NO320520B1 - Boreanordning og fremgangsmate for a forlenge en boring - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en boreinnretning for utforsknings- og transportboringer, ifølge kravinnledningen.

Moderne boreanlegg ifølge teknikkens stand består av en mengde komponenter, som et heveverk, en stangtilskruingsinnretning, en arbeidsplattform, et stanghåndteringssystem, et stangforårdslager, et kronelager med en flasketrekkblokk og et kraftdreiehode og også en stangrampe og en gangvei for borestenger og også diverse hjelpeinnretninger til håndteringen.

Slike boreanlegg har den ulempen at de består av en mengde komponenter som på grunn av den stadige skiftingen av borelokaliteter for boreanleggene trenger en krevende og dyr logistikk og også et omfattende personale.

EP 0 243 210 A2 beskriver eksempelvis en tidligere boreanordning som er bygget opp modulært. Den omfatter alle komponentene som er nødvendig til boreanordningen, som et boretårn som kan tas fra hverandre, som ved hjelp av fire ben sitter på en forskyvbar grunnkonstruksjon. Den har i sin øvre del et kronelager og et kraftdreiehode og også et flasketrekk og i sin nedre del en bryte- og kontrainnretning. En del av boremasten blir reist opp med løftesylindre. På den forskyvbare grunnkonstruksjonen er også det tvingende nødvendige heveverket anordnet, som med tautrekk over kroneblokken oppretter en forbindelse til kraftdreiehodet. Videre står det en svingbar stanghåndteringsutlegger til rådighet som fører stangen inn i boreanordningen.

Men denne boreanordningen har i tillegg en mengde komponenter som riktignok er ordnet modulært, men som må monteres og demonteres og transporteres fra lokalitet til borelokalitet. Til dette er en betydelig personal- og logistikkinnsats nødvendig.

De samme ulempene har US 4 899 832. Her blir en transportabel boreanordning beskrevet som består av en boreenhet med et kraftdreiehode som befinner seg på en boremast, et stanghåndteirngssystem, en stangtilskruingsinnretning (Iron Routhneck) og en kronerulle, som blir stabilisert ved hjelp av to andre stålkonstruksjoner festet på siden. Foten til boremasten er lagret kippbar, riktignok bare for det formålet å reise opp masten. Stanghåndteringsinnretningen er anordnet uavhengig av kraftdreiehodeføringen på den motstående siden.

EP 0 379 187 Al beskriver et ankerboreapparat for å bringe inn jordankere, slik de finner anvendelse i bygningsindustrien med det formål å sikre skråninger eller stolpevegger. Det publiserte ankerborapparatet har et kjøretøy på larveføtter, hvor det ved hjelp av en dreiekrans sitter en apparatoverdel. Apparatoverdelen består av et driftsaggregat for kjøretøyet på larveføttene, et førerhus og en bærer utført som en mast i ett stykke til å holde det egentlige ankerborapparatet. Masten er i den nederste enden lagret svingbar. På masten er det anordnet en holdeglider som igjen har et dreieledd, hvor det gjennom en tilkopling er lagret en borelavett. Tilkoplingen bærer videre et stangmagasin til å holde dobbeltstengene. Stangmagasinet er utformet som en halvsirkel og har flere stangholdere som kan holde innerstenger som også ytterstenger. På stangmagasinet er det lagret en mateinnretning for lavetten.

Dette ankerborapparatet er bare for å bringe inn jordankere og egner seg utelukkende til trekking av ytterstenger, hvorved jordankeret forblir i borehullet. Boring av jordankere når bare noen få meter ned i marken eller i fjell. Til forlengelse av utforsknings- og transportboringer slik jordolje-, jordgassindustrien trenger er ankerborapparater uegnet.

Det oppnås vesentlige innsparinger med hensyn til utrustning av boreanlegg til forlengelse av utforsknings- og transportboringer og også på logistikk og personalomkostninger i forhold til kjente utforminger, med boreanordningen ifølge foreliggende oppfinnelse slik den er definert med de i kravene anførte trekk.

Boreanordningen ifølge oppfinnnelsen består av en bæreinnretning, hvor det på eller umiddelbar aksialt til lengdeaksen på bæreinnretningen er anordnet et kraftdreiehode som er forskyvbart ved hjelp av en føring, en stanghåndteringsinnretning som er bevegelig vinkelrett på lengdeaksen til bæreinnretningen, som er spesielt forskyvbar og som griper borestangen, hvorved bæreinnretningen i området ved foten er lagret svingbar og/eller dreibar.

Lagringen av foten til bæreinnretningen kan være montert på eller under en arbeidsplattform til et boreanlegg i området ved borkjelleren eller på et fartøy, som f.eks. et kjørbart workover-anlegg. Som arbeidsplattform kan også bakken, d.v.s. landskapsoverflaten benyttes. Med en slik boreanordning blir hoveddrifts- og handlingskomponentene integrert fordelaktig i et system. Derved bortfaller også det vanlige kronelageret for boreanlegg ifølge teknikkens stand, travelling block og også heveverket. Videre bortfaller stangrampen og den såkalte gangveien (Catwalken). Videre tillater denne integrerte byggemåten rask transport fra en borelokalitet til en annen (Rig move time) og også å redusere det nødvendige boremannskapet. Det består sogar den muligheten å heve og flytte boreanordningen ifølge oppfinnelsen ved hjelp av en Zeppeliner med løfteevne på maksimalt 160 tonn, da denne boreanordningen er vesentlig lettere enn en sammenlignbar boreanordning ifølge teknikkens stand.

Fortrinnsvis er bæreinnretningen utformet som en slags toarmet vektstang, f.eks. i form av en kassekonstruksjon.

En annen utforming forutser at det under stanghåndteringsinnretningen er anordnet en krafttilskruingsinnretning, hvor denne har en holdeinnretning og også en bryte- og kontrainnretning, hvor holdeinnretningen vanligvis er anordnet under bryte-og kontrainnretningen. Spesielt fordelaktig er det å anordne bare bryte- og kontrainnretningen i eller på bæreinnretningen og forutsette holdeinnretningen f.eks. på eller under arbeidsplattformen, for dermed å redusere vekten av bæreinnretningen. Krafttilskruingsinnretningen kan også være anordnet på arbeidsplattformen.

Boreanordningen i en annen utforming anordnes horisontalt forskyvbar. Dette har den fordelen at spesielt en opprettstående boreanordning kan beveges ut av området til borehullet og ut over dette å justere med hensyn til stanglagre h.h.v. rett overfor borehullssenteret (Centre line). Videre kan fordelaktig stenger tas ut fra flere stanglagere som er anordnet ved siden av hverandre.

I den øvre enden av bæreinnretningen er det anordnet en låseanordning som er forbundet med en stålkonstruksjon som fortrinnsvis består av et tårn eller en mast. Dette har den fordelen at det blir oppnådd ytterligere en forbindelsesavstivning h.h.v. bøyestivhet, hvorved stålkonstruksjonen kan være bygget opp vesentlig enklere og mer fleksibelt enn vanlige tårn eller master. En annen utforming forutser at låseinnretningen består av en hulsylinder, hvor det er tilkoplet en spylingsslange og hvor det er anordnet en ventil for å sikre spylingstilførselen. Nettopp når bæreinnretningen blir svingt er det fordelaktig å integrere spylingstilførselen i låseinnretningen, slik at quasi spylingen er for hånden automatisk og uten andre arbeidstrinn.

På eller i bæreinnretningen kan det være forutsatt en trommel, hvor spylingsslangen kan rulles opp, slik at risikoen for avrivning eller andre skader under inn- og utmonteringen av stengene blir unngått.

For å reise opp bæreinnretningen fra horisontal stilling til vertikal stilling er det forutsatt en heveinnretning som i en spesielt fordelaktig utforming består av en eller flere hydraulikk- eller pneumatikksylindere eller som i en annen variant er utformet som vindespill. Derigjennom blir det også fordelaktig mulig å bore i en vinkel på fra 5<0>til 90 ° i forhold til terrenget.

Kraftdreiehodet til bæreinnretningen kan være utformet forskyvbart ved hjelp av lineærdrivverk, hvorved lineærdrivverket er anordnet i eller på bæreinnretningen. Som lineærdrivverk kan eksempelvis et spindeldrivverk, et hydraulisk drivverk, et kjede- eller tautrekkverk brukes. Føringen kan eksempelvis sikres med en glideskinne, med tannstang eller føringsruller. Lineærinnretningen består av drivverk og føring.

Dette har den fordelen at både oppredningsarbeider, boreoperasjoner og snubbingoperasjoner (f.eks. rørmontering) kan gjennomføres.

I en annen utforming er det innen rekkevidde for stanghåndteringsinnretningen anordnet et stangforrådslager, hvor de enkelte stangrørene i dette stangforrådslageret er anordnet stående. Dette har den fordelen at bæreinnretningen uten ytterligere innretninger selvstendig kan få tak i stengene for deretter ved hjelp av kraftdreiehodet å forlenge i borehullet.

Stanghåndteringsinnretningen komplett eller griperne eller griperholderne er forskyvbare aksialt i forhold til lengdeaksen i bæreinnretningen, noe som på fordelaktig måte tillater å kunne håndtere stangen bedre, som f.eks. når stangen skal settes ned h.h.v. hentes opp fra stangforrådslageret. En annen fordel består i at ved hjelp av en slik stanghåndteringsinnretning er tapp- og muttergjenger til stangforbinderen et begrenset stykke sammenskyvbar.

En annen fordelaktig utforming forutser at stålkonstruksjonen har en arbeidsplattform, hvor omdreiningspunktet og/eller tyngdepunktet til bæreinnretningen er anordnet over eller under arbeidsplattformen.

Gjennom de mange variasjonsmulighetene til boreanordningen blir det mulig å tilpasse boreanordningen til de stedlige forholdene til borelokaliteten.

En annen fordelaktig utforming forutser at på bæreinnretningen og/eller stålkonstruksjonen er anordnet en demperinnretning som forhindrer at ved oppstillingen av bæreinnretningen h.h.v. arreteringen forårsakes skader gjennom ukontrollerte sammenstøt. Dermed kan det fordelaktig bli oppnådd en dempning av belastningen ved oppstillingen eller nedleggingen av bæreinnretningen.

På eller i bæreinnretningen er en ledning til spylingen forutsatt, hvor den nedre tilkoplingen for ledningen er forbundet med spylepumpen og den øvre tilkoplingen gjennom hulsylinderen er forbundet med spylingsslangen. Dette tillater på fordelaktig måte integreringen av ytterligere en enhet i bæreenheten, nemlig spylingsforsyningen til boringen.

Krafttilskruingsinnretningen er i en spesiell utforming forbundet svingbar med bæreinnretningen ved hjelp av hengsler som er anordnet på en side av krafttilskruingsinnretningen eller i en annen variant forbundet slik at den er forskyvbar vinkelrett på aksen til bæreinnretningen. En annen mulighet er hevingen av krafttilskruingsinnretningen gjennom en kopling med kraftdreiehodet. Fordelen med en slik utforming ligger i at Downhole-equipment (den underjordiske utrustningen) også for en bæreinnretning stående loddrett i borehullet kan bygges inn. Hengslet kan f.eks. være utformet som et sveisehengsel. Krafttilskruingsinnretningen kan også på konvensjonell måte monteres på arbeidsplattformen.

Boreanordningen er i en annen utformingkarakterisert vedat en del av stålkonstruksjonen, fortrinnsvis en eller flere hjørnestolper på stålkonstruksjonen er utformet som stangforrådslagere eller som holdere for stangholdere. Hermed blir det spart vekt som forenkler hele innretningen, da det trengs færre byggedeler, noe som alt i alt på den ene siden gir en omkostningsbesparelse og på den andre siden muliggjør et modulsystem. Stangforrådslageret h.h.v. holderen for en stangbeholder kan med denne utformingen også være lagret dreibar om sin lengdeakse. Her igjennom blir det på en fordelaktig måte oppnådd at ladingen av magasinet kan foregå uavhengig av den kontinuerlige boredriften h.h.v. for uttak befinner det seg alltid en stang innen rekkevidde for stanghåndteirngssystemet. Spesielt fordelaktig er også en utforming som forutser at boreinnretningen og/eller stangforrådslageret er montert på et kjøretøy eller på en tilhenger og dermed blir transportmuligheten og også fleksibiliteten ved innsats tydelig forhøyet.

Det blir også krevet et boreanlegg som erkarakterisertmed at to eller flere boreanordninger er anordnet som vekselvis blir beveget, eller dreid, eller svingt over midten av borehullet. På fordelaktig måte blir det derved oppnådd at boretiden kan bli vesentlig redusert, da en boreanordning kan lades opp mens en annen boreanordning forlenger boringen videre. Da den oppladete boreanordningen under ladeforløpet ikke befinner seg over borehullet er de to boreanordningene i stand til å forbinde tidligere ladede stenger med borestrengen i borehullet og å forlenge boringen videre. Dermed blir det også på en fordelaktig måte skapt et boreanlegg som det tilnærmet kontinuerlig kan bores med. Det trengs også bare et minimum av borepersonale, da boreanlegget ifølge oppfinnelsen spesielt ved håndteringen av stengene, Casings etc. kan kjøres nesten helautomatisk. Boreanordningene som er lagret dreibart må ikke være forbundet med hverandre og kan bli drevet separat.

En spesiell utforming av et slikt boreanlegg forutser at to boreanordninger er anordnet i alt vesentlig symmetrisk, spesielt aksesymmetrisk i forhold til midten av borehullet, hvorved boreanordningene er forbundet med hverandre. Denne forbindelsen blir på utvalgt måte opprettet gjennom en kinematisk kjede, en klokjede, et tau eller en kjetting. Dermed kan det på fordelaktig måte bli oppnådd at energiinnsatsen for å legge ned en svingbar boreanordning ved samtidig oppsetting av en annen boreanordning, hvor begge aksene til boreanordningene forløper parallelt kan reduseres. Boreanordningene som er lagret dreibare må ikke være forbundet med hverandre og kan bli drevet separat.

Denne fordelen kan også bli oppnådd når det mellom de to boreanordningene er anordnet en stålkonstruksjon, hvor de to boreanordningene vekselvis er arretert, hvorved boreanordningene er forbundet med hverandre ved hjelp av tau eller kjetting over et omløpspunkt eller en omløpsrulle som er anordnet i stålkonstruksjonen.

Ved anordning av en demperinnretning på bæreinnretningen til boreanordningen eller stålkonstruksjonen, hvor demperenheten f.eks. består av en hydraulikksylinder og en strupeventil har den fordelen at belastningen ved å reise opp eller å legge ned en bæreinnretning for boreanordningene kan bli avdempet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til forlengelse av boringen og også til montering av borestenger erkarakterisert vedat en stang på en bæreinnretning til en boreanordning ifølge krav 5-25 blir rullet, hvor kraftdreiehodet befinner seg i en øvre stilling og griperne til stanghåndteringsinnretningen er kjørt inn i bæreinnretningen og så griper stanghåndteringsinnretningen stangen så snart denne ligger på bæreinnretningen i den forutsatte posisjonen. Videre blir bæreinnretningen ved hjelp av heveinnretningen stilt opp fra den vannrette posisjonen til en posisjon mellom 5° og 90°, hvor det i en utvalgt utforming når den når opp i den vertikale eller nær vertikale posisjonen blir bæreinnretningen arretert i en stålkonstruksjon h.h.v. i en mast eller et tårn. Under hevingen av bæreinnretningen eller etter arreteringen av bærekonstruksjonen blir kraftdreiehodet gjennom drivakselen (Drive-shaft) til kraftdreiehodet skrudd til stangen og kontret og videre med stanghåndteringsinnretningen eller ved hjelp av lineærdrivverket kjørt opp i det øvre området til stangtilskruingsinnretningen, hvor den nedre bryte- og kontrainnretningen til stangtilskruingsinnretningen fatter om den nedre stangforbinderen til stangen og holdeinnretningen holder strengen. Så blir stangen ved hjelp av kraftdreiehodet eller stangtilskruingsinnretningen skrudd sammen med borestrengen i borehullet. Stanghåndteringsinnretningen blir igjen kjørt inn i bæreinnretningen og holdeinnretningen til den nedre stangen som er forbundet med boremeiselen blir åpnet og boringen kan begynne, hvorved kraftdreiehodet blir senket ned i bæreinnretningen. Med en slik fremgangsmåte kan en boring med en integrert boreanordning fleksibelt og raskt bli gjennomført med et lite boremannskap.

Et annet fremgangsmåtetrinn forutser at bæreinnretningen mellom holdingen av stangen og forberedelsen til boring og sammenskruingen med den nedre stangen blir forskjøvet horisontalt, noe som har den fordelen at enn annen boreinnretning under dette kan forlenge boringen videre. En annen utforming av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen forutser at stangen kan tas ut av et stangforrådslager, hvor borestangen er anordnet loddrett, ved hjelp av stanghåndteringsinnretningen som er integrert i en boreanordning ifølge krav 1 og videre gjennom stangforbinderen bli skrudd til med kraftdreiehodet og brakt i boreposisjon. Fordelen med en slik fremgangsmåte ligger i at med den integrerte boreanordningen kan forlengelsen av en boring bli gjennomført plass- og energisparende. I en annen utforming av fremgangsmåten kan stangforrådslageret etter uttak av en stang gjennom stanghåndteringsinnretningen bli dreid om sin egen lengdeakse inntil den neste stangen fra stangforrådslageret er innen rekkevidde for stanghåndteringsinnretningen. Dermed står på en fordelaktig måte den neste stangen til rådighet for det neste boreavsnittet.

Fremgangsmåten kan fordelaktig også være utformet dithen at boreanordningen etter avslutningen av et boreavsnitt og løsning av kraftdreiehodet fra borestrengen i borehullet dreid om sin lengdeakse og videre ved hjelp av stanghåndteringsinnretningen, etter å ha kjørt opp kraftdreiehodet, blir en ny stang tatt ut av stangforrådslageret. Dermed blir midten av borehullet fritt og mens stanghåndteringsinnretningen lader boreanordningen med en ny stang kan en annen boreanordning forlenge boringen videre. Et annet fremgangsmåtetrinn forutser at to eller flere boreanordninger blir brakt i stilling rundt et borehull, hvorved avvekslende en borestang blir forlenget mens en eller flere av de andre boreanordningene blir forberedt gjennom å ta opp en stang til boringen. Gjennom dette vekslende spillet av to eller flere boreanordninger kan en høyere borefremgang pr. tidsenhet bli oppnådd og utrustningsdødtidene redusert.

En annen utforming av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen forutser at til monteringen av borestenger fra stangforrådslageret blir en stang tatt ut, mens stangforrådslageret samtidig blir beskikket med andre stenger, noe som har den fordelen at utrustningstiden kan bli minimert enda sterkere, fordi det å beskikke stangforrådslageret kan foregå uavhengig av forlengelsen av boringen. Dette reduserer også borestillstandstiden.

Selvfølgelig kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i omvendt rekkefølge anvendes til å demontere stenger, hvorved også elevatorene som er anordnet under kraftdreiehodet og selvstendig omslutter stangen (Tool-Joint) kommer til anvendelse. Derved blir det ikke trukket over gjengeforbindelsen.

Istedenfor stenger kan også foringsrør, rørstrekk, rørlegging osv. anvendes. Stangforrådslageret kan være utformet som pipe bins eller som fingergalleri. En stang består ofte flere enkelte borestenger (double or triple stands) som er blitt skrudd sammen allerede før oppstilling i stangforrådslageret. Riktignok kan en stang bestå av bare en borestang (single stands).

Utformingseksempler av oppfinnelsen og dens komponenter blir forklart ved hjelp av figurene 1-11. Figur 1 fremstiller en bæreenhet med de enkelte komponentene, figur 2 viser bæreenheten sett fra siden, figur 3 omfatter en føring til et kraftdreiehode (Top Drive) sett ovenfra, figurene 4 og 6 en stanghåndteringsinnretning sett fra siden og ovenfra, figur 5 viser en gripeenhet sett fra siden langs linjen AA<1>i stanghåndteringsinnretningen i figur 4, i figur 7 er det fremstilt en krafttilskruingsinnretning sett ovenfra, et snitt gjennom en låseinnretning med integrert spylingstilførsel vises i figur 8, figur 9 viser et boreanlegg sett ovenfra som forutser to boreanordninger som ligger rett overfor hverandre, figur 10 viser et boreanlegg med to boreanordninger ifølge oppfinnelsen sett fra siden, figur 11 et annet utformingseksempel av en føring for kraftdreiehodet i bæreinnretningen 1. Figur 1 viser en bæreinnretning 1 utført som toarmet vektstang 1, hvor kraftdreiehodet 2, en stanghåndteringsinnretning 30 og en Iron-Roughneck 4 er integrert, som er bygget opp av en bryte- og kontrainnretning 11 og også en holdeinnretning 12, hvorved opsjonelt kan holdeinnretningen være anordnet på en arbeidsplattform for f.eks. å spare vekt, også utenfor f.eks. under den toarmede vektstangen 1. Den toarmede vektstangen 1 kan i dette utformingseksemplet gjennom en svingeinnretning 5 legges om fra den horisontale stillingen til den vertikale stillingen og videre over en dreiekrans 6 som f.eks. kan bestå av en tannkrans være lagret dreibar om lengdeaksen i vertikalstillingen til den toarmede vektstangen. Selvfølgelig kan slik bæreinnretning også være utført bare med en svingeinnretning 5 eller en dreiekrans 6. Forbindelseselementet 13 er i sin øvre ende forbundet med bæreinnretningen 1 over et svingelager med bolter 8, nede sitter det på dreiekransen 6. Her er den øvre delen til forbindelseselementet 13 utformet som øye, Hvor bolten 8 på svingelageret er lagret. Over forskyvningsinnretningen 3 er holdeplaten 18 for heveinnretningen (ikke fremstilt) forbundet med dreiekransen 6 eller forbindelseselementet 13, slik at holdeplaten 18 blir beveget med ved en dreiebevegelse for boreanordningen.

Kraftdreiehodet 2 er i dette utformingseksemplet forsynt med to motorer 28 som over kraftdreiehodet 2 leder dreiemomentet inn i borestangen. Kraftdreiehodet blir parallelt med lengdeaksen til den toarmede vektstangen 1 beveget ovenfra og ned h.h.v. nedenfra og opp, fortrinnsvis ved hjelp av lineærdriwerket (ikke fremstilt) som er integrert i den toarmede vektstangen 1.

I den øvre enden av den toarmede vektstangen 1 er det et innføringsdeksel 70 for en låseinnretning 60 fast forbundet med den toarmede vektstangen som den toarmede vektstangen raster inn og blir låst med i en ikke fremstilt festeinnretning på en stålkonstruksjon. Opsjonelt kan det i denne låseinnretningen også bli integrert en spylingstilførselsinnretning. Blir boreanordningen brukt uten stålkonstruksjonen, som f.eks. ved flat boring så bortfaller låseinnretningen 60 og også innføringsdekslet 70.

Boreanordningen sitter på en forskyvningsinnretning 3 som ved hjelp av ruller 15 kan forskyves på føringene h.h.v. skinnene 16. I dette eksemplet blir kraftdreiehodet 2 ført utenpå det toarmede vektstangen ved hjelp av et holdeblikk 25, hvor kraftdreiehodets hus 26 med kraftdreiehodet 2 er festet. 27 viser drivakselen til kraftdreiehodet. Som alternativ (ikke fremstilt) kan føringen av kraftdreiehodet også være anordnet inne i bæreinnretningen.

Figur 2 viser fra siden en toarmet vektstang som her er utført rettvinklet, hvor kraftdreiehodet 2 blir ført utenpå den toarmede vektstangen ved hjelp av et holdeblikk 25, hvor kraftdreiehodets hus 26 med kraftdreiehodet 2 blir festet. Selvfølgelig kan også en bæreinnretning avrundet i hjørnene h.h.v. en toarmet vektstang anvendes. I området til stanghåndteringsinnretningen 30 befinner griperne 37 seg som stangen blir grepet med. Griperne er ved hjelp av en griperholder 36 forbundet med hverandre. Griperholderen 36 kan være anordnet forskyvbar. I det nedre området til den toarmede vektstangen 1 er Iron-Roughneck (stangtilskruingsinnretningen) 4 integrert. I en annen utforming av den toarmede vektstangen 1, som ikke er vist, er ingen stangtilskruingsinnretningen integrert, denne befinner seg i denne varianten på arbeidsplattformen. Ved foten av den toarmede vektstangen 1 er det fremstilt en svingeinnretning 5 som sitter på en dreieinnretning som i dette eksemplet er utformet som en dreiekrans 6 som blir drevet av motoren 10. Dreieinnretningen er lagret i et dreielager 19, her et valselager (kulerullelager eller kulelager er også mulig). Dreiekransen 6 sitter i en forskyvningsinnretning 3 som er utformet son lineærføring og som kan forskyves med hele den toarmede vektstangen 1 forover h.h.v. bakover (i figur 2 mot høyre h.h.v. venstre), altså inn over borehullet eller bort fra borehullet. Alt etter anvendelseskravene kan bæreinnretningen 1 også drives bare med en dreieinnretning eller en forskyvningsinnretning eller en svingeinnretning eller en kombinasjon av to av disse innretningene.

Holdeplaten 18 for heveinnretningen 7, som her er utformet som teleskopsylinder, tjener som holder for denne. Heveinnretningen 7 er oppe lenket til bæreinnretningen (ikke vist med riktige vinkler). Stanghåndteringsinnretningen 30 er i dette eksemplet blitt fremstilt forenklet. Slik kan ikke en oppad- og nedadgående bevegelse bli utført.

Føringsskinnene 22 montert som skal tjene til å holde kraftdreiehodets holdeblikk 25. Dette holdeblikket 25 består i dette eksemplet av en bøyekonstruksjon som er dannet av en U-formet kantprofil, hvor rulleaksene 24 til føringsrullene 23 blir montert på siden. På holdeblikket 25 er videre kraftdreiehodets hus 26 med drivakselen 27 til kraftdreiehodet montert. Denne akselen befinner seg under boringen over midten av borehullet 9.

Føringsrullene 23 er lagret med valselagre og tjener til føringen av holdeblikket 25 i lineær akse.

Ved hjelp av et lineærdrivverk (ikke fremstilt) kan gjennom denne ovenfor nevnte anordningen en lineærbevegelse for holdeblikket muliggjøres. Lineærdriwerket kan realiseres såvel over kjetting som også over tau. En annen mulighet ville være en heveinnretning for holdeblikket 25 med kraftdreiehodets hus 26 ved hjelp av en hydraulikksylinder som likeledes holdeblikket 25 blir beveget aksialt til lengdeaksen i bæreinnretningen 1.

Figurene 4, 5, og 6 viser et utformingseksempel for en stanghåndteirngsenhet. Stanghåndteringsinnretningen 30 består av en saks 34 for å muliggjøre løftet fra bæreinnretningen 1, fra en lineærføring 39 på overglideren 45 og av to gripeenheter som hver består av griperholderen 36, selve griperen 37, en griperarm 38, en spredningskjegle 41, en holdeplate 46 og også ruller for griperarmen 48.

Løftebevegelsen blir i dette utformingseksemplet mulig gjennom et saksesystem. Denne saksen 34 er på den ene siden fiksert med fastlageret 51. På den andre siden av saksen 34 er det festet ruller 40 som ligger i føringen til grunnglideren 35 eller overglideren 45. Gjennom en hydraulikksylinder 33 som er bygget inn i det nedre sakseområdet mellom aksene, og riktignok på en løs og en fiksert side av saksen, kan saksen 34 bli trukket sammen eller utvidet. For å lette løftebevegelsen fra det nedre dødpunktet blir denne bevegelsen understøttet gjennom trykkfjærer 50. Kinematikken til løfteinnretningen kan også bli formet slik at løftingen ut av dødpunktet blir unngått. Dette kan f.eks. skje ved at som sluttstilling ikke den lukkede stillingen til saksen 34 i

Kinematikken til løfteinnretningen kan også bli formet slik at løftingen ut av dødpunktet blir unngått. Dette kan f.eks. skje ved at den lukkede stillingen for saksen 34 i alt vesentlig parallelt med sylinderen ikke blir valgt som sluttstillingen, men at det blir stående igjen en restvinkel på eksempelvis 15°.

For å forenkle bortsettingen av stengene (Pipes) 78 er på overglideren 45 griperholderen 36 anordnet lineært kjørbar. Over en pneumatikk- eller hydraulikksylinder 32 som er festet ved hjelp av en holder 42 på overglideren kan denne griperholderen 36 bli beveget parallelt med aksen til bæreinnretningen 1. Dessuten består gjennom lineærføringen 39 muligheten til innkjøring av stangen i skru- og bryteinnretningen til Iron-Roughneck 4.

På griperholderen 36 i figurene 4 og 5 er det i hver av endene en spredningskjegle 41, en sylinder 31, en holdeplate 46 for griperarmene 38 og også tilbakestillingsfjærer 49, gripere 37 og ruller 48 festet for griperarmene 38.

Gjennom å kjøre opp sylinderen 31, hvor spredekjeglen 41 er festet på stempelstangen blir det nedre området til griperarmene 38 over rullene 48 trykket fra hverandre og derav det øvre området til griperarmene 38 kjørt sammen. Griperne 37 kan over heveforholdet til griperarmen 38 skape en tilstrekkelig kraft til å holde stangen (ikke vist). Blikkholderen 42 og 43 tjener som holdere for sylinderen 32. For å motvirke en dreining av saksen 34 er det forutsatt forsterkerribber 47 utformet som laskeplater. Riktignok kan også andre stanghåndteringsinnretninger bli brukt.

I figur 7 er det vist en krafttilskruingsinnretning 4 sett ovenfra. Denne krafttilskruingsinnretning 4 er festet på en grunnplate 87 og kan bli svingt ved hjelp av et hengsel 81.

Krafttilskruingsinnretningen er festet på hengsler 81 som er forbundet med bæreinnretningen 1 for å gjøre monteringen av Downhole Equipment mulig. Krafttilskruingsinnretningen blir sikret gjennom en låseklinke 89 med en lås, for å hindre en bortsvinging under boringen. Avstandsholderen 82 befinner seg mellom grunnplaten til Iron-Roughneck og bæreinnretningen 1 og tjener samtidig som demperenhet i innklinket tilstand.

Spesielt med den nå dreibare utformingen av en boreanordning ifølge oppfinnelsen behøver ikke krafttilskruingsinnretningen 4 å være integrert i bæreinnretningen, men kan f.eks. være anordnet på arbeidsplattformen.

Figur 8 viser i en spesielt utformingseksempel for en bæreinnretning 1 som er kombinert med stålkonstruksjon en låseinnretning med integrert spylingstilførsel under låseforløpet. Denne låseinnretningen 60 består av et grunnlegeme 62, en innenforliggende hulsylinder 67, et deksel 65 og også pakningene 64, 66, 68. Volumstrømmen til spylingen blir ledet inn gjennom den øvre åpningen 71 på grunnlegemet (stator) 62. Spylingen kan, når trykket Pi i styringstrykkammeret 72 står på og hulsylinderen 67 befinner seg i en nedre låsestilling, gjennom boringen 69 nå inn i innerrommet til hulsylinderen 67 og spylingsslangen som er integrert i bæreinnretningen 1 får tilførsel gjennom åpningen 75. Hulsylinderen blir tettet med pakningene 68, 66 og 64. På åpningen 71 blir (ikke vist) slangen tilkoplet som fører til spylingspumpen.

Statoren 62 er delt i to områder og gjennom pakningen 64 blir det foretatt en tilsvarende tetting av områdene. Det første området er spylingstrykkområdet (A) i spylingsrommet 63, det andre området består av styringstrykkamrene 72 og 73 (Bl, B2). Ved å pålegge trykkkammeret (Bl) 72 med Pi blir spylingen tilført over åpningen 71 og samtidig låses bæreinnretningen 1 gjennom innkjøringen av hulsylinderen 67 i innføringsdekslet 70. Innføringsdekslet 70 representerer den øverste delen av bæreinnretningen 1. Tettingen mellom låseinnretningen 60 og innføringsdekslet 70 foregår ved hjelp av en pakning 74. På innersiden av dekslet 70 er spylingsforbindelsesslangen 59 ved hjelp av en forbinder 57 tilkoplet et forbindelses-eller koplingsstykke 58. Forbindelses- eller koplingsstykket 58 er festet på dekslet 70. Spylingsforbindelsesslangen 59 fører til spylehodet.

Ved å pålegge trykkammeret (B2) 73 med P2blir bæreinnretningen 1 gjennom utkjøringen av hulsylinderen 67 fra innføringsdekslet 70 i bæreinnretningen 1 låst opp og spylingen avbrutt, da den øvre knasten 75 på hulsylinderen 67 innført i det øvre området til statoren 62 og gjennom en pakning 61 i stator kan et strømbrudd følge.

I figur 9 sett ovenfra er det skissert et boreanlegg med to boreanordninger. Anvendelsen av to toarmede vektstenger h.h.v. boreanordninger har den fordelen at mens den ene boreanordningen borer kan den andre boreanordningen lades med en ny stang fra stangforrådslageret 79 h.h.v. forberedes for sammenskruingen med stangen som befinner seg i borehullet 103. Det å gripe en stang 78 fra forrådslageret 79 foregår slik at den toarmede vektstangen i loddrett stilling over dreieinnretningen 6 blir dreid ca. 90° og deretter ved hjelp av stanghåndteringsinnretningen som er anordnet i stanghåndteirngsområdet 30 i den toarmede vektstangen, griper en stang 78 og videre blir dreid tilbake til den opprinnelige posisjonen. Ved hjelp av en forskyvningsinnretning 3 kan hele anlegget i en lineær føring bli kjørt så langt i retning av borehullet 103 at stangen befinner seg over midten av borehullet 9. Forskyvningsinnretningen erkarakterisertmed ruller 15 på sidene som blir ført på to skinner 16. Hjørnestolper i en stålkonstruksjon (ikke vist) er gitt betegnelsen 90, hvor bæreinnretningen 1 blir arretert ved hjelp av dekslet 70. Forskyvningsinnretningen 3 kan f.eks. unnværes når bæreinnretningen blir beskikket med stangen i horisontal stilling. Over låseinnretningen 60, som er avbildet i figur 8, blir spylingen over innføringsdekslet 70 ledet inn i stangen h.h.v. borehullet. Etter boreforløpet blir den toarmede vektstangen ved hjelp av forskyvningsinnretningen 3 kjørt ut av borehullsområdet, etter at låseinnretningen 60 er blitt løst ut av en ikke vist arreteringen i en stålkonstruksjon. Som forskyvningsinnretning kan f.eks. også en glider bli brukt.

Stangforrådslagrene 79 tar stangen 78 opp. De kan være utformet slik at stenger med forskjellig lengde eller forskjellige diametere kan stilles opp i en holder. I dette utformingseksemplet er det på begge sider av hver boreanordning oppstilt stående tre stangforrådslagere 79. Her er stangforrådslagrene 79 anordnet stående på et forskyvningssystem av skinner 95, 96.1 dette eksemplet befinner tverrskinnene 96 seg under den langsgående skinnene 95 som i alt vesentlig er anordnet parallelt med forskyvningsinnretningen 3.

Holderen 79 for stengene kan ved hjelp av dette forskyvningssystemet bli forskjøvet i to retninger og byttes ut innbyrdes.

Systemet er utformet med skinner 95, 96 såvel på langs som også på tvers. Holderne omfatter sporkransruller på undersiden, hvor de lineære bevegelsene kan gjennomføres sikkert.

Forandringen fra langsgående til tverrgående bane kan spesielt foregå over dreiebord 97 eller dreieskive eller med en løfteinnretning (ikke vist).

Med dreiebordsutformingen står holderen på et skinnesystem som er installert på en dreieinnretning. For å komme fra den langsgående til den tverrgående retningen blir holderen dreid ved hjelp av dreiebord. Holderen kan nå rulle i til en bakre posisjon. For igjen å komme til lengderetningen blir det på nytt dreid ved hjelp ved hjelp av dreiebord.

En annen utforming er en løfteinnretning under den tverrgående transportskinnen 96. Holderen blir forskjøvet på langs. I skifteposisjonen fra tverrgående til langsgående blir tverrskinnen løftet opp. De langsgående rullene løftes opp fra skinnen 95 og de tverrgående rullene settes ned på den tverrgående skinnen 96. Nå kan holderen på den bakre banen bli rullet fra to langsgående skinner 95.

Holderen 79 omfatter ikke vist langsgående og tverrgående ruller som er høydeforskjøvet for i skinnesystemet å kunne være uavhengig av hverandre.

Figur 10 viser et utformingseksempel for et boreanlegg ifølge oppfinnelsen sett fra siden under forlengelse av en boring med en stålkonstruksjon.

Stålkonstruksjonen består av hjørnestolper 90, hvor her bare de to bakre er vist og også en forbindelses- h.h.v. dekkplate 98 som forbinder hjørnestolpene med hverandre og gir stålkonstruksjonen stabilitet. Utover dette er det på denne festet låseinnretningen 60 som en boreanordning kan bli arretert med ved innføringsdekslet til bæreinnretningen 70. De nødvendige spylingsslangene er ikke vist. Forbindelsesplaten 98 kan også bestå av ståldragere som er fast forbundet med hverandre. Også hjørnestolpene 90 kan være bygget opp av stålprofiler som er forbundet med hverandre. Stålkonstruksjonen kan også være bygget opp av to, ter eller flere hjørnestolper 90.

På stålkonstruksjonen mellom hjørnestolpene kan det som i dette utformingseksemplet være anordnet en arbeidsplattform 100 som befinner seg omtrent i høyde med dreiekransen 6 eller svingeinnretningen 5. På arbeidsplattformen 100 er en innretning festet som holder holdekilene 80. Disse tjener til å fange opp h.h.v. holde stangen som befinner seg i borehullet 103 under ladingen med en ny stang 78 fra stanglageret 79.

Krafttilskruingsinnretningen 4 er i figur 10 anordnet på bæreinnretningen 1 og nærmere bestemt i det nedre området. I en ikke vist variant av boreanlegget er krafttilskruingsinnretningen ikke anordnet på bæreinnretningen men på arbeidsplattformen 100.

Begge bæreinnretningene 1 har forenklede stanghåndteringsinnretninger 30 som det ikke kan gjennomføres noen løftebevegelser med. En slik anordning er eksempelvis også da nødvendige når det med opprett stående stangforrådslagere 79 er fingre som tjener til å holde eller arretere stengene 78, som er anordnet vertikalt bevegelige. Men i normale tilfeller blir det anvendt stanghåndteringsinnretninger 30 som kan utføre løftebevegelser.

Stangforrådslagere h.h.v. stangholderne 79 er oppstilt på en plattform ved siden av hverandre. De er fylt med stenger 78.

Bæreinnretningene 1 er over forskyvningsinnretningen 3 ved hjelp av rullene 15 på skinnene 16 forskyvbare langs plattformen 101.

Bæreinnretningene 1 er også lagret dreibare over dreiekranser 6, for f.eks. å utføre en 90-dreining for uttak av en stang 78 av stanglageret 79. Svingeinnretningen 5 og løfteinnretningen 7 kan i dette tilfellet unnværes. Men de kan brukes når det i andre borelokaliteter f.eks. med bare en boreanordning blir boret på skrå eller bæreinnretningen 1 skal reises opp for første gang.

Figur 10 viser boreanordningen til høyre kort før boringen, hvor den på grunn av den bedre stabiliteten er løsbart forbundet med stålkonstruksjonen over innføringsdekslet 70 og låseinnretningen 60. Borestangen 14 befinner seg allerede i borehullet 103, men stanghåndteringsinnretningen 30 er ennå ikke kjørt inn i bæreinnretningen. Den andre venstre boreanordningen kjører akkurat nå på skinnene 16 bakover, altså bort fra borehullet (i figuren mot venstre) for å lade en ny borestang 78 fra et av stangforrådslagrene 79 ved hjelp av stanghåndteringsinnretningen 30. Arreteringen i stålkonstruksjonen er løst.

Figur 11 beskriver et annet utformingseksempel på en kraftdreiehodeføring, hvor føringen er anordnet inne i bæreinnretningen 1.1 denne utformingsvarianten blir det i bæreinnretningen montert føringsskinner 22 som ved hjelp av føringsrullene 23 tjener til å holde føringsblikkene 20 på sidene. På disse føringsblikkene 20 på sidene er rullene 23 montert for aksialbevegelsen. Disse føringsrullene 23 er f.eks. valselagret og fører hele strukturen i lineær akse. På føringsblikkene 20 på sidene er laskeplater 21 sveiset på som tjener som forsterkning for holdeblikkene. På denne sveisekonstruksjonen blir holdeblikket 25 for kraftdreiehodet (Top Drive) montert. Ved hjelp av et lineærdrivverk kan det med denne ovenfor nevnte anordningen bli gjennomført en lineærbevegelse. Dette lineærdrivverket kan bli drevet såvel over kjetting, tau eller med en væsketeknisk løsning (hydraulisk, pneumatisk etc.).

En annen utforming ikke vist ifølge oppfinnelsen forutser at en stanghåndteringsinnretning ikke er anordnet direkte på bæreinnretningen 1, men på kraftdreiehodets hus 26 eller med holdeblikket 25 til kraftdreiehodets hus 26 og beveger seg med den koaksiale lengdeaksen til bæreinnretningen 1.

Claims (12)

1. Boreinnretning for utforsknings- og transportboringer, omfattende boreanordninger med en bæreinnretning (1), et kraftdreiehode (2), en stanghåndteringsinnretning (30) som griper om borestangen (78), hvor kraftdreiehodet (2) ved hjelp av en føring i eller umiddelbart på bæreinnretningen (1) er anordnet forskyvbar aksialt på lengdeaksen til bæreinnretningen (1), og at stanghåndteringsinnretningen (30) er anordnet i eller umiddelbart på bæreinnretningen (1), at innretningen (30) for stanghåndtering er bevegelig vinkelrett på lengdeaksen til bæreinnretningen (1), og at bæreinnretningen (1) er lagret svingbar og/eller dreibar umiddelbart i området til bæreinnretningsfoten,karakterisert vedat to eller flere boreanordninger er anordnet avvekslende bevegelige eller dreibare eller svingbare over sentrum av borehullet.

2. Boreinnretning ifølge krav,karakterisert vedat to boreanordninger er anordnet tilnærmet symmetrisk i forhold til borehullets sentrum, hvorved boreanordningene er forbundet med hverandre.

3. Boreinnretning ifølge krav 2,karakterisert vedat en forbindelse for boreanordningene blir dannet gjennom en i alt vesentlig kinematisk kjede, fortrinnsvis et tau eller en kjetting.

4. Boreinnretning ifølge krav 2-3,karakterisert vedat det er anordnet en stålkonstruksjon mellom to boreanordninger, hvor boreanordningene vekselvis er arretert, hvorved boreanordningene er forbundet ved hjelp av tau eller kjetting over et omløpspunkt eller en omløpsrull som er anordnet i stålkonstruksjonen.

5. Fremgangsmåte for forlengelse av en boring ved hjelp av en boreinnretning ifølge foregående krav,karakterisert vedat a) en stang på en bæreinnretning til en boreanordning blir rullet, hvorved kraftdreiehodet befinner seg i en øvre stilling og griperne på stanghåndteringsinnretningen er kjørt inn i bæreinnretningen og deretter b) griper stanghåndteringsinnretningen stangen, så snart denne ligger i den forutsatte posisjonen på bæreinnretningen c) videre blir bæreinnretningen ved hjelp av heveinnretningen rettet opp fra en vannrett posisjon til en posisjon mellom 5° og 90°, d) under hevingen av bæreinnretningen blir kraftdreiehodet gjennom drivakselen (Drive Shaft) på kraftdreiehodet skrudd sammen med stangen og kontra og videre med stanghåndteringsinnretningen eller ved hjelp av lineærdrivverket kjørt inn i det øvre området til krafttilskruingsinnretningen, hvorved bryte- og kontrainnretningen til krafttilskruingsinnretningen fatter om den nedre stangforbinderen på stangen og holdeinnretningen holder strengen, e) så blir stangen ved hjelp av kraftdreiehodet eller krafttilskruingsinnretningen skrudd sammen med borestrengen i borehullet, f) stanghåndteringsinnretningen blir igjen kjørt inn i bæreinnretningen og holdeinnretningen for den nedre stangen forbundet med boremeiselen blir åpnet og boringen startes, hvorved kraftdreiehodet blir senket ned i føringen for bæreinnretningen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat bæreinnretningen blir stilt opp i en vertikal eller tilnærmet vertikal posisjon, hvorved bæreinnretningen når denne posisjonen er nådd blir låst i en stålkonstruksjon, spesielt i en mast eller et tårn, og at de følgende fremgangsmåtetrinnene d) til f) blir gjennomført også etter låsingen av bæreinnretningen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5-6,karakterisert vedat stangen fra et stangforrådslager, hvor borestengene er anordnet stående, ved hjelp av en stanghåndteringsinnretning som er integrert i boreanordningen blir tatt ut og videre ved hjelp av stangforbinderen skrudd til med kraftdreiehodet og brakt i boreposisjonen.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert vedat stangforrådslageret etter uttak av en stang gjennom stanghåndteringsinnretningen dreies så langt om sin egen lengdeakse inntil den neste stangen kan nåes fra stangforrådslageret av stanghåndteringsinnretningen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7-8,karakterisert vedat boreanordningen etter avslutningen av et boreavsnitt og utløsning av dreiekrafthodet fra borestangen i borehullet blir dreid om sin lengdeakse og videre ved hjelp av stanghåndteringsinnretningen, etter at kraftdreiehodet er kjørt opp, tar ut en ny stang av stangforrådslageret.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 5-9,karakterisert vedat to eller flere boreanordninger blir brakt i stilling rundt et borehull, hvorved avvekslende en borestang blir forlenget, mens en eller flere boreanordninger gjennom å ta opp en neste stang blir forberedt til boringen.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 7-10,karakterisert vedå ta ut en stang fra et utstyrsforrådslager mens stangforrådslageret samtidig blir forsynt med andre stenger.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 5-6,karakterisert vedå forskyve bæreinnretningen etter opptak av stangen og forberedelse til boring og før sammenskruingen med den nedre stangen horisontalt i borehullet.