NO317789B1 - Fremgangsmate og apparat for a sammenkople ror ved a anvende et toppdrevet rotasjonssystem - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTER OG APPARAT FOR Å SAMMENKOPLE RØR VED Å ANVENDE ET TOPPDREVET ROTASJONSSYSTEM

Denne oppfinnelse vedrører fremgangsmåter og apparat for å lette sammenkoplingen av rør ved bruk av et toppdrevet rotasjonssystem og nærmere bestemt, men ikke utelukkende, for å lette tilkoplingen av en foringsrørseksjon eller -lengde til en streng av foringsrør.

Ved utformingen av brønner slik som olje- eller gassbrønner, er det vanligvis nødvendig å fore forhåndsborede huller med en streng av rør kjent som foringsrør. På grunn av størrelsen på det foringsrør som er nødvendig, blir seksjoner eller lengder av f.eks. to seksjoner foringsrør koplet sammen idet de blir ført ned i brønnen fra en plattform. Den første foringsrørseksjon eller -lengde blir ført ned i brønnen og blir vanligvis holdt, for ikke å falle ned i brønnen, av en edderkopp plassert i plattformens gulv. Påfølgende forings-rørseksjoner eller -lengder flyttes fra et stativ til brøn-nens senter ovenfor edderkoppen. Hanngjengepartiet på den foringsrørseksjon eller -lengde som skal koples til, plasse-res over hunngjengepartiet på foringsrøret i brønnen for å danne en streng av foringsrør. Forbindelsen trekkes til ved innbyrdes rotasjon.

Det er vanlig praksis å bruke en krafttang for å trekke til forbindelsen opp til et forhåndsbestemt moment for å gjøre sammenkoplingen perfekt. Krafttangen er plassert på plattformen, enten på skinner eller opphengt i en kjetting fra et tårn. Det er imidlertid i den senere tid blitt foreslått å bruke et toppdrevet rotasjonssystem, enten alene eller i kom-binasjon med en krafttang, for å opprette en slik sammenkopling.

Fra GB 2 167 790 A er det kjent et apparat for sammenføyning av rør hvor apparatet omfatter en tang og en gripeinnretning. Både tangen og gripeinnretningen er festet til en felles, vertikalt ragende bæreramme.

Fra US 4,489,794 er det kjent bæreelementer for et verktøy i et toppdrevet rotasjonssystem i form av rørklavearmer og rørklave. Armene er forbundet med et fast krokoppheng.

Det er blitt lagt merke til at rørseksjoner eller -lengder ofte ikke er så ensartet som ønskelig. Særlig er rørsek-sjonene eller -lengdene ofte ikke rette. Det toppdrevne rotasjonssystem befinner seg nøyaktig på linje med senteret i edderkoppen i plattformen på en olje- eller gassrigg. En rør-seks jon eller -lengde plassert i edderkoppen vil imidlertid

ikke alltid være på linje med det toppdrevne rotasjonssystem.

Ifølge et første aspekt ved den herværende oppfinnelse er det tilveiebrakt et apparat som skal lette sammenkoplingen av rør ved bruk av et toppdrevet rotasjonssystem, hvor apparatet omfatter en stator som kan festes til nevnte toppdrevne rotasjonssystem, og et bæreelement som henger ned fra, og kan roteres sammen med statoren, hvor bæreelementet skal bære et verktøy, og hvor det er tilveiebrakt middel for å tillate i det vesentlige horisontal bevegelse av nevnte bæreelement i forhold til statoren.

Ifølge et andre aspekt ved den herværende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte som skal lette sammenkoplingen av rør ved bruk av et toppdrevet rotasjonssystem som har en stator, hvor fremgangsmåten omfatter trinnene fastgjøring av et verktøy til statoren ved bruk av et bæreelement som henger ned fra, og kan roteres sammen med, statoren, samt regulering av bæreelementet for å bevirke forskyvning av verktøyet horisontalt i forhold til statoren.

For bedre forståelse av den herværende oppfinnelse, og for å vise hvordan samme kan gjennomføres, vil det nå som eksempel bli vist til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 er et perspektivisk sideriss av et apparat i overens-stemmelse med en utførelse av oppfinnelsen i bruk; Fig. 2 er et forstørret oppriss av deler på fig. 1 med deler innført i et rør og med bortskårne deler; Fig. 3 er et forstørret perspektivisk tverrsnittsoppriss av en del av apparatet på fig. l; Fig. 4 er et forstørret oppriss av deler av bæreelementene på fig. 1 i forskjøvet posisjon; Fig. 5 er et forstørret oppris av deler av apparatet på fig. 1 i en andre forskjøvet posisjon; Fig. 6 viser apparatet på fig. 1 i et videre operasjonstrinn,-og Fig. 7 viser en andre utførelse av den herværende oppfinnelse .

Det vises til fig. 1 hvor det er vist et apparat som er generelt angitt med henvisningstallet 1.

Apparatet 1 henger ned fra en rotor 2' i et toppdrevet rotasjonssystem 3. Et verktøy 4 som skal gripe et rør, henger ned fra apparatets 1 nedre ende. Det er tilveiebrakt et stivt fø-ringselement 5 som skal føre apparatets 1 rotor 2. Det stive føringselement 5 er fastgjort til en stator 5' i det toppdrevne rotasjonssystem 3. Det toppdrevne rotasjonssystems 3 rotor 2' er via gjengekopling koplet til apparatets 1 rotor 2. Det stive føringselement 5 kan være forsynt med et klammer som skal spenne fast apparatets 1 rotor 2, slik at sammen-skruingen til rotoren 2' i det toppdrevne rotasjonssystem kan foretas, hvoretter klammeret frigjøres.

Det er tilveiebrakt en rørklave 6 i enden av bøyler 7, 8 som er opphengt i det toppdrevne rotasjonssystem 3. Stempelsylindre 9, 10 er anordnet mellom bøylene 7, 8 og det toppdrevne rotasjonssystem 3 for å bevege rørklaven 6 fra neden-under det toppdrevne rotasjonssystem 3 til en posisjon ute av veien.

Det vises nå til fig. 2 hvor apparatet 1 er vist, hvilket omfatter en plate 11 som via en krage 13 er fast forbundet med et forbindelsesrør 12. Forbindelsesrøret 12 passerer gjennom et hull 14 i det stive legeme 5 og er koplet til rotoren 2 (fig. 1). Platen 11 har to utspring 15 og 16 som har huller for å oppta aksler 18 som er anbrakt roterbart i dem. Akslene 18 er i ett med et stivt legeme 19. En glider 20 er anordnet på glideskinner 21 på hver side av det stive legeme 19. Armer 22 er i den ene ende forbundet med glideren 20 via sfæriske lagre 23. Den andre ende av armene 22 er koplet til et bæreelement 24 via sfæriske lagre 25.

Armene 22 er forsynt med ører 26 som den ene ende av stempelsylindre 28 og 29 er festet til og bevegelige om. Den andre ende av stempelsylindrene 28 og 2 9 er festet til ører 30 og 31 og er bevegelige om disse. Ørene 30 og 31 er fiksert på platen 11.

Et slamrør 32 er tilveiebrakt mellom platen 11 og baereelementet 24 for å føre slam til det indre av et rør beliggende nedenfor. Slamrøret 32 er plassert i sylindriske seksjoner 33 og 34 som er festet til platen 11 og bæreelementet 24. Slam-røret 32 er forsynt med en flik 35 utformet på dets ytre fla-te og er plassert i en motsvarende utsparing 36 i en sylindrisk seksjon 33 (fig. 3). En flik 37 er glidbart anordnet på den nedre ende av slamrøret 32 med en O-ring 3 8 anordnet der imellom for å hindre fluid fra å lekke der imellom. Fliken 37 er plassert i en motsvarende utsparing 39 i en sylindrisk seksjon 34. Dette arrangement tillater en slags kuleleddbeve-gelse mellom platen 11 og bæreelementet 24 og innbyrdes bevegelse i lengderetningen dem imellom.

Det vises igjen til fig. 2, hvor et verktøy 4 som skal gripe et rør, er fastgjort og henger ned fra bæreelementet 24 i apparatet 1. Et slikt verktøy kan være innrettet til å bli ført inn i den øvre ende av røret, idet gripeelementer på verktøyet er radialt forskyvbare for å gå i inngrep med in-nerveggen i røret for derved å feste røret til verktøyet.

I bruk er et rør 40 som skal koples til en rørstreng som holdes i en edderkopp (ikke vist), plassert over verktøyet 4. Verktøyet 4 griper røret 40. Apparatet 1 og røret 4 0 senkes gjennom bevegelse av det toppdrevne rotasjonssystem, slik at røret 4 0 befinner seg i umiddelbar nærhet av rørstrengen som holdes i edderkoppen. På grunn av blant annet produksjons-toleranser i røret 40, retter røret seg imidlertid ofte ikke inn fullstendig på linje med røret som holdes i edderkoppen.

Apparatet 1 tillater at små vertikale og horisontale bevegel-ser foretas. Stempelsylindrene 28 og 29 tillater vertikal bevegelse og kan være fjernstyrt. Stempelsylindrene 28 og 29 kan være av den pneumatiske, kompenserende type, dvs. deres innvendige trykk kan reguleres for å kompensere for vekten av røret 40, slik at bevegelse av røret kan utføres med minimal kraft. Pneumatiske, kompenserende stempelsylindre reduserer også faren for skade på gjengene på rørene. Dette kan hen-siktsmessig oppnås ved at pneumatisk fluid føres inn i stempelsylindrene 28 og 29, og trykket i disse reguleres. Stempelsylindrene 28 og 29 kan være hydrauliske eller kan være hydrauliske og forsynt med pneumatisk belg.

Rørmanipuleringsutstyr slik som sentreringshylser, kan benyt-tes for å lede hannkoplingen (ikke vist) på røret 4 0 inn i hunnkoplingen på rørstrengen som holdes i edderkoppen. Apparatet 1 tillater horisontal bevegelse av røret 4 0 i forhold til det toppdrevne rotasjonssystem 3. Så snart røret 40 er på linje med rørstrengen, kan toppen av røret 40 bringes på linje med det toppdrevne rotasjonssystem, hvilket kan utføres med rørhåndteringsutstyr. Det toppdrevne rotasjonssystem 3 er nå direkte på linje med rørstrengen som holdes i edderkoppen, og kan nå rotere apparatet l og videre verktøyet 4 og røret 4 0 for å opprette en fullstendig sammenkopling mellom røret

39 og rørstrengen.

Fig. 4 viser bæreelementet 24, verktøyet 4 og røret 40 sidelengs i en 'X'-retning ut av posisjonen på linje med det toppdrevne rotasjonssystem 3. Slamrøret 32 har beveget seg i utsparingene 36 og 39 og i lengderetningen i forhold til O-ringene 38. Stempelsylindrene 28 og 29 har beveget seg om ørene 26, 27, 30 og 31. Armene 22 og 22' har beveget seg om de sfæriske lagre 23, 23', 25 og 25'. Fig. 5 viser bæreelementet 24, verktøyet 4 og rørelementet 4 0 sidelengs i en <1>Y<1->retning. Slamrøret 32 har beveget seg i utsparingene 3 6 og 3 9 og i lengderetningen i forhold til O-ringene 38. Stempelsylindrene 28 og 29 har beveget seg om ørene 26, 27, 30 og 31. Det stive element 19 har beveget seg om akslene 18 og 18' og de sfæriske lagre 23. Fig. 6 viser rørklaven 6 svingt inn på linje med det toppdrevne rotasjonssystem 3 ved rotasjon av stempelsylindrene 9 og 10 som virker på bøylene 7 og 8. Rørklaven 6 er plassert nedenfor en hunnkopling 41 på røret 40. Røret 40 kan frigjø-res fra inngrep med verktøyet 4. Rørklaven 6 kan nå heves for å ta vekten av røret 4 0 og rørstrengen. Rørstrengen kan nå senkes ned i brønnen. Fig. 7 er en andre utførelse av den herværende oppfinnelse og er generelt lik den på fig. 1 til 6 og innbefatter videre re-guleringsstempelsylindre 42 og 43, slik at aktivering av

stempelsylindrene 42 og 43 kan bevege bæreelementet 24 og det derunder hengende verktøy 4 og rør 40 i et horisontalt plan i en x- og y-akse.

Stempelsylinderen 42 er anordnet mellom platen 11 og det stive element 19 på ører 44 og 45. Aktivering av stempelsylinderen 42 beveger bæreelementet 24, verktøyet 4 og røret 40 langs en generell x-akse om akslene 18 og 18'.

Stempelsylinderen 43 er anordnet mellom en forlengelse av armen 22 og glideren 20 på ører 46 og 47. Aktivering av stempelsylinderen 43 beveger bæreelementet 24, verktøyet 4 og røret 4 0 langs en generell y-akse om de sfæriske lagre 23 og 25 og de tilsvarende sfæriske lagre anordnet i armen 22<1>. Stempelsylindrene 42 og 43 kan la seg betjene hydraulisk eller pneumatisk og kan styres via en fjernstyringsenhet (ikke vist).

I bruk kan et rør 40 gripes av verktøyet 4 på den ovenfor beskrevne måte og senkes til den umiddelbare nærhet av rørstrengen som holdes i en edderkopp. Reguleringsstempel-sylindrene 42 og 43 kan deretter aktiveres for å oppnå innretting av rørets 4 0 hannkopling på linje med hunnkoplingen på rørstrengen som holdes i edderkoppen. Røret 40 kan deretter roteres for å oppnå en delvis sammenkopling eller holdes på linje med et tilleggsverktøy. Stempelsylindrene 42 og 43 kan deretter returneres til sine opprinnelige posisjoner for å oppnå innretting på linje med det toppdrevne rotasjonssystem 3. Det toppdrevne rotasjonssystem 3 kan deretter bru-kes for å trekke til forbindelsen opp til et forhåndsbestemt moment for å fullføre sammenkoplingen.

Det er tenkelig at ulike modifikasjoner kan foretas på ut-førelsene beskrevet ovenfor, slik som bruk av en hydraulisk motor i stedet for bæreelementet 24.

Claims (14)

1. Apparat for å lette sammenkopling av rør ved bruk av et toppdrevet rotasjonssystem, karakterisert ved at apparatet omfatter en stator (11) som kan festes til nevnte toppdrevne rotasjonssystem, og et bæreelement (24) som henger ned fra, og kan roteres sammen med, statoren (11) , hvor bæreelementet (24) skal bære et verk-tøy (4), idet det er tilveiebrakt middel (1) for a tillate i det vesentlige horisontal bevegelse av nevnte bæreelement (24) i forhold til statoren (11).

2. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte middel (1) også tillater i det vesentlige vertikal bevegelse av nevnte bæreelement (24).

3. Apparat som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte middel (1) omfatter et stivt element (19) som er anordnet mellom nevnte stator (11) og nevnte bæreelement (24) og er anordnet på i det minste én aksel (18, 18 *).

4. Apparat som angitt i krav 3, karakterisert ved at nevnte middel (1) omfatter i det minste én arm (22, 22') anordnet mellom nevnte stive element (19) og nevnte bæreelement (24) og forbundet med dette via sfæriske lagre (25, 25').

5. Apparat som angitt i hvilket som helst av kravene 2 til 4, karakterisert ved at nevnte middel (1) omfatter stempelsylindre (28, 29) anordnet mellom nevnte stator (11) og nevnte bæreelement (24) for å tillate vertikal bevegelse av nevnte bæreelement (24).

6. Apparat som angitt i hvilket som helst av kravene 2 til 5, karakterisert ved at det videre omfatter en glider (20) for å lette vertikal bevegelse av nevnte bæreelement (24).

7. Apparat som angitt i hvilket som helst foregående krav, karakterisert ved at et slamrør (32) er anordnet mellom nevnte stator (11) og nevnte bæreelement (24) .

8. Apparat som angitt i krav 7, karakterisert ved at nevnte slamrør (32) er bevegelig i forhold til nevnte stator (11) og nevnte bæreelement (24) om kuleledd (35,36,37,39).

9. Apparat som angitt i hvilket som helst foregående krav, karakterisert ved at nevnte bæreelement (24) er en hydraulisk motor.

10. Apparat som angitt i hvilket som helst foregående krav, karakterisert ved at det omfatter nevnte verktøy (4).

11. Apparat som angitt i krav 10, karakterisert ved at nevnte bæreelement (24) er i ett med nevnte verktøy (4).

12. Apparat som angitt i krav 10 eller 11, karakterisert ved at nevnte verktøy (4) skal gripe et rør (40).

13. Apparat som angitt i hvilket som helst foregående krav, karakterisert ved at apparatet innbefatter et toppdrevet rotasjonssystem (3).

14.Fremgangsmåte for å lette sammenkopling av rør ved bruk av et toppdrevet rotasjonssystem som har en stator (11), karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter trinnene fastgjøring av et verktøy til statoren (11) ved bruk av et bæreelement (24) som henger ned fra, og kan roteres sammen med, statoren (11), samt regulering av bæreelementet for å bevirke forskyvning av verktøyet horisontalt i forhold til statoren (11).