NO335288B1

NO335288B1 - En rørformet gripekomponent og metode for håndtering av et rør

Info

Publication number: NO335288B1
Application number: NO20052417A
Authority: NO
Inventors: Bernd-Georg Pietras
Original assignee: Weatherford Lamb
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2014-11-03
Also published as: GB2414255B; CA2507583A1; GB0510259D0; NO20052417D0; US7284617B2; CA2507583C; US20050257933A1; NO20052417L; GB2414255A

Abstract

Den gjeldende oppfinnelsen er generelt relatert til en metode og utstyr til boring med et toppdrevet rotasjonssystem. I et aspekt skaffer den gjeldende oppfinnelsen et rørgripende element til bruk med et toppdrev for å håndtere et rør som består av et hus operativt koplet til toppdrevet og flere gripeelementer arrangert radialt i huset for å gripe fatt i røret, og hvor en bevegelse av huset relativt til de mangfoldige gripeelementene forårsaker at de mangfoldige gripeelementene griper fatt i røret.

Description

BAKGRUNNSOPPLYSNINGER FOR OPPFINNELSEN

1. Oppfinnelsens bruksområde

Den gjeldende oppfinnelsen er relatert til metoder og utstyr til drilling med toppdrivsystemer. Oppfinnelsen relaterer spesielt til metoder og utstyr for tilpassing av et toppdrev (tårnmontert boremaskin) til bruk med løpende foringsrør. Enda mer spesielt, relaterer oppfinnelsen til et dreiemomenthode som kommer i kontakt med et rør, og roterer dette.

2. Relatert beskrivelse

I en fullførelsesoperasjon for en brønn dannes et borehull ved boring for å få tilgang til hydrokarbonbærende formasjoner. Boring foregår ved å bruke en borkrone som er montert på enden av borestøtteanordning, alminnelig kjent som en borestreng. For å bore inne i borehullet til en forhåndsbestemt dybde, blir borestrengen ofte rotert av et toppdrev eller et roterende bord på en overflateplattform eller et boretårn, eller av en brønnhullsmotor montert mot den nedre enden av borestrengen. Etter å ha boret til en forhåndsbestemt dybde, blir borestrengen og borkronen fjernet, og en seksjon av foringsrør blir senket ned i borehullet. Et ring-formet område blir derved dannet mellom foringsrørstrengen og formasjonen. For-ingsrørstrengen blir hengt midlertidig fra brønnoverflaten. En sementeringsopera-sjon blir så utført for å fylle det ringformede området med betong. Ved bruk av utstyr som er kjent i bransjen, blir foringsrørstrengen sementert inn i borehullet ved å sirkulere betong inn i det ringformede området som er definert mellom den ytre veggen av foringsrøret og borehullet. Kombinasjonen av sement og foringsrør for-sterker borehullet og muliggjør isolasjon av visse områder av formasjonen bak foringsrøret for produksjonen av hydrokarboner.

Det er vanlig å bruke mer enn én foringsrørstreng i et borehull. I dette henseende inkluderer en konvensjonell metode for ferdiggjøring av en brønn, boring til en første bestemt dybde med en borkrone på en borestreng. Så blir borestrengen fjernet og første foringsrørstreng blir kjørt inn i borehullet og satt inn i den utborede delen av borehullet. Betong blir sirkulert inn i ringrommet bak foringsrør-strengen og får anledning til å bli herdet. Deretter blir brønnen boret til en ny bestemt dybde, og en annen foringsrørstreng, eller foring, blir kjørt inn i den utborede delen av brønnhullet. Den andre strengen blir plassert ved en dybde slik at den øvre delen av den andre foringsrørstrengen overlapper den nedre delen av den første foringsrørstrengen. Den andre strengen blir så festet eller "hengt" fra det eksisterende foringsrøret ved bruk av kilebelter som bruker kilebelteelementer og koner til å feste den andre foringsrørstrengen i brønnhullet ved hjelp av kiler. Den andre foringsrørstrengen blir så sementert. Denne prosessen blir vanligvis gjentatt med flere foringsrørstrenger inntil brønnen er blitt boret til en ønsket dybde. Derfor er det nødvendig med to innkjøringer per foringsrørstreng for å sette foringsrøret inn i brønnhullet. På denne måten blir brønner vanligvis dannet med to eller flere foringsrørstrenger med en alltid minskende diameter.

Etter som flere foringsrørstrenger blir satt inn i borehullet, blir foringsrør-strengene stadig mindre i diameter for å passe inn i den foregående foringsrør-strengen. I en boreoperasjon må derfor borkronen for boring til den neste for-håndsbestemte dybden bli stadig mindre etter som diameteren til hver foringsrør-streng minsker for å kunne passe inn i den foregående foringsrørstrengen. Derfor er det vanligvis nødvendig med flere borkroner av forskjellig størrelse til boring i fullførelsesoperasjoner for brønner.

En annen metode for å utføre fullførelsesoperasjoner for brønner involverer boring med foringsrør, i motsetning til den første metoden med boring og deretter innsetting av foringsrøret. I denne metoden blir foringsrørstrengen ført inn i borehullet sammen med en borkrone for boring i det etterfølgende hullet med mindre diameter, på innsiden av den eksisterende foringsrørstrengen. Borkronen blir betjent ved rotasjon av borestrengen fra overflaten av borehullet. Når borehullet er dannet, kan den vedhengte foringsrørstrengen bli sementert inn i borehullet. Borkronen blir enten fjernet eller ødelagt av boringen av et etterfølgende borehull. Det etterfølgende borehullet kan bli boret av en annen arbeidsstreng bestående av en annen borkrone arrangert på enden av et annet foringsrør som er av tilstrekkelig størrelse til å fore veggen i borehullet som blir dannet. Den andre borkronen må være mindre enn den første borkronen, slik at den passer inn i den eksisterende foringsrørstrengen. I dette henseende krever metoden minst én innkjøring i borehullet per foringsrørstreng som blir satt inn i borehullet.

Bruk av toppdrevsystemer for å rotere en borestreng for å danne et borehull er kjent innen bransjen. Toppdrevsystemer er utstyrt med en motor for å skaffe dreiemoment til å rotere borestrengen. Koplingsrøret til toppdrevet er vanlig vis forbundet til den øvre enden av borerøret med gjenger for å kunne overføre dreiemoment til borerøret. Toppdrev kan også brukes ved en boreoperasjon med foringsrør for å rotere foringsrøret.

De fleste eksisterende toppdrev krever en gjenget adapter med tverrfor-bindelse til å kople til foringsrøret for å kunne bore med foringsrør. Dette er fordi koplingsrøret til toppdrevene ikke er kalibrert til å kople sammen med gjengene til foringsrøret. Tverrforbindelsesadapteret er utviklet for å ta vare på dette problemet. Vanligvis er en ende av tverrforbindelsesadapteret brukt for å kople til koplings-røret mens den andre enden brukes for å kople til foringsrøret.

Prosessen med å kople til og kople fra et foringsrør er imidlertid tidskrev-ende. F.eks. hver gang et nytt foringsrør tilføyes, må foringsrørstrengen bli koplet fra tverrforbindelsesadapteret. Deretter må tverrforbindelsen bli gjenget inn i det nye foringsrøret før foringsrørstrengen kan bli kjørt. I tillegg øker denne prosessen også sannsynligheten for skade på gjengene, og øker derved muligheten for død-tid.

Publikasjonen US 6668684 B2 beskriver en tang for borehulls-operasjoner. Publikasjonen WO 00/09853 A1 beskriver et apparat for å bevege en rørformet komponent langs en senterakse.

Det er derfor et behov for metoder og utstyr til kopling av et foringsrør til toppdrevet for boreoperasjoner med foringsrør. Det er videre et behov for metoder og utstyr for kjøring av foringsrør med et toppdrev på en effektiv måte. Det er også et behov for metoder og utstyr for kjøring av foringsrør med redusert skade på foringsrørene.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en rørformet gripekomponent til bruk med et toppdrev for å håndtere et rør og som består av: et hus som operasjonsmessig er koplet til toppdrevet;

mangfoldige gripeelementer radialt arrangert i huset for å tilkople til røret og derved bevege huset relativt til mangfoldige gripeelementer og forårsaker at de mangfoldige gripekomponenter blir tilkoplet til røret, kjennetegnet ved at: gripeelementene omfatter en bueformet innvendig overflate for å kople inn med røret og en bueformet utvendig overflate for å kople inn med huset, og idet den

innvendige overflate inkluderer én eller flere slisser til å motta én eller flere tilkoplingskomponenter.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører også en metode for håndtering av et rør, bestående av: å skaffe et toppdrev som er operativt koplet til et gripehode, idet gripehodet har: et hus;

flere gripeelementer radialt arrangert i huset for å komme i kontakt

med røret, kjennetegnet ved:

flere tilkoplingskomponenter som er bevegelige og arrangert på hvert av de mange gripeelementene;

arrangere røret innen de mangfoldige gripeelementene;

bevege huset relativt til alle gripeelementene;

komme i kontakt med røret; og

å aktivere de mangfoldige tilkoblingskomponentene.

Ytterligere utførelsesformer av den rørformede gripekomponent og metoden i henhold til oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav.

Den gjeldende oppfinnelsen er generelt relatert til en metode og utstyr til boring med et toppdrevsystem, dvs. tårnmontert boremaskin. Den gjeldende oppfinnelsen er spesielt relatert til metoder og utstyr for håndtering av rør som bruker et toppdrevsystem.

Det beskrives et rørgripende element til bruk med et toppdrev for å håndtere et rør som består av et hus som er operativt koplet til toppdrevet og flere gripeelementer arrangert radialt i huset for å kople inn røret, der en bevegelse huset relativt til alle gripeelementer forårsaker at alle gripeelementene koples til røret.

Det beskrives også en metode for håndtering av et rør bestående av et toppdrev operasjonelt koplet til et gripehode. Gripehodet har et hus, flere gripeelementer radialt arrangert i huset for å kople inn røret, og flere tilkoplingselementer bevegelig arrangert på hvert av gripeelementene. Videre inkluderer metoden å arrangere røret innen pluraliteten av gripeelementer, bevege huset relativt til pluraliteten av gripeelementer, tilkople røret og dreie alle tilkoplingselementene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

For å vise hvordan de ovenfornevnte egenskapene til den gjeldende oppfinnelsen, samt andre egenskaper som er overveid og fremstilt her, oppnås og kan forstås i detalj, gis en mer nøyaktig beskrivelse av oppfinnelsen som er sam-menfattet ovenfor, ved å referere til utførelsene som er illustrert i de vedlagte tegningene. Det skal imidlertid bemerkes at de vedlagte tegningene kun illustrerer typ-iske utfølelser og må derfor ikke bli ansett som en begrensning av oppfinnelsens bruksområde, da den kan tilpasses til andre like effektive utførelser. Figur 1 er et delvis overblikk av en rigg som har en tårnmontert boremaskin, eller et toppdrevsystem, i henhold til aspekter av den gjeldende oppfinnelsen. Figur 2 viser et eksempel på et dreiemomenthode i henhold til aspekter av den gjeldende oppfinnelsen. Som vist, er dreiemomenthodet i en delvis aktivert stilling. Figur 3 viser et tverrsnitt av gripeelementet til dreiemomenthodet i

Figur 2.

Figur 4 er en perspektivtegning av dreiemomenthodet i Figur 2.

Figur 5 viser dreiemomenthodet i Figur 2 i en ikke-aktivert stilling.

Figur 6 viser dreiemomenthodet i Figur 2 i en aktivert stilling.

Figur 7 viser en annen utførelse av et dreiemomenthode i henhold til aspekter av den gjeldende oppfinnelsen. Figurene 8A og B er to forskjellige tegninger av et eksempel på et gripeelement til bruk med dreiemomenthodet i Figur 7. Figur 9 er et tverrsnitt av en annen utførelse av et gripeelement i henhold til aspekter av den gjeldende oppfinnelsen.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSEN

Aspekter ved den gjeldende oppfinnelsen skaffer en toppdrevadapter som griper et foringsrør for boring med boringsrør. Toppdrevadapteren inkluderer en roterende enhet for kopling til toppdrevet for å overføre dreiemoment. Toppdrevadapteren har også flere gripeelementer arrangert i et hus. Aksial bevegelse av huset relativt til pluraliteten av gripeelementene får gripeelementene til å påføre et innledende gripetak på foringsrøret. Gripeelementene har tilkoplingskomponenter for å komme i kontakt med eller gripe foringsrøret. En aksial belastning som innvirker på kontaktkomponenten, får kontaktkomponentene til å svinge aksialt og støtte aksialbelastningen.

Figur 1 viser en borerigg 10 egnet til boreoperasjoner med foringsrør eller en borehullsoperasjon som involverer å plukke opp/legge ned rør. Boreriggen 10 sitter over en formasjon på overflaten av en brønn. Boreriggen 10 inkluderer et boredekk 20 og en v-dør 800. Boredekket 20 har et hull 55, og senteret av dette blir kalt brønnsenteret. En bordtang (spider) 60 er arrangert rundt eller inne i hullet 55 som t fatt omkring foringsrørene 30 og 65 ved griping på forskjellige stadier av boreoperasjonen. Som brukt her, kan hvert foringsrør 30 og 65 inkludere et enkelt foringsrør eller en foringsrørstreng med mer enn ett foringsrør. Videre er aspekter ved den gjeldende oppfinnelsen like egnet til andre typer borehullsrør, slik som borerør.

Boreriggen 10 inkluderer en løpeblokk 35 som henger med kabler 75 over boredekket 20. Løpeblokken 35 holder toppdrevet 50 over boredekket 20 og kan få toppdrevet 50 til å bevege seg aksialt. Toppdrevet 50 inkluderer en motor 80 som er brukt til å rotere foringsrør 30 og 65 på forskjellige stadier av operasjonen, slik som ved boring med foringsrør eller mens man setter sammen eller tar fra hverandre en kopling mellom foringsrør 30 og 65. Et skinnesystem (ikke vist) blir koplet til toppdrevet 50 for å lede den aksiale bevegelsen til toppdrevet 50 og for å hindre toppdrevet 50 fra å rotere under rotasjon av foringsrørene 30 og 65.

En rørformet gripekomponent slik som dreiemomenthode 40, er arrangert nedenfor toppdrevet 50. Dreiemomenthodet 40 kan bli brukt til å gripe en øvre del av foringsrøret 30 og gi dreiemoment fra toppdrevet til foringsrøret 30. Dreiemomenthodet 40 kan bli koplet til en løfteredskap 70 ved bruk av en eller flere bøyler 85 for å muliggjøre og løfte foringsrøret 30 over boredekket 20. I tillegg kan tårnriggen 10 inkludere en rørhåndteringsarm 100 for å assistere med å rette inn rørene 30 og 65 under tilkopling.

Figur 2 illustrerer et tverrsnittsoverblikk av et eksempel på dreiemomenthode 40 i henhold til aspektene i den gjeldende oppfinnelsen. Siden dreiemomenthodet 40 er tilpasset til å kople toppdrevet 50 til foringsrøret 30, inkluderer dreiemomenthodet 40 en kjernestamme 103 koplet til en rotasjonsenhet 109 for kopling til toppdrevet 50. I dette henseende kan toppdrevet 50 rotere, løfte eller senke dreiemomenthodet 40 under boring med foringsrør. Stammen 103 inkluderer en belastningskrage 113 til kopling av ett eller flere gripeelementer 105 til stammen 103. Som vist i Figur 2, inkluderer en øvre del av gripeelementet 105 en fordypning 114 til å kople inn belastningskragen 113 på stammen 103. Gripeelementene 105 er arrangert i periferien rundt stammen 103.

Et hus 104 omringer gripeelementene 105 og sikrer at gripeelementene 105 forblir koplet til stammen 103. Huset 104 er aktiverbart med en hydraulisk sylinder 110 arrangert på stammen 103. Spesielt er en øvre del av huset 104 koplet til stempelet 111 av den hydrauliske sylinderen 110. Aktivering av stempelet 111 får huset 104 til å bevege seg aksialt i forhold til stammen 103.

Gripeelementene 105 er tilpasset til å kople inn med og holde fatt i for-ingsrøret 30 etter at foringsrøret 30 blir satt inn i huset 104. Som vist i Figur 3, inkluderer gripeelementene 105 en øvre ende som har en fordypning 114 for kopling til stammen 103 og en nedre ende som har én eller flere kontaktkomponenter 106. Bredden av gripeelementene 105 kan være bueformet i fasong slik at gripeelementene 105 kan bli arrangert rundt omkretsen for å danne en i alt vesentlig rørformet struktur for å komme i kontakt med et rør, slik som et foringsrør eller et rør. Figur 4 er en perspektivtegning av dreiemomenthodet 40 som viser gripeelementene 105 arrangert rundt omkretsen inne i huset 104.

Igjen med referanse til Figur 3, inkluderer gripeelementene 105 en bueformet innvendig overflate 131 for å kople inn med røret og en bueformet utvendig overflate 132 for å kople inn med huset 104. I en utførelse inkluderer den innvendige overflate 131 én eller flere slisser 115 til å motta én eller flere tilkoplingskomponenter 106. Fortrinnsvis kan tilkoplingskomponentene 106 vippe i slissene 115. Først blir tilkoplingskomponentene 106 arrangert i en oppoverrettet vinkel i retning mot den øvre delen av stammen 103. Med andre ord, den distale enden 161 av tilkoplingskomponentene 106 er høyere enn den proksimale enden 162. Mer foretrukket, er hver tilkoplingskomponent 106 stilt i samme vinkel. Når tilkoplingskomponentene kommer i kontakt med foringsrørstrengen, vil belastningen av forings-rørstrengen få tilkoplingskomponentene 106 til å vri seg i slissene 115 og derved bære belastningen av foringsrørstrengen. Man antar at dette arrangementet lar tilkoplingskomponentene 106 bære hele eller delvis belastningen av foringsrøret 30. Tilkoplingskomponentene 106 kan bli utviklet med en passende kontaktoverflate som er kjent for alle innen bransjen. Kontaktoverflaten kan f.eks. være en glatt overflate eller ha en tannstruktur for å øke den belastningsbærende kapasiteten. Den utvendige overflaten 132 av gripeelementene 105 er tilpasset til at den kombi-neres med den innvendige overflaten til huset 104 for å bevege gripeelementene 105 radialt relativt til huset 104. I en utførelse kan gripeelementene 105 kombine-res med huset 104 ved å bruke et komplementært kile- og sporsystem. Som vist i Figurene 3 og 4 inkluderer den nedre, utvendige delen av gripeelementene 105 én eller flere kiler 108 dannet på denne. Kilene 108 er tilpasset til å passe inn i et komplementært spor 116 dannet på den innvendige overflaten av huset 104 når dreiemomenthodet 40 er i ikke-aktivert eller "Olåst" stilling, som illustrert i Figur 5. Med referanse til Figur 2, inkluderer huset 104 én eller flere kiler 117 dannet mellom sporene 116. Kilene 117 i huset 104 sitter mellom kilene 108 på gripeelementene 105 når dreiemomenthodet 40 er i den ulåste stillingen.

I et aspekt kan huset 104 bli aktivert til å bevege kilene108 i huset 104 og kilene 117 av gripeelementet 105 inn i en aktivert eller låst stilling. Figur 2 viser kilene 108 og 117 i delvis låst stilling. I denne hensikt, inkluderer kilene 108 på gripeelementene 105 en øvre overflate 121 og en ankeroverflate 123. Den øvre overflaten 121 til kilene 108 kan bli skråttstilt nedover for å gjøre det mulig å bevege kilene 108 på gripeelementene 105 ut av sporene 116 på huset 104. På liknende måte inkluderer kilene 117 på huset 104 en nedre overflate og en ankeroverflate. Den nedre overflate er tilpasset til å tilkople til den øvre overflaten av kilen 108 av gripeelementet 105 når huset 104 blir senket ned. På grunn av helningen av den øvre overflaten 121, beveger gripeelementene 105 seg radialt innover for å tilkople til foringsrøret 30 mens huset 104 blir senket ned.

Ankeroverflatene 123 og er tilpasset for å skaffe en selv-låsende funksjon. I en utførelse er ankringsoverflaten 123 av gripeelementene 105 hellet litt nedover, og ankringsoverflaten av huset 104 har en komplimentær helning. Når de to ankringsoverflatene 123 og tilkoples, får helningen gripeelementene 105 til å bevege seg radialt forover mot det aksiale senteret for å ta tak i foringsrøret 30. Ankringsoverflaten av gripeelementene 105 er fortrinnsvis vinklet ca. ti grader eller mindre, relativt til en vertikal akse. Mer foretrukket er ankringsoverflaten på gripeelementene 105 hellet ca. sju grader eller mindre relativt til en vertikal akse.

Med referanse til Figur 1, der et foringsrør 30 vises mens det blir brakt opp til riggen 10 for kopling til en foringsrørstreng 65. Foringsrørstrengen 65, som ble boret inn i formasjonen tidligere (ikke vist) for å danne borehullet (ikke vist), er vist arrangert innen hullet 55 i boredekket 20. Foringsrørstrengen 65 kan inkludere én eller flere skjøter eller seksjoner av foringsrør som er koplet til hverandre med gjenger. Foringsrørstrengen 65 er vist i tilkoplet til spideren 60 som støtter forings-rørstrengen 65 i borehullet og forhindrer aksial og roterende bevegelse av forings-rørstrengen 65 relativt til boredekket 20. Som vist, er en gjenget kopling av forings-rørstrengen 65, eller boksen, tilgjengelig fra boredekket 20.

I Figur 1 er toppdrevet 50, dreiemomenthodet 40 og elevatoren 70 vist innstilt nær midtlinjen på boredekket 20. Foringsrøret 30 kan i begynnelsen bli arrangert på stativet 25, som kan inkludere en maskin til å plukke opp/legge ned. Den nedre delen av foringsrøret 30 inkluderer en gjenget kopling, eller pinnen, som kan passe sammen med boksen til foringsrørstrengen 65. Elevatoren 70 er vist tilkoplet til en øvre del av foringsrør 30, klart til å bli heist av kablene 75 som holder løpeblokken 35. Elevatoren 70 kan bli brukt til å transportere foringsrøret 30 fra et stativ 25 eller en plukke opp-/legge ned-maskin til brønnsenteret. Elevatoren 70 kan inkludere alle passende løfteredskaper som er kjent av fagfolk i bransjen. Elevatoren har en åpning i sitt senter for å tilpasse foringsrøret 30. Bøylene 85 kopler elevatoren 70 til dreiemomenthodet 40 og er dreibare relativt til dreiemomenthodet 40.

Mens foringsrøret blir flyttet mot senter av brønnen, blir rørhåndterings-armen 100 aktivert for å lede og sikte inn foringsrøret 30 med foringsrørstrengen 65 for kopling til dette. En passende rørhåndteringsarm er offentliggjort i U.S. Patent No. 6,591,471 utstedt til Hollingsworth 15. juli, 2003, tildelt til mottaker av gjeldende oppfinnelse og innlemmet ved referanse i sin helhet heri. En annen passende rørhåndteringsarm er offentliggjort i U.S. Patent Application Serial No.

10/382,353, innlevert 5. mars, 2003, med tittel "Positioning and Spinning Device". Denne søknaden er tildelt til den samme mottaker av den gjeldende oppfinnelsen og innlemmet ved referanse i sin helhet heri. Et eksempel på rørhåndteringsarm 100 inkluderer en gripekomponent for å tilkople til foringsrøret 30 under operasjon. Rørhåndteringsarmen 100 er tilpasset og utviklet til å bevege seg stort sett paral-lelt med boredekket 20 for å lede foringsrøret 30 inn i innstilling med foringsrøret 65 i bordtangen 60.

Etter at foringsrøret er ledet inn i innstilling av rørhåndteringsarmen 100, blir dreiemomenthodet 40 senket relativt til foringsrøret 30 og satt i stilling rundt den øvre delen av foringsrøret 30. Ettersom foringsrøret 30 blir satt inn i dreiemomenthodet 40, tvinger koplingen 32 på foringsrøret 30 gripeelementene 105 til å utvide seg radialt. I dette henseende beveger kilene 108 av gripeelementene 105 seg inn i sporene 116 på huset 104. Figur 5 viser foringsrøret 30 innsatt i dreiemomenthodet 40. Man kan se at kopling 32 sitter over gripeelementene 105. For å gripe foringsrøret 30, blir den hydrauliske sylinderen 110 aktivert for å bevege stempelet 111 nedover. Deretter blir huset 104 senket relativt til gripeelementene 105. Først møter den nedre overflaten av huset 104 den øvre overflaten 121 av gripeelementene 105. Helningen av den øvre og nedre overflate 121 og muliggjør bevegelse av gripeelementene 105 ut av spor 116 og nedsenkningen av huset 104. I tillegg, forårsaker helningen også at gripeelementene 105 beveger seg radialt for å påføre gripetak på foringsrøret 30. Som vist i Figur 2, er huset 104 blitt senket relativt til gripeelementene 105. I tillegg har kilene 108 av gripeelementene 105 blitt beveget ut av spor 116. Huset 104 blir senket inntil ankringsoverflatene 123 og av kilene 108 og 117 stort sett er i kontakt med hverandre som vist i Figur 6. Man kan se på Figur 6 at stempelet 111 er helt aktivert.

Under boreoperasjonen vil foringsrørstrengen dra foringsrøret 30 ned. På grunn av denne bevegelsen, vil tilkoplingskomponentene 106 dreie seg i slissen 115 på gripeelementene 105 for å klemme foringsrøret 30. I dette henseende vil tilkoplingselementene 106 arbeide som et aksialt frittløpende drev. Fordi alle tilkoplingskomponentene 106 er innstilt i samme vinkel, bærer hvert av tilkoplingselementene 106 like vektmengder av foringsrørstrengen. I tillegg vil den radiale klemmekraften bli balansert av huset 104.1 en utførelse når kilevinkelen mellom kilen 117 på huset 104 og kilen 108 på gripeelementet 105 er mindre enn sju grader, vil radialkraften bli distribuert over huset 104.

Når belastningen av foringsrørstrengen blir fjernet, slik som ved å aktivere bordtangen (spideren) til å holde foringsrørstrengen, vil tilkoplingskomponentene 106 øyeblikkelig utløse radialkraften brukt på foringsrøret 30. Deretter blir stempelet deaktivert for å heve huset 104 relativt til gripeelementene 105. Forings-røret 30 kan bli fjernet når kilene 108 i gripeelementene 105 returnerer til sine respektive spor 116.

I et annet henseende kan dreiemomenthodet 40 bli brukt til å overføre dreiemoment. Med hensyn til dette, kan en passende hydraulisk sylinder bli valgt for å bruke tilstrekkelig styrke til å klemme foringsrøret 30.

Figur 7 viser en annen utførelse av et dreiemomenthode 240 i henhold til aspekter av den gjeldende oppfinnelsen. Dreiemomenthodet 240 inkluderer en roterende enhet 209 for kopling til toppdrev 50 og til å overføre dreiemoment. En kjernestamme 203 rekker nedenfor en roterende enhet 209 og er koplet til en øvre ende av rørkropp 235 ved hjelp av en splint- og sporkopling 237. Splint- og sporkopling 237 lar kroppen 235 bli beveget aksialt relativt til stammen 203 mens moment fremdeles kan bli overført til å rotere kroppen 235. Den nedre del av kroppen 235 inkluderer et eller flere vinduer 240 dannet gjennom en vegg i kroppen 235. Vinduer 240 er tilpasset til å inneholde et gripeelement 205. Fortrinnsvis er åtte vinduer 240 dannet for å inneholde åtte gripeelementer 205.

Den ytre overflaten av kroppen 235 inkluderer en flens 242. En eller flere kompenserende sylindere 245 kopler flensen 242 til den roterende enheten. I dette henseende kontrollerer de kompenserende sylindere 245 den aksiale bevegelsen til kroppen 235. Kompenserende sylinder 245 er spesielt nyttig ved sam-mensetning og frigjøring av rør. Den kompenserende sylinder 245 kan f.eks. la kroppen 235 bevege seg aksialt for å tilpasse seg forandringen i aksial distanse mellom rørene etter som gjengene blir laget. Et eksempel på kompenserende sylinder er en stempel- og sylindermontasje. Stempel- og sylindermontasjen kan bli aktivert hydraulisk, pneumatisk eller på en hver annen måte som er kjent for fagfolk i bransjen. En passende, alternativ sylinder er offentliggjort i U.S. Patent Nr. 6,056,060. Dette patentet er innlemmet her i sin helhet ved referanse og er tildelt til den samme mottaker som den gjeldende oppfinnelsen.

Et hus 204 er arrangert rundt vinduene 240 på kroppen 235. Huset 204 er koplet til flensen 242 ved bruk av én eller flere aktiverende sylindere 210. I dette henseende kan huset 204 bli hevet eller senket ned relativt til kroppen 235. Innsiden av huset 204 inkluderer en kile- og sporkonfigurasjon for å tilpasses med gripeelement 205. I en utførelse inkluderer kilen 217 en hellende ankringsoverflate 224 og en hellende nedre overflate 222. Overføringen mellom den nedre overflate 222 og ankringsoverflaten 224 er avrundet for å muliggjøre senking av huset 204 relativt til kroppen 235.

Et gripeelement 205 er arrangert i hvert vindu 240 i kroppen 235.1 en utførelse har gripeelementet 205 en utvendig overflate tilpasset til å la seg tilpasse kile- og sporkonfigurasjonen til huset 204, som vist i Figurene 7 og 8. Spesielt er kilene 208 dannet på den utvendige overflaten og mellom kilene 208 er det spor som kan tilpasses kilen 217 til huset 204. Kilene 208 av gripeelementet 205 inkluderer en øvre overflate 221 og en ankringsoverflate 223. Den øvre overflate 221 heller nedover for å muliggjøre bevegelse av kilene 217 til huset 204. Ankringsoverflate 223 har en helling som komplementerer ankringsoverflate 224 til huset 204. En krage 250 strekker seg fra den øvre og den nedre enden av den utvendige overflaten av gripeelementene 205. Kragene 250 kommer i kontakt med den ytre overflaten av kroppen 235 for å begrense den radiale bevegelsen av gripeelementene 205 innover. En ledekomponent 255 blir fortrinnsvis arrangert mellom kragen og kroppen 235 for å lede gripeelement 205 bort fra kroppen 235. I en ut-førelse kan ledekomponenten 255 være en fjær.

Den innvendige overflaten av gripeelement 205 inkluderer én eller flere tilkoplingskomponenter 206. I en utførelse er hver tilkoplingskomponent 206 arrangert i en slisse 215 dannet på den innvendige overflaten av gripeelement 205. Tilkoplingskomponentene 206 er fortrinnsvis vippebare i slissene 215. Delen av tilkoplingskomponentene 206 som er arrangert innvendig i slissen 215, kan være bueformet i fasong for å muliggjøre vippebevegelsen. Den rørformede kontaktoverflaten på tilkoplingskomponentene 257 kan være glatt eller ujevn eller ha tenner.

I et annet aspekt kan gripeelement 205 inkludere en tilbaketrekkbar mekanisme til å kontrollere bevegelsen til tilkoplingskomponentene 206. I en utfør-else blir en aksial indre tunnel 260 dannet ved siden av den innvendige overflaten til gripeelementet 205. En aktiveringsstake 265 er arrangert i indre diameter 260 og gjennom en uthuling 267 av tilkoplingskomponentene 206. Aktiveringsstaken 265 inkluderer én eller flere støtter 270 som har en utvendig diameter som er større enn fordypningen 267 til tilkoplingskomponentene 206. En støtte 270 sitter på aktiveringsstaken 265 på et nivå nedenfor hver tilkoplingskomponent 206 slik at tilkoplingskomponentene 206 hviler på sine respektive støtter 270.

En ledekomponent 275 koplet til aktiveringsstaken 265 er arrangert på den øvre enden av den indre tunnelen 260. I avspent stilling, fører ledekomponenten 275 aktiveringsstaken 265 i oppadgående stilling. I dette henseende plasserer aktiveringsstaken 265 tilkoplingselementene 206 i den tilbaketrukkede stillingen, eller i dreid oppadgående stilling, som vist i Figur 8A-B. Når ledekomponenten 275 blir trykket sammen, er aktiveringsstaken 265 plassert i nedadgående stilling. Med hensyn til dette, er tilkoplingskomponentene 206 i kontaktposisjon eller dreid nedover slik at de er relativt nærmere en horisontal akse enn i den tilbaketrukkede stillingen.

Under drift blir foringsrøret 230 satt inn i kroppen 235 til dreiemomenthodet 240. På dette punkt blir kilene 208 på gripeelementet 205 forflyttet i sine respektive spor 216 i huset 204. I tillegg er aktiviseringsstaken 265 i oppovergående stilling og stiller derved tilkoplingskomponentene 206 i tilbaketrukket stilling. Etter som foringsrøret 230 blir satt inn i dreiemomenthodet 240, beveger koplingen seg tvers over gripeelementene 205 og tvinger gripeelementene 205 til å bevege seg radialt utover. Etter at koplingen beveger seg forbi gripeelementene 205, fører lederkomponentene 255 gripeelementene 205 for å opprettholde kontakten med foringsrøret 30.

Etter at foringsrøret 230 er mottatt i dreiemomenthodet 240, blir aktiver-ingssylinderen 210 aktivert for å senke huset 204 relativt til kroppen 235. Først møter den nedre overflaten 222 i huset 204 den øvre overflaten 221 av gripeele mentene 205. Hellingen på den øvre og den nedre overflate 221 og 222 muliggjør bevegelsen av gripeelementene 205 ut av spor 216 og senkingen av huset 204.1 tillegg forårsaker hellingen at gripeelementene 205 beveger seg radialt for å bruke gripekraft på foringsrøret 30. Fortrinnsvis beveger gripeelementene 205 seg radialt i en retning stort sett perpendikulær til den vertikale aksen til foringsrøret 30. Huset 204 fortsetter å bli senket inntil ankringsoverflatene 223 og 224 av kilene 208 og 217 stort sett er tilkoplet til hverandre, som vist i Figur 7. Under bevegelsen av huset 204, er ledekomponentene 255 mellom kragene 250 og kroppen 235 sam-menpresset. I tillegg kan vekten av foringsrøret 30 tvinge tilkoplingskomponentene 205 til å dreie seg litt nedover, hvilket deretter forårsaker at aktiveringsstaken 265 trykker sammen ledekomponentene 275.1 dette henseende blir en radial klemme-styrke brukt til å støtte aksialbelastningen av foringsrøret 30.

For å sette sammen foringsrøret 230 med foringsrørstrengen 65, kan toppdrevet 50 være i drift for å skaffe moment til å rotere foringsrøret 230 relativt til foringsrørstrengen 65. Under etterfylling blir den kompenserende sylinderen 245 aktivert for å kompensere for forandring i aksialdistanse som et resultat av den sammenskrudde forbindelsen. I dette henseende får kroppen 235 lov til å bevege seg aksialt relativt til stammen 203 ved bruk av splint- og sporforbindelsen 237. I løpet av en boreoperasjon blir hele belastningen av foringsrørstrengen støttet av dreiemomenthodet 240. Spesielt vrir belastningen av den tyngre foringsrørstren-gen tilkoplingskomponentene 206 videre inn i slissen 215 på gripeelementene 205. I dette henseende blir vekten av foringsrørstrengen fordelt blant tilkoplingselementene 206, og lar derved dreiemomenthodet 240 arbeide som et aksialt frittløp-ende drev. Fordi alle kontaktkomponenter 206 er innstilt i samme vinkel, bærer dessuten hver av tilkoplingselementene 206 like stor vekt av foringsrørstrengen. I tillegg vil den radiale klemmestyrken bli balansert av huset 204. I en utførelse, når vinkelen mellom kilen 217 i huset 204 og kilen 208 til gripeelement 205 er mindre enn sju grader, vil den radiale styrken bli fordelt tvers over huset 204. På denne måten kan dreiemomenthode i henhold til aspekter av den gjeldende oppfinnelsen bli brukt til å kople sammen rør og generelt bli brukt til å utføre rørhåndterings-operasjoner.

I en annen utførelse kan gripeelementet 305 inkludere en krage 350 på hver side, istedenfor på øvre og nedre ende. Som vist i Figur 9, er en ledekomponent 355 arrangert mellom to sidestilte gripeelementer 305. I tillegg er ledekomponenten 355 mellom sidekragene 350 og kroppen 335. I dette henseende kan ledekomponenten 355 bli brukt til å kontrollere stillingen til gripeelementene 305. I en utførelse kan ledekomponenten 355 bestå av én eller flere bladfjærer.

I et annet aspekt kan dreiemomenthodet 40 eventuelt bruke et sirkulasjons-verktøy 280 for å forsyne væske til å fylle opp foringsrøret 30 og sirkulere væsken. Sirkulasjonsverktøyet 220 kan bli koplet til en lavere del av stammen 203 og i det minste bli delvis arrangert i kroppen 235. Sirkulasjonsverktøyet 280 inkluderer en første ende og en andre ende. Den første enden er koplet til stammen 203 og koplet for væskeoverføring til toppdrevet 50. Den andre enden er satt inn i forings-røret 30. En kopptetning 285 er arrangert på den andre og på innsiden av forings-røret 30. Kopptetningen 285 tetter den indre overflaten til foringsrøret 30 under operasjonen. Spesielt utvider væske i foringsrøret 30 kopptetningen 285 til kontakt med foringsrøret 30. Sirkulasjonsverktøyet 280 kan også inkludere en dyse 288 for å sprøyte inn væske i foringsrøret 30. Dysen 288 kan også opptre som en slam-spareradapter for å kople en slamsparerventil (ikke vist) til sirkulasjons-

verktøyet 280.

I tillegg til foringsrør, er aspekter ved den gjeldende oppfinnelsen like veleg-net til å håndtere rør slik som borerør, produksjonsrør og andre typer rør kjent av fagfolk i bransjen. Dessuten kan rørbehandlingsoperasjoner overveiet her inkludere tilkoplinger og fråkoplinger av rør så vel som innkjøring og uttrekning av rør fra brønnen.

Mens det foregående er rettet mot utførelser av den gjeldende oppfinnelsen, kan andre og ytterligere utførelser av oppfinnelsen bli anordnet uten å gå bort fra det grunnleggende omfanget for denne, og omfanget blir derved bestemt av krav-ene som følger.

Claims

1. En rørformet gripekomponent til bruk med et toppdrev (50) for å håndtere et rør og som består av: et hus (104, 204) som operasjonsmessig er koplet til toppdrevet (50); mangfoldige gripeelementer (205, 305) radialt arrangert i huset (104, 204) for å tilkople til røret og derved bevege huset (104, 204) relativt til mangfoldige gripeelementer (205, 305) og forårsaker at de mangfoldige gripekomponenter blir tilkoplet til røret,karakterisert vedat: gripeelementene (105) omfatter en bueformet innvendig overflate (131) for å kople inn med røret og en bueformet utvendig overflate (132) for å kople inn med huset (104), og idet den innvendige overflate (131) inkluderer én eller flere slisser (115) til å motta én eller flere tilkoplingskomponenter (106, 206).

2. Den rørformede gripekomponenten i krav 1, hvori den ene eller flere tilkoplingskomponenter (106, 206) er dreibar(e).

3. Den rørformede gripekomponenten i krav 2, består videre av en tilbaketrekkbar mekanisme for å trekke tilbake tilkoplingskomponentene (106, 206).

4. Den rørformede gripekomponenten i krav 2, hvori en aksialbelastning som opptrer på tilkoplingskomponentene (106, 206) forårsaker at tilkoplingskomponentene (106, 206) dreier seg.

5. Den rørformede gripekomponenten i krav 1, hvori pluraliteten av gripekomponenter blir arrangert i et hus.

6. Den rørformede gripekomponenten i krav 5 som videre består av en ledekomponent (255, 275, 355) arrangert mellom minst én av de mangfoldige gripekomponentene og huset (104, 204).

7. Den rørformede gripekomponenten i krav 1, hvori de mangfoldige gripekomponentene er koplet til en stamme som er operativt koplet til toppdrevet (50).

8. Den rørformede gripekomponenten i krav 7, hvori de mangfoldige gripekomponentene er dreibare relativt til stammen (203).

9. Den rørformede gripekomponenten i krav 1, som er videre sammensatt i en stempel- og sylindermontasje for å bevege huset (104, 204).

10. Den rørformede gripekomponenten i krav 1, hvor røret består av et forings-rør.

11. En metode for håndtering av et rør, bestående av: å skaffe et toppdrev (50) som er operativt koplet til et gripehode, idet gripehodet har: et hus (104, 204); flere gripeelementer (205, 305) radialt arrangert i huset (104, 204) for å komme i kontakt med røret, karaktarisert ved: flere tilkoplingskomponenter (106, 206) som er bevegelige og arrangert på hvert av de mange gripeelementene (105, 205, 305); arrangere røret innen de mangfoldige gripeelementene (105, 205, 305); bevege huset (104, 204) relativt til alle gripeelementene (105, 205, 305); komme i kontakt med røret; og å aktivere de mangfoldige tilkoblingskomponentene (106, 206).

12. Metoden i krav 11, hvor bruk av en aksialbelastning aktiverer de mangfoldige tilkoplingskomponenter (106, 206).

13. Metoden i krav 11, som videre består av å bevege de mangfoldige gripeelementene (105, 205, 305) radialt mens huset (104, 204) blir beveget relativt til gripeelementene (105, 205, 305).

14. Metoden i krav 11, som videre består av å lede de mangfoldige gripeelementene (105, 205, 305) bort fra foringsrøret.

15. Metoden i krav 11, hvor aktivering av de mangfoldige tilkoplingskomponentene (106, 206) består av å vippe de mangfoldige tilkoplingskomponentene (106, 206).