NO337670B1 - Anordning og fremgangsmåte for sammenstilling av rør - Google Patents

Description

ANORDNING OG FREMGANGSMÅTE VED SAMMENSTILLING AV RØR

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning og fremgangsmåte for å underlet-te sammenkopling av rør. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen et forriglingssystem for et toppdrevet rotasjonssystem og en spider til bruk ved sammenstilling eller demontering av rør.

Ved utforming og komplettering av olje- eller gassbrønner bygges en borerigg på jordoverflaten for å muliggjøre innføring og opphenting av rørstrenger i et brønnhull. Boreriggen innbefatter en plattform og mekaniske verktøyer som for eksempel en rør-klave og en spider for inngrep med, sammenstilling og nedsenking av rør i brønnhul-let. Rørklaven henger over plattformen i et heisespill som kan heve eller senke rørkla-ven i forhold til boredekket. Spideren er montert i plattformdekket. Rørklaven og spideren har begge kilebelter som kan gå i inngrep med og slippe et rør og er utformet slik at de kan arbeide i tandem. Vanligvis holder spideren et rør eller en rørstreng som løper ned i brønnhullet fra plattformen. Rørklaven går i inngrep med et nytt rør og retter dette inn over det rør som holdes ved hjelp av spideren. Deretter benyttes en krafttang og en spinner for å gjenge øvre og nedre rør sammen. Så snart rørene er sammenføyd, går spideren ut av inngrep med rørstrengen, og rørklaven senker rør-strengen gjennom spideren til rørklaven og spideren befinner seg et på forhånd bestemt stykke fra hverandre. Deretter går spideren på ny i inngrep med rørstrengen, og rørklaven går ut av inngrep med rørstrengen og gjentar prosessen. Denne sekvens gjelder sammenstilling av rør for boreformål, innkjøring av foringsrør eller innkjøring av brønnhullskomponenter i brønnen. Sekvensen kan reverseres for å ta rørstrengen fra hverandre.

Under boring av et brønnhull settes en borestreng sammen, og vil så nødvendigvis måtte roteres for å bore. Historisk sett innbefatter en boreplattform et rotasjonsbord og et drivverk for å dreie bordet. Ved bruk senkes borestrengen ned i rotasjonsbordet ved hjelp av en rørklave og holdes på plass ved hjelp av en spider. Deretter tres et drivrør på strengen, og rotasjonsbordet roteres, hvilket får drivrøret og borestrengen til å rotere. Etter ca. 9 meters boring løftes drivrøret og borestrengen ut av brønnhul-let, og ytterligere borestreng føyes til.

Prosessen med å bore ved hjelp av et drivrør er kostbar, som følge av den tid det tar å fjerne drivrøret, føye til ytterligere borestreng, koble på drivrøret igjen og rotere borestrengen. For å løse dette problemet utviklet man toppdrevne rotasjonssystemer. Figur IA er et sideriss av en øvre del av en borerigg 100 med et toppdrevet rotasjonssystem 200 og en rørklave 120. En øvre ende av en rørstakk 130 er vist på riggen 100. Tegningen viser rørklaven 120 i inngrep med et rør 130. Røret 130 er plassert i stilling under det toppdrevne rotasjonssystem 200 ved hjelp av rørklaven 120 for at det toppdrevne rotasjonssystem ved hjelp av sine gripeanordninger skal kunne gå i inngrep med røret. Figur IB er et sideriss av en borerigg 100 med et toppdrevet rotasjonssystem 200, en rørklave 120 og en spider 400. Riggen 100 er bygget opp ved brønnens overflate 170. Riggen 100 innbefatter en løpeblokk 110 som henger i kabler 150 fra et heisespill 105 og holder det toppdrevne rotasjonssystem 200. Det toppdrevne rotasjonssystem 200 har en gripeanordning for inngrep med innerveggen i et rør 130 og en motor 240 for å rotere røret 130. Motoren 240 roterer og trer røret 130 inn i rørstrengen 210 som strekker seg ned i brønnhullet 180. Motoren 240 kan også rotere en borestreng med en borkrone i enden, eller for et hvilket som helst annet formål som krever rotasjonsbevegelse av et rør eller en rørstreng. Dessuten er det toppdrevne rotasjonssystem 200 vist forbundet med en rør-klave 120 og et skinnesystem 140. Skinnesystemet 140 hindrer rotasjonsbevegelse av det toppdrevne rotasjonssystem 200 under rotasjon av rørstrengen 210, men lar det toppdrevne rotasjonssystem bevege seg vertikalt under løpeblokken 110.

På figur IB er det toppdrevne rotasjonssystem 200 vist i inngrep med rør 130. Røret 130 er plassert over rørstrengen 210 som befinner derunder. Med røret 130 plassert over rør-strengen 210 kan det toppdrevne rotasjonssystem 200 senke og træ røret inn i rørstrengen. I tillegg er spideren 400, som er anbrakt i plattform 160, vist i inngrep rundt en rørstreng 210 som løper ned i brønnhullet 180.

Figur 2 viser et sideriss av et toppdrevet rotasjonssystem som er i inngrep med et rør som er blitt senket ned gjennom en spider. Som vist på figuren, er rørklaven 120 og det toppdrevne rotasjonssystem 200 koplet til løpeblokken 110 via en kompensator 270. Kompensatoren 270 virker på samme måte som en fjær for å kompensere for vertikalbevegelse av det toppdrevne rotasjonssystem 200 under innføringen av røret

130 i rørstrengen 210. Foruten motoren 240 innbefatter det toppdrevne rotasjonssystem en teller 250 for å måle rotasjonen av røret 130 under den tid røret 130 træs på rørstrengen 210. Det toppdrevne rotasjonssystem 200 innbefatter også en momentovergang 260 for å måle dreiemomentet som anvendes mot gjengeforbindelsen mellom røret 130 og rørstrengen 210. Telleren 250 og momentovergangen 260 overfører data vedrørende gjengeforbindelsen til en styringsenhet via datalinjer (ikke vist). Styringsenheten er forhåndsprogrammert med tillatte verdier for rotasjon og dreiemoment for en bestemt forbindelse. Styringsenheten sammenligner rotasjons- og momentdata med de lagrede, tillate verdier. Figur 2 viser også en spider 400 anordnet i plattformen 160. Spideren 400 omfatter en kilebeltesammenstilling 440, inklusive et kilebeltesett 410, og stempel 420. Kilebelte 410 er kileformet og utformet og anordnet for glidende bevegelse langs en skrå innervegg i kilebeltesammenstillingen 440. Kilebeltet 410 heves eller senkes ved hjelp av stempel 420. Når kilebeltet 410 befinner seg i den nedsenkede stilling, lukker det seg rundt utsiden av rørstrengen 210. Vekten av rør-strengen 210 og den resulterende friksjon mellom rørstrengen 210 og kilebeltet 410 tvinger kilebeltet nedover og inn-over og strammer dermed grepet om rørstrengen. Når kilebelte 410 befinner seg i den hevede stilling, som vist, åpnes kilebeltet, og rørstrengen 210 står fritt til å bevege seg aksialt i forhold til kilebeltet. Figur 3 er et tverrsnitt av et toppdrevet rotasjonssystem 200 og et rør 130. Det toppdrevne rotasjonssystem 200 innbefatter en gripeanordning med et sylindrisk legeme 300, en kilelåssammenstilling 350 og et kilebelte 340 med tenner (ikke vist). Kilelåssammenstillingen 350 og kilebeltet 340 er anordnet om utsiden av det sylindriske legeme 300. Kilebeltet er utformet og anordnet for mekanisk griping av innsiden av røret 130. Kilebeltet 340 er gjengeforbundet med stempel 370 som befinner seg i en hydraulisk sylinder 310. Stempelet aktiveres gjennom injeksjon av trykksatt hydraulisk fluid gjennom fluidåpninger 320, 330. I tillegg er det i hydraulisk sylinder 310 anbrakt fjærer 360 som er vist i sammenpresset tilstand. Når stempelet 370 aktiveres, dekomprimeres fjærene og hjelper stempelet med å bevege kilebeltet 340. Kilelåssammenstillingen 350 er utformet og anordnet for å presse kilebeltet mot innerveggen i røret 130, og beveger seg med det sylindriske legeme 300.

Ved bruk senkes kilebeltet 340 og kilelåssammenstillingen 350 i det toppdrevne rotasjonssystem 200 ned i røret 130. Så snart kilebeltet 340 befinner seg i den ønskede stilling i røret 130, injiseres trykksatt fluid i stempelet gjennom fluidåpning 320. Fluidet aktiverer stempelet 370, hvilket presser kilebeltet 340 mot kilelåssammenstil lingen 350. Kilelåssammenstillingen 350 virker slik at den forspenner kilebeltet 340 utover etterhvert som kilebeltet presses glidende langs utsiden av sammenstillingen, for derved å tvinge kilebeltet til å gå i inngrep med rørets 130 innervegg.

Figur 4 viser et tverrsnitt av et toppdrevet rotasjonssystem 200 i inngrep med et rør 130. Figuren viser kilebelte 340 i inngrep med innerveggen i røret 130 og en fjær 360

i dekomprimert tilstand. I tilfelle av svikt i hydraulikkvæsken kan fjærene 360 forspenne stempelet 370 til å holde kilebeltet 340 i inngrepsstillingen, for derved å anordne en ekstra sikkerhetsfunksjon for å forhindre utilsiktet løsning av rørstrengen 210. Så snart kilebeltet 340 er i inngrep med røret 130, kan det toppdrevne rotasjonssystem 200 heves sammen med det sylindriske legeme 300. Ved heving av legemet 300 vil kilelåssammenstillingen 350 forspenne kilebeltet 340 ytterligere. Med røret 130 i inngrep med det toppdrevne rotasjonssystem 200 kan det toppdrevne rotasjonssystem flyttes for å rette røret inn og gjengeforbinde det med rørstreng 210.

I en annen utførelse (ikke vist) innbefatter et toppdrevet rotasjonssystem 200 en gripeanordning for inngrep med utsiden av et rør. Kilebeltet kan for eksempel anordnes for å gripe utsiden av røret, fortrinnsvis under kragen 380 på røret 130. Ved bruk plasseres det toppdrevne rotasjonssystem over det ønskede rør. Kilebeltet senkes så ned ved hjelp av det toppdrevne rotasjonssystem for å gå i inngrep med kragen 380 på røret 130. Så snart kilebeltet er på plass under kragen 380, aktiveres stempelet for å få kilebeltet til å gripe om rørets 130 utside. Det kan plasseres følere i kilebeltet for å sikre riktig inngrep med røret.

Figur 5 er et flytdiagram som viser en typisk betjening av en streng eller foringsrør-sammenstilling ved bruk av et toppdrevet rotasjonssystem og en spider. Flytdiagram-met gjelder betjening av en anordning som i det store og hele er vist på figur IB. På et første trinn 500 holdes en rørstreng 210 i en lukket spider 400 og forhindres dermed fra å bevege seg nedover. På trinn 510 beveges et toppdrevet rotasjonssystem 200 for å gå i inngrep med et rør 130 fra en stakk ved hjelp av en rørklave 120. Røret 130 kan være et enkelt rør eller kan typisk utgjøres av to eller tre rør som er gjengeforbundet med hverandre for å danne en stakk. Inngrep mellom røret og det toppdrevne rotasjonssystem innbefatter griping av røret og inngrep med innsiden av dette. På trinn 520 beveger det toppdrevne rotasjonssystem 200 røret 130 i stilling over rør-strengen 210. På trinn 530 trær det toppdrevne rotasjonssystem 200 røret 130 på rørstreng 210. På trinn 540 åpner spideren 400 seg og slipper rørstrengen 210. På trinn 550 senker det toppdrevne rotasjonssystem 200 rørstrengen 210, inklusive rør 130, ned gjennom den åpne spideren 400. På trinn 560 lukkes spideren 400 om rør- strengen 210. Pa trinn 570 går det toppdrevne rotasjonssystem 200 ut av inngrep med rørstrengen og kan gå i gang med å føye et nytt rør 130 til rørstrengen 210, som på trinn 510. De ovenfor beskrevne trinn kan anvendes ved innkjøring av en borestreng under borearbeider eller ved innkjøring av foringsrør for å forsterke brønnhul-let, eller for sammenstilling av strenger for utplassering av brønnhullskomponenter i brønnen. Trinnene kan også reverseres for å demontere foringsrør- eller rørstrengen.

Selv om det toppdrevne rotasjonssystem er et godt alternativ til drivrøret og rotasjonsbordet, eksisterer det fremdeles en mulighet for at en rørstreng uforvarende kan mistes ned i brønnhullet. Som nevnt ovenfor, må et toppdrevet rotasjonssystem og en spider arbeide i tandem, det vil si at minst én av dem til enhver tid må være i inngrep med rørstrengen under rørsammenstilling. Typisk vil en operatør som befinner seg på plattformen, betjene det toppdrevne rotasjonssystem og spideren ved hjelp av manuelt betjente spaker som styrer den hydrauliske kraften til kilebeltet som får det toppdrevne rotasjonssystem og spideren til å holde på en rørstreng. En operatør kan av vanvare når som helst miste en rørstreng gjennom å bevege feil spak. Tradisjonelle forriglingssystemer er blitt utviklet og brukt sammen med rørklave/spidersystemer for å løse dette problemet, men det eksisterer fremdeles et behov for et praktisk forriglingssystem som kan benyttes sammen med et spider-/toppdrevet rotasjonssystem som det som beskrives i dette skrift.

Det eksisterer derfor et behov for et forriglingssystem som kan brukes med et toppdrevet rotasjonssystem og en spider for å forhindre utilsiktet løsgjøring av en rør-streng. Det eksisterer videre et behov for et forriglingssystem som kan forhindre at et rør eller en rørstreng uforvarende mistes ned i et brønnhull. Det eksisterer også et behov for et forriglingssystem for forhindrer at en spider eller et toppdrevet rotasjonssystem går ut av inngrep med en rørstreng før den andre komponenten har gått i inngrep med røret.

Fra publikasjonen US 5791410 A er det kjent en anordning for valgfritt å gripe og å løsgjøre et rør. Anordningen omfatter en løfteklave med et sett holdekiler for valgfritt å gripe og å løsgjøre et rør og et gripeelement med et sett holdekiler for valgfritt å gripe og å løsgjøre den andre enden av røret, der løfteklavens- og gripeelementets holdekiler kommuniserer med hverandre ved hjelp av trykksatte kanaler, der kanalene danner en trykkrets for å tilføre trykk for å løsgjøre ett sett holdekiler kun når det andre settet holdekiler er i inngrep med røret.

Fra publikasjonen US 4365402 er det kjent en fremgangsmåte og apparat for å til-veiebringe gjengekoplinger, slik som rørkoplinger, innenfor et område med verdier av påført moment og omdreininger.

Fra publikasjonen WO 0005483 er det kjent en anordning som skal lette sammenkop-lingen av rør ved bruk av et toppdrevet rotasjonssystem, hvilken anordning omfatter et legeme som kan koples til nevnte toppdrevne rotasjonssystem. Legemet omfatter i det minste ett gripeelement som kan forskyves radialt av hydraulisk eller pneumatisk fluid for drivbart å gå i inngrep med nevnte rør for å tillate en skruforbindelse mellom nevnte rør og et ytterligere rør som skal trekkes til med det nødvendige moment. Som ytterligere bakgrunnsteknikk nevnes US 4676312 og WO 9618799.

Fra publikasjonen US 4365402 er det kjent en fremgangsmåte og et apparat for å til-veiebringe gjengeforbindelser, slik som rørskjøter innen et område med forutbestemte momentverdier og omdreiningsverdier.

Aspekter av oppfinnelsen fremgår av de selvstendige patentkravene.

I et første aspekt ved den foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebrakt en fremgangsmåte ved sammenkopling av rør, hvor fremgangsmåten omfatter: - griping av et første rør ved bruk av en første innretning som omfatter et toppdrevet rotasjonssystem; - lukking av en andre innretning rundt et andre rør; - rotasjon av det første røret med den første innretningen for å sammenføye det første røret med det andre røret for å tildanne en skjøt og en rørstreng; - sending av data fra den første innretningen og til en styringsenhet, hvor styringsenheten er forhåndsprogrammert med en akseptabel verdi av skjøtens moment eller rotasjon; og - stopping av rotasjonen til det første røret basert på en sammenlikning mellom de sendte data og den akseptable verdi av skjøtens moment eller rotasjon.

Ifølge et andre aspekt ved den foreliggende oppfinnelse, er det tilveiebrakt en anordning for sammenstilling av rør, hvor anordningen omfatter: - en første innretning for å gripe et første rør, hvor den første innretningen omfatter et toppdrevet rotasjonssystem; - en andre innretning anordnet for lukke rundt et andre rør; - middel for å rotere det første røret med den første innretningen for å sammenføye det første røret med det andre røret for å tildanne en skjøt og en rørstreng; - middel for å sende data fra den første innretningen og til en styringsenhet, hvor sty-

ringsenheten er forhåndsprogrammert med en akseptabel verdi av skjøtens moment eller rotasjon; og - middel for å stoppe rotasjon til det første røret basert på en sammenlikning mellom de sendte data og den akseptable verdi av skjøtens moment eller rotasjon.

I dette skrift er det således beskrevet en anordning til bruk med rør, som omfatter: en første innretning for griping og sammenføyning av rørene; en andre innretning for griping av rørene; et forriglingssystem for å sikre at en rørstreng gripes av i det minste den første eller andre innretning.

Det er videre beskrevet i dette skrift en anordning og fremgangsmåter for å forhindre utilsiktet løsgjøring av et rør eller en rørstreng. I ett aspekt sikrer anordningen og fremgangsmåtene som beskrives i dette skrift, at enten det toppdrevne rotasjonssystem eller spideren er i inngrep med røret før den andre komponent koples fra røret. Forriglingssystemet benyttes med en spider og et toppdrevet rotasjonssystem under sammenstilling av en rørstreng.

Enkelte foretrukne utførelser av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet, kun gjennom eksempel og under henvisning til de ledsagende tegninger, hvor: Figur IA er et sideriss av en borerigg med et toppdrevet rotasjonssystem og en rørklave; Figur IB er et sideriss av en borerigg med et toppdrevet rotasjonssystem, en rør-klave og en spider; Figur 2 viser et sideriss av et toppdrevet rotasjonssystem i inngrep med et rør som er blitt senket ned gjennom en spider; Figur 3 er et tverrsnitt av et toppdrevet rotasjonssystem og et rør; Figur 4 viser et tverrsnitt av det toppdrevne rotasjonssystem på figur 3 i inngrep med et rør; Figur 5 er flytdiagram for typisk betjening av en rørstreng eller foringsrørsam-menstilling ved bruk av et toppdrevet rotasjonssystem og en spider; Figur 6 viser et flytdiagram for bruk av et forriglingssystem for en spider og et toppdrevet rotasjonssystem; Figur 7 viser mekanikken i forriglingssystemet ved bruk med en spider, et toppdrevet rotasjonssystem og en styringsenhet; og Figur 8 viser en styringsplate for en spak for en spider og en spak for et toppdrevet rotasjonssystem.

Den foreliggende oppfinnelse er et forriglingssystem til bruk med et toppdrevet rotasjonssystem og en spider under sammenstilling av en rørstreng. Oppfinnelsen kan benyttes til sammenstilling av rør for ulike formål, herunder borestrenger, strenger av forlengningsrør og foringsrør og innkjøringsstrenger for brønnhullskomponenter.

Figur 6 er et flytdiagram som viser bruken av et forriglingssystem ifølge den foreliggende oppfinnelse med en spider og et toppdrevet rotasjonssystem, og figur 7 viser mekanikken i forriglingssystemet ved bruk med en spider, et toppdrevet rotasjonssystem og en styringsenhet. På trinn 500 holdes en rørstreng 210 i en lukket spider 400 og forhindres fra å bevege seg nedover. Spideren innbefatter en føler for et spiderstempel, hvilken føler befinner seg ved et spiderstempel 420 for å avlese når spideren 400 er åpen eller lukket rundt rørstrengen 210. Følerdata 502 videresendes til en styringsenhet 900.

En styringsenhet innbefatter en programmerbar sentralenhet som kan drives med et lager, en masselagringsinnretning, innlesningsstyringsenhet og en bildeskjerm. I tillegg innbefatter styringsenheten velkjente kretser som for eksempel strømforsyning, klokker, cache-lager, inn-/utkretser og lignende. Styringsenheten er i stand til å motta data fra følere og andre innretninger og å styre dertil koplede innretninger.

Én av styringsenhetens 900 funksjoner er å forhindre at spideren åpner seg. Spideren 400 låses fortrinnsvis i lukket stilling ved hjelp av en magnetventil 980 (figur 7) som er plassert i styrelinjen mellom den manuelt betjente styrespak 630 for spideren (figur 7) og kilden til hydraulikkraften som driver spideren. Nærmere bestemt styrer spider-magnetventilen 980 strømmen av fluid til spiderstempelet 420. Magnetventilen 980

styres av styringsenheten 900, og styringsenheten er programmert til å holde ventilen lukket til visse betingelser er oppfylt. Selv om ventilen 980 i den utførelse som beskrives i dette skrift, drives elektrisk, kan ventilen drives ved hjelp av hydraulikk eller pneumatikk så lenge den kan styres ved hjelp av styringsenheten 900. Typisk er ventilen 980 stengt og spideren 400 låst til man har lykkes med å føye et rør til strengen og dette holdes ved hjelp av det toppdrevne rotasjonssystem.

På trinn 510 beveges det toppdrevne rotasjonssystem 200 slik at det går i inngrep med et på forhånd sammenstilt rør 130 fra en stakk, ved hjelp av en rørklave 120. En

føler 995 for det toppdrevne rotasjonssystem (figur 7) er plassert nær et stempel 370

i det toppdrevne rotasjonssystem for å føle når det toppdrevne rotasjonssystem 200 er koplet fra, eller i dette tilfelle i inngrep om, røret 130. Følerdata 512 videreformid-les til styringsenheten 900. På trinn 520 beveger det toppdrevne rotasjonssystem 200 røret 130 i stilling og retter dette inn over rørstrengen 210. På trinn 530 bringer det toppdrevne rotasjonssystem 200 røret 130 på roterende vis i inngrep med rørstrengen 210 og oppretter en gjengeforbindelse mellom disse. Dreiemomentdata 532 fra en momentovergang 260 og omdreiningsdata 534 fra en teller 250 sendes til styringsenheten 900.

Styringsenheten 900 er forhåndsprogrammert med tillatte verdier for rotasjon og dreiemoment for en bestemt forbindelse. Styringsenheten 900 sammenligner rota-sjonsdata 534 og momentdata 532 fra de faktiske forbindelser og fastslår om disse ligger innenfor de tillatte verdier. Om så ikke er tilfelle, forblir spideren 400 låst og lukket, og røret 130 kan skrus inn på nytt, eller det kan gjennomføres et annet avhjelpende tiltak ved å sende et signal til operatøren. Dersom verdiene er akseptable, vil styringsenheten 900 låse det toppdrevne rotasjonssystem 200 i inngrepsstillingen via en magnetventil 970 i det toppdrevne rotasjonssystem (figur 7) som hindrer ma-nuell styring av det toppdrevne rotasjonssystem 200. På trinn 540 låser styringsenheten 900 opp spideren 400 via spider-magnetventilen og gjør det mulig for fluid å drive stempelet 420 for å åpne spideren 400 og ta denne ut av inngrep med rørstrengen 210. På trinn 550 senker det toppdrevne rotasjonssystem 200 rørstrengen 210 med blant annet rør 130, ned gjennom den åpne spideren 400. På trinn 560 lukkes spideren 400 om rørstrengen 210. Spider-føleren 990 (figur 7) sender et signal til styringsenheten 900 om at spideren 400 er lukket. Dersom det ikke mottas noe signal, forblir det toppdrevne rotasjonssystem 200 lukket og i inngrep med rørstrengen 210. Dersom det mottas et signal som bekrefter at spideren er lukket, vil styringsenheten låse spideren 400 i lukket stilling og låse opp det toppdrevne rotasjonssystem 200. På trinn 570 kan det toppdrevne rotasjonssystem 200 gå ut av inngrep med rørstrengen 210 og gå videre til et nytt rør 130. På denne måte vil i det minste det toppdrevne rotasjonssystem eller spideren være i inngrep med rørstrengen til enhver tid.

Som et alternativ eller tillegg til det foregående kan det benyttes en kompensator 270 (vist på figur 2) for å innhente ekstra informasjon om forbindelsen som opprettes mellom røret og rørstrengen. Kompensatoren 270 kan i tillegg til at den muliggjør trinnvis bevegelse av det toppdrevne rotasjonssystem 200 under sammenskruing av rørene, også brukes for å sikre at en gjengeforbindelse er blitt skrudd sammen og at rørene er mekanisk sammenkoplet. For eksempel kan det toppdrevne rotasjonssystem heves eller trekkes opp etter at det er laget en forbindelse mellom røret og rørstrengen. Dersom det er blitt opprettet en forbindelse mellom røret og strengen, vil kompensatoren "slå helt ut" som en følge av vekten av strengen under. Om det derimot som følge av en feil i det toppdrevne rotasjonssystem eller skjevinnstilling av et rør og en rørstreng under dette, ikke er blitt opprettet en forbindelse mellom røret og rørstrengen, vil kompensatoren bare slå delvis ut, som et resultat av den forholdsvis lille vekten som det ene rør eller rørstakken legger på denne. En strekkføler anbrakt nær kompensatoren, kan avlese strekkingen av kompensatoren 270 og videreformidle dataene til en styringsenhet 900. Så snart styringsenheten 900 har behandlet dataene og bekreftet at det toppdrevne rotasjonssystem er i inngrep med en hel rørstreng, låses det toppdrevne rotasjonssystem 200 i inngrepsstillingen, og prosessen kan gå videre til neste trinn 540. Dersom det ikke mottas noe signal, forblir spideren 400 låst, og styringsenheten kan sende et signal til operatøren. Under dette "strekketrinnet" er det ikke nød-vendig å låse opp og åpne spideren 400. Spideren 400 og kilebeltet 410 er utformet og anordnet slik at de hindrer strengen i å bevege seg nedover, men gjør det mulig å løfte rørstrengen 210 opp og bevege den aksialt i vertikalretningen selv om spideren er lukket. Ved lukket spider 400 er det ikke mulig for rørstrengen 210 å falle gjennom dennes kilebelte 410 på grunn av friksjon og formen på tennene på spiderkilebeltet.

Forriglingssystemet 500 er på figur 7 vist med spideren 400, det toppdrevne rotasjonssystem 200 og styringssystemet 900, herunder ulike styrings-, signal- hydraulikk- og følerlinjer. Det toppdrevne rotasjonssystem 200 er vist i inngrep med en rør-streng 210 og er koplet til et skinnesystem 140. Skinnesystemet innbefatter hjul 142 som gjør det mulig for det toppdrevne rotasjonssystem å bevege seg i aksialret-ningen. Spideren 400 er vist anordnet i plattformen 160 og i lukket stiling om rør-strengen 210. Spideren 400 og det toppdrevne rotasjonssystem 200 kan være pneumatisk aktivert, skjønt spidere og det toppdrevne rotasjonssystem som beskrives i dette skrift, er hydraulisk aktivert. Hydraulisk fluid leveres til et spiderstempel 420 via en spiderreguleringsventil 632. Spiderreguleringsventilen 632 er en treveisventil og betjenes ved hjelp av en spiderspak 630.

Figur 7 viser også en følersammenstilling 690 med et stempel 692 koplet til et spider-kilebelte 410 for å påvise når spideren 400 er åpen eller lukket. Følersammenstillingen 690 står i forbindelse med en låsesammenstilling 660, som sammen med en styreplate 650 forhindrer bevegelse av spakene for spideren og det toppdreven rotasjonssystem. Låsesammenstillingen 660 innbefatter et stempel 662 med en stang 664 i en første ende. Stangen 664 vil når den er strukket ut, blokkere bevegelse av styreplaten 550 når platen befinner seg i en første stilling. Når spideren 400 befinner seg i den

åpne stilling, sender følersammenstillingen 690 signal til låsesammenstillingen 660 om å bevege stangen 664 for å blokkere styreplatens 650 bevegelse. Når spideren 400 befinner seg i den viste, lukkede stilling, trekkes stangen 664 tilbake for å gjøre det mulig for styreplaten 650 å bevege seg fritt fra den første til en andre stilling. I tillegg kan følersammenstillingen 660 også brukes med det toppdrevne rotasjonssystem 200 på sammen måte. Hydraulikkfluid leveres på tilsvarende vis til et stempel 370 i det toppdrevne rotasjonssystem via en reguleringsventil 642 i det toppdrevne rotasjonssystem og hydraulikkledninger. Reguleringsventilen 642 i det toppdrevne rotasjonssystem er også en treveisventil og betjenes ved hjelp av en spak 640 for det toppdrevne rotasjonssystem. Det brukes en pumpe 610 til å sirkulere fluid til de respektive stempler 370, 420. Et reservoar 620 benyttes til å resirkulere hydraulikkfluid og motta overskuddsfluid. Overskuddsgass i reservoaret 620 luftes ut 622.

Videre viser figur 7 at styringsenheten 900 samler inn data fra en føler 995 i det toppdrevne rotasjonssystem vedrørende inngrepet mellom det toppdrevne rotasjonssystem og rør-strengen 210. Data vedrørende spiderens 400 stilling leveres også til styringsenheten 900 fra en spiderføler 990. Styringsenheten 900 styrer fluidkraft til det toppdrevne rotasjonssystem 200 og spideren 400 via henholdsvis magnetventiler 970, 980.

På figur 7 er det toppdrevne rotasjonssystem 200 i inngrep med en rørstreng 210, mens spideren 400 befinner seg i lukket stilling om samme rørstreng 210. På dette punkt har trinn 500, 510, 520 og 530 på figur 6 inntruffet. I tillegg har styringsenheten 900 gjennom de data som mottas fra teller 250 og momentovergang 260, fastslått at det er opprettet en akseptabel gjengeforbindelse mellom røret 130 og rørstreng 210. Som et alternativ eller et tillegg til det foregående kan en kompensator 270 også, via en strekkføler (ikke vist), levere data til styringsenheten 900 om at det er opprettet en gjengeforbindelse og at røret 130 og rørstrengen 210 er koplet mekanisk sammen. Styringsenheten 900 sender deretter et signal til en magnetventil 970 om å låse og holde et stempel 370 i det toppdrevne rotasjonssystem i inngrepsstillingen i rørs-trengen 210. Idet det henvises til trinn 540 (figur 6), kan styringsenheten 900 låse opp den tidligere låste spider 400 ved å sende et signal til en magnetventil 980. Spideren 400 må låses opp og åpnes for at det toppdrevne rotasjonssystem 200 skal senke rørstrengen 210 ned gjennom spideren 400 og ned i et brønnhull. En operatør (ikke vist) kan aktivere en spiderspak 630 som styrer en spiderventil 632 for å gjøre det mulig for spideren 400 å åpne seg og gå ut av inngrep med rørstrengen 210. Når spiderspaken 630 aktiveres, gir spiderventilen anledning for fluid til å strømme til spiderstempelet 420, hvilket får spiderkilebeltet 410 til å åpne seg. Med spideren 400 åpen vil en følersammenstilling 690 som står i forbindelse med en låsesammenstilling 660, få en stang 664 til å blokkere bevegelsen av en styreplate 650. Ettersom platen 650 vil være låst i stillingen lengst til høyre, vil spaken 640 for det toppdrevne rotasjonssystem bli holdt i låst stilling og være ute av stand til å bevege seg til åpen stilling.

Som vist på figur 7, vil forriglingssystemet når det brukes med det toppdrevne rotasjonssystem og spideren, hindre operatøren i å miste rørstrengen ned i brønnhullet gjennom uaktsomhet. Som beskrevet i dette skrift, er rørstrengen til enhver tid i inngrep enten med det toppdrevne rotasjonssystem eller spideren. I tillegg vil styringsenheten forhindre betjening av det toppdrevne rotasjonssystem undervisse betingelser, selv om spaken for det toppdrevne rotasjonssystem er aktivert. Videre anordner forriglingssystemet en styreplate for å styre den fysiske bevegelsen av spaker mellom en åpen og en stengt stilling, hvorved operatøren forhindres fra å aktivere feil spak ved en feiltakelse.

Figur 8 viser en styreplate for en spiderspak og en spak for et toppdrevet rotasjonssystem, hvor denne plate kan brukes med forriglingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse. Styreplaten 650 har en i det store og hele rektangulær form og er forsynt med en rekke spor 656 for å styre bevegelsen av spiderspaken 630 og spaken 640 for det toppdrevne rotasjonssystem. Styreplaten 650 er typisk glidbart montert i en boks 652. Sporene 656 avgrenser de ulike stillinger spakene 630, 640 kan beveges i på

ulike stadier i rørsammenstillingen eller rørdemonteringen. Spakene 630, 640 kan beveges i tre stillinger: (1) en nøytral stilling i midten; (2) en lukket stilling øverst, hvor kilebeltet lukker seg; og (3) en åpen stilling nederst, hvor kilebeltet åpner seg. Styreplaten 650 kan beveges fra en første stilling lengst til høyre til en andre stilling lengst til venstre, ved hjelp av en vrider 654. Imidlertid må begge spaker 630, 640 befinne seg i lukket stilling før styreplaten beveges fra én stilling til en annen. Styreplaten 650 er vist i den første stilling lengst til høyre med en stang 664 som strekker seg ut fra en låsesammenstilling 660 for å forhindre bevegelse av styreplaten. Ved drift og i styreplatens 650 første stilling lengst til høyre, kan spiderspaken 630 beveges mellom åpen og lukket stilling mens spaken 640 for det toppdrevne rotasjonssystem holdes i lukket stilling. I den andre stilling lengst til venstre kan spaken 640 for det toppdrevne rotasjonssystem beveges mellom åpen og lukket stilling mens spiderspaken 630 holdes i lukket stilling. En sikkerhetslås 658 er anordnet for å gjøre det mulig for spakene 630, 640 for spideren og det toppdrevne rotasjonssystem å åpne seg og overstyre styreplaten 650 ved behov.

Forriglingssystemet kan være et hvilket som helst forriglingssystem som bare lar et kilebeltesett gå ut av inngrep når et annet kilebeltesett er i inngrep med røret. Forriglingssystemet kan være mekanisk, elektrisk, hydraulisk, pneumatisk aktiverte syste-mer. Spideren kan være en hvilken som helst spider som fungerer slik at den holder et rør eller en rørstreng ved overflaten av et brønnhull. Et toppdrevet rotasjonssystem kan være et hvilket som helst system som kan gripe et rør på innsiden eller utsiden og kan dreie røret. Det toppdrevne rotasjonssystem kan også være hydraulisk eller pneumatisk aktivert.

Claims (18)

1. Fremgangsmåte ved sammenkopling av rør (130, 210),karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter: - griping av et første rør (130) ved bruk av en første innretning som omfatter et toppdrevet rotasjonssystem (200); - lukking av en andre innretning (400) rundt et andre rør (210); - rotasjon av det første røret med den første innretningen for å sammenføye det første røret med det andre røret for å tildanne en skjøt og en rørstreng (210); - sending av data fra den første innretningen og til en styringsenhet (900), hvor styringsenheten er forhåndsprogrammert med en akseptabel verdi av skjøtens moment eller rotasjon; og - stopping av rotasjonen til det første røret basert på en sammenlikning mellom de sendte data og den akseptable verdi av skjøtens moment eller rotasjon.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor den første innretningen bærer vekten av det første røret og fortrinnsvis vekten av rørstrengen.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, hvor fremgangsmåten omfatter: - åpning av den andre innretningen; - nedsenking av rørstrengen gjennom den andre innretningen; - lukking av den andre innretningen rundt rørstrengen; og - fråkopling av den første innretningen fra rørstrengen.

4. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, hvor nevnte andre innretning er en spider (400).

5. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, hvor styringsenheten er forhåndsprogrammert med en akseptabel momentverdi, og dataene som sendes fra den første innretningen omfatter data relatert til moment.

6. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, hvor styringsenheten er forhåndsprogrammert med en akseptabel rotasjonsverdi, og dataene som sendes fra den første innretningen omfatter data relatert til rotasjon.

7. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, hvor fremgangsmåten videre omfatter iverksettelse av avhjelpende tiltak ved bruk av styringsenheten, hvor iverksettelsen fortrinnsvis omfatter det å sende et signal til en operatør.

8. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, hvor fremgangsmåten omfatter sammenkopling av rørseksjoner for å sammenstille hvilke som helst av borestrenger, strenger av forlengningsrør og foringsrør, og innkjøringsstrenger.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor den første innretningen omfatter en rørgripeanordning dreibart forbundet til det toppdrevne rotasjonssystem et ved hjelp av en dreiestruktur; hvor fremgangsmåten videre omfatter: dreiing av dreiestrukturen til å forspenne rørgripeanordningen mot det første røret; og på gripende vis å gå i inngrep med det første røret med rørgripeanordningen slik at det første røret og rørgripeanordningen er rotasjonsmessig og aksielt festet i forhold til hverandre.

10. Anordning for sammenstilling av rør (130, 210),karakterisertved at anordningen omfatter: - en første innretning (200) for å gripe et første rør (130), hvor den første innretningen omfatter et toppdrevet rotasjonssystem (200) ; - en andre innretning (400) anordnet for lukke rundt et andre rør (210); - middel for å rotere det første røret med den første innretningen for å sam-menføye det første røret med det andre røret for å tildanne en skjøt og en rørstreng (210); - middel for å sende data fra den første innretningen og til en styringsenhet (900), hvor styringsenheten er forhåndsprogrammert med en akseptabel verdi av skjøtens moment eller rotasjon; og - middel for å stoppe rotasjon til det første røret basert på en sammenlikning mellom de sendte data og den akseptable verdi av skjøtens moment eller rotasjon.

11. Anordning som angitt i krav 10, hvor den andre innretningen er en spider (400).

12. Anordning som angitt i krav 10 eller 11, hvor den første innretningen omfatter gripemiddel for å gripe det første røret, hvor gripemidlet fortrinnsvis omfatter et bevegelig kilebelte.

13. Anordning som angitt i et hvilket som helst av krav 10 til 12, hvor den første innretningen ytterligere omfatter en momentovergang (260) for å måle momentverdi, hvor den første innretningen fortrinnsvis ytterligere omfatter en rotasjonsmåler, og fortrinnsvis en elevator som er operativt tilkoplet denne.

14. Anordning som angitt i et hvilket som helst av krav 10 til 13, hvor styringsenheten omfatter innretninger valgt fra en datalagringsinnretning, en displayen-het, en klokke, en cache, en inn-/utkrets og middel for å styre minst én innretning tilkoplet styringsenheten.

15. Anordning som angitt i et hvilket som helst av krav 10 til 14, hvor anordningen ytterligere omfatter en kompensator (270) som er tilkoplet den første innretningen, idet kompensatoren er innrettet til å kompensere bevegelse til det første røret.

16. Anordning som angitt i et hvilket som helst av krav 10 til 15, hvor dataene omfatter data relatert til aksialbevegelse.

17. Anordning som angitt i krav 10, hvor den første innretningen omfatter: - en mekanisme tilkoplet en nedre ende av den toppdrevne rotasjonsenheten, hvor mekanismen omfatter et dreibart parti som er dreibart mot og bort fra den toppdrevne rotasjonsenheten; og - gripemiddel tilkoplet en nedre ende av det dreibare partiet, og dreibar ved hjelp av den dreibare mekanisme, og hvor gripemidlet er innrettet til på gripende vis å gå i inngrep med det første røret.

18. Anordning som angitt i krav 10, hvor den første innretningen omfatter et rør-gripemiddel festet til en struktur som er tilkoplet den toppdrevne rotasjonsenheten, hvor strukturen omfatter det dreibart parti som er dreibart med hensyn til den toppdrevne rotasjonsenheten, idet anordningen er innrettet til å bevege det første røret fra en første posisjon hvor det første røret ikke er rettet inn med den toppdrevne rotasjonsenheten, og til en andre posisjon under den toppdrevne rotasjonsenheten hvor det er rettet inn med den toppdrevne rotasjonsenheten.