NO331945B1 - System og fremgangsmåte for bøyningskompensasjon i et motordriftssystem for sammenkobling av rør - Google Patents

Abstract

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer generelt fremgangsmåter og anordninger for å koble sammen gjengede elementer mens det sikres at det oppnås en tilfredsstillende sammenkobling, spesielt for Premium G råde koblinger, l en utførelsesform tilveiebringes en fremgangsmåte for sammenkobling av gjengede rørelementer for bruk i en brønnboring eller et stigerørsystem. Fremgangsmåten omfatter de trinn å aktivere en motordriftenhet, og med det rotere et første gjenget rørelement i forhold til et andre gjenget rørelement; måle rotasjonen av det første gjengede rørelementet; og kompensere rotasjonsmålingen ved å subtrahere bøyningen av minst en av: motordriftenheten, og ett av rørelementene.

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Oppfinnelsens område

[0001]Utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse vedrører generelt fremgangsmåter og anordninger for å koble sammen gjengede elementer mens det sikres at det oppnås en tilfredsstillende sammenkobling.

Beskrivelse av beslektet teknikk

[0002]Ved sammenkobling av rørlengder { dvs. produksjonsrør, foringsrør, borerør, etc, kollektivt referert til her som rør eller rørelementer) for oljebrønner er egenskapene til koblingen mellom rørlengdene kritisk. Det er vanlig å lage slike rørlengder i henhold til standarder angitt av det amerikanske petroleumsinstituttet (API - American Petroleum Institute). Hver rørlengde har innvendige gjenger i den ene enden og utvendige gjenger i den andre enden. Den utvendig gjengede enden av én rørlengde er innrettet for inngrep i den innvendig gjengede enden av en annen rørlengde. API-type koblinger mellom slike rørlengder avhenger av gjenge-interferens og bruk av en gjengepasta for å danne en forsegling.

[0003] For noen oljebrønnrør er ikke slike API-type koblinger tilstrekkelig pålitelige eller lekkasjesikre. Spesielt har omgivelsestrykket økt etter hvert som petroleumsindustrien borer dypere inn i jorden under leting og produksjon. I miljøer der API-type forbindelser ikke er egnet er det vanlig å anvende såkalte "Premium Grade" rørelementer som er laget i hvert fall i henhold til API-standarder, men der et metall-mot-metall-tetningsområde er tilveiebragt mellom lengdene. I dette til-fellet har hver av rørlengdene koniske overflater som kommer i kontakt med hverandre og danner metall-mot-metall-tetningsområdet. Inngrepet mellom de koniske overflatene refereres til som en "anleggsposisjonen/-tilstanden".

[0004] Uansett om de gjengede rørdelene er av API-type eller er Premium Grade koblinger er det nødvendig med fremgangsmåter for å sikre en tilfredsstillende sammenkobling. Én fremgangsmåte omfatter det å koble sammen to samvirkende gjengede rørlengder, rotere rørlengdene i forhold til hverandre ved hjelp av en krafttang, og måle dreiemomentet som anvendes for å rotere én seksjon i forhold til den andre og antallet rotasjoner eller omdreininger som én seksjon gjør i forhold til den andre. Signaler som angir dreiemomentet og omdreiningene mates til en styringsenhet som avgjør om de målte dreiemomenter og omdreininger ligger innenfor et forbestemt område av dreiemomenter og omdreininger som er kjent for å gi en god forbindelse. Når en dreiemoment/omdreiningsverdi innenfor et angitt minimum og maksimum (referert til som en dumpverdi) er nådd, fjernes dreiemomentet som anvendes av krafttangen. Et utsignal, f.eks. et lydsignal, blir da aktivert for å angi hvorvidt sammenkoblingen er en god eller dårlig sammenkobling.

[0005]Som angitt over ønsker man å oppnå en lekkasjesikker metall-mot-metall-forsegling, og for at forseglingen skal være virkningsfull er styrken på dreiemoment som anvendes for å bevirke anleggstilstanden og metall-mot-metall-forseglingen kritisk. Når det gjelder Premium Grade koblinger angir produsentene av Premium Grade rør dreiemomentverdier som er nødvendig for korrekt tildragning for et gitt rør. Disse angitte verdiene kan være basert på minimum, optimale og maksimum dreiemomentverdier, minimum og maksimum dreiemomentverdier, eller kun en optimal dreiemomentverdi. Praksis i dag er å dra til koblingen til innenfor et forbestemt område av dreiemomentverdier mens det anvendte dreiemomentet plottes mot rotasjon eller tid, og så foreta en visuell inspeksjon og bestemme koblingens kvalitet. I tillegg til å være meget subjektiv, tar imidlertid ikke en slik løsning hensyn til andre faktorer som kan resultere i endelige dreiemomentverdier som indikerer en god endelig tildragningstilstand selv om det i virkeligheten ikke nødvendigvis er oppnådd en lekkasjesikker forsegling. Slike andre faktorer omfatter for eksempel smøremiddelets friksjonskoeffisient, hvor rene koblingsflat-ene er, koblingsdelenes overflateglatthet, produksjonstoleranser, etc. I alminnelig-het er den viktigste faktoren smøremiddelets friksjonskoeffisient, som vil variere med omgivelsestemperaturen og endre seg under tildragning av koblingen etter hvert som de forskjellige komponentene i smøremiddelet brytes ned under økende kontakttrykk. Til slutt nærmer friksjonskoeffisienten seg den til stål, hvoretter koblingen vil bli skadd ved fortsatt rotasjon.

[0006]Det er derfor behov for fremgangsmåter og anordninger for å koble sammen gjengede elementer mens det sikres at det oppnås en tilfredsstillende sammenkobling, spesielt for Premium Grade koblinger.

[0007]GB 2099620 omtaler en fremgansmåte for å sammenkople gjengede rørelementer for bruk I en brønnboring eller i et stigerørssystem, omfattende å aktivere en motordrivenhet for rotasjon av et første gjenget element relativt til et andre gjenget element, og å male rotasjonen for det første gjengede rørelement.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

[0008]Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer generelt fremgangsmåter og anordninger for å koble sammen gjengede elementer mens det sikres at det oppnås en tilfredsstillende sammenkobling, spesielt for Premium Grade koblinger. I én utførelsesform tilveiebringes en fremgangsmåte for sammenkobling av gjengede rørelementer for bruk i en brønnboring eller et stigerørsystem. Fremgangsmåten omfatter de trinn å tilkople en motordriftenhet med et et første gjenget rørelement i forhold til et andre gjenget rørelement, tilkople en gjenget overflate for det første gjengede rørelementet med en gjenget overflate for et andre gjenget rørelement, aktivere motordriftenheent og med det rotere det første gjengede rørelementet i forhold til det andre gjengede rørelementet, måle rotasjonen av det første gjengede rørelementet, og kompensere rotasjonsmålingen ved å subtrahere bøyningen av minst én av: motordriftenheten og ett av rørelementene.

[0009]I ett aspekt ved utførelsesformen omfatter fremgangsmåten videre det trinn å måle dreiemomentet som anvendes av motordriftenheten. I et annet aspekt ved utførelsesformen omfatter kompenseringstrinnet det å subtrahere bøyningen av motordriftenheten. Fremgangsmåten kan videre omfatte de trinn å måle dreiemomentet som anvendes av motordriftenheten, og beregne bøyningen av motordriftenheten. Beregningstrinnet kan videre omfatte det å referere til en database av dreiemomenter og bøyninger av motordriftenheten. I et annet aspekt ved utførel-sesformen omfatter kompenseringstrinnet det å subtrahere bøyningen av motordriftenheten og det ene av de gjengede elementene. Fremgangsmåten kan videre omfatte de trinn å måle dreiemomentet som anvendes av motordriftenheten, og beregne bøyningen av motordriftenheten ved å referere til en database av dreiemomenter og bøyninger av motordriftenheten og det ene av rørelementene.

[0010]I et annet aspekt ved utførelsesformen kan fremgangsmåten videre omfatte de trinn å detektere en hendelse under rotasjon av det første gjengede rørele- mentet, og stanse rotasjon av det første gjengede rørelementet når en forhåndsdefinert verdi fra den detekterte hendelsen er nådd. De to gjengede elementene kan definere en skulder. Hendelsen kan være en anleggstilstand. Den forhåndsdefinerte verdien kan være en rotasjonsverdi. Det trinn å detektere en anleggstilstand kan omfatte det å beregne og overvåke dreiemomentets endringsrate med hensyn på rotasjon. Fremgangsmåten kan videre omfatte det trinn å beregne en målrotasjonsverdi ved å addere den forhåndsdefinerte rotasjonsverdien til en kompensert rotasjonsverdi svarende til den detekterte anleggstilstanden.

[0011]I et annet aspekt ved utførelsesformen er motordriftenheten en krafttangenhet. I et annet aspekt ved utførelsesformen er motordriftenheten en toppdrevet rotasjonsenhet. I et annet aspekt ved utførelsesformen omfatter den toppdrevne rotasjonsenheten en gripestruktur, og gripestrukturen bringes i inngrep med en innvendig vegg i det første rørelementet. I et annet aspekt ved utførelses-formen omfatter den toppdrevne rotasjonsenheten en gripestruktur, og gripestrukturen bringes i inngrep med en utvendig vegg av det første rørelementet. I et annet aspekt ved utførelsesformen omfatter kompenseringstrinnet det å subtrahere bøy-ningen av det ene av rørelementene.

[0012]I en annen utførelsesform tilveiebringes en fremgangsmåte for å teste bøyning av en motordriftenhet. Fremgangsmåten omfatter de trinn å koble en første del av et rørelement til motordriftenheten, koble en andre del av rørelemen-tet til en støtteenhet, aktivere motordriftenheten til å anvende et dreiemoment på rørelementet, måle dreiemomentet som anvendes av motordriftenheten, og måle en torsjonsbøyning av minst én av: motordriftenheten, og motordriftenheten og rørelementet.

[0013]I et annet aspekt ved utførelsesformen omfatter fremgangsmåten videre de trinn å aktivere motordriftenheten til å anvende et område av dreiemomenter på rørelementet over flere tidsintervaller, måle dreiemomentet som anvendes av motordriftenheten i hvert intervall, og måle torsjonsbøyningen av motordriftenheten i hvert intervall. I et annet aspekt ved utførelsesformen omfatter fremgangsmåten videre det trinn å bygge opp en database fra de målte dreiemomentene og de målte bøyningene. I et annet aspekt ved utførelsesformen er rørelementet et blind- rør. I et annet aspekt ved utførelsesformen er motordriftenheten en toppdrevet rotasjonsenhet. I et annet aspekt ved utførelsesformen omfatter den toppdrevne rotasjonsenheten en gripestruktur, og gripestrukturen bringes i inngrep med en innvendig vegg i det første rørelementet. I et annet aspekt ved utførelsesformen omfatter den toppdrevne rotasjonsenheten en gripestruktur, og gripestrukturen bringes i inngrep med en utvendig vegg av det første rørelementet. I et annet aspekt ved utførelsesformener motordriftenheten en krafttangenhet.

[0014]I en annen utførelsesform tilveiebringes et system for sammenkobling av gjengede rørelementer for bruk i en brønnboring eller et stigerørsystem. Systemet omfatter en motordriften het som kan bli aktivert til å rotere et første gjenget rørelement i forhold til et andre gjenget rørelement, et motordrift-styresystem som er funksjonelt koblet til motordriftenheten og som omfatter: en dreiemomentmåler, en omdreiningsmåler, og en datamaskin som mottar dreiemomentmålinger gjort av dreiemomentmåleren og rotasjonsmålinger gjort av omdreiningsmåleren, der datamaskinen er innrettet for å gjennomføre en prosess som omfatter de trinn å aktivere motordriftenheten, og med det rotere det første gjengede rørelementet i forhold til det andre gjengede rørelementet, og måle dreiemomentet som anvendes av motordriftenheten, måle rotasjonen av det første gjengede rørelementet, og kompensere målingen av den innbyrdes rotasjonen ved å subtrahere bøyningen av minst én: av motordriftenheten, og ett av rørelementene.

[0015]I et annet aspekt ved utførelsesformen omfatter kompenseringstrinnet det å subtrahere bøyningen av motordriftenheten. Datamaskinen kan videre omfatte en database av dreiemomenter og bøyninger av motordriftenheten, og prosessen kan videre omfatte det trinn å beregne bøyningen av motordriftenheten ved å referere til databasen av dreiemomenter og bøyninger av motordriftenheten. I et annet aspekt ved utførelsesformen omfatter kompenseringstrinnet det å subtrahere bøyningen av motordriftenheten og det ene av de gjengede elementene. Datamaskinen kan videre omfatte en database av dreiemomenter og bøyninger av motordriftenheten og det ene av rørelementene, og prosessen kan videre omfatte det trinn å beregne bøyningen av motordriftenheten og det ene av rørelementene ved å referere til databasen av dreiemomenter og bøyninger av motordriftenheten og det ene av rørelementene.

[0016]I et annet aspekt ved utførelsesformen er motordriftenheten en krafttangenhet. I et annet aspekt ved utførelsesformen er motordriftenheten en toppdrevet rotasjonsenhet. I et annet aspekt ved utførelsesformen omfatter den toppdrevne rotasjonsenheten en gripestruktur, og gripestrukturen er innrettet for å gripe en innvendig vegg i det første rørelementet. I et annet aspekt ved utførelses-formen omfatter den toppdrevne rotasjonsenheten en gripestruktur, og gripestrukturen er innrettet for å gripe en utvendig vegg av det første rørelementet. I et annet aspekt ved utførelsesformen omfatter prosessen videre de trinn å: detektere en hendelse under rotasjon av det første gjengede rørelementet, og stanse rotasjon av det første gjengede rørelementet når en forhåndsdefinert verdi fra den detekterte hendelsen er nådd. De to gjengede elementene kan definere en skuldertetning, hendelsen kan være en anleggstilstand og den forhåndsdefinerte verdien kan være en rotasjonsverdi. Prosessen kan videre omfatte det trinn å beregne en målrotasjonsverdi ved å addere den forhåndsdefinerte rotasjonsverdien til en kompensert rotasjonsverdi svarende til den detekterte anleggstilstanden. Prosesstrin-net med å detektere en anleggstilstand kan omfatte det å beregne og overvåke dreiemomentets endringsrate med hensyn på rotasjon.

KORT BESKRIVELSE AV FIGURENE

[0017]Slik at hvordan de ovenfor angitte trekk ved foreliggende oppfinnelse oppnås skal kunne forstås i detalj er en nærmere beskrivelse av oppfinnelsen, som kort oppsummert over, gitt med henvisning til utførelsesformer, av hvilke noen er illustrert i de vedlagte figurene. Det skal imidlertid bemerkes at de vedlagte figurene kun illustrerer typiske utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse og derfor ikke skal anses som en begrensing av dens ramme, idet oppfinnelsen kan realiseres i andre like funksjonelle utførelsesformer.

[0018]Figur 1 er et delsnitt som illustrerer en kobling mellom gjengede Premium Grade elementer.

[0019]Figur 2 er et delsnitt som illustrerer en kobling mellom gjengede Premium Grade elementer der en forseglingstilstand dannes av kontakt mellom tetningsflater.

[0020]Figur 3 er et delsnitt som illustrerer en kobling mellom gjengede Premium Grade elementer der en anleggstilstand dannes av kontakt mellom skulderflater.

[0021]Figur 4 illustrerer xy-grafer av dreiemoment som funksjon av omdreininger for en ideell rørkobling og en rørkobling med systembøyning.

[0022]Figur 5 er en xy-graf av dreiemomentets endringsrate som funksjon av omdreininger for en ideell rørkobling og en rørkobling med systembøyning.

[0023]Figur 6 er et blokkdiagram som illustrerer én utførelsesform av et kraft-tangsystem.

[0024]Figur 6A er et blokkdiagram som illustrerer én utførelsesform av et toppdrevet rotasjonssystem.

[0025]Figurene 7A-B er et flytdiagram som illustrerer én utførelsesform av en fremgangsmåte for å karakterisere en kobling.

[0026]Figur 8 viser en rigg med en toppdrevet rotasjonsenhet og en løfteklave innrettet for å koble sammen rørelementer.

[0027]Figur 9 illustrerer den toppdrevne rotasjonsenheten i inngrep med et rørelement som senkes gjennom en "spider".

[0028]Figur 10 er en tverrsnittsskisse av en gripestruktur for bruk med en toppdrevet rotasjonsenhet for håndtering av rørelementer, ikke i inngrep.

[0029]Figur 11 er en tverrsnittskisse som illustrerer gripestrukturen i figur 10 i inngrepsposisjonen.

[0030]Figur 12 er en delskisse av en rigg med et toppdrevet rotasjonssystem.

[0031]Figur 13 er en tverrsnittsskisse av et dreiemomenthode.

[0032]Figurene 13A-B er isometriske skisser av en bakke for et dreiemomenthode.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSESFORM

[0033]Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer generelt fremgangsmåter og anordning for å karakterisere rørkoblinger. Spesielt muliggjør et aspekt ved foreliggende oppfinnelse karakterisering av sammenkobling av Premium Grade rør.

[0034]Med Premium Grade rørledninger menes her rørledninger der én lengde kan kobles til en annen ved hjelp av en kobling som innbefatter en skulder som bidrar til forsegling av forbindelsen ved hjelp av metall-mot-metall-kontakt.

PREMIUM GRADE RØR

[0035]Figur 1 illustrerer én utførelse av en Premium Grade rørkobling som aspekter ved foreliggende oppfinnelse kan anvendes med. Spesielt viser figur 1 en konisk Premium Grade rørledning 100 med en første rørlengde 102 koblet til en andre rørlengde 104 gjennom en rørkobling eller muffe 106. Enden av hver rør-lengde 102 og 104 har en konisk, utvendig gjenget overflate 108 som samvirker med en tilsvarende konisk, innvendig gjenget overflate 110 på koblingen 106. Hver rørlengde 102 og 104 har en konisk dreiemomentskulder 112 som samvirker med en tilsvarende konisk dreiemomentskulder 114 på koblingen 106. Ved en terminal-ende av hver rørlengde 102, 104 er det definert et ringformet tetningsområde 116 som kan bringes i inngrep med et samvirkende ringformet tetningsområde 118 definert mellom de koniske delene 110 og 114 av koblingen 106.

[0036]Ved sammenkobling blir rørlengdene 102, 104 (også kjent som tapper) bragt i kontakt med muffen 106 og deretter skrudd inn i muffen ved at de roteres i forhold til denne. Ved fortsatt rotasjon kommer de ringformede tetningsområdene 116, 118 i kontakt med hverandre, som vist i figur 2. Denne innledende kontakten er her referert til som "forseglingstilstanden". Når rørlengdene 102, 104 roteres ytterligere kommer de samvirkende koniske dreiemomentskuldrene 112 og 114 i kontakt og trykkes mot hverandre i en maskindetekterbar fase referert til som en "anleggstilstand" eller et "anleggsmoment", som vist i figur 3. Den økende trykk-flaten mellom de koniske dreiemomentskuldrene 112 og 114 gjør at tetningene 116,118 presses til en tettere, forseglende metall-mot-metall-kontakt som forårsaker deformasjon av tetningene 116 og til slutt danner en fluidtett forsegling.

[0037]Man vil forstå at selv om aspekter ved oppfinnelsen beskrives i forbindelse med en konisk Premium Grade kobling, oppfinnelsen ikke er begrenset til dette. Følgelig er i noen utførelsesformer aspekter ved oppfinnelsen realisert ved anvendelse av parallelle Premium Grade koblinger. Videre vil enkelte forbindelser ikke anvende en muffe eller rørkobling (så som muffen 106). I stedet blir to rør-lengder (én med utvendige gjenger i den ene enden og den andre med samvirkende innvendige gjenger) skrudd direkte inn i hverandre. Oppfinnelsen er like an-vendelig for slike sammenkoblinger. Generelt kan et hvilket som helst rør som danner en metall-mot-metall-forsegling som kan detekteres under tildragning anvendes. Videre er ikke bruken av betegnelsen "skulder" begrenset til en veldefinert skulder som illustrert i figurene 1-3. Den kan omfatte en kobling med flere metall-mot-metall-kontaktflater som samvirker til å danne en "skulder". Den kan også omfatte en kobling der en innsats er anordnet mellom to gjengende ender uten skuldre for å styrke koblingen, som for eksempel kan gjøres ved boring med for-ingsrør. I denne henseende kan oppfinnelsen anvendes med hvilke som helst rør-deler kjennetegnet ved at de anvendes som: borerør, produksjonsrør/foringsrør, stigerør og strekkelementer. Koblingene som anvendes på hver av disse rørdel-ene må skrus sammen til en minste forbelastning på en dreiemomentskulder dersom de skal fungere innenfor sine konstruksjonsparametre, og kan følgelig brukes til fordel med foreliggende oppfinnelse.

KARAKTERISERING AV RØROPPFØRSEL

[0038]Ved sammenskruing av rørlengder kan dreiemomentet bli plottet som funksjon av tid eller omdreininger. Ifølge en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse måles dreiemoment fortrinnsvis som funksjon av omdreininger. Figur 4 viser et typisk xy-diagram (kurve 400) som illustrerer den (idealiserte) akseptable oppførselen til Premium Grade rørelementer, så som den koniske Premium Grade rørstrengen 100 vist i figurene 1-3. Figur 5 viser et tilsvarende diagram som plotter dreiemomentets endringsrate (y-aksen) som funksjon av omdreininger (x-aksen). Følgelig vil figurene 4-5 bli beskrevet med henvisning til figurene 1-3. Grafene 400a, 500a vil bli diskutert nedenfor. Rett etter at rørlengdene griper inn i hverandre og det anvendes dreiemoment (svarende til figur 1) øker det målte dreiemoment tilnærmet lineært som illustrert av grafområdet 402. Som følge av dette er det tilsvarende delen 502 av differensialkurven 500 i figur 5 flatt og har en gitt positiv verdi. Ved fortsatt rotasjon kommer de ringformede tetningsområdene 116, 118 i kontakt og forårsaker en liten endring (dvs. en økning) i dreiemomentraten, som kan sees ved punkt 404. Følgelig svarer punkt 404 til forseglingstilstanden vist i figur 2 og er plottet som det første trinnet 504 i differensialkurven 500. Dreiemomentraten stabiliseres da igjen, slik at man får den lineære kurvedelen 406 og nivået 506.1 praksis kan forseglingstilstanden (punkt 404) være for svak til å kunne detekteres. Ved normal tildragning oppstår det imidlertid en merkbar/detek-terbar endring av dreiemomentraten når anleggstilstanden er nådd (svarende til figur 3), som representert ved punkt 408 og nivå 508.

[0039]Kun som en illustrasjon beskriver det følgende en utførelsesform for å beregne dreiemomentets endringsrate med hensyn på omdreining:

BEREGNING AV ENDRINGSRATE ( ROC)

La Ti,T2, T3, ... Txrepresentere en innkommende strøm av dreiemomentverdier.

La Ci, C2, C3, ... Cxrepresentere en innkommende strøm av omdreiningsverdier som settes i par med dreiemomentverdiene.

La y representere omdreiningsinkrementnummeret > 1.

Estimatet for dreiemomentets endringsrate (ROC) med hensyn på omdreining er definert som: ROC := (Ty - Ty.i) / (Cy - Cy-i) i enheter dreiemoment per enhet omdreining.

[0040]Når anleggstilstanden detekteres, kan et forbestemt antall omdreininger eller en dreiemomentverdi bli lagt til for å finne den endelige koblingsposisjonen (dvs. den endelige tilstanden til en rørstreng etter at tildragningsrotasjonen er av-sluttet). Alternativt kan den endelige koblingsposisjonen finnes ved å legge til en kombinasjon av omdreininger og en dreiemomentverdi. Under alle omstendigheter blir den eller de forbestemte verdiene (omdreininger og/eller dreiemoment) lagt til det målte dreiemomentet eller omdreiningene på det tidspunktet anleggstilstanden ble detektert. Forskjellige utførelsesformer vil bli beskrevet nærmere nedenfor.

ANORDNING

[0041]Den ovenfor beskrevne dreiemoment/omdreining-oppførselen kan frem-bringes ved hjelp av forskjellig måleutstyr i kombinasjon med en motordriftenhet som anvendes for å koble sammen rørlengder. Eksempler på motordriftenhet omfatter en krafttangenhet, typisk hydraulisk drevet, og en toppdrevet rotasjonsenhet. Ifølge aspekter ved foreliggende oppfinnelse blir en motordriftenhet aktivert som reaksjon på én eller flere parametere målt/detektert under tildragning av en rør-kobling. Figurene 6 og 6A er blokkdiagrammer som illustrerer rørsammenskruings-systemer 600 og 600a ifølge utførelsesformer av oppfinnelsen. Generelt omfatter rørsammenskruingssystemene 600 og 600a motordriftenheter 602 og 602a, motordrift-styresystemer 604 og 604a og et datasystem 606.1 figur 6 er motordriftenheten en krafttangenhet 602.1 figur 6A er motordriftenheten en toppdrevet rotasjonsenhet 602a. Den fysiske plasseringen til forbindelsene mellom toppdriftenhet-styresystemet 604a og den toppdrevne rotasjonsenheten 602a er kun eksempler og kan varieres avhengig av konkrete utførelser av den toppdrevne rotasjonsenheten. Motordriftenheten kan være en hvilken som helst anordning som er i stand til å gripe og rotere en rørlengde 102, den nedre enden av hvilken skrus inn i en muffe 106, som i sin tur skrus inn i den øvre enden av en rørlengde 104. Rør-lengden 104 representerer den øvre enden av en rørstreng som står inn i en brønnboring (ikke vist). Siden krafttangenheten 602 kan være en anordning som er velkjent for fagmannen er den ikke vist i detalj. Rørlengdene 102 og 104 og muffen 106 er ikke vist i figur 6A, men er vist i figurene som illustrerer mer detaljer ved den toppdrevne rotasjonsenheten 602a, som beskrevet nedenfor.

[0042]Omdreiningstellere 608 og 608a måler rotasjonen av den øvre rørlengden 102 og genererer tellersignaler 610 og 610a som representerer denne rotasjons-bevegelsen. I én utførelsesform kan muffen 106 være fastholdt mot rotasjon slik at tellersignalene 610 og 610a eksakt angir den innbyrdes rotasjonen mellom den øvre rørdelen 102 og muffen 106. Alternativt eller i tillegg kan en andre omdrein-ingsteller være tilveiebragt for å måle rotasjonen av muffen 106. Tellersignalet fra den andre omdreiningstelleren kan da anvendes for å korrigere (for eventuell rotasjon av muffen 106) tellersignalene 610 og 610a fra omdreiningstellerne 608 og 608a. I tillegg genererer dreiemoment-omformere 612 og 612a, henholdsvis festet til krafttangenheten 602 og den toppdrevne rotasjonsenheten 602a, dreiemoment-signaler 614 og 614a som representerer dreiemomentet som anvendes på den øvre rørdelen 102 av krafttangenheten 602 og den toppdrevne rotasjonsenheten 602a.

[0043]Fortrinnsvis blir omdreinings- og dreiemomentverdiene målt/samplet samtidig med jevne mellomrom. I en konkret utførelsesform blir omdreinings- og dreiemomentverdiene målt med en frekvens på mellom omtrent 50Hz og omtrent 20000Hz. Videre kan samplingsfrekvensen varieres under tildragningen. Følgelig kan tellersignalene 610 og 610a representere en andel av en full omdreining. Alternativt, selv om det ikke er vanlig eller ønskelig, kan tellersignalene 610 og 610a kun bli gitt etter en full omdreining av rørdelen 102, eller et antall fulle omdreininger.

[0044]Signalene 610 og 610a, 614 og 614a er innmatinger til motordrift-styresystemene 604 og 604a. En datamaskin 616 i datasystemet 606 overvåker omdreiningstellersignalene og dreiemomentsignalene og sammenlikner de målte verdiene til disse signalene med forbestemte verdier. I én utførelsesform blir de forbestemte verdiene matet inn av en operatør for en gitt rørkobling. De forbestemte verdiene kan bli matet inn til datamaskinen 616 via en innmatingsanord-ning, så som et tastatur, som kan være tilveiebragt som én av flere innmatings-anordninger 618.

[0045]Eksempler på forbestemte verdier som kan bli matet inn, av en operatør eller på annen måte, omfatter en delta-dreiemomentverdi 624, en delta-omdreiningsverdi 626, minimum og maksimum omdreiningsverdier 628 og minimum og maksimum dreiemomentverdier 630. Med delta-dreiemomentverdien 626 og delta-omdreiningsverdien 628 menes her verdier, henholdvis anvendt på det målte dreiemomentet og de målte omdreiningene, som svarer til en detektert anleggstilstand (punkt 408 i figur 4). Følgelig er de endelige dreiemoment- og omdreiningsverdier ved en endelig koblingsposisjon avhengig av tilstanden til en rør- ledning når anleggstilstanden er nådd, og derfor kan disse endelige verdiene betraktes som ukjente før anleggstilstanden er nådd.

[0046]Ved sammensetting av en rørstreng kan forskjellige utmatinger sees av en operatør ved utmatingsanordningen, så som en fremvisningsskjerm, som kan være én av flere utmatingsanordninger 620. Formatet til og innholdet i den viste utmatingen kan variere i forskjellige utførelsesformer. Som et eksempel kan en operatør se de forskjellige forhåndsdefinerte verdiene som er matet inn for en gitt rørkobling. Videre kan operatøren betrakte grafisk informasjon så som en repre-sentasjon av dreiemomentets endringsratekurve 400 og differensialkurven 500 for dreiemomentet. De flere utmatingsanordningene 620 kan også omfatte en skriver, så som en punktskriver eller en digital printer, eller en plotteanordning, så som en xy-plotter, for å generere en papirkopi. De flere utmatingsanordningene 620 kan videre omfatte en høyttaler eller annet lydutmatingsutstyr for å varsle operatøren om viktige hendelser under tildragning, så som anleggstilstanden, den endelige koblingsposisjonen og/eller en dårlig forbindelse.

[0047]Ved forekomst av én eller flere forhåndsdefinerte hendelser kan datasystemet 606 få motordrift-styresystemene 604 og 604a til å generere dumpsignaler 622 og 622a for automatisk å skru av krafttangenheten 602 og den toppdrevne rotasjonsenheten 602a. For eksempel kan dumpsignaler 622 og 622a bli gitt ved deteksjon av den endelige koblingsposisjonen og/eller en dårlig kobling.

[0048]Sammenlikning av målte omdreiningstellerverdier og dreiemomentverdier med forbestemte verdier gjøres av én eller flere funksjonelle enheter i datamaskinen 616. Funksjonenelle enheter kan generelt være realisert i form av maskinvare, programvare eller en kombinasjon av dette. Som en illustrasjon av en konkret utførelsesform er de funksjonenelle enhetene beskrevet som programvare. I én utførelsesform omfatter de funksjonelle enhetene en dreiemoment/omdreining-plottealgoritme 632, en prosessovervåker 634, en dreiemomentratediffe-rensial-beregner 636, en glattealgoritme 638, en sampler 640, en komparator 642 og en bøyningskompensator 652. Prosessovervåkeren 634 omfatter en gjengeinngrep-deteksjonsalgoritme 644, en forsegling-deteksjonsalgoritme 646 og en anlegg-deteksjonsalgoritme 648. Funksjonen til hver av de funksjonenelle en hetene under tildragning av en kobling vil bli beskrevet nedenfor i forbindelse med figur 7. Man må imidlertid forstå at selv om de er beskrevet separat, funksjonene til én eller flere funksjonelle enheter i virkeligheten kan bli utført av én enkelt enhet, og at separate enheter er vist og beskrevet her for å bedre oversikten og lette for-klaringen. Følgelig kan de funksjonenelle enhetene 632-642,652 betraktes som logiske representasjoner heller enn veldefinerte og frittstående elementer av programvare eller maskinvare.

[0049]Som kan sees i figurene 4 og 5 viser figurene også xy-plott 400a, 500a som illustrerer oppførselen til en Premium Grade rørstreng 100 med hensyn tatt til annen systembøyning. Som beskrevet over anvendes dreiemoment på en Premium Grade rørstreng av en motordriftenhet, dvs. en krafttangenhet 602 eller en toppdrevet rotasjonsenhet 602a. Disse enhetene undergår bøyning som kommer i tillegg til rotasjonsverdien målt av omdreiningstellerne 608,608a. Videre vil en toppdrevet rotasjonsenhet 602a gripe et element i rørstrengen 100 i enden som vender vekk fra muffen 106. Lengden til elementer i rørstrengen kan variere fra omtrent 6 meter til omtrent 27 meter. Bøyningen av dette elementet vil også komme i tillegg til rotasjonsverdien tilveiebragt av omdreiningstelleren 608a. For enkelhets skyld er disse bøyningene referert til som systembøyning. Feilen som følge av systembøyning kan ses ved å sammenlikne kurven 400a med kurven 400 og kurven 500a med kurven 500. Før forseglingstilstanden 404, 404a, 504, 504a nås er dreiemomentverdien forholdsvis lav, slik at feilen er ubetydelig. Selv ved forseglingstilstanden 404, 404a, 504, 504a kan man imidlertid se en viss feil. Lengden til trinnet 504,504a avtar og trinnets omdreiningsverdi øker. Denne skjev-heten kan skape visse problemer dersom verdiene sammenliknes med eksperi-mentelle standarder og kan gjøre at forseglingstilstanden feilaktig tas for å være en anleggstilstand.

[0050]Hovedproblemet er imidlertid ved og etter anleggstilstanden. Merk den betydelige reduksjonen i trinnet 508, 508a. Denne reduksjon vil kunne gjøre at anleggsdetektoren 648 feilaktig bedømmer anleggstilstanden som en forseglingstilstand (dersom forseglingstilstanden ikke ble oppdaget), noe som vil kunne resultere i en skadd kobling. Merk også den betydelige forskyvningen i omdreiningsverdi mellom diagrammene. Antatt at anleggstilstanden blir oppdaget vil da tildrag- ningssystemene 600, 600a stanse tildragningen av koblingen ved en forbestemt omdreiningsverdi. En betydelig del av denne verdien kan imidlertid i stedet være systembøyning, og dermed resultere i en kobling som ikke er skrudd sammen godt nok. En dårlig skrudd sammen kobling kan i beste fall lekke og i verste fall sepa-reres under bruk i brønnboringen eller i et stigerørsystem. Videre vil forskyvningen ved anleggstilstanden kunne forårsake at tildragningssystemet 600, 600a ikke godkjenner koblingen selv om koblingen er akseptabel, spesielt dersom tildragningssystemet forventer at anleggstilstanden nås innenfor et forbestemt omdrein-ingsintervall.

[0051]Selv om systembøyningen ikke er stor nok til å påvirke tildragningen av koblingen kan det likevel finnes bestemte typer koblinger som vil ha nytte av kor-reksjon for systembøyning. For eksempel er nøyaktig tildragning av stigerørkoblin-ger ofte av avgjørende betydning for å unngå tildlig utmatting av koblingsstykket. Videre, selv om systembøyningen forårsaket av krafttenger kan være ubetydelig i noen tilfeller, kan som beskrevet over systembøyningen være betydelig når det anvendes et toppdrevet rotasjonssystem.

[0052]Bøyningskompensatoren 652 omfatter en database av forhåndsdefinerte verdier eller en formel avledet fra disse for forskjellige dreiemomenter og systembøyninger som følge av anvendelse av forskjellig dreiemoment på den spesifikke motordriftenheten 602, 602a. Disse verdiene (eller formelen) kan være beregnet teoretisk eller målt empirisk. Siden motordriftenhetene 602,602a er forholdsvis avanserte maskiner kan det være en fordel å måle bøyning ved forskjellige dreiemomenter siden en teoretisk beregning kan kreve omfattende datamodel-lering, dvs. FEM-analyse. Empirisk måling kan gjøres ved å sette inn en stiv struk-tur, dvs. et blindrør, for Premium Grade strengen 100 og la motordriftenhetene 602, 602a anvende et område av dreiemomenter som svarer til et område som vil bli anvendt på rørstrengen for å oppnå en tilfredsstillende sammenkobling. For den toppdrevne rotasjonsenheten 602a kan blindrøret være bare noen få titalls centi-meter langt for å sikre at stivheten er høy nok. Dreiemoment- og rotasjonsverdiene fra henholdsvis dreiemoment-omformerne 612,612a og omdreiningstellerne 608,608a vil da bli overvåket og registrert i en database. Testen kan da bli gjentatt for å frembringe statistiske utvalg. Statistisk analyse kan da utføres for å luke ut uregelmessigheter og/eller avlede en formel. Testen kan også bli gjentatt for rør-elementer av forskjellig størrelse for å ta hensyn til en eventuell endring av stivheten til motordriftenhetene 602,602a som følge av tilpasning av enhetene for rør-elementer av forskjellig størrelse. Alternativt trenger bare bøyninger for høyere verdier (dvs. i området fra anleggstilstanden til den endelige tilstanden) bli målt.

[0053]I tilfeller der motordriftenheten er en toppdrevet rotasjonsenhet 602a vil som beskrevet over bøyningen av rørelementet 102 fortrinnsvis også bli lagt til systembøyningen. Teoretiske formler for denne bøyningen kan være tilgjengelige. Alternativt, i stedet for å anvende et blindrør for å teste den toppdrevne rotasjonsenheten, kan den enden av rørelementet 102 som ligger vekk fra den toppdrevne rotasjonsenheten låses i en spider. Den toppdrevne rotasjonsenheten 602a kan da bli aktivert over det ønskede området av dreiemomenter mens dreiemoment- og rotasjonsverdier henholdsvis fra dreiemoment-omformeren og omdreiningstelleren 608a blir målt og registrert. Den målte rotasjonsverdien vil da være torsjonsbøy-ningen av både den toppdrevne rotasjonsenheten 602a og rørelementet 102.

[0054]Alternativt kan bøyningskompensatoren bare omfatte en formel eller database av dreiemomenter og bøyninger for kun rørelementet 102.

[0055]Figur 7 viser én utførelsesform av en fremgangsmåte 700 for å karakterisere tildragningen av en rørkobling. Fremgangsmåten 700 kan utføres av system-ene 600 og 600a, hovedsaklig under styring av de funksjonenelle enhetene i datamaskinen 616. Fremgangsmåten 700 innledes når to gjengede elementer bringes sammen med innbyrdes rotasjon forårsaket av krafttangenheten 602 eller den toppdrevne rotasjonsenheten 602a (trinn 702). For eksempel kan de gjengede elementene være rørlengden 102 og muffen 106 (figur 1). I én utførelsesform måles det anvendte dreiemomentet og rotasjonen med jevne mellomrom under tildragning av en rørkobling (trinn 704).

[0056]I hvert måleintervall blir da rotasjonsverdien kompensert for systembøyning (trinn 705). For å kompensere for systembøyning anvender bøyningskompensa-toren 652 den målte dreiemomentverdien for å plukke ut de forhåndsdefinerte verdiene (eller anvende formelen) for å finne/beregne systembøyningen for den målte dreiemomentverdien. Bøyningskompensatoren subtraherer da systembøy- ningen fra den målte rotasjonsverdien for å beregne en korrigert rotasjonsverdi. Alternativt, i tilfeller der motordriftenheten er en toppdrevet rotasjonsenhet 602a, kan en teoretisk formel for bøyning av rørelementet 102 være forhåndsprogram-mert i bøyningskompensatoren 652 for en separat bøyningsberegning, og bøynin-gen kan da adderes til bøyningen av den toppdrevne rotasjonsenheten for å beregne systembøyningen under hvert intervall. Alternativt kan trinn 705 bare omfatte kompensasjon for bøyningen av rørelementet 102.

[0057]Frekvensen som dreiemoment og rotasjon måles med, spesifiseres av sampleren 640. Sampleren 640 kan være konfigurerbar, slik at en operatør kan mate inn en ønsket samplingsfrekvens. De målte dreiemomenter og korrigerte rotasjonsverdier kan bli lagret som et par i et bufferområde i datamaskinens minne (ikke vist i figur 6). Videre kan dreiemomentets endringsrate med korrigert rotasjon (dvs. en derivert) bli beregnet for hvert par av målinger av dreiemomentdifferensial-beregneren 636 (trinn 706). Naturligvis kreves minst to målinger for en endringsrateberegning. I én utførelsesform glatter glattealgoritmen 638 derivasjonskurven (f.eks. ved hjelp av et glidende gjennomsnitt). Disse tre verdiene (dreiemoment, korrigert rotasjon og dreiemomentets endringsrate) kan da bli plottet av plotteren 632 for fremvisning på utmatingsanordningen 620.

[0058]De tre verdiene (dreiemoment, korrigert rotasjon og dreiemomentets endringsrate) blir da sammenliknet av komparatoren 642, enten kontinuerlig eller for valgte rotasjonsposisjoner, med forbestemte verdier (trinn 708). For eksempel kan de forbestemte verdiene være minimum og maksimum dreiemomentverdier og minimum og maksimum omdreiningsverdier.

[0059]Basert på sammenlikningen av målte/beregnede/korrigerte verdier med forhåndsdefinerte verdier sjekker prosessovervåkeren 634 forekomst av forskjellige hendelser og om den skal fortsette rotasjon eller avbryte tildragningen (710). I én utførelsesform overvåker gjengeinngrep-deteksjonsalgoritmen 644 for gjengeinngrep mellom de to gjengede elementene (trinn 712). Ved deteksjon av gjengeinngrep lagres en første markør (trinn 714). Markøren kan kvantifiseres ved for eksempel tid, rotasjon, dreiemoment, en avledning eller derivert av dreiemoment eller tid, eller en kombinasjon av hvilke som helst slike mål. Ved fortsatt rotasjon overvåker forseglingsdeteksjon-algoritmen 646 for forseglingstilstanden (trinn

716). Dette kan gjøres ved å sammenlikne den beregnede deriverte (dreiemomentets endringsrate) med en forbestemt terskelverdi. En andre markør som angir forseglingstilstanden lagres når forseglingstilstanden detekteres (trinn 718). På dette tidspunktet kan omdreiningsverdien og dreiemomentverdien ved forseglingstilstanden bli evaluert av koblingsevaluatoren 650 (trinn 720). For eksempel kan det bli bestemt hvorvidt den korrigerte omdreiningsverdien og/eller dreiemomentverdien er innenfor spesifiserte grenser. De spesifiserte grensene kan være bestemt på forhånd eller basert på en verdi målt under tildragningen. Dersom koblingsevaluatoren 650 avgjør at sammenkoblingen er dårlig (trinn 722) kan rotasjonen bli av-sluttet. Ellers fortsetter rotasjonen og anleggdeteksjon-algoritmen 648 overvåker for anleggstilstanden (trinn 724). Dette kan gjøres ved å sammenlikne den beregnede deriverte (dreiemomentets endringsrate) med en forbestemt terskelverdi. Når anleggstilstanden detekteres, lagres en tredje markør som angir anleggstilstanden (trinn 726). Koblingsevaluatoren 650 kan da avgjøre om omdreiningsverdien og dreiemomentverdien ved anleggstilstanden er akseptable (trinn 728). I én utførel-sesform avgjør koblingsevaluatoren 650 om endringen av dreiemoment og rotasjon mellom disse andre og tredje markørene er innenfor et forbestemt akseptabelt område. Dersom verdiene, eller endringene av verdiene, ikke er akseptable, angir koblingsevaluatoren 650 dårlig sammenkobling (trinn 722). Dersom derimot verdiene/endringene er akseptable, beregner målberegneren 652 en målverdi for dreiemomentet og/eller en målverdi for rotasjonen (trinn 730). Målverdien blir beregnet ved å addere en forbestemt deltaverdi (dreiemoment eller rotasjon) til én eller flere målte referanseverdier. Den målte referanseverdien kan være den målte dreiemomentverdien eller omdreiningsverdien som svarer til den detekterte anleggstilstanden. I én utførelsesform blir en målverdi for dreiemomentet og en målverdi for omdreiningsverdien beregnet basert henholdvis på den målte dreiemomentverdien og omdreiningsverdien som svarer til den detekterte anleggstilstanden.

[0060] Ved fortsatt rotasjon overvåker måldetektoren 654 for den eller de beregnede målverdiene (trinn 732). Når målverdien er nådd, stanses rotasjonen (trinn 734). Dersom både en målverdi for dreiemomentet og en målverdi for rotasjonen anvendes i en gitt tildragning, kan rotasjonen fortsette selv om den første målverdien nås eller inntil den andre målverdien nås, så lenge begge verdiene (dreiemoment og omdreining) holder seg innenfor et akseptabelt område.

[0061]Alternativt kan bøyningskompensatoren 652 ikke bli aktivert før etter at anleggstilstanden er detektert.

[0062]I én utførelsesform blir systemets treghet tatt hensyn til og kompensert for for å hindre at målverdien overstiges. Systemtreghet omfatter mekanisk og/eller elektrisk treghet og refererer til forsinkelsen før systemet faller helt til ro etter at dumpsignalet er gitt (i trinn 734). Som følge av denne forsinkelsen fortsetter motordriftenheten å rotere rørelementet etter at dumpsignalet er gitt. Følgelig, dersom dumpsignalet gis samtidig med deteksjon av målverdien, kan rørelementet bli rotert mer enn målverdien, noe som resulterer i en uakseptabel sammenkobling. For å sikre at rotasjonen stanser ved målverdien (etter en eventuell systemforsinkelse) anvendes et forebyggende eller estimert dumpsignal. Nærmere bestemt blir dumpsignalet gitt før målverdien er nådd. Tiden for dumpsignalet kan estimeres ved å beregne et forsinkelsesbidrag til rotasjonen som skjer etter at dumpsignalet er gitt. I én utførelsesform kan forsinkelsesbidraget bli beregnet basert på tid, rotasjon, en kombinasjon av tid og rotasjon, eller andre verdier. Forsinkelsesbidraget kan bli beregnet dynamisk basert på rådende driftsforhold så som omdreiningshastighet, dreiemoment, friksjonskoeffisienten til gjengesmørin-gen, etc. I tillegg kan historisk informasjon tas med i beregningen. Nærmere bestemt kan resultatene fra én eller flere tidligere tildragninger for en tilsvarende kobling anvendes for å bestemme hvordan systemet vil oppføre seg etter at dumpsignalet er gitt. Fagmannen vil se andre fremgangsmåter og metoder for å predi-kere når dumpsignalet bør gis.

[0063]I én utførelsesform fortsetter sampleren 640 å sample i hvert fall rotasjonen for å måle motrotasjon som kan forekomme når en kobling avlastes (trinn 736). Når koblingen er fullt avlastet avgjør koblingsevaluatoren 650 om avlastings-rotasjonen er innenfor forbestemte akseptable grenser (trinn 738). I så fall avslut-tes tildragningen. Ellers angis en dårlig sammenkobling (trinn 722).

[0064]I utførelsesformene over overvåkes vridning og dreiemoment under tildragning. Man kan imidlertid tenke seg at en kobling under tildragning kan blikarakterisert vedden ene av eller begge disse verdiene. Spesielt gjør én utførel-sesform det mulig å detektere en anleggstilstand, registrere en målverdi for rotasjonen assosiert med anleggstilstanden og deretter addere en forhåndsdefinert omdreiningsverdi til den målte omdreiningsverdien for å finne en målverdi for rotasjonen. Alternativt eller i tillegg kan en målt dreiemomentverdi bli registrert ved deteksjon av en anleggstilstand og da adderes til en forhåndsdefinert dreiemomentverdi for å finne en målverdi for dreiemomentet. Følgelig skal det understrekes at enten en målverdi for dreiemomentet eller en målverdi for rotasjonen, eller begge deler, kan bli beregnet og benyttet som termineringsverdi for tildragningen.

[0065]I ett aspekt gir imidlertid det å basere målverdien på en delta-omdreiningsverdi fordeler fremfor å basere målverdien på en delta-dreiemomentverdi. Dette er fordi den målte dreiemomentverdien er en mer indir-ekte måling som krever flere antagelser (f.eks. vedrørende hevarmens lengde, vinkelen mellom hevarmen og kraftmomentet, etc.) enn den målte omdreiningsverdien. Som følge av dette er kjente metoder som anvender dreiemomentverdier for å karakterisere en sammenkobling av gjengede elementer betydelig dårligere enn én utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, som karakteriserer forbindelsen i henhold til rotasjon. For eksempel omfatter enkelte kjente metoder bruk av et spesifisert dreiemoment etter at en anleggsposisjon er nådd, men bare dersom det spesifiserte dreiemomentet er mindre enn en forhåndsdefinert maksimumsverdi, som er nødvendig av sikkerhetsgrunner. Ifølge én utførelsesform av foreliggende oppfinnelse kan en delta-omdreiningsverdi anvendes for å beregne en mål-omdreiningsverdi uten at det tas hensyn til en maksimal dreiemomentverdi. En slik løsning muliggjøres av den større graden av sikkerhet som oppnås ved å anvende rotasjon heller enn dreiemoment.

[0066]Uansett om en målverdi baseres på dreiemoment, omdreininger eller en kombinasjon er ikke målverdiene forhåndsdefinerte, dvs. kjente før det bestemmes at anleggstilstanden er nådd. I motsetning er delta-dreiemomentet og delta-omdreiningsverdien, som adderes til den motsvarende dreiemomenWomdreinings-verdien som måles når anleggstilstanden er nådd, bestemt på forhånd. I én utfør-elsesform er disse forbestemte verdiene avledet empirisk basert på geometrien og materialegenskapene { f. eks. styrken) til to gjengede elementer som skrus sammen.

[0067]I tillegg til geometrien til de gjengede elementene kan forskjellige andre variabler og faktorer tas i betraktning ved avledning av de forbestemte verdiene for dreiemoment og/eller rotasjon. For eksempel kan smøringsmiddelet og miljøbe-tingelser påvirke de forbestemte verdiene. I ett aspekt kompenserer foreliggende oppfinnelse for variabler som påvirkes av tilvirkningsprosessen for rørelementer og smøringsmiddel. Rør for anvendelse på oljefelter blir laget i partier, varmebehand-let for å oppnå de ønskede styrkeegenskaper, og deretter gjenget opp. Selv om rørene i et hvilket som helst gitt parti vil ha meget like egenskaper, er det betydelig variasjon mellom partier laget i henhold til samme spesifikasjon. Egenskapene til gjengesmøringsmidler varierer tilsvarende mellom partier. I én utførelsesform kompenseres denne variasjonen for ved å begynne tildragningen av en streng ved anvendelse av et utgangssett av bestemte parametere (enten teoretiske eller avledet fra statistisk analyse av tidligere partier) som dynamisk tilpasses ved hjelp av informasjonen avledet fra hver tidligere tildragning i strengen. En slik metode er også velegnet for anvendelse med rør for bruk på oljefelter der de første tilkobling-ene som gjøres i en streng vanligvis skjer i et mindre krevende miljø enn de som gjøres ved enden av strengen, etter at parametrene er "avstemt".

[0068]Ifølge utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte og en anordning for å karakterisere en kobling. Denne karakteriser-ingen skjer ved forskjellige faser under tildragning for å avgjøre om tildragningen skal fortsette eller avbrytes. I ett aspekt oppnås en fordel ved å anvende forhåndsdefinerte deltaverdier, noe som gjør man kan være sikker på å oppnå en konsistent tildragning. Dette er fordi at selv om oppførselen til dreiemoment/omdreining-kurven 400 (figur 4) før anleggstilstanden nås varierer betydelig mellom tildragninger, mens oppførselen etter at anleggstilstanden er nådd utviser liten variasjon. Følgelig danner anleggstilstanden et pålitelig referan-sepunkt basert på hvilket hver dreiemoment/omdreining-kurve kan bli normalisert. Spesielt kan stigningstallet til en del av referansekurven avledes og gis en grad av toleranse/varians. Ved tildragning av en gitt kobling kan oppførselen til dreiemoment/omdreining-kurven for den aktuelle koblingen bli evaluert i forhold til referansekurven. Spesifikt kan oppførselen til den delen av kurven som etterfølger deteksjon av anleggstilstanden bli evaluert for å avgjøre om stigningstallet til denne delen av kurven ligger innenfor den tillatte toleransen/variansen. Hvis ikke underkjennes koblingen og tildragningen avbrytes.

[0069]I tillegg kan karakterisering av koblinger bli gjort etter tildragning. For eksempel anvendes i én utførelsesform rotasjonsdifferansen mellom den andre og den tredje markøren (forseglingstilstanden og anleggstilstanden) for å bestemme kontakttrykket på koblingens forsegling, og således dens lekkasjesikkerhet. Slike bestemmelser lettes ved at man har målte eller beregnede variabler etter tildragning av en kobling. Spesifikt er faktiske dreiemoment- og omdreiningsdata tilgjengelige etter tildragning av en kobling. I tillegg er rørelementets geometri og smøre-middelets friksjonskoeffisient tilnærmelsesvis kjent. Følgelig kan for eksempel lekkasjesikkerhet lett bestemmes med metoder som er kjent for fagmannen.

[0070]Fagmannen vil se andre aspekter ved oppfinnelsen som gir fordeler ved karakterisering av en kobling.

[0071]Som angitt over kan foreliggende oppfinnelse anvendes med et hvilket som helst gjenget element med en skuldertetning, omfattende: borerør, produksjons-rør/fdringsrør, stigerør og strekkelementer. I noen tilfeller gir den typen gjengede elementer som anvendes problemer som ikke forekommer for andre typer gjengede elementer. For eksempel er et vanlig problem ved arbeid med borerør syklisk belastning. Med syklisk belastning menes endrende spenninger i grense-flaten mellom gjengede elementer som oppstår som reaksjon på, og som funksjon av, rørrotasjonsfrekvensen under boring. Som følge av syklisk belastning vil en dårlig satt sammen borestrengkobling (f.eks. er koblingen for løs) kunne svikte under boring. Sannsynligheten for slike problemer reduseres ifølge aspekter ved foreliggende oppfinnelse.

DETALJER VED TOPPDREVET ROTASJONSENHET SOM GRIPER INNE I FORINGSRØR

[0072]U.S.-patentsøknaden 10/625,840 (Atty. Dock. No. WEAT/0116.C1), innlevert 23. juli 2003, inntas her som referanse i sin helhet.

[0073]Figur 8 viser en borerigg 800 innrettet for å koble sammen og føre inn foringsrør i en nyboret brønnboring 880 for å fore veggene i den. Som vist omfatter riggen 800 en toppdrevet rotasjonsenhet 602a, en løfteklave 820 og en spider 802. Riggen 800 befinner seg ved overflaten 870 av brønnen. Riggen 800 omfatter en løpeblokk 810 som er opphengt etter kabler 850 fra en borevinsj 805 og holder den toppdrevne rotasjonsenheten 602a. Den toppdrevne rotasjonsenheten 602a har en gripestruktur 301 for å gripe den innvendige veggen i foringsrøret 102 og en motor 895 for å rotere foringsrøret 102. Motoren 895 kan rotere og skru forings-røret 102 inn i foringsrørstrengen 104 som holdes av spideren 802. Gripestrukturen 301 letter inngrep med og løsgjøring av foringsrøret 102 uten at det er nødven-dig å skru foringsrøret 102 på og av den toppdrevne rotasjonsenheten 602a. I tillegg er den toppdrevne rotasjonsenheten 602a koblet til et skinnesystem 840. Skinnesystemet 840 hindrer rotasjon av den toppdrevne rotasjonsenheten 602a under rotasjon av foringsrørstrengen 104, men tillater vertikal bevegelse av den toppdrevne rotasjonsenheten 602a under løpeblokken 810.

[0074]I figur 8 er den toppdrevne rotasjonsenheten 602a vist i inngrep med et foringsrør 102. Foringsrøret 102 er bragt i posisjon under den toppdrevne rotasjonsenheten 602a av løfteklaven 820 for at den toppdrevne rotasjonsenheten 602a skal gripe foringsrøret 102.1 tillegg er spideren 802, anordnet på plattformen 860, vist med grep rundt en foringsrørstreng 104 som går inn i brønnboringen 880. Når foringsrøret 102 befinner seg over foringsrørstrengen 104, kan den toppdrevne rotasjonsenheten 602a senke og skru foringsrøret 102 inn i foringsrørstren-gen 104 og dermed øke lengden til foringsrørstrengen 104. Deretter kan den for-lengede foringsrørstrengen 104 senkes inn i brønnboringen 880.

[0075]Figur 9 illustrerer den toppdrevne rotasjonsenheten 602a i inngrep med foringsrørstrengen 102,104 etter at foringsrørstrengen 102,104 er senket gjennom en spider 802. Spideren 802 er vist anordnet på plattformen 860. Spideren 802 omfatter en holdekileenhet 806 omfattende et sett av holdekiler 803 og et stempel 804. Holdekilene 803 er kileformet og konstruert og anordnet for å gli langs en skrå innvendig vegg i holdekileenheten 806. Holdekilene 803 heves eller senkes av stempelet 804. Når holdekilene 803 befinner seg i den senkede posisjonen, lukker de rundt den utvendige overflaten av foringsrørstrengen 104. Vekten av foringsrørstrengen 102,104 og den resulterende friksjonen mellom foringsrørstren-gen 102,104 og holdekilene 803 presser holdekilene nedover og innover, og strammer dermed grepet om foringsrørstrengen 102,104. Når holdekilene 803 er i den hevede posisjonen som vist, åpner holdekilene 803 og foringsrørstrengen 102,104 kan bevege seg fritt aksielt i forhold til holdekilene 803.

[0076]Figur 10 er en tverrsnittsskisse som illustrerer den toppdrevne rotasjonsenheten 602a og et foringsrør 102. Den toppdrevne rotasjonsenheten 602a omfatter en gripestruktur 301 med et sylindrisk legeme 300, en kilelåsenhet 350 og holdekiler 340 med tenner (ikke vist). Kilelåsenheten 350 og holdekilene 340 er anordnet rundt den utvendige overflaten av det sylindriske legemet 300. Holdekilene 340 er konstruert og anordnet for mekanisk å gripe innsiden av foringsrøret 102. Holdekilene 340 er skrudd fast til stempelet 370, som befinner seg i en hydraulisk sylinder 310. Stempelet 370 aktiveres av trykksatt hydraulikkfluid som pumpes gjennom fluidporter 320, 330.1 tillegg er fjærer 360 anordnet i den hydrauliske sylinderen 310 og vist i en komprimert tilstand. Når stempelet 370 aktiveres, dekomrimeres fjærene 360 og hjelper stempelet 370 å bevege holdekilene 340 i forhold til det sylindriske legemet 300. Kilelåsenheten 350 er koblet til det sylindriske legemet 300 og er konstruert og anordnet for å presse holdekilene 340 mot den innvendige veggen i foringsrøret 102.

[0077]I drift blir holdekilene 340 og kilelåsenheten 350 i den toppdrevne rotasjonsenheten 602a senket inne i foringsrøret 102. Når holdekilene 340 er i den ønskede posisjonen inne i foringsrøret 102, blir trykksatt fluid pumpet inn til stempelet 370 gjennom fluidporten 320. Fluidet aktiverer stempelet 370, som presser holdekilene 340 mot kilelåsenheten 350. Kilelåsenheten 350 tjener til å spenne holdekilene 340 utover mens holdekilene 340 presses i en glidende bevegelse langs den utvendige overflaten av enheten 350, og presser dermed holdekilene 340 til inngrep med den innvendige veggen i foringsrøret 102.

[0078]Figur 11 illustrerer et tverrsnitt av den toppdrevne rotasjonsenheten 602a i inngrep med foringsrøret 102. Spesielt viser figuren holdekilene 340 i inngrep med den innvendige veggen i foringsrøret 15, og en fjær 360 i dekomprimert tilstand. Ved svikt i hydraulikksystemet kan fjærene 360 belaste stempelet 370 slik at det holder holdekilene 340 i inngrep, og utgjør dermed et ytterligere sikkerhetstrekk for å hindre utilsiktet frigjøring av foringsrørstrengen 104. Når holdekilene 340 griper inn i foringsrøret 102, kan den toppdrevne rotasjonsenheten 602a heves sammen med det sylindriske legemet 300. Ved at legemet 300 heves vil kilelåsenheten 350 spenne holdekilene 340 ytterligere utover. Med foringsrøret 102 fastholdt av den toppdrevne rotasjonsenheten 602a kan den toppdrevne rotasjonsenheten 602a flytte foringsrøret 102 for å linjeføre og skru foringsrøret 102 inn i foringsrørstrengen 104.

DETALJER VED TOPPDREVET ROTASJONSENHET SOM GRIPER UTSIDEN AV FORINGSRØR

[0079] U.S.-patentsøknaden 10/794,797 (Atty. Dock. WEAT/0371), innlevert

7. februar 2005, inntas her som referanse i sin helhet.

[0080]Figur 12 viser en borerigg 10 som kan anvendes ved boring med foringsrør eller en operasjon i en brønnboring som omfatter det å hente ut/sette ned rør. Boreriggen 10 befinner seg over en formasjon ved overflaten av en brønn. Boreriggen 10 omfatter et riggdekk 20 og en v-åpning (ikke vist). Riggdekket 20 har et gjennomgående hull 55, sentrum av hvilket kalles brønnsenteret. En spider 60 er anordnet rundt eller inne i hullet 55 for å gripe foringsrørene 102,104 under forskjellige faser av boreoperasjonen. Hvert foringsrør 102, 104 kan her omfatte ett enkelt foringsrør eller en foringsrørstreng med flere enn ett foringsrør. Videre kan andre typer rørelementer som anvendes i brønnboringer, så som borerør, anvendes i stedet for foringsrør.

[0081]Boreriggen 10 omfatter en løpeblokk 35 opphengt etter kabler 75 over riggdekket 20. Løpeblokken 35 holder den toppdrevne rotasjonsenheten 602a på plass over riggdekket 20 og kan aktiveres til å bevege den toppdrevne rotasjonsenheten 602a aksielt. Den toppdrevne rotasjonsenheten 602a omfatter en motor 80 som anvendes for å rotere foringsrøret 102, 104 under forskjellige faser av operasjonen, for eksempel under boring med foringsrør eller ved tildragning eller løsgjøring av en kobling mellom foringsrørene 102, 104. Et skinnesystem (ikke vist) er koblet til den toppdrevne rotasjonsenheten 602a for å styre den aksielle bevegelsen av den toppdrevne rotasjonsenheten 602a og for å hindre at den toppdrevne rotasjonsenheten 602a roterer under rotasjon av foringsrørene 102, 104.

[0082]Nedenfor den toppdrevne rotasjonsenheten 602a befinner det seg et dreiemomenthode 40, også kjent som et "top drive adapter". Dreiemomenthodet 40 kan anvendes for å gripe en øvre del av foringsrøret 102 og overføre dreiemoment fra den toppdrevne rotasjonsenheten til foringsrøret 102. Figur 13 illustrerer et tverrsnitt av et dreiemomenthode 40. Dreiemomenthodet 40 er vist i inngrep med foringsrøret 102. Dreiemomenthodet 40 omfatter et hus 205 med en senterakse. Et forbindelsesledd 210 sitter ved en øvre del av huset 205 for kobling til den toppdrevne rotasjonsenheten 602a. Fortrinnsvis har forbindelsesleddet 210 en gjennomgående boring for fluidkommunikasjon. Huset 205 kan omfatte ett eller flere vinduer 206 for aksess til innsiden av huset.

[0083]Dreiemomenthodet 40 kan eventuelt anvende et sirkulasjonsverktøy 220 for å forsyne fluid for å fylle opp foringsrøret 102 og sirkulere fluidet. Sirkulasjons-verktøyet 220 kan være koblet til en nedre del av forbindelsesleddet 210 og anordnet i huset 205. Sirkulasjonsverktøyet 220 omfatter en rørstamme (mandrel) 222 med en første ende og en andre ende. Den første enden er koblet til forbindelsesleddet 210 og står i fluidkommunikasjon med den toppdrevne rotasjonsenheten 602a gjennom forbindelsesleddet 210. Den andre enden er satt inn i foringsrøret 102. En kragetetning 225 og en sentreringsanordning 227 er anordnet ved den andre enden inne i foringsrøret 102. Kragetetningen 225 danner forseglende inngrep med den innvendige overflaten i foringsrøret 102 under drift. Nærmere bestemt ekspanderer fluid i foringsrøret 102 kragetetningen 225 til kontakt med for-ingsrøret 102. Sentreringsanordingen 227 holder foringsrøret 102 koaksielt med senteraksen til huset 205. Sirkulasjonsverktøyet 220 kan også omfatte en dyse 228 for å pumpe inn fluid i foringsrøret 102. Dysen 228 kan også tjene som slam-sparingsadapter 228 for tilkobling av en slamsparingsventil (ikke vist) til sirkula-sjonsverktøyet 220.

[0084]En foringsrørstopper 230 kan være anordnet på rørstammen 222 nedenfor forbindelsesleddet 210. Stopperstrukturen 230 hindrer foringsrøret 102 i å komme i kontakt med forbindelsesleddet 210, og beskytter dermed foringsrøret 102 mot skade. For dette formålet kan stopperstrukturen 230 være laget av et elastomermateriale som demper slaget fra foringsrøret 102.

[0085]Én eller flere holdestrukturer 240 kan anvendes for å gripe foringsrøret 102. Som vist omfatter dreiemomenthodet 40 tre holdestrukturer 240 plassert i en innbyrdes avstand rundt huset 205. Hver holdestruktur 240 omfatter en bakke 245 anordnet i en bakke-bærer 242. Bakken 245 er innrettet og konstruert for å bevege seg radielt i forhold til bakke-bæreren 242. Nærmere bestemt er en bakre del av bakken 245 understøttet av bakke-bæreren 242 mens den beveger seg radielt inn i og ut av bakke-bæreren 242. En aksiell last som virker på bakken 245 bli overført til huset 205 via bakke-bæreren 242. Fortrinnsvis omfatter kontaktdelen av bakken 245 en buet del med samme senterakse som foringsrøret 102. Det skal bemerkes at bakke-bæreren 242 kan være en del av huset 205 eller festet til huset 205 som del av gripeenheten.

[0086]Bevegelse av bakken 245 besørges en enhet med et stempel 251 og en sylinder 250.1 én utførelsesform er sylinderen 250 festet til bakke-bæreren 242 og stempelet 251 er bevegelig festet til bakken 245. Trykk som anvendes på bak-siden av stempelet 251 gjør at stempelet 251 beveger bakken 245 radielt mot senteraksen for å gripe foringsrøret 102. Motsatt beveger fluid som forsynes til for-siden av stempelet 251 bakken 245 vekk fra senteraksen. Når et passende trykk er anvendt griper bakkene 245 foringsrøret 102, slik at den toppdrevne rotasjonsenheten 602a kan bevege foringsrøret 102 aksielt eller rotere det.

[0087]I ett aspekt er stempelet 251 dreibart koblet til bakken 245. Som vist i figur 13 anvendes en tappkobling 255 for å koble stempelet 251 til bakken 245. Det antas at en dreibar kobling begrenser overføringen av aksiallaster på bakken 245 til stempelet 251.1 stedet overføres aksiallaster i hovedsak til bakke-bæreren 242 eller huset 205. Som følge av dette reduserer den dreibare koblingen sannsynligheten for at stempelet 251 skal bli bøyd eller skadd av aksiallasten. Man for-står at enheten med stempelet 251 og sylinderen 250 kan omfatte en hvilken som helst passende fluidaktivert stempel- og sylinderenhet som er kjent for fagmannen. Eksempler på stempel- og sylinderenheter omfatter en hydraulisk aktivert stempel-og sylinderenhet og en pneumatisk aktivert stempel- og sylinderenhet.

[0088]Bakkene 245 kan omfatte én eller flere bevegelig anordnede innsatser 260 for å gripe foringsrøret 102. Innsatsene 260 har tenner på overflaten for å gripe inn i foringsrøret 102 og overføre dreiemoment til dette. I én utførelsesform kan innsatsene 260 være plassert i en innsenkning 265 som vist i figur 13A. Ett eller flere forspenningselementer 270 kan være tilveiebragt under innsatsene 260. Forspenningselementene 270 tillater en viss relativ bevegelse mellom foringsrøret 102 og bakken 245. Når foringsrøret 102 frigjøres, beveger forspenningselementene 270 innsatsene 260 tilbake til utgangsposisjonen. Eventuelt kan kontaktflaten mellom innsatsene 260 og innsenkningen 265 være konisk. Den koniske overflaten kan være skråstilt i forhold til senteraksen til foringsrøret 102 og dermed bevege innsatsen 260 radielt utover etter hvert som den beveger seg nedover langs den koniske overflaten.

[0089]I tillegg kan den utvendige periferien til bakken 245 rundt innsenkningen 265 hjelpe bakkene 245 å holde lasten fra foringsrøret 102.1 denne forbindelse har den øvre delen av periferien en skulder 280 for inngrep med koblingen 32 på foringsrøret 102, som illustrert i figurene 13A og 13B. Aksiallasten som virker på skulderen 280 kan bli overført fra bakken 245 til huset 205.

[0090]En bunnplate 285 kan være festet til en nedre del av dreiemomenthodet 40. En føringsplate 290 kan selektivt festes til bunnplaten 285 ved hjelp av en løsbar tappkobling. Føringsplaten 290 har en skråflate 293 som er tilpasset og innrettet for å lede foringsrøret 102 inn i huset 205. Føringsplaten 290 kan raskt tilpasses for rørelementer av forskjellig størrelse. I én utførelsesform kan ett eller flere huller 292 være laget i føringsplaten 290, der hvert hull 292 representerer en bestemt rørstørrelse. For å justere føringsplaten 290 fjernes tappen 291 og settes inn i sitt tilhørende hull 292. På denne måten kan føringsplaten 290 raskt tilpasses for bruk med forskjellige rør.

[0091]Som kan sees i figur 12 kan en løfteklave 70 som er funksjonelt koblet til dreiemomenthodet 40 anvendes for å transportere foringsrøret 102 fra et stativ 25 eller en opphentings-/nedsettingsmaskin til brønnsenteret. Løfteklaven 70 kan omfatte en hvilken som helst passende løfteklave kjent for fagmannen. Løfteklaven har en senteråpning for å motta foringsrøret 102. Bøyler 85 kan anvendes for å koble løfteklaven 70 til dreiemomenthodet 40. Fortrinnsvis er søylene 85 dreibare i forhold til dreiemomenthodet 40. Som vist i figur 12 er den toppdrevne rotasjonsenheten 602a senket til en posisjon i nærheten av riggdekket 20 og løfteklaven 70 er lukket rundt foringsrøret 102, som hviler på stativet 25.1 denne posisjonen er foringsrøret 102 klar til å løftes av den toppdrevne rotasjonsenheten 602a.

[0092]Foringsrørstrengen 104, som tidligere er boret inn formasjonen (ikke vist) for å danne brønnboringen (ikke vist), er vist inne i hullet 55 i riggdekket 20. Foringsrørstrengen 104 kan omfatte én eller flere lengder eller seksjoner av for-ingsrør som er skrudd fast til hverandre. Foringsrørstrengen 104 er vist i inngrep med spideren 60. Spideren 60 støtter foringsrørstrengen 104 i brønnboringen og hindrer aksiell bevegelse og rotasjon av foringsrørstrengen 104 i forhold til riggdekket 20. Som vist kan en gjengekobling på foringsrørstrengen 104, eller muffen, aksesseres fra riggdekket 20.

[0093]Den toppdrevne rotasjonsenheten 602a, dreiemomenthodet 40 og løfte-klaven 70 er ved av riggdekket 20. Foringsrøret 102 kan innledningsvis ligge på stativet 25, som kan innbefatte en opphentings-/nedsettingsmaskin. Løfteklaven 70 er vist med grep om en øvre del av foringsrøret 102 og klar til å heises opp etter kablene 75 som henger opp løpeblokken 35. Den nedre delen av foringsrøret 102 omfatter en gjengekobling, eller tapp, som kan gripe inn i muffen på forings-rørstrengen 104.

[0094]Deretter senkes dreiemomenthodet 40 i forhold til foringsrøret 102 og plasseres rundt den øvre delen av foringsrøret 102. Føringsplaten 290 letter plasseringen av foringsrøret 102 inne i huset 205. Deretter aktiveres bakkene 245 på dreiemomenthodet 40 til å gripe foringsrøret 102. Nærmere bestemt forsynes fluid til enheten med stempelet 251 og sylinderen 250 for å føre bakkene 245 radielt utover til kontakt med foringsrøret 102. Forspenningselementet 270 lar innsatsene 260 og foringsrøret 102 bevege seg aksielt i forhold til bakkene 245. Som følge av dette legges koblingen 32 an over skulderen 280 på bakken 245. Den aksielle lasten på bakken 245 blir da overført til huset 205 gjennom bakke-bæreren 242. Som følge av den dreibare koblingen med bakken 245 er stempelet 251 beskyttet mot skader som vil kunne forårsakes av aksiallaster. Etter at dreiemomenthodet 40 har grepet foringsrøret 102, er foringsrøret 102 låst for bevegelse i lengderet-ningen og rotasjon i forhold til dreiemomenthodet 40. Eventuelt kan et oppfyllings-/sirkulasjonsverktøy i dreiemomenthodet 40 bli satt inn i foringsrøret 102 for å sirkulere fluid.

[0095]I denne posisjonen kan nå den toppdrevne rotasjonsenheten 602a anvendes for å fullføre tildragningen av gjengekoblingen. For å gjøre dette kan den toppdrevne rotasjonsenheten 602a anvende det nødvendige dreiemoment for å rotere foringsrøret 102 og fullføre sammenkoblingsprosessen. Først blir dreiemomentet overført til dreiemomenthodet 40. Dreiemomentet blir deretter overført fra dreiemomenthodet 40 til bakkene 245, som dermed roterer foringsrøret 102 i forhold til foringsrørstrengen 104.

[0096]Etter at foringsrøret 102 og foringsrørstrengen 104 er skrudd sammen kan foringsrør-boreoperasjonen begynne. Først frigjøres spideren 60 fra inngrepet med foringsrørstrengen 104 slik at den nye foringsrørstrengen 102, 104 kan bevege seg aksielt eller rotere i brønnboringen. Etter frigjøringen støttes foringsrør-strengen 102, 104 av den toppdrevne rotasjonsenheten 602a. Borekronen montert i den nedre enden av foringsrørstrengen 102, 104 presses inn i formasjonen og roteres av den toppdrevne rotasjonsenheten 602a.

[0097]Når mer foringsrør er påkrevet, blir den toppdrevne rotasjonsenheten 602a deaktivert for midlertidig å stanse boringen. Deretter blir spideren 60 aktivert på nytt til å gripe og holde foringsrørstrengen 102, 104 i brønnboringen. Deretter frigjør dreiemomenthodet 40 foringsrøret 102 og heves av løpeblokken 35. Ytterligere foringsrør kan nå legges til i foringsrørstrengen gjennom samme prosess som beskrevet over.

[0098]I en annen utførelsesform (ikke vist) kan en aksel på den toppdrevne rotasjonsenheten 602a gripe det første rørelementet 102 direkte i stedet for å anvende en gripestruktur. Eventuelt kan en gjengebeskytter eller et overgangs-adapter anvendes mellom akselen og rørelementet 102.

[0099]Selv om det foregående er rettet mot utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse kan andre og ytterligere utførelsesformer av oppfinnelsen konstrueres uten å fjerne seg fra dens grunnleggende ramme, og oppfinnelsens ramme bestemmes av kravene som følger.

Claims (37)

1. Fremgangsmåte for sammenkobling av gjengede rørelementer (102, 104) for bruk i en brønnboring eller et stigerørsystem, omfattende det å: tilkople en motordriftenhet (602) med et et første gjenget rørelement (102) i forhold til et andre gjenget rørelement (104), tilkople en gjenget overflate (108) for det første gjengede rørelementet (102) med en gjenget overflate (110) for et andre gjenget rørelement (106), aktivere motordriftenheten (602) og med den rotere det første gjengede rørelementet (102) i forhold til det andre gjengede rørelementet (106), og måle rotasjonen av det første gjengede rørelementet (102),karakterisert vedå kompensere rotasjonsmålingen ved å subtrahere bøyningen av minst én av: motordriftenheten (602), og ett av rørelementene (102, 106).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende det å måle dreiemoment som anvendes av motordriftenheten (602).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller krav 2, der kompenseringstrinnet omfatter det å subtrahere bøyningen av motordriftenheten (602).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, videre omfattende det å: måle dreiemomentet som anvendes av motordriftenheten (602), og beregne bøyningen av motordriftenheten (602).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, der beregningstrinnet videre omfatter det å referere til en database av dreiemomenter og bøyninger av motordriftenheten (602).

6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, der kompenseringstrinnet omfatter det å subtrahere bøyningen av motordriftenheten (602) og det ene av de gjengede elementene (102, 106).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, videre omfattende det å: måle dreiemomentet som anvendes av motordriftenheten (602), og beregne bøyningen av motordriftenheten (602) ved å referere til en database av dreiemomenter og bøyninger av motordriftenheten (602) og det ene av rørelementene (102,106).

8. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, videre omfattende det å: detektere en hendelse under rotasjon av det første gjengede rørele-mentet (102), og stanse rotasjon av det første gjengede rørelementet (102) når en forhåndsdefinert verdi fra den detekterte hendelsen er nådd.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, der de to gjengede elementene (102, 106) definerer en skulder, hendelsen er en anleggstilstand og den forhåndsdefinerte verdien er en rotasjonsverdi.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, der det å detektere en anleggstilstand omfatter det å beregne og overvåke dreiemomentets endringsrate med hensyn på rotasjon.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9 eller krav 10, videre omfattende det å beregne en mål-rotasjonsverdi ved å addere den forhåndsdefinerte rotasjonsverdien til en kompensert rotasjonsverdi svarende til den detekterte anleggstilstanden.

12. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, der motordriftenheten (602) er en krafttang-enhet.

13. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 11, der motordriftenheten (602a) er en toppdrevet rotasjonsenhet.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, der: den toppdrevne rotasjonsenheten (602a) omfatter en gripestruktur (301), og gripestrukturen (301) bringes i inngrep med en innvendig vegg i det første rørelementet (102).

15. Fremgangsmåte ifølge krav 13, der: den toppdrevne rotasjonsenheten (602a) omfatter en gripestruktur (301), og gripestrukturen (301) bringes i inngrep med en utvendig vegg av det første rørelementet (102).

16. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, der kompenseringstrinnet omfatter det å subtrahere bøyningen av det ene av rørelementene (102, 106).

17. Fremgangsmåte for å undersøke bøyning av en motordriftenhet (602), omfattende det å: koble en første del av et rørelement til motordriftenheten (602), koble en andre del av rørelementet til en støtteenhet, aktivere motordriftenheten (602) til å anvende et dreiemoment på rør-elementet, og måle dreiemomentet som anvendes av motordriftenheten (602),karakterisert vedå måle en torsjonsbøyning av minst én av: motordriftenheten (602), og motordriftenheten (602) og rørelementet.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, videre omfattende det å: aktivere motordriftenheten (602) til å anvende et område av dreiemomenter på rørelementet over flere tidsintervaller, måle dreiemomentet som anvendes av motordriftenheten (602) i hvert intervall, og måle en torsjonsbøyning av motordriftenheten (602) i hvert intervall.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, videre omfattende det å bygge opp en database fra de målte dreiemomentene og de målte bøyningene.

20. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 17 til 19, der rørelementet er et blindrør.

21. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 17 til 20, der motordriftenheten (602a) er en toppdrevet rotasjonsenhet.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 21, der: den toppdrevne rotasjonsenheten (602a) omfatter en gripestruktur (301), og gripestrukturen (301) bringes i inngrep med en innvendig vegg i det første rørelementet.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 21, der: den toppdrevne rotasjonsenheten (602a) omfatter en gripestruktur (301), og gripestrukturen (301) bringes i inngrep med en utvendig vegg av det første rørelementet.

24. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 17 til 20, der motordriftenheten (602) er en krafttangenhet.

25. System for sammenkobling av gjengede rørelementer (102, 104) for bruk i en brønnboring eller et stigerørsystem, omfattende: en motordriftenhet (602) som kan bli aktivert til å rotere et første gjenget rørelement (102) i forhold til et andre gjenget rørelement (104), et motordrift-styresystem (604) som er funksjonelt koblet til motordriftenheten (602) og som omfatter: en dreiemomentmåler (612), en omdreiningsmåler (608), og en datamaskin (616) som mottar dreiemomentmålinger gjort av dreiemomentmåleren (612) og rotasjonsmålinger gjort av omdreinings måleren (608), der datamaskinen (616) er innrettet for å gjennomføre en prosess som omfatter det å: aktivere motordriftenheten (602) og med det rotere det første gjengede rørelementet (102) i forhold til det andre gjengede rør-elementet (104), måle dreiemoment som anvendes av motordriftenheten (602), og måle rotasjonen av det første gjengede rørelementet (102),karakterisert vedå kompensere målingen av innbyrdes rotasjon ved å subtrahere bøyningen av minst én av: motordriftenheten (602), og ett av rørelementene (102, 104).

26. System ifølge krav 25, der kompenseringstrinnet omfatter det å subtrahere bøyningen av motordriftenheten (602).

27. System ifølge krav 26, der datamaskinen (616) videre omfatter en database av dreiemomenter og bøyninger av motordriftenheten (602) og prosessen videre omfatter det å beregne bøyningen av motordriftenheten (602) ved å referere til databasen av dreiemomenter og bøyninger av motordriftenheten (602).

28. System ifølge krav 25, der kompenseringstrinnet omfatter det å subtrahere bøyningen av motordriftenheten (602) og det ene av de gjengede elementene (102, 104).

29. System ifølge krav 28, der datamaskinen (616) videre omfatter en database av dreiemomenter og bøyninger av motordriftenheten (602) og det ene av rør-elementene (102, 104) og prosessen videre omfatter det å beregne bøyningen av motordriftenheten (602) og det ene av rørelementene (102, 104) ved å referere til databasen av dreiemomenter og bøyninger av motordriftenheten (602) og det ene av rørelementene (102,104).

30. System ifølge et av kravene 25 til 29, der motordriftenheten (602) er en krafttangenhet.

31. System ifølge et av kravene 25 til 29, der motordriftenheten (602a) er en toppdrevet rotasjonsenhet.

32. System ifølge krav 31, der: den toppdrevne rotasjonsenheten (602a) omfatter en gripestruktur (301), og gripestrukturen (301) er innrettet for å gripe en innvendig vegg i det første rørelementet (102).

33. System ifølge krav 31, der: den toppdrevne rotasjonsenheten (602a) omfatter en gripestruktur (301), og gripestrukturen (301) er innrettet for å gripe en utvendig vegg av det første rørelementet (102).

34. System ifølge et av kravene 25 til 33, der prosessen videre omfatter det å: detektere en hendelse under rotasjon av det første gjengede rørele-mentet (102), og stanse rotasjon av det første gjengede rørelementet (102) når en forhåndsdefinert verdi fra den detekterte hendelsen er nådd.

35. System ifølge krav 34, der de to gjengede elementene (102, 104) definerer en skulder, hendelsen er en anleggstilstand og den forhåndsdefinerte verdien er en rotasjonsverdi.

36. System ifølge krav 35, der prosessen videre omfatter det å beregne en mål-rotasjonsverdi ved å addere den forhåndsdefinerte rotasjonsverdien til en kompensert rotasjonsverdi som svarer til den detekterte anleggstilstanden.

37. System ifølge krav 35 eller krav 36, der det å detektere en anleggstilstand omfatter det å overvåke dreiemomentets endringsrate med hensyn på rotasjon.