hydraulisk sylinder. Sylinderen 140 er ved sin ene ende koblet til rammen 15, og er ved sin andre ende koblet til en generelt V-formet gaffel 141, som består av to ben 142 og 143, som er forbundet med hverandre via en basisdel 144. Gaffelen er vist heltrukket i sin nedre stilling og stiplet i sin øvre stilling.

Rørløfteren 139 benyttes for å holde rør med stor diameter, for eksempel foringsrør, som enten er for store til å kunne fastholdes med plukkearmene og/eller ikke er innrettet til å lagres i lageranordningen 1 eller 101. Rørplukkeren 2 benyttes i slike tilfeller til å transportere rør mellom for eksempel en kran og riggens tårn. På denne måten kan alle typer rør bringes til samme posisjon som rørene som lagres i rørlageranordningen 1 eller 101, slik at et videre rørhåndteirngsutstyr (ikke vist) kan håndtere disse på en hensiktsmessig måte.

Flere modifiseringer av oppfinnelsen utover det ovennevnte er mulig. Bl.a. kan rør i stedet for å legges på plass i rørlageret av rørplukkeren, også legges på plass av for eksempel en kran. Rørplukkeren kan utformes slik at den kan håndtere flere rør samtidig. Det er også tenkelig at hver rørplukkersøyle utstyres med flere enn to plukkearmer, slik at rørplukkeren kan håndtere flere rør uavhengig av hverandre.

Det kan også tenkes at rørplukkeren er utstyrt med kun én plukkearm på hver plukkesøyle og at det eventuelt er anordnet et fast mothold ved toppen av plukkesøylen i stedet for den andre armen. Dette vil være hensiktsmessig dersom rørplukkeren kun skal hente rør fra et lager på den ene siden.

Alternativt kan det også tenkes at begge plukkearmene kan føres ned på samme side av plukkesøylen, slik at er rør også kan fastholdes mellom disse mens det løftes.

Det er også tenkelig at plukkearmene på forskjellige plukksøyler kan innstilles i forskjellige nivåer, slik at rørplukkeren kan plukke opp og legge fra seg rør som er skråstilte.

Claims

1. Anordning for håndtering av rør, omfattende en transportinnretning (2) for transport av rør (33) mellom et rørlager (1,101) og et brukssted, der transportinnretningen (2) omfatter plukkeinnretninger (12,13,18,19) som er innrettet til å plukke opp rør (33) som ligger hovedsakelig horisontalt i ulike nivåer i et rørlager (1,101)., karakterisert ved at transportinnretningen (2) er en vogn som er horisontalt bevegelig mot og bort fra rørlageret (1,101).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at plukkeinnretningene (12,13,18,19) omfatter minst to første plukkearmer (19), som er plassert i horisontal avstand i forhold til hverandre og er innrettet til å bevege seg hovedsakelig vertikalt og er innrettet til å løfte minst ett rør (33) ut av rørlageret (1,101) i en hovedsakelig horisontal stilling.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at plukkeinnretningene (12,13,18,19) omfatter minst ett mothold (18), som er innrettet til å fastholde røret (33) som løftes opp, idet røret (33) holdes mot motholdet (18) av den første plukkearmen (19).

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at motholdet (18) selv utgjøres av en andre plukkearm (18), som er innrettet til å beveges hovedsakelig vertikalt.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at den første plukkearmen (19) er innrettet til å bevege seg vertikalt på den ene siden av en hovedsakelig vertikalt rettet plukkesøyle (12,13) og at den andre plukkearmen (18) er innrettet til å bevege seg hovedsakelig vertikalt på den andre siden av plukkesøylen (12, 13).

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at plukkearmene (18,19) er koblet til hvert sitt endeløse kjede (107,108), som hver er ført over minst et øvre (109,112) og et nedre hjul (111,124) og at det ene kjedet (107) og de tilhørende hjul (109,124) er forskjøvet horisontalt i forhold til det andre kjedet (108) og dettes tilhørende hjul (112,124), slik at plukkearmene (18,19) kan beveges uavhengige av hverandre.

7. Anordning ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at vognen (2) er utstyrt med en rørløfter (139), som omfatter en generelt V-formet gaffel (141) og en til gaffelen (141) koblet aktuator (140), hvilken aktuator (140) er innrettet til å bevege gaffelen (141) hovedsakelig vertikalt.

8. Anordning for håndtering av rør omfattende en rørlageranordning (1,101) for samvirke med transportvognen (2) ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, idet rørlageranordningen (1,101) omfatter minst to lagerbukker (3,4) for hovedsakelig horisontal understøttelse av et antall rør, karakterisert v e d at hver lagerbukk (3,4) omfatter et antall lagerarmer (30), på hvilke et antall rør (33) er innrettet til å understøttes, og at lagerarmene (30) er anordnet svingbare om en akse (29) ved lagerarmens (30) ene ende, slik at armene (30) kan svinges til side for å gi tilgang til underliggende rør (33).

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at hver lagerarm (30) ved sin frie ende avstøtter seg på den frie enden til en underforliggende arm (30) og at den nederste armen avstøtter seg på en bærer (24).

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at bæreren (24) er en del av en vugge (22) som armene (30) er koblet til, og at vuggen (22) er innrettet til å vippe om en opplagring (11) i en bunnramme (5), slik at rørene (33) valgfritt kan ligge mot en stopper (32) ved armenes (30) frie ytre ender for uttak av rør (33), eller mot et anslag (31) ved armenes (30) indre ender for ilegging av rør (33).

11. Anordning for håndtering av rør omfattende en rørlageranordning (1,101) for samvirke med transportvognen (2) ifølge et hvilket som helst av de foregående krav 1 - 7, idet rørlageranordningen (1,101) omfatter minst to lagerbukker (3,4) for hovedsakelig horisontal understøttelse av et antall rør, karakterisert v e d at hver lagerbukk (3,4) omfatter et antall generelt vertikalt rettede fingre (102), som mellom seg definerer lagermellomrom (103) for rør (33), hvilke rør er innrettet til å ligge oppå hverandre.

12. Anordning ifølge krav 11, karakterisert ved at lagermellomrommene (103) har en bredde som er litt større enn rørenes (33) ytre diameter, slik at rørene (33) i hver lagermellomrom (103) blir liggende oppå hverandre i en enkel stabel.