NO327071B1 - Fluktende montert gripeinnretning - Google Patents

Description

Utførelser av den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt en gripeanordning for å holde rør. Særlig vedrører aspekter ved den foreliggende oppfinnelse en gripesammenstilling av holdekiletypen som kan anordnes inne i et rotasjonsbord.

Håndteringen av rørstrenger har tradisjonelt blitt utført ved hjelp av en gripeinnretning (spider). Gripeinnretningene inkluderer typisk en flerhet av holdekiler som omgir utsiden av rørstrengen langs dens omkrets. Holdekilene befinner seg i det som vanligvis benevnes en «bolle». Bollen anses for å være overflatene på den indre bo-ring av gripeinnretningen. Innsidene av holdekilene bærer faktisk tenner som er dannet på harde metallbakker for inngrep med rørstrengen. Den utvendige overflate av holdekilene og den innvendige overflate av bollen har motsatt vendende inngrepsfla-ter som er skråstilt og som konvergerer nedover. De skråstilte flater gjør at holdekilen kan bevege seg vertikalt og radialt i forhold til bollen. I sin virkning funksjonerer de skråstilte flater som kamflater for å bringe holdekilen i inngrep med røret. Følgelig, når vekten av røret overføres til holdekilene, vil holdekilene bevege seg nedover i forhold til bollen. Etter som holdekilene beveger seg nedover langs de skråstilte overflater, presser de skråstilte overflater holdekilene til å bevege seg radialt innover til inngrep med røret. I så henseende blir dette trekk ved gripeinnretningen benevnt «selvstrammende». Holdekilene er videre utformet til å hindre frigjøring av rørstren-gen inntil rørbelastningen understøttes av andre midler.

Ved sammenskruing eller fraskruing av rørstrenger, brukes gripeinnretningen typisk til å fastholde rørstrengen i brønnhullet. I tillegg blir en elevator som er opp-hengt fra en rørkrok brukt i tandem med gripeinnretningen. Elevatoren kan inkludere et selvstrammende trekk som ligner det som er i gripeinnretningen. Under bruk forblir gripeinnretningen stasjonær under fastholdelse av rørstrengen i brønnhullet. Elevatoren posisjonerer en rørseksjon over rørstrengen for sammenkopling. Etter fullføring av sammenkoplingen, trekker elevatoren opp på rørstrengen for å frigjøre rørstrengen fra holdekilene i gripeinnretningen. Når den er frigjort fra gripeinnretningen, kan elevatoren senke rørstrengen inn i brønnen. Før rørstrengen frigjøres fra elevatoren, tillates gripeinnretningen igjen å komme i inngrep med rørstrengen for å holde rørstrengen. Etter at belastningen fra rørstrengen er flyttet tilbake til gripeinnretningen, kan elevatoren frigjøre rørstrengen og fortsette sammenskruingsprosessen.

Tradisjonelt er en gripeinnretning lokalisert over et rotasjonsbord som befinner seg på riggdekket. Mer nylig har det blitt utviklet fluktende monterte gripeinnretninger, slik at gripeinnretningen ikke kommer inn på arbeidsdekket over rotasjonsbordet. Fordi de fluktende monterte gripeinnretninger befinner seg inne i rotasjonsbordet, er gripeinnretningens håndteringskapasitet med hensyn til rørstørrelse begrenset av størrelsen av rotasjonsbordet. Nåværende design av gripeinnretninger forsterker ytterligere problemet med begrenset håndteringskapasitet med hensyn til rørstørrelse. Følgelig, for å håndtere en større rørstørrelse, må det brukes et større rotasjonsbord. Prosessen med å bytte ut det eksisterende rotasjonsbord er imidlertid generelt øko-nomisk sett upraktisk.

En annen ulempe ved enkelte gripeinnretninger som pr i dag er i bruk er fø-ringsplaten for å muliggjøre den aksiale bevegelse av rørstrengen. Føringsplaten er typisk utformet til bruk sammen med en viss rørdiameterstørrelse. Føringsplaten må derfor byttes ut når det brukes et rør med en forskjellig størrelse. Videre har mange gripeinnretninger holdekiler som holdes på plass i bollen ved hjelp av friksjon. Som et resultat av dette kan det anvendes kun en begrenset mengde dreiemoment før det skjer glidning mellom holdekilen og bollen.

Fra US 6 378 399 fremgår det en kileinnsats med granulert gripeflate, spesielt for å holde rørdeler brukt på oljefelt.

Fra US 3 675 278 fremgår det en anordning som omgir, griper og holder brønnforingsrør med glatt ende som skal senkes ned i en brønn.

Fra NO 153865 fremgår det en kilebelteanordning omfattende en understøttel-sesanordning som er innrettet til å understøttes på og dreie sammen med et brønn-boringsrotasjonsbord.

Fra CA 2 284 428 fremgår det en kilebelteanordning for rørdeler.

Fra US 6 089 338 fremgår det en i flukt montert dorholder for bruk i forbindelse med et rotasjonsbord, og fra GB 2 355 030 fremgår det en bøssing for en borerigg.

Det er følgelig et behov for en gripeanordning med økt håndteringskapasitet med hensyn til rørstørrelse. Det er videre et behov for en gripeanordning som har en føringsplate som kan tilpasses én eller flere rørstørrelser. Det er videre et behov for en gripeanordning med økt dreiemomentkapasitet.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer generelt en gripeanordning for å holde et rør. Anordningen inkluderer et hus som har en langsgående åpning som strekker seg derigjennom. En bolle er tildannet på en indre vegg i huset for å tilveiebringe en skråstilt flate for ett eller flere gripeelementer. Når gripeelementene beve-ges nedover langs skråningen, forårsaker skråningen at gripeelementene beveger seg radialt mot røret og til kontakt med røret. I en utførelse omfatter huset to hoveddelpartier som er sammenkoplet ved bruk av ett eller flere hengsler.

I et aspekt er bollen utformet som en utsparing i den indre vegg av huset. Hengslene på huset er progressivt krummet for tilpasning til den utsparte bollen, hvilket øker gripeanordningens håndteringskapasitet med hensyn til rørstørrelse.

I et annet aspekt kan anordningen inkludere én eller flere føringskiler som er anordnet på bollens overflate. Føringskilene passer sammen med føringsspor som er tildannet på en utvendig overflate av gripeelementene. Føringssporet og føringskilene minimaliserer gripeelementenes rotasjonsbevegelse i forhold til huset.

I et annet aspekt kan anordningen inkludere en utjevningsring som er forbundet til den ene eller de flere gripeelementer for synkronisering av bevegelsen til det ene eller de flere gripeelementer. Utjevningsringen kan inkludere én eller flere fø-ringslagre, som er bevegelige langs en føringsbane som er tildannet på en indre vegg av et øvre parti av huset.

I enda et annet aspekt kan anordningen inkludere en flens for montering på et rotasjonsbord. I en annen utførelse kan flensen inkludere én eller flere blokker til å passe sammen med et rotasjonsbord. Den ene eller de flere blokker minimaliserer gripeanordningens rotasjonsbevegelse i forhold til rotasjonsbordet.

I enda et annet aspekt kan anordningen inkludere en dekselsammenstilling som selektivt kan feste stil huset. Dekselsammenstillingen kan omfatte to partier, som hver kan festes til et respektivt parti av huset. Dekselsammenstillingen har et hull som er koaksialt innrettet med åpningen i huset.

I enda et annet aspekt kan anordningen inkludere én eller flere føringsruller for å muliggjøre bevegelse av røret inne i huset. Den ene eller de flere føringsruller er fortrinnsvis posisjonert rundt hullet i dekselsammenstillingen på en måte som mulig-gjør sentrering av røret. I en annen utførelse er den ene eller de flere føringsruller justerbare for tilpasning til rør med forskjellig størrelse. I den foretrukne utførelse inkluderer føringsrullene en gaffel som har et skaft i en ende, en bolt for å forbinde en rulle til gaffelen, og en monteringssammenstilling. Mer foretrukket er skaftet justerbart inne i monteringssammenstillingen.

For at de ovenfor oppregnede trekk ved den foreliggende oppfinnelse, og andre trekk som her blir betraktet og som kreves beskyttet, skal oppnås og kunne forstås i detalj, kan man nå få en mer detaljert beskrivelse av oppfinnelsen, kort sammenfat-tet i det ovenstående, med henvisning til dens utførelser, hvilke er vist på de vedføy-de tegninger. Det skal imidlertid bemerkes at de vedføyde tegninger kun illustrerer typiske utførelser av oppfinnelsen, og derfor ikke skal anses å begrense dens omfang, idet oppfinnelsen kan gi adgang til andre like effektive utførelser. Fig. 1 viser en gripeinnretning i henhold til aspekter ved den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er et skjematisk riss av en seksjon av hoveddelen i gripeinnretningen vist på fig. 1.

Fig. 3 et riss ovenfra av hoveddelen som er vist på fig. 2.

Fig. 3a er en splittegning av de krumme hengsler i hoveddelen som er vist på fig. 3.

Fig. 4a-d er et snittriss av de individuelle hengsler på fig. 3.

Fig. 5 viser et annet riss av hoveddelen med en dekselsammenstilling.

Fig. 6 viser en utjevningsring som kan brukes sammen med gripeinnretningen på fig. 1. Fig. 7 viser en føringsrulle som kan brukes sammen med gripeinnretningen på fig. 1. Fig. 1 viser en eksemplifiserende utførelse av en gripeanordning 100 i henhold til aspekter ved den foreliggende oppfinnelse. Som vist, er gripeanordningen 100 en fluktende montert gripeinnretning 100 som kan anordnes inne i et rotasjonsbord (ikke vist). Gripeinnretningen 100 inkluderer en hoveddel 10 for å romme ett eller flere gripeelementer 20 og en dekselsammenstilling 15 for hoveddelen 10.

Hoveddelen 10 i gripeinnretningen 100 er dannet ved dreibar sammenføyning av to hoveddelseksjoner 11,12 ved bruk av én eller flere tilkoblingselementer 35. Det brukes fortrinnsvis hengsler 35 som er tildannet på begge sider av hver hoveddelseksjon 11,12 til å forbinde de to hoveddelseksjoner 11,12. Hoveddelseksjonene 11,12 kan alternativt være hengslet på en side og selektivt sammenlåst på den andre side. En bolle 25 strekker seg vertikalt gjennom et nedre parti av hoveddelen 10 for å romme gripeelementer 20, så som en holdekilesammenstilling 20, som vist på fig. 2.

Fig. 2 viser en 11 av hoveddelseksjonene 11,12 som danner gripeinnretningens hoveddel 10. En flens 30 er tildannet på et øvre parti av hoveddelseksjonen 11 for forbindelse til dekselsammenstillingen 15. Ett eller flere hengsler 35 er tildannet på hver side av hoveddelseksjonen 11. Det er et mellomrom 37 mellom hvert hengsel 35 for å passe sammen med et hengsel 35 som er tildannet på den andre hoveddelseksjon 12. Et hull 38 er tildannet gjennom hvert hengsel 35 for å romme en bolt 40. Som det ses i risset ovenfra som er vist på fig. 3, er hullene 38 i hengslene 35 innrettet slik at bolten 40 kan anordnes gjennom hullene 38 for å fastholde de to hoveddelseksjoner 11,12 til hverandre.

Som ytterligere vist på fig. 3 er bollen 25 for å romme holdekilene 20 tildannet som en progressiv utsparing langs den indre vegg 42 av hoveddelseksjonen 11. Den progressive utsparing danner det skråstilte parti av den indre vegg 42, hvilket passer sammen med baksiden av holdekilene 20. For tilpasning til den progressive utsparing, kan hengslene 35 av hovedseksjonen 11 være progressivt krummet, som vist på fig. 3. Fig. 3a er en splittegning ovenfra av de krummede hengsler 35.

Fig. 4a-d viser hengslene 35S-V i detalj. Det øverste hengslet 35S er det mest krummede hengsel, fordi det øvre parti av bollen 25 har den største utsparing. Etter-som utsparingen av den indre vegg 42 minker mot bunnen av bollen 25, avtar også krumningen i de korresponderende hengsler 35S-V også progressivt. De krumme hengsler 35 gjør at hengslene 35 beholder sin evne til å holde boltene 40 som brukes til å binde sammen de to hoveddelseksjoner 11,12. Den utsparte bolle 25 plasserer holdekilene 20 lenger bort fra senter i gripeinnretningen 100, hvilket frembringer en større innvendig diameter for tilpasning til rør med større dimensjon. Det har for ek-sempel blitt funnet at for et rotasjonsbord på 952,5 mm, kan en gripeinnretning som har en uthulet bolle med krumme hengsler håndtere en rørstørrelse på opptil ca 508

mm. Sammenlignet med dette kan en typisk gripeinnretning uten krummede hengsler kun håndtere en rørstørrelse på opptil ca 355,6 mm. Aspekter ved den foreliggende oppfinnelse øker derfor håndteringskapasiteten med hensyn til rørstørrelse for en gripeinnretning som er anordnet i et rotasjonsbord med en gitt størrelse. I et annet aspekt kan bollen 25 i gripeinnretningen 100 inkludere én eller flere føringskiler 45 for å styre den aksiale bevegelse av en holdekile 20. Som vist på fig. 3 er én eller flere føringskiler 45 festet til den indre vegg i bollen 45. Føringskilen 45 kan passe sammen med et føringsspor 46 som er tildannet i lengderetningen på den utvendige overflate av holdekilen 20. På denne måte kan føringskilen 45 opprettholde banen til en holdekile 20 som beveger seg. Videre hindrer føringskilen 45 holdekilen 20 i å rotere i bollen 25 når den beveger seg aksialt langs bollen 25. Fordi holdekilen 20 ikke kan rotere inne i bollen 25, kan gripeinnretningen 100 brukes som en reservedreiemomentkilde under sammenskruing eller fraskruing av rørforbindelser.

I et annet aspekt kan ett eller flere ansatspartier 50 være festet til et nedre parti av flensen 30 av hoveddelseksjonene 11,12 som vist på fig. 5. Ansatspartiene 50 kan omfatte blokker 50 som er utformet til å passe sammen med spor som er tildannet i rotasjonsbordet (ikke vist). Blokkene 50 gjør at dreiemoment kan motvirkes mellom gripeinnretningens hoveddel 100 og rotasjonsbordet. Som et resultat av dette hindres gripeinnretningen 100 i å rotere inne i rotasjonsbordet når den brukes som en reservedreiemomentkilde under sammenskruing eller fraskruing av rørforbindelser. Fig. 5 viser også et annet riss av den utsparte bolle 25 og føringskilene 45 i henhold til aspekter av den foreliggende oppfinnelse.

I et annet aspekt kan gripeinnretningen 100 inkludere en utjevningsring 55 for å binde sammen én eller flere holdekiler 20 og for å synkronisere deres vertikale bevegelse. Som det ses av fig. 1 og 6, inkluderer utjevningsringen 55 én eller flere fø-ringslagere 60 som strekker seg radialt fra utjevningsringen 55. Utjevningsringen 55 har fortrinnsvis fire føringslagere 60 med en like avstand fra hverandre rundt omkret-sen av utjevningsringen 55. For hvert føringslager 60 er det en korresponderende føringsbane 65 som er tildannet på den indre vegg av det øvre parti av gripeinnretningens hoveddel 100, som vist på fig. 2 og 3. Føringsbanen 65 styrer den vertikale bevegelse av utjevningsringen 55 og hindrer utjevningsringen 55 i å rotere. Førings-banen 65 hjelper videre til med å sentrere røret inne i gripeinnretningen 100, og tilveiebringer bedre kontakt mellom holdekilene 20 og røret.

Som vist på fig. 1 kan en stempel- og sylindersammenstilling 70 være innfestet nedenfor hvert av føringslagerne 60, og være forbundet med en respektiv holdekile 20. Holdekilene 20 er anordnet på overflaten av den utsparte bolle 25, og kan beve-ges langs bollen 25 ved hjelp av stempel- og sylindersammenstillingen 70. Den utvendige overflate av holdekilene 20 er skråstilt, og inkluderer et føringsspor 46 til å passe sammen med føringskilen 45 i bollen 25. Den innvendige overflate av holdekilene 20 kan inkludere tenner for kontakt med røret. Under operasjon kan stempel- og sylindersammenstilingen 70 senke holdekilen 20 langs skråningen i bollen 25.1 sin tur fører skråningen holdekilen 20 radialt mot senter i gripeinnretningen 100, hvilket beveger holdekilen 20 inn i kontakt med røret. For å frigjøre røret akt ueres stempel-og sylindersammenstillingen 70 til å bevege holdekilen 20 opp skråningen og bort fra røret.

Gripeinnretningen 100 kan videre inkludere en dekselsammenstilling 15 for hoveddelen 10. Dekselsammenstillingen 15 kan omfatte to separate seksjoner som er innfestet ovenfor en respektiv hoveddelseksjon 11,12. Den seksjonerte dekselsammenstilling 15 gjør at hoveddelseksjonene 11,12 av gripeinnretningen 10 kan åpne og lukke sammen med fjerning av dekselsammenstillingen 15. Seksjonene i dekselsammenstillingen 15 danner et hull hvis senter faller sammen med senter i hoveddelen 10.

Dekselsammenstillingen 15 kan inkludere én eller flere føringsruller 80 for å lette bevegelse og sentrering av røret i gripeinnretningen 100. Føringsrullene 80 er

fortrinnsvis innfestet nedenfor dekselsammenstillingen 15, og er justerbare. Førings-rullene 80 kan justeres radialt for tilpasning til rør med forskjellige størrelser. I en utfø-relse kan føringsrullene 80 omfatte en rulle 84 som har en bolt 86 som er forbundet til en gaffel 82. Gaffelen 82 kan inkludere et skaft 88 som kan settes inn i en monte-ringsinnretning 90 for innfesting til dekselsammenstillingen 15. Skaftet 88 er justerbart inne i monteringsinnretningen 90 for å føre frem og trekke tilbake rullene 80 i forhold til monteringsinnretningen 90. Gripeinnretningen 100 har fortrinnsvis fire rulle-føringer 80 som er adskilt med lik avstand rund senter i dekselsammenstillingen 15.

I bruk er gripeinnretningen 100 fluktende montert i rotasjonssporet. Før mottak av røret justeres føringsrullene 80 for tilpasning til det innkommende røret. Holdekilene 20 er initialt i en tilbaketrukket posisjon på bollen 25. Etter at røret 20 er i den øns-kede posisjon i gripeinnretningen 100, aktueres stempel- og sylindersammenstillingen 70 for å bevege holdekilene 20 ned langs skråningen i bollen 25. Holdekilene 20 styres av føringskilene 45 som er anordnet på bollen 25. Skråningen bevirker at holdekilene 20 beveger seg radialt mot røret og til kontakt med røret. Deretter utføres operasjonen med sammenskruing/fraskruing. For å frigjøre holdekilene 20 fra røret, aktueres stempel- og sylindersammenstillingen 70 for å bevege holdekilene 20 opp langs skråningen, hvilket bevirker at holdekilene 20 beveger seg radialt bort fra røret.

Selv om det foregående er rettet mot utførelser av den foreliggende oppfinnelse, kan andre og ytterligere utførelser av oppfinnelsen tenkes ut uten å avvike fra dens grunnleggende omfang, og dens omfang er bestemt av de følgende krav.

Claims (17)

1. Gripeanordning for å holde et rør med et hus (10) som har en langsgående åpning som strekker seg derigjennom; en bolle (25) som er tildannet på en indre vegg (42) av huset (10), og ett eller flere gripeelementer (20) er bevegelige langs overflaten av bollen (25), karakterisert ved at: en overflate av bollen (25) er uthulet i forhold til én eller flere tilkoblingselementer (35) av huset og den ene eller de flere tilkoblingselementer (35) er progressivt krumme for å oppta den uthulte bollen.

2. Gripeanordning som angitt i krav 1, hvor den ene eller de flere tilkoblingselementer (35) er krumme for tilpasning til den uthulte bolle (25).

3. Gripeanordning som angitt i krav 2, hvor den ene eller de flere tilkoblingselementer (35) omfatter ett eller flere hengsler.

4. Gripeanordning som angitt i krav 1, hvor huset (10) omfatter to hoveddelseksjoner (11,12) som er forbundet ved bruk av den ene eller de flere tilkoblingselementer (35).

5. Gripeanordning som angitt i krav 1, videre omfattende én eller flere føringskiler (45) som er anordnet på overflaten av bollen (25).

6. Gripeanordning som angitt i krav 5, hvor hvert av det ene eller de flere gripeelementer (20) inkluderer et føringsspor (46) til å passe sammen med en respektiv føringskile.

7. Gripeanordning som angitt i krav 6, hvor den ene eller de flere føringskiler minimaliserer rotasjonsbevegelse av det ene eller de flere gripeelementer (20) i forhold til den uthulte bolle (25).

8. Gripeanordning som angitt i krav 1, hvor huset (10) inkluderer en flens (30) for montering på et rotasjonsbord.

9. Gripeanordning som angitt i krav 1, videre omfattende én eller flere føringsrul-ler (80) for å lette bevegelse av røret.

10. Gripeanordning som angitt i krav 9, hvor den ene eller de flere føringsruller er posisjonert rundt hullet i dekselsammenstillingen på en måte som er i stand til å sentrere røret.

11. Gripeanordning som angitt i krav 9, hvor den ene eller de flere føringsruller kan justeres for tilpasning til rør med forskjellig størrelse.

12. Gripeanordning som angitt i krav 9, hvor den ene eller de flere føringsruller inkluderer: en gaffel (82) som har et skaft (88) i en ende; en bolt (86) for å forbinde en rulle (80) til gaffelen (82); og en monteringssammenstilling (90), hvor skaftet er justerbart inne i monteringssammenstillingen (90).

13. Gripeanordning som angitt i krav 1, hvori gripeanordningen er konfigurert slik at det ene eller de flere gripeelementene (20) forblir hovedsakelig inne i huset (10) når den ene eller de flere gripeelementene ikke er i kontakt med rør.

14. Gripeanordning som angitt i krav 1, hvori anordningen er i flukt med rotasjonsbordet.

15. Gripeanordning som angitt i krav 14, videre omfattende en utjevningsring som er forbundet til det ene eller de flere gripeelementer (20) for synkronisering av bevegelsen til det ene eller de flere gripeelementer (20).

16. Fremgangsmåte for bæring av et rør, omfattende å tilveiebringe en gripeanordning med et hus og en bolle formet deri; plassering av en eller flere gripeelementer på bollen (25); beveging av gripeelementene langs bollen (25); inngripe rørdelen med gripeelementene; og posisjonere gripeanordningen i flukt med rotasjonsbordet, karakterisert ved at: bollen er uthulet i forhold til en eller flere av husets "ti I— koplingselementer (35);

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 16, hvori den ene eller de flere tilkoplings-elementene (35) er progressivt kurvet, hvori det øverste tilkoplingselementet er det mest kurvede tilkoplingselementet (35) og uthulingen avtar mot bunnen av bollen (25).