NO339956B1

NO339956B1 - Gripeinnretning, samt rørhånderingssystem omfattende minst én gripeinnretning

Info

Publication number: NO339956B1
Application number: NO20140474A
Authority: NO
Inventors: Gjerulf Ottersland
Original assignee: Mhwirth As
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2017-02-20
Also published as: GB2539824B; GB201614359D0; GB2539824A; NO20140474A1; WO2015155741A3; WO2015155741A2

Description

Oppfinnelsen omhandler en gripeinnretning for rørformede elementer, samt et rørhåndteringssystem for en plattform omfattende én eller flere gripeinnretninger.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Rørhåndteringsapparater benyttes i en rekke applikasjoner i dag. En gripeinnretning som beskrevet heri er spesielt anvendbar på et plattformdekk, både på land og offshore, for håndtering av ulike rør. Rørhåndteringsapparater benyttes vanligvis til en rekke operasjoner på et plattformdekk, eksempelvis som en komponent i såkalte 'vertical pipe racker (VPR)' og standbyggingsverktøy (Eng. 'stand builder tool (SBT))', hvilke operasjoner kan omfatte: • flytting av rør fra et sted til et annet på plattformdekket, eksempelvis fra et lagringssted til et rørsammenstillingssted eller fingerbord, • løfting av rør fra en horisontal lagringsstilling til vertikal stilling for sammenskruing med andre rør,

• holding av rør, både horisontalt og vertikalt.

Ifølge kjent teknisk så eksisterer det griperuller hvor rullene er anordnet med en rotasjonsakse som vil være parallell med røret som holdes i griperullen, eksempelvis krafttenger etc.

Vanlige rørhåndterings-løftehoder og rørhåndterings-guidehoder som benyttes i dag består gjerne av enten: 1. To like guidehoder, hvor ett guidehode er plassert i øvre ende av VPR-søylen og et annet guidehode er plassert i nedre ende av VPR-søylen. Disse guidehodene styres på en slik måte at etter de har grepet om et rør, løsnes grepet litt slik at røret tillates å beveges fritt i guidehodene. 2. Ett løftehode. Løftehodet kan heises opp og ned og er plassert mellom guidehodene. Løftehodet er vanligvis utstyrt med en gripeklo med gripeklør (dier), og en gripeklo med griperuller. Med gripeklørne kan vertikale rør (eks. stand) løftes/transporteres, men en kan ikke rotere røret når gripeklørne er klemt på. Med bare griperullekloa på, kan røret holdes oppe (løftes) samtidig som det kan roteres. Dette brukes vanligvis ved sammenskruing av rør til resten av borestrengen/casingen og er ikke ment for transport, kun til sammenskruing av rør. 3. Et rørhåndteringshode for standbygging. Dette rørhåndteringshodets oppgave er å hente rør fra en horisontal stilling nær boredekk (fra en Tubular Feeding Machine (TFM)) til en vertikal stilling med hode heist opp til ca. 12-15m over boredekk. Dette hode må være slik at røret fritt kan skli igjennom og tillates rotasjon mens klørne omfavner røret. Hode skal også kunne løfte røret ved at den større diameter i enden av røret ikke kan gå igjennom hodet eller, med andre ord, passere klørne. Hodet henger under løftehode i enden av en ca. 6m forlengelse, men alt fjernes når man ikke skal bygge stand lenger. Hodet, inkludert 6 meters forlengelse, kalles standbyggingsverktøy (stand builder tool (SBT)).

Det eksisterer også andre kjente løsninger på markedet i dag, hvor eksempler er gitt i US 2011/0148133 Al, WO 02/074495 Al, US 3986569 A, WO 2012162617 A2 og US 2004251055 Al.

US 2011/0148133 Al omhandler en gripeinnretning for å håndtere rør. Gripeinnretningen består av to gripedeler som føres til gripende anlegg mot den ytre omkretsen til et rør. Gripedelenes åpning eller avstand fra hverandre definerer størrelsen på gripeåpningen og reguleres av et låselegeme. Låselegemet har en diameter som varierer langs låselegemets lengde, og ved å velge hvilken diameter som skal føres til inngrep mellom de to gripedelene, bestemmes størrelsen på gripeåpningen.

WO 02/074495 Al omhandler en gripeklo for rørvarer omfattende to, i forhold til hverandre svingbare kloarmer, og en arbeidssylinder som bevirker bevegelse av kloarmene i forhold til et stasjonært hus. Et mothold er anordnet i huset mellom kloarmene, og hver kloarm er bevegelig, tvangsstyrt anordnet i forhold til motholdet. Den bevegelige tvangsstyring bevirker aksiell frem-/tilbakeføring samtidig med åpning/lukking av kloarmene.

US 3986569 A omhandler et arrangement for håndtering av borestrengelementer, slik som rør. Arrangementet har midler som tillater aksiell bevegelse av røret ved rotasjon.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelsen å avhjelpe i det minste en av ulempene forbundet med den kjente teknikk.

Mer spesifikt er det et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe et system som tillater klatring (heving/senkning) ved rotasjon av røret samtidig som en holder røret i et fast grep.

Dette oppnås med oppfinnelsen ifølge de selvstendige kravene, hvor de uselvstendige kravene angir ytterligere karakteristikker ved oppfinnelsen.

Sammendrag av oppfinnelsen

Mer spesifikt oppnår en med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en gripeinnretning som kan gripe om et rør, og opprettholde grepet ved konstant trykk, samtidig som en tillater røret både å rotere og heves/senkes 'klatre' uten at grepet løsner. Oppfinnelsen kan benyttes på ulike rørhåndteringsapparater, eksempelvis slik som 'vertical pipe racker (VPR)' og 'stand builder tool (SBT)'.

Oppfinnelsen er definert ved en gripeinnretning for et rørformet element, omfattende; - minst to i forhold til hverandre motsatt anordnede gripearmer hvor gripearmene sammen danner en åpning med en gitt diameter, - gripearmene er utformet for synkron bevegelse om en senterakse forløpende gjennom åpningen,

hvor hver av gripearmene er utformet med i det minste én rulle, hvilken minst ene rulle har en rotasjonsakse som danner en spiss vinkel a relativt senteraksen til åpningen.

Med begrepet 'spiss vinkel' skal forstås en vinkel på mellom 0° og 90° relativt senteraksen til røråpningen. Både rullene, og rotasjonsaksen, til rullene (hvilken rotasjonsakse er 90° i forhold til rullene), skal ha en slik vinkel at de 'treffer' et rør som holdes i gripeinnretningen i en vinkel som er forskjellig fra 0° og 90° (og 180° for rotasjonsaksen til rullene) når rullene (og rotasjonsaksen til rullene) projiseres på senteraksen til røret.

Gripeinnretningen muliggjør justering av vinkelen som rullene og motholdsrullene danner med senteraksen til åpningen. I teorien vil en kunne justere vinkelen mellom 0° og 90°, men fortrinnsvis muliggjøres en +/- 5° justering av rullenes vinkel a relativt en senterakse til et rør som holdes i gripeinnretningen. I utgangspunktet behøves ikke større justeringsmulighet enn +/- 5° fordi stigningen på rørgjengene sjelden overstiger denne vinkelen.

Justeringsmekanismen for justering av vinkelen a, kan i en utførelse omfatte en justeringsskrue som flytter opplagringen for rullene horisontalt i dertil egnede spor i gripeinnretningen. Justeringen kan være automatisk eller manuell, men vil fortrinnsvis være manuell idet det ikke forventes at justeringen må foretas ofte. Eventuelt kan justeringsmekanismen omfatte en halvmåneformet innfestning med vinkel avlesning, hvor justeringsskruen manuelt kan skrus fast i ønsket vinkel.

Vinkelen a mellom rotasjonsaksen til den minst ene rullen og senteraksen til åpningen, vil være et kompromiss mellom nøyaktighet på høydejustering og hastigheten som røret vil heises/senkes i gripeinnretningen. Desto mindre vinkel a (det vil si desto nærmere vinkelen a er å være parallell med senteraksen til åpningen), desto raskere vil heisingen/senkningen kunne foregå, men med mindre hastighet. I motsatt tilfelle, desto nærmere vinkelen a er å være perpendikulær på senteraksen til åpningen, desto tregere vil heisingen/senkningen kunne foregå, men en vil ha større nøyaktighet. Et normalt kompromiss vil ifølge oppfinnelsen være ca. 45°, men vinkelen a kan være både større og mindre enn dette avhengig av hvilke egenskaper en ønsker at gripeinnretningen skal besitte. Vinkelen a kan derfor, i henhold til utførelsesformen av oppfinnelsen, være mellom 0° og 90°, eksempelvis mellom 30° og 60°, enda mer foretrukket ca. 45°.

I et aspekt kan gripeinnretningen videre omfattende minst én motholdsdel, hvor motholdsdelen omfatter minst ett sett motholdsruller med en rotasjonsakse med samme vinkel a, alternativt en vinkel +/- 90°, relativt senteraksen til røret som rotasjonsaksen til den minst ene rullen.

Videre kan hver rulle på gripearmene ha en motsvarende motholdsrulle på motholdsdelen dannende samme vinkel a relativt senteraksen til et rør som holdes i gripeinnretningen.

På samme måte som for rullene og rotasjonsaksen til rullene (hvilken senterakse er 90° i forhold til rullene), vil motholdsrullene og rotasjonsaksen til motholdsrullene ha en slik vinkel at de 'treffer' et rør som holdes i gripeinnretningen i en vinkel som er forskjellig fra 0° og 90° (og 180° for rotasjonsaksen til motholdsrullene) når motholdsrullene (og rotasjonsaksen til motholdsrullene) projiseres på senteraksen til røret.

Ifølge et aspekt ved utførelsesformen til oppfinnelsen, kan rullene og motholdsrullene være anordnet i to grupper, hvor en første gruppe omfatter i det minste én rulle og én motholdsrulle med én vinkel a, mens en andre gruppe omfatter i det minste én rulle og én motholdsrulle med en annen vinkel forskjellig fra vinkelen a til den første gruppen.

Oppfinnelsen omfatter videre et rørhåndteringssystem for en plattform, hvilket rørhåndteringssystem omfatter i det minste en gripeinnretning som beskrevet ovenfor.

I et aspekt ved oppfinnelsen kan hver rulle og hver motholdsrulle være utformet i utsparinger i henholdsvis gripearmene og i motholdsdelen.

Alle rullene, både de på griparmene, samt motholdsrullene, vil, kunne ha en slik justeringsmulighet, slik at vinkelen til rotasjonsaksen til samtlige ruller er den samme relativt senteraksen til røret som holdes i gripeinnretningen.

En ikke-begrensende utførelsesform av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med henvisning til de medfølgende figurene der like deler er gitt like henvisningstall, og hvor:

Kort beskrivelse av figurene

Figur 1A-1C viser en gripeinnretning hvor rotasjonsaksen til rullene danner en vinkel som kan korrespondere med stigningen til gjengene på et rør; Figur 2A-2D viser en utførelse av gripeinnretningen ifølge oppfinnelsen, i en utførelse hvor rotasjonsaksen til rullene er fast, og vinklet ca. 45° i forhold til senteraksen til et rør som gripeinnretningen holder;

Beskrivelse av en gripeinnretning

Figurene IA, IB og 1C viser en gripeinnretning hvor rotasjonsaksene til rullene og motholdsrullene har en relativt liten vinkel a for å korrespondere med gjengene på et rør 6. Figur IA viser en gripeinnretning 1 med to gripearmer 2a, 2b utformet med én rulle 10a, 10b på hver gripearm 2a, 2b. Rotasjonsaksen R til rullene 2a, 2b er vinklet relativt senteraksen A til et rør 6 som holdes i gripeinnretningen 1, og danner en spiss vinkel a med senteraksen A til røret 6.

På figur IB er enkelte av elementene fra figur IA fjernet for å vise detaljer ved gripeinnretningen 1. Senteraksen (til diameteren D) til åpningen A er illustrert med den stiplede linjen A.

Vinkelen a til rotasjonsaksen R til rullene 10a, 10b og de første og andre motholdsrullene lia, 11b, lia', 11b' kan manipuleres ved en justeringsmekanisme 20.1 teorien vil en kunne justere vinkelen mellom 0° og 90°, men i henhold til den viste første utførelsesformen muliggjøres anslagsvis en +/- 5° justering av rotasjonsaksenes R vinkel a relativt en senterakse til røret 6 som holdes i gripeinnretningen 1.1 utgangspunktet behøves ikke større justeringsmulighet enn +/- 5° fordi stigningen på rørgjengene (ikke vist) til røret 6 sjelden overstiger denne vinkelen/vinkelforskjellen. Justeringsmekanismen 20 for justering av vinkelen a kan i en utførelse omfatte en justeringsskrue som flytter opplagringen for rullene/motholdsrullene i dertil egnede spor (ikke vist) på gripearmene 2a, 2b og de første og andre motholdsrullene lia, 11b, lia', 11b'. Justeringen kan være automatisk eller manuell, men vil fortrinnsvis være manuell idet det ikke forventes at justeringen må foretas ofte.

Gripeinnretningen 1 er videre utformet med i det minste en motholdsdel 13, hvor motholdsdelen 13 omfatter et første sett motholdsruller lia, 1 lb og/ eller et andre sett motholdsruller lia', 11b' med rotasjonsakser R dannende samme vinkel a med senteraksen A til et tenkt rør 6 som holdes i gripeinnretningen 1.

På figur 1C vises at gripearmene 2a, 2b danner en sirkulær åpning D, med en diameter D.

Beskrivelse av en utførelsesform av oppfinnelsen

Figurene 2A-2D viser en utførelsesform av gripeinnretningen 1 ifølge oppfinnelsen, mer spesifikt vises en utførelse hvor vinkelen a mellom rotasjonsaksen R til rullene 10a, 10b og rotasjonsaksen til det første settet motholdsruller lia, 1 lb, er fast i forhold til senteraksen A til et rør 6 som gripeinnretningen 1 holder. Denne andre utførelsesformen viser et typisk eksempel på et standbyggingsverktøy (som beskrevet under punkt 3 i innledningen ovenfor). Gripeinnretningen 1 ifølge den andre utførelsesformen benyttes eksempelvis ved løfting fra horisontal til vertikal stilling fra en tubular feeding machine (ikke vist), og har egenskaper som tillater at røret 6 'glir gjennom' gripeinnretningen 1 uten for mye motstand, før rørkragen 21 støter og ligger an mot oversiden 3 av gripearmene 2a, 2b. For å få til denne 'gjennomglidingen', kan rullene 10a, 10b og motholdsrullene lia, 11b, lia', 11b', ifølge et aspekt av utførelsesformen til oppfinnelsen, være anordnet eksempelvis i en første gruppe av to og to, eller tre og tre ruller og motholdsruller som har samme vinkel. Videre kan en andre gruppe av ruller og motholdsruller være anordnet i eksempelvis 90° vinkel i forhold til den gruppen (slik som fremgår fra figur 2B, hvor en kan se at rullene 10a, 10b angriper røret i en annen vinkel). Denne spesifikke utførelsen vil være et kompromiss som muliggjør at røret 6 kan løftes/senkes uavhengig av rotasjonsretning, hvor kun den ene gruppen av ruller og motholdsruller vil følge bevegelsen til røret og rotere med røret 6.

Figur 2C viser et snitt gjennom gripeinnretningen 1, delt midt imellom den første og andre gripearmen 2a, 2b, ifølge utførelsesformen av oppfinnelsen. Vinkelen a som rotasjonsaksen R til rullene 2a, 2b danner med en tenkt senterakse A til et rør, er skissert med de stiplede linjene, hvor den vertikale linjen vil være parallell med senteraksen A til et rør som holdes i gripeinnretningen 1, mens den skrå stiplede linjen forløper gjennom respektive rotasjonsakser R til rullene 10a, 10b og det første settet motholdsruller lia, 1 lb. I det viste eksempelet er vinkelen a tilnærmet 45° relativt senteraksen til et tenkt rør 6 som holdes i gripeinnretningen 1, men den kan være større eller mindre avhengig av operasjonen som skal utføres. Med en slik vinkel a, tillates en forholdsvis rask heving av røret 6 ved relativt få omdreininger av røret 6.

På figur 2D er senteraksen (til diameteren D) til åpningen illustrert med den stiplede linjen A.

Ved å benytte den ovenfor beskrevne oppfinnelsen, oppnår en formålet med oppfinnelsen, det å tilveiebringe en gripeinnretning som kan gripe om et rør og holde grepet ved konstant trykk, samtidig som røret tillates både å rotere og heves/senkes uten å løsne grepet.

Utførelsesformen beskrevet heri er kun ment som illustrasjon og skal ikke anses å være begrensende på noen måte. Det er åpenbart at en fagmann på området kan gjøre modifikasjoner eller endringer på oppfinnelsen uten å gå utenfor oppfinnelsens ramme, slik som definert i de vedføyde patentkravene.

Selv om utførelsesform ene heri er beskrevet i forbindelse med to gripearmer 2a, 2b, kan gripeinnretningen 1 i andre utførelser omfatte et annet antall gripearmer dersom det er hensiktsmessig, slik som én, tre, fire, fem, osv. gripearmer.

Claims

1. Gripeinnretning (1) for et rørformet element (6), omfattende; - minst to i forhold til hverandre motsatt anordnede gripearmer (2a, 2b) hvor gripearmene (2a, 2b) sammen danner en åpning (D) med en gitt diameter, - gripearmene (2a, 2b) er utformet for synkron bevegelse om en senterakse (A) forløpende gjennom åpningen (D),hver av gripearmene (2a, 2b) er utformet med i det minste én rulle (10a, 10b), hvilken minst ene rulle (10a, 10b) har en rotasjonsakse (R) som danner en spiss vinkel a relativt senteraksen (A) til åpningen (D),karakterisert vedat vinkelen a er mellom 30° og 60°, mer spesifikt ca. 45°.

2. Gripeinnretning (1) ifølge krav 1, videre omfattende minst én motholdsdel (13), hvor motholdsdelen (13) omfatter minst ett sett motholdsruller (1 la, 1 lb, lia', 11b') med samme vinkel a som rotasjonsaksen (R) til den minst ene rullen (10a, 10b).

3. Gripeinnretning (1) ifølge krav 2, hvor hver rulle (10a, 10a) på gripearmene (2a, 2b) har en motsvarende motholdsrulle (1 la, 1 lb, lia', 1 lb') på motholdsdelen (13) med samme vinkel a.

4. Gripeinnretning (1) ifølge et av de foregående kravene, hvor hver rulle (10a, 10b) og hver motholdsrulle (lia, 1 lb, lia', 1 lb') er utformet i utsparinger i henholdsvis gripearmene (2a, 2b) og i motholdsdelen (13).

5. Gripeinnretning (1) ifølge krav 1, hvor vinkelen a er justerbar.

6. Gripeinnretning (1) ifølge et av de foregående kravene 1-6, hvor vinkelen a er manipulerbar ved en egnet justeringsmekanisme (20) omfattende en justeringsskrue for flytting av opplagringen for rullene (10a, 10b) og motholdsrullene (1 la, 1 lb, lia', 1 lb') horisontalt i dertil egnede spor i gripeinnretningen (1).

7. Gripeinnretning (1) ifølge hvilket som helst av kravene 1-2, hvor rullene (10a, 10b) og motholdsrullene (lia, 11b, lia', 11b') er anordnet i to grupper, hvor en første gruppe omfatter i det minste én rulle (10a, 10b) og én motholdsrulle (lia, 1 lb, 1 la', 1 lb') med én vinkel a, mens en andre gruppe omfatter i det minste én rulle (10a, 10b) og én motholdsrulle (lia, 11b, lia', 11b') med en annen vinkel forskjellig fra vinkelen a til den første gruppen.

8. Rørhåndteringssystem for en plattform,karakterisert vedat det omfatter i det minste én gripeinnretning (1) ifølge et av de foregående kravene 1-7.