NO338538B1 - Tårn for kabeloperasjoner - Google Patents

Description

TÅRN FOR KABELOPERASJONER

Oppfinnelsen vedrører et tårn innrettet til å kunne anordnes ved en brønn ved gjennomføring av en kabelkjøringsoperasjon, hvor tårnet omfatter et understell og ei mast som understøtter minst ei kabelføringsblokk.

Ved såkalte kabelkjøringsoperasjoner (wirelineoperasjoner) i en underjordisk brønn, for eksempel en hydrokarbonproduserende brønn, er det nødvendig å etablere et system for håndtering av vertikalt orienterte verktøystrenger etc. over brønndekket. Det må skaffes tilveie kabelføringsblokker festet høyt over brønndekket for å gi tilstrekkelig klaring over et innslusingsutstyr i form av smøre-apparat (lubricator), også kalt kabelkjøringssluse, anordnet på toppen av brønnens overflatesikker-hetsventil, slik at verktøystrengen kan føres inn i brønnen gjennom smøreapparatet. Til formålet anvendes ofte en eller flere løftekraner, idet kabelføringsblokka henger i en krans løftevaier, mens verktøystrengen henger i en annen løftevaier. I mange tilfeller må løfteutstyret stabiliseres med liner som strekker seg ned- og utover til omkringliggende, stabile strukturer. Slike liner vil ofte kunne være til hinder for de operasjonene som foregår på og omkring brønndekket. Det er heller ikke gunstig å ha last hengende i løftevaier over et arbeidsområde, idet dette representerer en risiko i seg selv dersom løftevaieren slites av, men først og fremst ved at den hengende lasten kan settes i pendlende bevegelse på grunn av vind etc.

Verktøy som benyttes i forbindelse med slike operasjoner, håndteres som regel hengende i kabler tilknyttet et løfteutstyr, og det er vanlig at operatører arbeider hengende i seler. Operasjoner av denne type representerer derfor en stor risiko både for operatørene og personell som befinner seg i nærheten av arbeidsområdet.

US2007/0125552 A1 beskriver en flyttbar rigg for anvendelse ved brønnoperasjoner hvor kveilerør eller seksjonerte rør skal føres inn i brønnen. Ei mast er leddet innfestettil en fundamentstruktur for å kunne legges ned i horisontal stilling for forflytting mellom borehull ved hjelp av et kjøretøy. I en utførelse er det indikert at masta kan være teleskopisk.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen tilveiebringer et tårn tilveiebrakt som ei mast som rager opp fra et understell anordnet flyttbart på et brønndekk. Masta er forsynt med én eller flere føringsbaner som er innrettet til å lede ett eller flere verktøy under vertikal forskyvning og å fastholde verktøyet under verktøyets stillstand i en vilkårlig posisjon på masta.

Verktøyet kan være hentet fra gruppen bestående av gripeanordning (heretter også kalt manipulator), arbeidsplattform, kabelføringsmiddel og forankringselement for tårnstabiliseringsmidler.

I en utførelse er masta forsynt med minst én manipulator som er innrettet til å kunne holde et langstrakt element, for eksempel en verktøystreng, et smøreapparat eller lignende, i et sikkert grep og å bevege elementet i forhold til en brønnakse og et brønnhode. Manipulatorens bevegelse i forhold til brønnaksen tilveiebringes ved hjelp av en ledd- eller teleskoparm som er dreibar om en vertikal akse, mens bevegelsen i forhold til brønnhodet tilveiebringes ved vertikal bevegelse langs førings-banen som strekker seg sammenhengende i en vesentlig del av mastas vertikale utstrekning, eventuelt også ved hjelp av ledd- eller teleskoparmens dreining om en horisontal akse. Manipulatoren er fortrinnsvis også dreibar om en akse perpendikulær på føringsbanens lengdeakse for derved å tilveiebringe en dreiebevegelse av det langstrakte elementet mellom en horisontal og en vertikal stilling.

I en utførelse kan en første føringsbane bære første manipulator, og en andre føringsbane er ar-rangert slik at når en andre manipulator forskyves langs den andre føringsbanen, kan manipulator-ene passere hverandre.

Tårnet er dreibart i forhold til understellet om en vertikal akse.

Tårnet kan i et øvre endeparti være forsynt med minst ei kabelføringsblokk innrettet til å lede en kabel fra en vinsj og inn i smøreapparatet når dette er anordnet på brønnhodet.

Tårnet kan også omfatte en vertikalt bevegelig arbeidsplattform idet denne kan bevege seg langs en føringsbane som strekker seg sammenhengende i en vesentlig del av tårnets vertikale utstrekning, idet nevnte føringsbane er forskjellig fra føringsbanen(e) innrettet til forskyvning av manipulatoren^).

Tårnet kan være innrettet til mottak av ett eller flere forankringselement for tårnstabiliseringsmidler, typisk i form av kabler eller stag, idet nevnte forankringselement er innrettet til vertikal forskyvning langs en føringsbane forskjellig fra føringsbanen(e) til nevnte manipulator(er) og arbeidsplattform.

På den måten kan tårnet raskt sikres dersom værforholdene krever det, mens

Tårnet er foldbart ved at det forsynt med flere ledd. Dermed kan tårnets høyde til enhver tid tilpas-ses den operasjonen som skal utføres. Ved forflytting kan det for eksempel være helt sammenfoldet og lagt ned, og ved montering/demontering av smøreapparatet kan bare den nederste seksjo-nen være reist opp. Derved opprettholdes en størst mulig grad av stabilitet til enhver tid, og tårnet rager ikke unødig opp over brønndekket og hindrer andre operasjoner for eksempel med nærstå-ende løftekraner.

Det beskrives også en utførelse som ikke omfattes av oppfinnelsen, hvor tårnet er seksjonert idet

seksjonene stables oppå hverandre ved at tårnet rager opp av en fundamentseksjon som omfatter ei sidestabiliseringsramme, midler innrettet til vertikal forskyvning av tårnet i forhold til fundamentseksjonen (typisk én eller flere jekker) samt midler innrettet til horisontal forskyvning av en tårnseksjon inn i eller bort fra sidestabiliseringsramma. Rammeseksjonene er innbyrdes stivt og løsgjør-bart forbundet ved hjelp av dertil egnede festemidler, for eksempel bolter eller klemanordninger.

En øvre (ytre) tårnseksjon kan fordelaktig være teleskoperende, idet det teleskoperende partiet bærer kabelføringsblokka.

For i størst mulig grad å eliminere bruken av stabiliseringsmidler som opptar plass over brønndek-ket, for eksempel liner som strekker seg fra tårnet og ut- og nedover mot stabile strukturer på eller ved brønndekket, er tårnets understell fortrinnsvis forsynt med flere festeanordninger for løsgjør-bart inngrep i brønndekket. I en utførelse rager festeanordningene ned gjennom en brønndekksåp-ning og griper om et nærliggende rammeverk i brønndekket.

Tårnets understell kan være forsynt med flere hjul innrettet til å rulle på dertil egnede partier av brønndekket. Derved kan tårnet forholdsvis enkelt forflyttes mellom ulike brønner.

Tårnets understell kan være tildannet slik at det i en operativ stilling over en brønn dekker hele åpningen i brønndekket. Dermed øker sikkerheten for mannskap som arbeider med brønnopera-sjonen. Understellet kan fordelaktig også omfatte midler som kan fjerne ei brønndekksluke fra brønndekksåpningen over brønnen som kabelkjøringsoperasjonen skal utføres på, eventuelt holde brønndekksluka mens operasjonen foregår, og deretter plassere brønndekksluka i brønndekksåp-ningen før tårnet forflyttes bort fra brønnen.

Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt et tårn innrettet til å kunne anordnes ved en brønn ved gjen-nomføring av en kabelkjøringsoperasjon, hvor tårnet omfatter et understell og ei mast som under-støtter minst ei kabelføringsblokk, kjennetegnet ved at masta er forsynt med minst én føringsbane som strekker seg langs en vesentlig del av mastas lengde og er innrettet til å lede ett eller flere verktøy under vertikal forskyvning og å fastholde verktøyet under verktøyets stillstand i en vilkårlig posisjon på masta; og

masta er foldbar, idet den omfatter flere mastefoldeseksjoner som er innbyrdes dreibart sammenkoplet ved hjelp av mastefoldeledd, og understellet og en første masteseksjon er innbyrdes forbundet med hjelp av et mastefoldeledd forsynt med horisontal dreieakse og et tårndreieledd forsynt med vertikal dreieakse.

Verktøyet kan være hentet fra en gruppe omfattende manipulator, arbeidsplattform, kabelførings-middel og forankringselement for ett eller flere tårnstabiliseringsmidler.

Manipulatoren kan være forsynt med en eller flere gripeanordninger som er innrettet til løsgjørbar fastholdelse av et langstrakt brønnoperasjonsverktøy.

Manipulatoren kan være forsynt med et dreieledd med en dreieakse anordnet perpendikulært på mastas lengderetning.

En øvre masteseksjon kan være forsynt med en teleskopseksjon.

Minst ei kabelføringsblokk kan være forskyvbar langs teleskopseksjonen.

På et øvre endeparti av den øvre masteseksjonen kan det være anordnet en øvre manipulator dreibar om en vertikal dreieakse.

Understellet kan omfatte flere festeanordninger som er innrettet til løsgjørbar tilkopling til et parti av et brønndekk.

Understellet kan omfatte midler innrettet til løsgjørbart å kunne fastholde ei brønndekksluke, idet en lukemanipulator er anordnet i umiddelbar nærhet av brønndekket.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et tårn ifølge oppfinnelsen med ei foldbar mast anordnet sammenfoldet over en brønn tilknyttet et brønndekk; Fig. 2 viser i større målestokk en festeanordning for tårnets understell sett nedenfra i inngrep med et parti av brønndekkets rammeverk; Fig. 3 viser tårnet ifølge figur 1 med masta delvis utfoldet; Fig. 4 viser tårnet ifølge figur 1 med masta helt utfoldet med en manipulator i en posisjon i umiddelbar nærhet av å gripe et langstrakt element, typisk et smøreapparat, i vertikal stilling tilkoplet brønnen, ei kabelføringsblokk forskjøvet til et øvre parti av en teleskoperende øvre masteseksjon; et forankringselement med flere tårnstabiliseringsmidler midlertidig fastgjort i omkringliggende strukturer, og en øvre manipulator anordnet på toppen av tårnet; Fig. 5 viser et tårn som ikke omfattes av oppfinnelsen, hvor flere masteseksjoner og flere verktøy er anordnet i/på en fundamentseksjon, og en masteseksjon er løftet opp for i gi plass for innskyving av neste masteseksjon; og Fig. 6 viser tårnet ifølge figur 4 med masta sammenføyd til full høyde og med flere typer verktøy anordnet på føringsbaner på masta;

På figurene angir henvisningstallet 1 et brønndekk hvor det er anordnet et tårn 2 ifølge oppfinnelsen. Nedover fra brønndekket 1 strekker det seg en brønn 3, slik det er vist på figurene 1, 3 og 4.

Brønndekket 1 omfatter på i og for seg kjent vis flere brønndekksåpninger 11 innrettet til å kunne tilveiebringe adgang til et øvre parti 31 av den respektive brønnen 3, for eksempel via en brønn-ventil, en øvre utblåsingssikring etc. I normal drift av brønnen 3 er brønndekksåpningen 11 dekket av ei brønndekksluke 12. Brønndekksåpningen 11 er avgrenset av et rammeverk 13. Brønndekket 1 er forsynt med overflatepartier som kan fungere som kjøre- eller glidebane 14 for utstyr som skal forflyttes langs brønndekket 1.

Tårnet 2 omfatter et understell 21 som i tårnets 2 operative stilling hviler på brønndekket 1. Til understellet 21 er det fastgjort ei mast 22. Understellet 21 er forsynt med støtte bein 211 innrettet til å kunne føres langs glidebanene 14 på brønndekket 1. Alternativt kan understellet 21 omfatte hjul (ikke vist) som er innrettet til å kunne rulle på brønndekket 1 når tårnet 2 skal forflyttes. En lukemanipulator 214 er tilknyttet understellet 21. Denne er innrettet til løsgjørbart å kunne gripe tak i ei brønndekksluke 12, løfte den opp fra brønndekksåpningen 11 og forskyve den bort fra brønn-dekksåpningen 11 slik at brønnen 3 blir tilgjengelig for de planlagte operasjonene mens understellet 21 står over brønndekksåpningen 11. Lukemanipulatoren 214 er også innrettet til å kunne legge brønndekksluka 12 tilbake på plass over brønndekksåpningen 11 etter at operasjonen på brønnen 3 er avsluttet.

Masta 22 er, slik det er vist på figurene 1, 3 og 4, foldbar og dreibar om en vertikalakse ved hjelp

av et tårndreieledd 212 og et første mastefoldeledd 224' forsynt med horisontal dreieakse (se sær-lig figur 1). Den foldbare masta 22 omfatter minst to masteseksjoner, på figurene vist med en første (nedre) masteseksjon 221 og en siste (øvre) masteseksjon 222'. I en ikke vist konfigurasjon omfatter masta ytterligere mellomliggende masteseksjoner 222. Masteseksjonene 221, 222, 222' er innbyrdes dreibart sammenkoplet ved hjelp av mastefoldeledd 224.

Den siste (øvre) masteseksjonen 222' er forsynt med en teleskopseksjon 223 som kan forskyves i nevnte masteseksjons 222' lengderetning. I en ikke vist utførelse kan masta 22 være tildannet av den første (nedre) masteseksjonen 221 og teleskopseksjonen 223 som kan forskyves i nevnte første masteseksjons 221 lengderetning.

Tårnet 2 er formålstjenlig forsynt med i og for seg kjente dreie-, folde- og teleskoperingsaktuatorer (ikke vist) tilknyttet dreie- og foldeledd 212, 224, og den øvre masteseksjonens 222' teleskopseksjon 223 er typisk også forsynt med lineær- eller rotasjonsaktuatorer til anvendelse når teleskopseksjon 223 skal forskyves. Rotasjonsaktuatorer, typisk i form av skruer, er fordelaktig sikker-hetsmessig, idet disse ved bortfall av energitilførsel, vil kunne låses med enkle virkemidler.

Masta 22 kan fra sammenfoldet stilling, se fig. 2, vippes ned i horisontal stilling, se figur 1.

I et andre utførelseseksempel som ikke omfattes av oppfinnelsen, slik det er vist på figurene 5 og 6, er masta 22 tildannet av flere stablebare masteseksjoner 221a, 222a, 222a' som i respektive masteskjøter 224a (se figur 6) er innbyrdes løsgjørbart sammenføyd ved hjelp av dertil egnede festemidler 225. Masta 22 strekker seg oppover fra en fundamentseksjon 28 som anvendes ved oppreising av masta 22, idet ei sidestabiliseringsramme 281 omfatter midler 282, typisk flere hyd-rauliske jekker, for vertikal forskyvning av det sammenføyde partiet av masta 22 for at neste masteseksjoner 222a, 222a' skal kunne sideforskyves inn i sidestabiliseringsramma 281 og under det oppløftede partiet av masta 22 for sammenføyning med dette. Fundamentseksjonen 28 omfatter midler 283 for sideforskyvning av masteseksjonene 221a, 222a, 222a'.

I dette utførelseseksempelet er flere verktøy 23, 25 vist anbrakt på fundamentseksjonen 28 mens masta 22 reises (se figur 5), for deretter å bli sammenkoplet med masta 22.

I det andre utførelseseksempelet er understellet 21 for enkelthets skyld ikke vist, men det innlysen-de for en fagmann at den viste fundamentseksjonen 28 og masta 22 kan være anbrakt på et for-skyvbart understell 21 slik det er beskrevet ovenfor. Fundamentseksjonen 28 kan også være dreibar om en vertikal akse slik det er beskrevet ovenfor.

Masta 22 er forsynt med en første føringsbane 226 som, når masta 22 er oppreist, danner en sammenhengende transportvei for en manipulator 23 langs i det vesentlige hele masteseksjonenes 221, 222, 222', henholdsvis 221a, 222a, 222a' lengdemessige utstrekning, idet i og for seg kjente transmisjonsmidler (ikke vist), for eksempel motordrevet tanndrev i inngrep i ei tannstang, sørger for kontrollert forskyvning av manipulatoren 23. Manipulatoren 23 er forsynt med en gripeanordning 231 innrettet til stabil, løsgjørbar fastholdelse av et langstrakt brønnoperasjonsverktøy 32, for eksempel et smøreapparat (kabelkjøringssluse) 32. Manipulatoren 23 er forsynt med et dreieledd 232 med dreieakse perpendikulært på masteseksjonens 221, 222, 222' lengderetning for dreining av brønnoperasjonsverktøyet 32 mellom en vertikal og en horisontal stilling og vice versa i forbindelse med forflytting mellom et midlertidig lagringsområde og den operative posisjonen i vertikal stilling.

Masta 22 er forsynt med en andre føringsbane 227 (se figur 1) som, når masta 22 er oppreist, danner en sammenhengende transportvei for en arbeidsplattform 24 (se figurene 1, 3 og 4) langs i det vesentlige hele masteseksjonenes 221, 222, 222', henholdsvis 221a, 222a, 222a' lengdemessige utstrekning, idet i og for seg kjente transmisjonsmidler (ikke vist), for eksempel motordrevet tanndrev i inngrep i ei tannstang, sørger for kontrollert forskyvning av arbeidsplattformen 24. Arbeidsplattformen 24 har en i operativ stilling horisontal utstrekning som gir mannskap tilgang til det vertikalt plasserte brønnoperasjonsverktøyet 32.

For å kunne operere for eksempel flere manipulatorer 23 uavhengig av hverandre, kan masta 22 fordelaktig være forsynt med en ytterligere føringsbane (ikke vist) som ligger i en avstand fra den første føringsbanen 226 og gjør det mulig for en manipulator 23 å passere en annen.

Ei kabelføringsblokk 25 er på figur 1, 3 og 4 vist fastgjort til teleskopseksjonen 223.1 en ikke vist utførelse er kabelføringsblokka 25 forskyvbar langs teleskopseksjonen 223 ved hjelp av en line-æraktuator (ikke vist). I en utførelse vist på figurene 5 og 6 er kabelføringsblokka 25 forskyvbar langs føringsbanen 226 på masta 22.

Understellet 21 er forsynt med flere festeanordninger 213, se figur 4, innrettet til å kunne være i løsgjørbart inngrep med et parti av brønndekket 1, her vist ved at de strekker seg gjennom brønn-dekksåpningen 11 og griper tak under brønndekksrammeverket 13. Derved kan tårnet 2 forankres i brønndekket 1 slik at tilstrekkelig stabilitet tilveiebringes også mens masta 22 foldes ut uten at det anvendes liner eller andre midler som strekker seg utover fra tårnet 2.

Til tårnet 2 er det tilknyttet en eller flere, ikke viste kabler med tilknyttet vinsj eller lignende og innrettet til i og for seg kjent forflytting av ett eller flere brønnoperasjonsverktøy 32 i brønnen 3. Kabe-len/kablene er i tårnets operative stilling ført opp langs den utfoldede masta 22 og over kabelfø-ringsblokka 25 til sammenkopling med det brønnoperasjonsverktøyet som skal håndteres, eventuelt et ikke vist brønnoperasjonsverktøy som sluses inn i brønnen 3 via nevnte smøreapparat 32.

Mastas 22 dreibarhet om sin vertikal akse gjør det mulig å forflytte brønnoperasjonsverktøyet 32 bort fra brønnens 3 senterakse. Kombinert med manipulatorens 23 faste grep omkring brønnope-rasjonsverktøyet 32 og dens mulighet for dreining av brønnoperasjonsverktøyet 32 omkring en horisontal akse tilveiebringer dette en sikker håndtering av brønnoperasjonsverktøyet 32 i alle faser av kabeloperasjonen.

På figurene 1, 3 og 4 er masta 22 i et øvre parti forsynt med et forankringselement 26 for innfesting av flere tårnstabiliseringsmidler 27, typisk i form av barduner eller stag. Forankringselementet 26 kan eventuelt forskyves vertikalt langs én eller flere av føringsbanene 226, 227 for at tårnstabiliseringsmidlene 27 lett og raskt skal kunne tilkoples tårnet 1 i en situasjon der skifte i værforholdene krever sikring av tårnet 2 uten at masta 22 må tas ned. Som alternativ til at forankringselementet 26 befinner seg nede ved understellet 21 når tårnstabiliseringsmidlene 27 koples til eller fra, kan tilkoplingen skje ved at tårnstabiliseringsmidlene 27 ved hjelp av arbeidsplattformen 27 bringes opp til forankringselementet 26 der dette befinner seg i mastas 22 øvre parti. I en slik situasjon kan den øvre manipulatoren 23' benyttes til håndtering av tårnstabiliseringsmidlene 27 under sammenkop-lingen med tårnet 2.

Forflytting av tårnet 2 skjer fortrinnsvis når masta 22 er sammenfoldet, eventuelt også lagt ned i horisontal stilling, henholdsvis helt eller delvis demontert med masteseksjoner 221a, 222a, 222a' anbrakt på fundamentseksjonen 28, men uavhengig av de tekniske mulighetene, legges sikker-hetsmessige vurderinger til grunn for hvordan masta 22 er anbrakt under forflyttingen. Tårnet 2 kan fordelaktig være anbrakt en langstrakt, ikke vist beholder, en såkalt «basket», under transport og lagring.

Claims (9)

1. Tårn (2) innrettet til å kunne anordnes ved en brønn (11) ved gjennomføring av en kabel-kjøringsoperasjon, hvor tårnet (2) omfatter et understell (21) og ei mast (22),karakterisert vedat masta (22) er forsynt med minst én føringsbane (226, 227) som strekker seg langs en vesentlig del av mastas (22) lengde og er innrettet til å lede ett eller flere verktøy (23, 24,25, 26) under vertikal forskyvning og å fastholde verktøyet (23, 24, 25, 26) under verktøyets (23, 24, 25, 26) stillstand i en vilkårlig posisjon på masta (22); og masta (22) er foldbar, idet den omfatter flere mastefoldeseksjoner (221, 222, 222') som er innbyrdes dreibart sammenkoplet ved hjelp av mastefoldeledd (224), og understellet (21) og en første masteseksjon (221) er innbyrdes forbundet med hjelp av et mastefoldeledd (224') forsynt med horisontal dreieakse og et tårndreieledd (212) forsynt med vertikal dreieakse.

2. Tårn (2) ifølge krav 1, hvor verktøyet (23, 24, 25, 26) er hentet fra en gruppe omfattende manipulator (23), arbeidsplattform (24), kabelføringsmiddel (25) og forankringselement (26) for ett eller flere tårnstabiliseringsmidler (27).

3. Tårn (2) ifølge krav 2, hvor manipulatoren (23) forsynt med en eller flere gripeanordninger (231) som er innrettet til løsgjørbar fastholdelse av et langstrakt brønnoperasjonsverktøy (32).

4. Tårn (2) ifølge krav 2, hvor manipulatoren (23) er forsynt med et dreieledd (232) med en dreieakse anordnet perpendikulært på mastas (22) lengderetning.

5. Tårn (2) ifølge krav 1, hvor en øvre masteseksjon (222^ er forsynt med en teleskopseksjon (223).

6. Tårn (2) ifølge krav 1, hvor minst ei kabelføringsblokk (25) er forskyvbar langs teleskopseksjonen (223).

7. Tårn (2) ifølge krav 1, hvor det på et øvre endeparti (222", 222a") av en øvre masteseksjon ( 22T) er anordnet en øvre manipulator (231) dreibar om en vertikal dreieakse.

8. Tårn (2) ifølge krav 1, hvor understellet (21) omfatter flere festeanordninger (213) som er innrettet til løsgjørbar tilkopling til et parti av et brønndekk (1).

9. Tårn (2) ifølge krav 1, hvor understellet (21) omfatter midler (214) innrettet til løsgjørbart å kunne fastholde og forskyve ei brønndekksluke (13), idet en lukemanipulator (214) er anordnet i umiddelbar nærhet av brønndekket (1).