NO342756B1

NO342756B1 - Apparat og fremgangsmåte for å gripe et rør på en borerigg

Info

Publication number: NO342756B1
Application number: NO20110680A
Authority: NO
Inventors: Bernd-Georg Pietras; Ii Albert C Odell; Gary Thompson; Karsten Heidecke; Richard L Giroux; Michael Hayes; Tuong Thanh Le; Joerg Loenz; Jr Doyle Frederic Boutwell
Original assignee: Weatherford Tech Holdings Llc
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2018-08-06
Also published as: CN102937007A; EP2322756A3; DK2284357T3; AU2016273903A1; CN102943637A; EP2284355A2; EP2322755A2; EP2322756A2; EP2284356A3; EP1963612B1; EP2284355A3; EP2189618A2; EP2284357A2; CN102943637B; EP2322755A3; NO333092B1; EA022508B1; WO2007070805A3; NO342755B1; CA2768010A1

Abstract

Apparat og fremgangsmåte for å gripe et rør for bruk med en toppdrevet maskin, hvor apparatet omfatter: en kopling i én ende for rotasjonsmessig innfesting av apparatet i forhold til den topp- drevne maskin; ett eller flere gripeelementer i en andre ende for å gripe røret; en aktuator som er konfigurert til å bevege og holde gripeelementene i kontakt med røret; og en lås som er koplet til koplingen for å hindre at apparatet og den toppdrevne maskin roterer uavhengig av hverandre.

Description

APPARAT OG FREMGANGSMÅTE FOR Å GRIPE ET RØR PÅ EN BORERIGG

Utførelser av den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt en gripesammenstilling og en fremgangsmåte for å gripe et rør. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen et gripeapparat for sammenkopling av brønnhullsrør på en borerigg. Enda nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen et gripeapparat som innbefatter minst én redundant inn-retning for å holde gripeelementer i kontakt med røret.

Ved bygging og ferdigstillelse av olje- og gassbrønner, befinner det seg en borerigg på jordens overflate for å forenkle innsetting og fjerning av rørstrenger i og fra et brønn-hull. Rørstrengene bygges og kjøres inn i hullet ved å senke en streng inn i et brønn-hull inntil bare den øvre ende av røret stikker opp fra brønnhullet (eller over boredekket). En gripeinnretning, som for eksempel et kjedebelte eller en såkalt "spider" ved brønnhullets overflate, holder røret på plass med bolleformet kilebelte mens det neste rør som skal koples til løftes over brønnhullsenteret. Det neste rør har typisk en nedre ende med en gjenget hannendekopling, for gjengemessig tilkopling til en hunngjenget kopling på rørstrengen som stikker opp av brønnhullet. Røret som skal settes inn roteres, ved bruk av en toppdrevet maskin, i forhold til strengen inntil en skjøt gjøres mellom rørene med et visst vrimoment.

En rørtilkopling kan gjøres nær boreriggens dekk ved bruk av krafttang. Alternativt forenkler en toppdrevet maskin sammenkoplingen av rør ved å rotere røret fra dets øvre ende. Den toppdrevne maskin forbindes typisk med røret ved bruk av et rørgri-peverktøy som griper røret. Med røret koplet til en toppdrevet maskin, kan den toppdrevne maskin brukes til å trekke til eller bryte rørkoplinger, senke en streng ned i brønnhullet eller til og med bore med strengen når strengen innbefatter et jordfjer-ningselement i sin nedre ende.

En innvendig gripeinnretning eller spyd kan gripe et rørs innvendige diameter for å holde røret midlertidig mens en streng bygges eller roteres for å bore. En innvendig gripeinnretning er typisk forbundet ved en øvre ende til en toppdrevet maskin og ved en nedre ende innbefatter den innvendige gripeinnretning utoverstrekkende gripeelementer som er konfigurert for å kontakte og holde et rørs indre for å overføre aksial- og torsjonslaster. Resultatet er en rotasjonsmessig fast sammenstilling. Kjent teknikks gripesarmmenstillinger er imidlertid utstyrt med én primær aktuator og én mekanisk fjærsikring for å feste gripeelementet. Siden sikringen er en mekanisk sikring, er den utsatt for mekanisk havari. Videre, fordi den mekaniske sikring ganske enkelt er en fjær, er det ingen måte å fjernovervåke dens tilstand på.

Det er et behov for en forbedret gripesammenstilling som har tilleggssikkerhetssyste-mer for å hindre uaktsom fråkopling av strengen fra gripeapparatet. Det er et ytterligere behov for et sikkerhetssystem som benytter en redundant aktuator for gripeapparatet. Det er et ytterligere behov for et integrert sikkerhetssystem mellom gripeapparatet og en griper på boredekket. Ett arrangement for å kole et rør til en toppdrevet maskin er beskrevet i WO 01/79652. US 4981180 beskriver en låseanord-ning for bruk med en kraftsvivel opphengt for vertikal bevegelse i et boretårn.

Utførelser som beskrives heri vedrører et apparat og en fremgangsmåte for håndtering av rør på en borerigg.

Apparatet er tilpasset for å gripe et rør og kan brukes med en toppdrevet maskin. Apparatet omfatter en kopling i én ende for rotasjonsmessig innfesting av apparatet i forhold til den toppdrevne maskin; ett eller flere gripeelementer i en andre ende for å gripe røret; en aktuator som er konfigurert til å bevege og holde gripeelementene i kontakt med røret; og en lås som er koplet til koplingen for å hindre at apparatet og den toppdrevne maskin roterer uavhengig av hverandre. Låsen omfatter: to eller flere lenkeelementer konfigurert til å omslutte forbindelsen, og én eller flere gripebakker på en innvendig overflate av hvert lenkeelement, hvor gripebakken eller gripebakkene er konfigurert til å gå i inngrep med apparatet og den toppdrevne maskin; og én eller flere justeringselementer som hver er konfigurert til å bevege én av nevnte ene eller flere gripebakker til å gripe inn med apparatet og den toppdrevne maskinen Fremgangsmåten omfatter å kople et gripeapparat til en toppdrevet maskin, hvor fremgangsmåten omfatter: å kople en kopling på gripeapparatet til den toppdrevne maskin for rotasjonsmessig innfesting av gripeapparatet i forhold til den toppdrevne maskin, hvori gripeapparatet innbefatter ett eller flere gripeelementer for å gripe rø-ret; og å kople en lås til koplingen og den toppdrevne maskin for å hindre apparatet og den toppdrevne maskin fra å rotere uavhengig av hverandre. Låsen omfatter to eller flere lenkeelementer konfigurert til å omslutte forbindelsen, og én eller flere gripebakker på en innvendig overflate av hvert lenkeelement, hvor gripebakken eller gripebakkene er konfigurert til å gå i inngrep med apparatet og den toppdrevne maskin; og én eller flere justeringselementer som hver er konfigurert til å bevege én av nevnte ene eller flere gripebakker til å gripe inn med apparatet og den toppdrevne maskinen.

For at måten i hvilken de ovenfor fremlagte trekk ved den foreliggende oppfinnelse kan forstås i detalj, kan en nærmere beskrivelse av oppfinnelsen, som er kort opp-summert ovenfor, fås ved henvisning til utførelser hvorav noen er anskueliggjort i de vedheftede tegninger. Det bør imidlertid bemerkes at de vedheftede tegninger bare illustrerer typiske utførelser av denne oppfinnelse og er derfor ikke å betrakte som begrensende for dens omfang, for oppfinnelsen kan romme andre like effektive utfør-elser.

Fig. 1 viser et prinsippskjema av en borerigg og et brønnhull i henhold til én

utførelse som beskrives heri;

Fig. 2 viser et prinsippskjema av et gripeelement i henhold til én utførelse som

beskrives heri;

Fig. 3 viser et prinsippskjema av et gripeelement i henhold til én utførelse som

beskrives heri;

Fig. 4 viser et prinsippskjema av en aktuator for et gripeelement i henhold til

én utførelse som beskrives heri;

Fig. 5 viser et prinsippskjema av en hydraulisk aktuator i henhold til én utfø-relse som beskrives heri; Fig. 6A-6C viser et prinsippskjema av et gripeelement i henhold til én utførelse som beskrives heri; Fig. 6D viser et snittriss av en svivel i henhold til en alternativ utførelse; Fig. 7 viser et prinsippskjema av en hydraulisk aktuator i henhold til én utfø-relse som beskrives heri; Fig. 8A viser et prinsippskjema av en hydraulisk aktuator i henhold til én utfø-relse som beskrives heri; Fig. 8B-8E viser et prinsippskjema av flere gripeelementer i henhold til én utførelse som beskrives heri; Fig. 9A-9B viser et prinsippskjema av et plasseringssystem i henhold til én utførelse som beskrives heri; Fig. 10A-10B viser et prinsippskjema av en føler i henhold til én utførelse som beskrives heri; Fig. 11, 11A-11C viser et prinsippskjema av en adapter i henhold til én utførelse som beskrives heri; Fig. 12A-12B viser et prinsippskjema av en sementpluggsluse i henhold til én utførelse som beskrives heri; Fig. 13 viser et skjematisk riss av en utløsermekanisme i henhold til én utførel-se som beskrives heri; og Fig. 14 viser et skjematisk riss av et rørhåndteringssystem og en styreenhet i

henhold til én utførelse som beskrives heri.

Figur 1 er et skjematisk riss av en borerigg 100 som har et rørhåndteringssystem 102. Som vist innbefatter rørhåndteringssystemet 102 et gripeapparat 104, en aktuator 106, en drivmekanisme 108 og et heisesystem 110. Rørhåndteringssystemet 102 er tilpasset for å gripe et rør 112 eller et stykke utstyr 114 og løfte det over brønnhullet 115 og deretter fullføre en rørkjøringsoperasjon. Aktuatoren 106 for gripeapparatet 104 kan være utstyrt med en reserve sikkerhetssammenstilling, et låsesystem og et sikkerhetssystem, som er nærmere beskrevet nedenfor, for å sikre at røret 112 ikke frigjøres i utide. Heisesystemet 110 og/eller drivmekanismen 108 kan senke røret 112 inntil røret 112 kontakter en rørstreng 116. Drivmekanismen 108 kan så brukes til å rotere røret 112 eller utstyrsbiten 114, avhengig av anvendelsen, for å kople røret 112 til rørstrengen 116 og derved forlenge rørstrengen 116. Etter koplingen kan så en griper 119 på boredekket 118, som opprinnelig holder rørstrengen 116, frigjøre rørs-trengen 116. Griperen 119 som vist er et kilebelte; det bør imidlertid bemerkes at griperen 119 kan være hvilken som helst griper på boredekket 118 inkludert, men ikke begrenset til, en holdering. Med gripeapparatet 104 gripende røret 112 og derved rørstrengen 116, kan heisesystemet 110 og/eller drivmekanismen 108 senke røret 112 og rørstrengen 116 inntil toppen av røret 112 er nær boredekket 118. Griperen 119 reaktiveres deretter for å gripe den forlengede rørstreng 116 nær boredekket 118 og holder derved rørstrengen 116 i brønnen. Aktuatoren 106 frigjør gripeapparatet 104 fra røret 112. Rørhåndteringssystemet 102 kan så brukes til å gripe det neste rør 112 som skal tillegges rørstrengen 116. Denne prosess gjentas inntil operasjonen er fullført. Mens rørstrengen 116 senkes, kan drivmekanismen 108 rotere rørstrengen 116. Hvis rørstrengen 116 er utstyrt med et boreverktøy 120, vist skjematisk, kan rotasjon av rørstrengen 116 bore ut brønnhullet når rørstrengen 116 senkes. Røret

112 kan være hvilket som helst rør eller segment inkludert men ikke begrenset til foringsrør, forlengingsrør, produksjonsrør, borerør.

Figur 2 viser et skjematisk riss av rørhåndteringssystemet 102 i henhold til én utførel-se. Rørhåndteringssystemet 102 innbefatter en svivel 200, en tetning 202, i tillegg til drivmekanismen 108, aktuatoren 106 og gripeapparatet 104.

Gripeapparatet 104, som vist i figur 2, er en innvendig gripeinnretning som er tilpasset for å gripe inn med rørets 112 innside. Gripeapparatet 104 innbefatter et kilebelte 208, en kilelås 210 og en dor eller stamme 212 som er koplet til aktuatoren 106. Kilebeltet 208 kan være hvilket som helst kilebelte eller gripeelement som er tilpasset for å gripe røret 112 og kilebeltet 208 har fortrinnsvis mothakespor (ikke vist) for å tilveiebringe inngrep. Kilelåsen 210 er koplet til doren 212 som kan være koplet til aktuatoren 106. Aktuatoren 106 beveger en hylse 214, eller holder (cage) ned for å bevege kilebeltet 208 ned. Når kilebeltet 208 beveges nedover, beveger kilebeltets vinkel og kilelåsens vinkel kilebeltet radielt bort fra gripeapparatets lengdeakse. Denne utoverrettede, radielle bevegelse beveger kilebeltet 208 inn i inngrep med røret 112. Med kilebeltet 208 i inngrep med røret 112, vil vekten av røret 112 øke gripe-kraften som påføres av kilebeltet 208 på grunn av kilelåsens 210 og kilebeltets 208 vinkler. Selv om figur 2 viser at hylsen 214 beveger seg nedover for å aktivere kilebeltet 208, kan hvilken som helst passende konfigurasjon brukes for å bringe kilebeltet 208 i inngrep med røret 112. I en annen utførelse aktiveres kilebeltet 208 ved at kilelåsen 210 beveges oppover i forhold til kilebeltet 208 og presser således kilebeltet 208 til å bevege seg radielt utover.

I en alternativ utførelse kan gripeapparatet 104 være en utvendig griper for å gripe røret 112 utvendig. Den utvendige griper kan innarbeide kilebelter som beveger seg mot lengdeaksen når de aktiveres. Videre kan en kombinasjon av et innvendig og et utvendig gripeapparat 104 brukes. Enda videre kan den utvendige griper innarbeide gripeelementer som dreier for å gripe inn med røret. En eksempelvis utvendig griper er vist i patentsøknadspublikasjon US 2005/0257933.

Aktuatoren 106 er vist skjematisk i figur 1 og 2 og kan være en elektrisk drevet, mekanisk drevet eller fluiddrevet sammenstilling som er konstruert for å frigjøre og å sette gripeapparatet 104. Videre kan aktuatoren 106 være hvilken som helst kombinasjon av elektrisk drevet, mekanisk drevet eller fluiddrevet aktuator.

Svivelen 200 tillater en elektrisk kilde eller en fluidkilde som for eksempel en pumpe (ikke vist) for å overføre et fluid og/eller en elektrisk strøm til aktuatoren 106 under drift, og særskilt ved rotasjon av aktuatoren 106. Svivelen 200 kan være en vanlig svivel som for eksempel en SCOTT ROTARY SEAL™ med vanlige tetninger av O-ringtypen. Svivelen 200 i figur 2 og 3 er del av et mellomstykke 215 som har en nedre hannende 216 og en øvre hunnende 217 for kopling av svivelen 200 til andre rigg-komponenter som for eksempel en toppdrevet maskin eller doren 212. Dorens 212 øvre ende kan opsjonsmessig ha et tilpasningsstykke 218 for å forbinde gripeapparatet 104 til svivelen 200 eller drivmekanismen 108. Tilpasningsstykket 218 kan ganske enkelt være en gjenget forbindelse som vist eller innarbeide en låseegenskap som beskrives nærmere nedenfor. Drivmekanismen 108 kan være hvilken som helst drivmekanisme som er kjent innen faget for å bære røret 112 som for eksempel en toppdrevet maskin, en kompensator, eller en kombinert kompensator og toppdrevet maskin eller en løpeblokk. Forbindelsen mellom drivmekanismen 108 og gripeapparatet 104 kan likne tilpasningsstykket 218 og vil bli nærmere omtalt nedenfor. Doren 212 er konfigurert slik at den toppdrevne maskin vil overføre en roterende bevegelse til kilebeltet, som nærmere omtalt nedenfor.

Aktuatoren 106 kan koples til doren 212 og operativt koples til svivelen 200. Svivelen 200 kan generelt være en hul eller massiv aksel med spor eller kontaktringer og en ytre ring som har fluidporter eller børster. Akselen kan rotere fritt mens ringen står stille. Fluidet fordeles således fra et stasjonært punkt til en roterende aksel hvor fluidet i sin tur fordeles til forskjellige komponenter for å operere utstyret som roterer med doren som for eksempel aktuatoren 106 for å trekke til og å frigjøre kilebeltet 208.

I én utførelse er aktuatoren 106 to eller flere ringformede stempelsammenstillinger 300 som vist i figur 3. Hver ringformede stempelsammenstilling 300 kan innbefatte et stempel 302, et fluidaktiveringskammer 304, en styreledning(er) 308 (vist skjematisk) og et fluidinnløp 310. Hver ringformede stempelsammenstilling 300 er i stand til å aktivere gripeapparatet 104 uavhengig av den andre stempelsammenstilling 300. Det er således bygget in redundans for å tilveiebringe et reserve sikkerhetssystem. Det vil si at én av de ringformede stempelsammenstillinger 300 er en primær sammenstilling som er nødvendig for operasjon av aktuatoren 106. De gjenværende ringformede stempelsammenstillinger 300 er redundante og tilveiebringer et tilleggsreservesikker-hetstrekk. Hver ringformet stempelsammenstilling 300 opererer ved å føre inn fluid i fluidaktiveringskammeret 304. Fluidet i aktiveringskammeret 304 påfører trykk på stempelets 302 øvre side. Trykket på stempelet 302 beveger stempelet 302 nedover. Stempelet 302 er operativt koplet til gripeapparatet 104 via hylsen 214. Selv om det er vist koplet til hylsen 214, bør det forstås at hvilken som helst form for aktivering av gripeapparatet 104 med stemplene 302 kan tenkes. For å løse gripeapparatet 104 fra røret 112 kan fluid innføres i et frigjøringskammer 306. Når fluidtrykket i frigjørings-kammeret 306 som virker på stempelets 302 nedre side blir større enn fluidtrykket over stempelet 302, kan stempelet 302 bevege seg oppover og derved frigjøre gripeapparatet 104 fra røret 112. Hver av de ringformede stempelsammenstillinger 300 kan ha frigjøringskammeret 306 eller ingen kan være utstyrt med frigjøringskammeret. Det kan tenkes at for å frigjøre gripeapparatet 104 avlastes ganske enkelt trykket i aktiveringskamrene 304 og drivmekanismen 108 kan så brukes til å frigjøre kilebeltet 208 som vist i figur 2 fra røret 112. Selv om vist med to ringformede stempelsammenstillinger 300, bør det forstås at et hvilket som helst antall kan brukes så lenge det finnes minst én primær stempelsammenstilling og én redundant eller reserve stempelsammenstilling.

Styreledningene 308 som er vist skjematisk i figur 3 kan være én styreledning eller en rekke/flerhet av styreledninger for tilførsel av fluid til hver enkelt ringformet stempelsammenstilling 300. Styreledningene 308 kan innbefatte en overvåkingsledning for overføring av informasjon tilbake til en styreenhet 312. Styreledningene 308 tillater en operatør eller styreenheten 312 å overvåke forholdene i fluidkamrene i hver enkelt stempelsammenstilling 300, inkludert, men ikke begrenset til trykk og temperatur. Hvis det derfor er et plutselig trykktap i en av de ringformede stempelsammenstillinger 300, kan styreenheten 312 eller operatøren gjøre justeringer til de andre ringformede stempelsammenstillinger 300 for å sikre at inngrep med røret 112 ikke tapes. Styreledningene 308 kan, selv om de er vist som en styreledning, være hvilken som helst fluidkilde som er kjent innen faget som for eksempel et ringrom som omgir aktuatoren 106.

Generelt kan styreenheten 312 ha ytterligere styreledninger som kommuniserer operativt med en løpeblokk, et plasseringssystem, en føler, drivmekanismen, en krafttang og/eller et rørhåndteringsapparat. Videre mottar styreenheten 312 data fra overvåk-ingsledningene og drivmekanismen. Styreenheten 312, i forskjellige utførelser kan være i fluid, trådløs (for eksempel infrarød, RF, bluetooth, etc) kommunikasjon eller kommunikasjon via ledning med komponenter i den foreliggende oppfinnelse. I illus-trasjonsformål kan styreenheten 312 være kommunikasjonsmessig koplet til drivmekanismen, fluidkammere, gripeapparat 104, en utløser, et plasseringssystem én eller flere følere, og andre boreriggkomponenter. Styreenheten 312 kan generelt være konfigurert for å operere og overvåke hver av de respektive komponenter på en automa-tisert måte (for eksempel i henhold til en programmert sekvens som er lagret i hukommelse) eller i henhold til eksplisitt brukerinnspill.

Selv om det ikke er vist, kan styreenheten 312 være utstyrt med en programmerbar

sentral prosesseringsenhet, en hukommelse, en masselagringsinnretning, og velkjente støttekretser som for eksempel kraftforsyninger, ur, hurtigbuffer, inngangs-/utgangs-kretser og liknende. Straks den er innkoplet, kan operatøren styre driften av gripeapparatet 104 ved å legge inn kommandoer i styreenheten 312. For dette formål innbefatter en annen utførelse av styreenheten 312 et ikke vist kontrollpanel. Kontroll-panelet kan innbefatte et tastatur, brytere, knapper, en berøringsskjerm, etc.

Med styreenheten 312 som overvåker og opererer boreriggen, kan et integrert sikkerhetssystem lett tilpasses boreriggen 100. Et sikkerhetssystem kan forhindre at et rør 112 eller en rørstreng mistes. I én utførelse er sikkerhetssystemet tilpasset for å tilveiebringe en indikasjon for hvorvidt gripeapparatet 104 er behørig forbundet med røret 112. Således ville sikkerhetssystemet la en operatør eller styreenheten 312 vite at gripeapparatet 104 har fullt inngrep med røret 112. Når gripeapparatets 104 inngrep med røret 112, som nå er en del av rørstrengen 116, bekreftes av sikkerhetssystemet, kan styreenheten 312 eller operatøren frigjøre kilebeltet eller holderingen ved boredekket. Løpeblokken ville deretter senke rørstrengen 116 slik at rørets hunnende befinner seg nær boredekket 118. Styreenheten 312 eller operatøren kan deretter reaktivere kilebeltet eller holderingen til å gripe rørstrengen 116. Med kilebeltet i inngrep med rørstrengen 116, ville styreenheten la gripeapparatet 104 frigjøre rørstrengen 116. Sikkerhetssystemet er også i stand til å overvåke den riktige mengden tiltrekkingsmoment i rørets 112 gjenger ved tiltrekking. Dette sikrer at gjengene ikke skades under tiltrekkingen og at forbindelsen er sikker. Eksempler på passende sikkerhetssystemer er anskueliggjort i US 6,742,596 og patentsøknader US 2005/0096846, 2004/0173358 og 2004/0144547.

I en alternativ utførelse innbefatter gripeapparatets 104 aktuator 106 én eller flere stempel- og sylindersammenstillinger 400 som vist i figur 4. Stempel- og sylindersammenstillingene 400 koples til doren 212 via en krage 402 og er bevegelig koplet til hylsen 214 via en slepering 404. Sleperingen 404 koples til en stang 406 i hver av stempel- og sylindersammenstillingene 400. Sleperingen 404 er operativt koplet til hylsen 214 for å aktivere gripeapparatet 104. Det bør forstås at hvilken som helst fremgangsmåte som er kjent innen faget for å feste stempel- og sylindersammenstillingene 400 til doren 212 og hylsen 214 kan brukes. Hvilken som helst av stempel- og sylindersammenstillingene 400 er i stand til å bevege sleperingen 404 for å aktivere gripeapparatet 104, og derfor er alle stempel- og sylindersammenstillingene 400 unn-tatt én redundante eller tilveiebringer reserve, og ett av stemplene er den primære aktuator. Det bør videre forstås at andre kraftkilder utenom fluidkilder også kan - anvendes for å gi kraft til gripeapparatet 104 enten separat eller i forbindelse med fluidkraft. Disse alternative kraftkilder innbefatter, men er ikke begrenset til, elektrisitet, batteri, og systemer med lagret energi som for eksempel kraftfjærer og kompri-mert gass.

I en annen utførelse kan aktuatoren drives elektrisk. Den elektrisk drevne aktuator kan være utstyrt med en mekanisk låseinnretning som virker som en reservesammenstilling som hindrer frigjøring av gripeapparatet 104. Videre kan den elektrisk drevne aktuator innbefatte mer enn ett aktiveringselement for redundans eller som en reserve. Enda videre kan den elektrisk drevne aktuator sende data til en styreenhet 312 for å kommunisere sin posisjon til en operatør. Således kan styreenheten 312, hvis én lås svikter, ta skritt for å hindre tilfeldig frigjøring av røret 112.

Som beskrevet ovenfor kan en separat opererbar redundant aktuator, for å anordne for redundans- eller sikkerhetssammenstilling, brukes for å sikre drift av gripeapparatet 104 i tilfelle av havari på den primære aktuator. I én utførelse innbefatter aktuatoren 106, som vist i figur 3, fire stempelsammenstillinger 300. Den primære aktuator kan være én av stempelsammenstillingene 300, mens hvilken som helst eller alle de resterende stempelsammenstillingene 300 kan virke som den redundante aktuator. Den redundante aktuator virker på samme måte som den primære aktuator. Det vil si at den redundante aktuator påfører en aktiveringskraft på gripeapparatet 104 når fluidet tilføres til den redundante aktuators aktiveringskammer 304. Som omtalt ovenfor kan fluidtrykket i aktiveringskammeret 304 overvåkes av styreenheten 312. Den redundante aktuator vil tilveiebringe aktiveringskraften på gripeapparatet 104 selv i det tilfelle at en primær aktuator svikter. Videre kan ytterligere aktuatorer, som opereres på samme eller liknende vis som den redundante aktuator, tilveiebringes.

I en annen utførelse innrettes én eller flere ventiler 314, som er vist skjematisk i figur 3, mellom styreledningen(e) 308 og aktiveringskammeret 304 for å tilveiebringe den ytterligere og/eller alternative reserve sikkerhetssammenstillingen. Ventilen 314 lar fluid komme inn i aktiveringskammeret 304, men lar ikke fluid komme ut av aktiveringskammeret 304. Ventilene 314 kan innstilles slik at de frigjør trykket når fri-gjøringskamrene 306 aktiveres. Ventilen 314 er typisk en enveisventil som for eksempel en tilbakeslagsventil, men det bør imidlertid forstås at hvilken som helst ventil kan brukes, inkludert, men ikke begrenset til en lastventil. I drift kommer fluidet inn i aktiveringskammeret 304 og aktiverer den ringformede stempelsammenstilling 300 og

derved griper gripeapparatets 104 kilebelte 208 inn med røret 112. Fluidet virker også som redundans for å hindre gripeapparatets 104 kilebelte 208 fra å frigjøre seg fra

røret 112 før trykket påføres den motsatte ende av stempelet 302. I denne utførelse virker ventilen 314 slik at den holder et hovedsakelig konstant trykk på stempelet 302, selv om fluidtrykket i styreledningen(e) mistes av vanvare eller selektivt skrus av. Dette holder i sin tur en konstant låsekraft på kilebeltet 208. Ventilene 314 kan innebygges i aktuatoren 106 eller legges til og/eller loddes inn i som et tillegg til aktuatoren 106. Videre kan ventilen 314 befinne seg hvor som helst mellom fluidkilden for operasjon av det ringformede stempel 300 og aktiveringskammeret 304. Ventilen 314 kan festes til hvert aktiveringskammer 304 eller til hvilket som helst antall fluidkammere avhengig av aktuatorens 106 krav. Således er bare ett av aktiveringskamrene 304 nødvendig, under drift, for at kilebelte 208 skal gå i inngrep. De ytterligere aktiveringskammere 304 kan være utstyrt med ventilen 314 som et sikkerhetskammer som, så snart det er aktivert, forhindrer gripeapparatet 104 fra å frigjøre røret 112 tilfeldig. Ventilene 314 vil virke på basis av et enkelt stempel. Således vil den redundante aktuator, hvis flere stempler brukes og hvis ett stempel mistes eller lekker trykk på grunn av en havarert tetning, fortsette å holde tilsettingskraften på kilebeltet 208.

I enda en annen alternativ utførelse er den redundante aktuator én eller flere av stempel- og sylindersammenstillingene 400, og den primære aktuator er én av stempel- og sylindersammenstillingene 400, som vist i figur 4. Som beskrevet ovenfor, er den primære aktuator og hver av de redundante aktuatorer i stand til uavhengig å operere gripeapparatet 104. Videre er styreenheten 312, som vist i figur 3, i stand til å overvåke forholdene i den primære aktuator og de redundante aktuatorer for å sikre at gripeapparatet 104 forblir i inngrep med røret 112 når det ønskes.

I enda en annen utførelse er i det minste noen av stempel- og sylindersammenstillingene 400 utstyrt med en ventil 500, vist skjematisk i figur 5, for å tilveiebringe en reservesammenstilling som et ytterligere sikkerhetstrekk for å forhindre uaktsom frigjør-ing av gripeapparatet 104. Som vist innbefatter hver av stempel- og sylindersammenstillingene 400 en sylinder 502 og et stempel 504. Det kan være to fluidstyreledninger forbundet med hver av stempel- og sylindersammenstillingene 400. En aktuatorled-ning 506 er forbundet med hver sylinder 502. Aktuatorledningen 506 påfører hydraulisk eller pneumatisk trykk til hvert stempel 504 for å aktivere gripeapparatet 104 (vist i figurer 1-4). En frigjøringsledning 512 er forbundet med hver av sylindrene 502 nedenfor stempelet 504 for å frigjøre gripeapparatet 104. Én eller flere mateledninger 508 kan koples til hver av aktiveringsledningene 506. Ytterligere separate mateledninger kan brukes for å tilføre kraft til hver av stempel- og sylindersammenstillingene 400 separat. Hver av aktiveringsledningene 506 kan være utstyrt med ventilen 500, men selv om hver av aktiveringsledningene 506 er vist som å ha ventilen 500, bør det forstås at så få som én ventil 500 kan brukes.

For å aktivere gripeapparatet 104 strømmer fluid gjennom den ene eller de flere mateledninger 508. Fluidet kommer inn i hver av aktiveringsledningene 506 og strøm-mer deretter forbi ventilene 500. Ventilene 500 opererer på en måte som lar fluid strømme mot sylinderen 502, men ikke tilbake mot mateledningen 508. Ettersom fluidet fortsetter å strømme forbi ventilene 500, fyller det opp hver av ledningene ned-strøms for ventilene 500. Fluidet kan deretter begynne å utøve en kraft på stemplene 504. Kraften på stemplene 504 forårsaker at stemplene 504 beveger sleperingen 404 (vist i figur 4) og aktiverer gripeapparatet 104. Kilebeltet 208 vil deretter gripe inn med røret 112. Med kilebeltet i fullt inngrep vil ikke fluidet lenger bevege stemplene 504 nedover. Innføring av fluid kan stoppes ved et forutbestemt trykk som kan overvåkes av styreenheten 312 eller en operatør. Den eneste kraften på stemplene 504 i den aktiverte stilling er fluidtrykket over stemplene 504. Systemet vil forbli i denne tilstand inntil trykket slippes av ved hjelp av brytere 510 eller ventilene 500 eller i tilfelle av et systemhavari. Hver av ventilene 500 virker som et sikkerhetssystem for å sikre at gripeapparatet ikke av vanvare frigjør røret 112. I drift kan kilebeltet 208 fri-gjøres ved å aktivere bryterne 510 og la fluidet forlate oversiden av stemplene 504. Fluid innføres da i frigjøringsledningene 512 for å trykke opp undersiden av stemplene 504. Med fluidet sluppet ut fra oversiden av stemplene 504, kreves det ikke noen ytterligere kraft for å frigjøre kilebeltet 208 enn friksjon mellom kilebeltet 208 og røret 112. Selv om ventilene 500 er vist i sammenheng med stempel- og sylindersammenstillingene 400, bør det forstås at ventilene 500 og det hydrauliske system kan brukes i sammenheng med hvilken som helst aktuator som er fremlagt heri.

I enda en annen alternativ utførelse kan én eller alle stempel- og sylindersammenstillingene 400 være utstyrt med en opsjonsmessig akkumulator 514, som vist i figur 5. Akkumulatoren 514 tilveiebringer et ytterligere sikkerhetstrekk for å sikre at gripeapparatet 104 ikke frigjør røret 112 i utide. Akkumulatoren 514 befinner seg, som vist, mellom ventilen 500 og sylinderen 502 innen hver av aktiveringsledningene 506. En akkumulatorledning 516 kopler akkumulatoren 514 fluidmessig til aktiveringsledningene 506. Hver akkumulator kan innbefatte en innvendig blære eller membran (ikke vist). Blæren er en ugjennomtrengelig elastisk membran som skiller stempel- og sylindersammenstillingenes 400 systemfluid fra det kompressible fluid i akkumulatoren 514. Før stempel- og sylindersammenstillingenes 400 systemfluid opereres, fylles akkumulatoren 514 med komprimerbart fluid til et forutbestemt trykk. Med bare det komprimerbare fluid i akkumulatoren 514, vil blæren utvide seg til å dekke den nedre ende mot akkumulatorens 514 akkumulatorledning 516. Med blæren i den stillingen har akkumulatorblæren nådd sin maksimale utvidelse. Når fluidet for å operere stempel- og sylindersammenstillingene 400 kommer inn i akkumulatorene 514, begynner blærens membran å bevege seg oppover i forhold til akkumulatorledningene 516. Blæren komprimerer det komprimerbare fluid ytterligere idet blæren beveger seg oppover i akkumulatorene 516. Når kilebeltet er i fullt inngrep, vil fluidet ikke lenger bevege stemplene 504 nedover. Systemfluidet vil fortsette å forårsake at blæren trekker seg sammen mens det komprimerer det komprimerbare fluid i akkumulatorene 514. Innføring av systemfluid vil stoppes ved et forutbestemt trykk. Som omtalt ovenfor, kan systemet forbli i denne tilstand inntil trykket slippes av ved hjelp av brytere 510 eller i tilfelle av systemhavari.

I det tilfelle at hydraulikksystemet lekker, vil systemet sakte begynne å miste sitt systemfluid. Imidlertid vil det komprimerbare fluid i akkumulatorene 514 bibeholde trykket i systemfluidet ved å legge til volum når systemfluidet mistes. Når det komprimerbare fluid utvider seg, utvider blæren seg og bibeholder således trykket i systemfluidet ved å legge til volum i systemet. Utvidelsen av blæren står i forhold til mengden av systemfluid som mistes. Med andre ord forblir trykket i systemfluidet og i sin tur trykket på stempelet 504 konstant når systemfluid mistes, på grunn av blærens utvidelse. Blæren fortsetter å bevege seg etter som systemfluid lekker ut inntil blæren er fullt ekspandert. Så snart blæren er fullt ekspandert vil enhver ytterligere lekkasje av systemfluidet forårsake et tap av trykk i systemet. Trykket i akkumulatorene 514 kan overvåkes av styreenheten 312. Således kan, ved tap av trykk i akkumulatorene 514, styreenheten eller en operatør øke trykket i stempel- og sylindersammenstillingene 400 og derved forhindre at gripeapparatet 104 frigjøres av vanvare. Hver av ventilene 500 og akkumulatorene 514 virker uavhengig for hver av stempel- og sylindersammenstillingene 400. Derfor kan det være ett primært stempel som har en ventil 500 og en akkumulator 512 og et hvilket som helst antall redundante stempler som har en ventil 500 og en akkumulator 514 som derved tilveiebringer en økt sikkerhets-faktor. Akkumulatorene 514 kan brukes med hvilken som helst aktuator som er beskrevet heri.

I en alternativ utførelse til svivelen 200 som ble omtalt ovenfor, koples en svivel 600 direkte til aktuatoren 106, som vist i figur 6A. Dette reduserer gripeapparatets 104 totallengde ved at mellomstykket 215 ikke kreves. Svivelen 600 har en fluiddyse 602 som festes til en styreledning 604 som er koplet il en fluidkilde eller en elektrisk kilde 606 (vist skjematisk). Svivelen 600 har i tillegg et fluidkammer 180 som står i forbindelse med aktuatoren 106 via en port 608 for å frigjøre eller gripe inn med kilebeltet 208. Svivelen 600 inneholder et hus 610 som kan omfatte fluiddysen 602, to eller flere tetningsringer 612 og en basisenhet 614 som er direkte forbundet med det roterende element. Videre innbefatter svivelen 600 sleperinger 616 som kopler huset 610 til basisenheten 614 mens de tillater huset 610 å forbli i ro mens basisenheten 614 roterer. Figur 6B viser svivelen 600 koplet til en aktuator 106A i henhold til en alternativ utførelse. Figur 6C viser to svivler 600 festet til en aktuator 106B. Aktuatoren 106B har et stempel 618 som beveger seg oppover ved hjelp av fluid som føres inn fra den nedre svivel 600 og beveger seg nedover ved hjelp av fluid som føres inn fra den øvre svivel 600. Stempelet 618 opererer gripeapparatet 104. Det bør forstås at svivlene 600 kan brukes med hvilken som helst aktuatoranordning 106 som er fremlagt heri eller kjent innen faget. Videre kan et hvilket som helst antall svivler brukes.

I enda en annen alternativ utførelse kan redundansen for hvilken som helst av aktuatorene som er beskrevet ovenfor oppnås ved hjelp av et primært fluidsystem med en elektrisk drevet reserve. Videre kan det primære system være elektrisk operert og det redundante system kan være fluidoperert.

I enda en annen alternativ utførelse kan den ovenfor beskrevne svivel 200 og/eller 600 ha form av en roterende kopling 620, som vist i figur 6D. Den roterende kopling

620 innbefatter et indre roterbart element 622 og et ytre stasjonært element 624. Det indre roterbare element 622 kan være koplet til rørhåndteringssystemets 102 roterende komponenter, som for eksempel drivmekanismen 108 og aktuatoren 106. Det ytre stasjonære element 624 er tilpasset for å koples til én eller flere styreledninger for å

operere rørhåndteringssystemets 102 komponenter. Som vist innbefatter den roterende kopling 620 to innløp 626 for hydraulikkfluid og fire innløp 628 for pneumatikkfluid. Det bør imidlertid bemerkes at hvilken som helst kombinasjon av innløp for pneumatikkfluid, hydraulikkfluid, elektrisitet og fiberoptikk kan brukes inkludert bare ett hydraulikkfluidinnløp 626 og/eller ett pneumatikkfluidinnløp 628. Innløpene 626 og 628 kan opsjonsmessig innbefatte en ventil for styring av strømning. Et lager 630 kan innbefattes mellom det indre roterbare element 622 og det ytre stasjonære element 624 for opplagring av radielle og aksielle krefter mellom de to elementer. Som vist er lageret 630 plassert ved hver ende av det ytre stasjonære element 624.

Hydraulikkfluidinnløpet 626 koples til et ringformet kammer 632 via en port 634 gjennom det ytre stasjonære element 624. Det ringformede kammer 632 omslutter hele det ytre stasjonære elements 624 innvendige diameter. Det ringformede kammer 632 koples fluidmessig til en kontrollport 636 som er plassert inne i det indre roterbare element 622. Kontroll porten 636 kan være fluidmessig forbundet med hvilke som helst komponenter i rørhåndteringssystemet 102. For eksempel kan kontroll porten 636 koples til aktuatoren 106 for å operere den primære aktuator og/eller den redundante aktuator.

For å forhindre lekkasje mellom det indre roterbare element 622 og det ytre stasjonære element 624 kan en hydrodynamisk tetning 638 tilveiebringes på et sted i en utsparing 640 på hver side av det ringformede kammer 632. Som vist er den hydrodynamiske tetning 638 en høyhastighets smørefinne (lubrication fin) som er tilpasset for å tette for det økte trykk som trenges for hydraulikkfluidet. Den hydrodynamiske tetning 638 kan være laget av et hvilket som helst materiale inkludert, men ikke begrenset til, gummi, en polymer, en elastomer. Den hydrodynamiske tetning 638 har en uregel-messig form og/eller plassering i utsparingen 640. Den hydrodynamiske tetnings 638 uregelmessige form og/eller plassering i utsparingen 640 er tilpasset for å skape et hulrom 641 eller rom mellom utsparingens 640 vegger og den hydrodynamiske tetning 638. I drift kommer det hydrauliske fluid inn i det ringformede kammer 632 og fortsetter inn i hulrommene 641 mellom den hydrodynamiske tetning 638 og utsparingen 640. Hydraulikkfluidet beveger seg i hulrommene når det indre roterbare element 622 roteres. Denne bevegelse sirkulerer hydraulikkfluidet inne i hulrommene 641 og driver hydraulikkfluidet mellom den hydrodynamiske tetnings kontaktflater. Hydraulikkfluidets sirkulering og drift skaper et lag av hydraulikkfluid mellom overfla-tene av den hydrodynamiske tetning 638, utsparingen 640 og det indre roterbare element 622. Hydraulikkfluidlaget smører den hydrodynamiske tetning 638 for å redu-sere varmeutvikling og forlenge levetiden til den hydrodynamiske tetning. I en alternativ utførelse er den hydrodynamiske tetning 638 smalere enn utsparingen 640 mens den har en høyde som er hovedsakelig lik eller større enn utsparingen 640. Den hydrodynamiske tetning 638 kan også være periferisk lenger enn utsparingen. Denne konfigurasjon tvinger den hydrodynamiske tetning 638 til å bøye seg i utsparingen som vist i form av en bølget skjult strek i figur 6D. Når det roteres, sirkulerer hydraulikkfluidet i hulrommene 641 som beskrevet ovenfor. Hvert av innløpene kan innbefatte den hydrodynamiske tetning 638. Hvert av innløpene kan ha kontroll porten 636 for å operere separate verktøy i hvilke som helst av komponentene i rørhåndteringssys-temet 102.

En tetning 642 kan være plassert mellom det indre roterbare element 622 og det ytre stasjonære element 624 på et sted i en utsparing 640 på hver side av pneumatikk-fluidinnløpenes 628 ringformede kammer 632. Tetningen 642 kan innbefatte en stan-dard tetning 644 på én side av utsparingen og en lavfriksjonspute 646. Lavfriksjonsputen kan omfatte en lavfriksjonspolymer innbefattende, men ikke begrenset til, Teflon™ og PEEK™. Lavfriksjonsputen 646 reduserer friksjon på standardtetningen 644 under rotasjon. Hvilke som helst av tetningene som er beskrevet heri kan brukes for hvilke som helst av innløpene 626 og/eller 628.

Rørhåndteringssystemet 102 kan innbefatte en kompensator 700, som vist i figur 7. Kompensatoren 700 kompenserer for lengdetapet på grunn av gjengetiltrekkingen uten å måtte senke drivmekanismen 108 og/eller den toppdrevne maskin under til-koplingen av røret 112 til rørstrengen 116. Dette system utfører ikke bare lengdekom-pensering når gjengene trekkes til, det styrer også mengden av vekt som legges på gjengene som trekkes til slik at gjengene ikke påføres for stor vekt under tiltrekkingen. Kompensatoren 700 består, som vist, av ett eller flere kompenseringsstempler 702 som i én ende er koplet til et fast sted 704. Det faste sted 704 kan være koplet til hvilken som helst del av rørhåndteringssystemet 102 som er lengdemessig fast i forhold til rørene 112. Det faste sted 704 er, som vist, koplet til den toppdrevne maskin. Kompenseringsstemplenes 702 andre ende er operativt koplet til stempel- og sylindersammenstillingene 400 via en koplingsring 708. Stempel- og sylindersammenstillingene 400 er koplet til gripeapparatet 104 som beskrevet ovenfor. Kompenseringsstemplene 702 er tilpasset for å forbli stasjonære inntil en forhåndssatt last nåes. Når lasten nåes, vil kompensatorstemplene 702 tillate at koplingsringen 706 beveger seg med

lasten og derved tillater gripeapparatet 104 å bevege seg.

I drift griper gripeapparatet 104 røret 112. Med bare røret 112 koplet til gripeapparatet vil kompensatorstempelet 702 forbli i sin utgangsposisjon. Røret 112 vil deretter gripe inn med rørstrengen 116, vist i figur 1. Drivmekanismen 108 vil deretter rotere røret 112 for å kople røret 112 til rørstrengen 116. Ettersom gjengekoplingen trekkes til, påføres en tilleggslast på gripeapparatet 104 og derved på kompenseringsstemplene 702. Kompensatorstemplene 702 vil bevege seg som svar på tilleggslasten og derved tillate at gripeapparatet beveger seg lengdemessig nedover idet gjengeforbin-delsen fullføres. Selv om kompensatoren 700 er vist med stempel- og sylindersammenstillingene 400, bør det forstås at kompensatoren 700 kan brukes i forbindelse med hvilken som helst aktuator som er beskrevet heri.

Kompensatorstemplene 702 kan styre og overvåkes av styreenheten 312 via en styreledning(er) 708. Styreledning(er) 708 muliggjør at trykket i kompenseringsstemplene 702 styres og overvåkes i henhold til den operasjon som gjennomføres. Styreenheten 312 er i stand til å justere kompensatorstemplenes 702 følsomhet for å sette kompensatorstemplene i stand til å bevege seg som svar på forskjellige laster.

I en annen utførelse er kompensatoren 700 ganske enkelt en hylse eller krage med kilespor, ikke vist. Hylsen med kilespor tillater lengdemessig slipp eller bevegelse mellom drivmekanismen 108 og gripeapparatet 104. I enda en annen utførelse kan kompensatoren innbefatte en kombinasjon av stempler og hylsen med kilespor.

Aktuatoren 106 kan tilpasses for skiftende og/eller modulær bruk, som vist i figurer 8A-8E. Det vil si at én aktuator 106 kan tilpasses for å operere hvilken som helst stør-relse eller variant av et modulært gripeapparat 804. Figur 8A viser at aktuatoren 106 har stempel- og sylindersammenstillingene 400, ett eller flere kompensatorstempler 702 og en adapter 218 for å kople aktuatoren 106 til drivmekanismen 108 (vist i figur 1). Adapteren 218 kan innbefatte et momentmellomstykke for å overvåke moment som påføres røret 112. Figurer 8B-8E viser forskjellige eksempelvise modulære gripeapparater 804 som kan brukes med aktuatoren 106. Aktivering av det valgte gripeapparat 804 utføres ved å bruke en modulær slepering 802. Den modulære slepering 802 som likner slepering 404 som er beskrevet ovenfor, koples til stempel- og sylindersammenstillinger 400 og kan beveges med disse, som beskrevet ovenfor. Den modulære slepering 802 er tilpasset for å koples til en tilknytningsslepering 806 i det modulære gripeapparat 804. Når den er koplet til tilknytningssleperingen 806, kan sleperingen 802 aktivere gripeapparatet 104 som beskrevet ovenfor. I dette henseen-de beveger sleperinger 802 og 806 seg unisont som svar på aktivering av stempel- og sylindersammenstillingene 400 som i sin tur forårsaker at gripeapparatet griper inn med eller frigjøres fra røret 112. Moment fra drivmekanismen 108 kan overføres til det modulære gripeapparat 804 ved bruk av en universalkopling 808. Som vist er universalkoplingen 808 plassert ved enden av en roterbar aksel 810 i hvert modulære gripeapparat 804. Universalkoplingen 808 er tilpasset for å tilkoples en aksel inne i aktuatoren 106. Med universalkoplingen 808 koplet til aktuatorens 106 aksel, kan rotasjon overføres fra drivmekanismen 108 til rotasjonsakselen 810 og i sin tur til røret via det modulære gripeapparat 804.

I drift tillater rørhåndteringssystemets 102 modulære oppbygning rask og lettvint til-pasning av hvilken som helst størrelse rør 112 uten behov for å fjerne aktuatoren 106 og/eller drivmekanismen 108. Således kan det utvendige modulære gripeapparat 804, som er vist i figur 8B, brukes for i utgangspunktet å gripe, tilkoples og bore med røret. Det utvendige modulære gripeapparat 804 kan deretter fjernes ved å frakople sleperingen 806 fra slepering 802. Det innvendige gripeapparat 804, som er vist i figur 8E, kan deretter brukes for å fortsette å tilkoples, kjøre og bore med rør 112. Det forven-tes at gripeapparat av hvilken som helst passende størrelse kan brukes i drift. Videre kan hvilke som helst av aktuatorene 106 som er beskrevet heri brukes i forbindelse med det modulære gripeapparat 804.

Figurer 9A og 9B viser et posisjonssystem 900 som kan brukes med hvilken som helst gripesammenstilling og hvilke som helst av aktuatorene 106 som er fremlagt heri. Posisjonssystemet 900 kan innarbeides i aktuatoren 106 som har stempel- og sylin-dersammenstillingen 400, som vist. Posisjonssystemet 900 er tilpasset for å spore sleperingens 404 eller stempelstangens 406 bevegelse idet den beveges av stempel-og sylindersammenstillingene 400. Posisjonssystemet 900 kan stå i forbindelse med styreenheten 312 for å overvåke gripeapparatets 104 inngripen og frigjøring. Posisjonssystemet 900 sporer posisjonen til stempler og dermed spores posisjonen av gripeapparatet 104. Posisjonssystemet 900 kan innbefatte et hjul 902 som er koplet til en arm 904 som er koplet til stempelstangen 406, eller i alternativet, til hylsen 214 eller sleperingen 404. Når stempelstangen 406 beveger sleperingen 404 fra den frigjorte posisjon til inngrepsposisjonen, ruller hjulene på et spor 906. Sporet 906 kan innbefatte et hevet parti 907. Idet hjulet 902 når det hevede parti 907, beveger det armen 904 radielt bort fra gripeapparatets 104 dor 212. Armen 904 er koplet til en avtrekker 908 som aktiverer en posisjonsindikator 910. Således, når avtrekkeren 908 griper inn med posisjonsindikatoren 910, indikerer avtrekkerens 908 høyde og posisjon inne i posisjonsindikatoren 910, posisjonen til stempelstengene 406 og eller sleperingen 404 og således posisjonen til kilebeltet 208, ikke vist. Selv om sporet 906 er vist med ett hevet parti, bør det forstås at sporet 906 kan ha hvilken som helst konfigurasjon og indikere hele spekteret av posisjoner hvor stempelstangen 406 og/eller sleperingen 404 kan være under aktivering og frigjøring av gripeapparatet. Posisjonssystemet 900 kan sende og/eller motta et pneumatisk og/eller et hydraulisk signal til styreenheten 312 og/eller fluidkilden og kan videre sende et elektronisk signal, enten trådløst eller ved hjelp av en kablet kommunikasjonslinje. Videre kan posisjonssystemet 900 være hvilken som helst posisjonsgiver inkludert, men ikke begrenset til, en Halleffektføler, en strekklapp eller hvilken som helst annen avstandsføler. Følerens kommunikasjonssignal kan sendes tilbake gjennom svivelen og/eller sendes via radio-frekvens.

I enda en annen utførelse innbefatter gripeapparatet 104 en føler 1000 for indikering av at en stoppkrage 1002 i gripeapparatet 104 har nådd toppen av et rør 112, som

vist i figurer 10A og 10B. Stoppkragen er tilpasset for å hindre røret 112 fra å bevege seg forbi gripeapparatet 104 når gripeapparatet 104 griper inn med røret 112. Føleren 1000 kan oppdage røret 112 når røret 112 er nær stoppkragen 1002. I bruk vil heisesystemet 110 og/eller drivmekanismen 108 i utgangspunktet senke gripeapparatet

104 mot røret 112 for å presse gripeapparatets inngrepsparti til å entre røret 112, eller omkranse røret 112 hvis gripeapparatet er en utvendig gripeanordning. Når heisesystemet 110 og/eller drivmekanismen 108 fortsetter å bevege gripeapparatet 104 i forhold til røret 112, vil føleren 1000 aktiveres når røret 112 når en forhåndsbe-stemt avstand fra stoppkragen 1002. Føleren 1000 kan sende et signal til styreenheten 312 eller en operatør for å indikere at stoppkragens 1002 forutbestemte nærhet til røret 112 er nådd. Styreenheten 312 og/eller operatøren kan da stoppe heisesystemet 110 og/eller drivmekanismen 108 fra videre bevegelse av gripeapparatet 104 i forhold til røret 112. Gripeapparatet kan deretter aktiveres til å gripe røret 112 for å starte bore- og/eller kjøreoperasjoner.

Føleren 1000, som vist i figurer 10A og 10B, er en mekanisk føler som hviler i en utsparing 1004 i stoppkragen 1002 og påvirkes til å rage ut nedenfor stoppkragens 1002 bunnflate. Figur 10 B viser føleren 1000 koplet til en aktivator 1006 som opererer en styreventil 1008. Aktivatoren 1006 er, som vist, en stang som rager gjennom stoppkragen 1002 og er koplet til styreventilen 1008 i én ende og til en kontakt 1010, som er tilpasset for å gripe inn med røret 112, i den andre ende. Føleren 1000 kan innbefatte en fjær 1007 for å påvirke aktivatoren 1006 mot den frie posisjon. Således nær-mer kontakten 1010 seg den øvre ende av røret 112 når gripeapparatet senkes ned i røret 112. Så snart kontakten 1010 griper inn med røret 112, aktiveres styreventilen 1008 og sender et signal til styreenheten 312 eller operatøren som indikerer at gripeapparatet 104 er inne i røret 112. Selv om føleren 1000 er vist som en mekanisk føler, bør det forstås at føleren 1000 kan være hvilken som helst føler som er kjent innen faget, som for eksempel en stempel-og-stang-sammenstilling, en strekklapp, en av-standsføler, en optisk føler, infrarød, en laserføler. Føleren 1000 hjelper til å forhindre at hele vekten av heisesystemet 110, aktuatoren 106 og drivmekanismen 108 legges på toppen av røret 112 før røret 112 er forbundet med rørstrengen 116. I én utførelse kan følerens 1000 status sendes tilbake gjennom svivelen og/eller sendes via radiofre-kvens.

I enda en annen utførelse inneholder adapteren 218, som kan anordne en forbindelse mellom komponentene i rørhåndteringssystemet 102, en lås 1100 som vist i figur 11. Adapteren 218 befinner seg mellom drivmekanismen 108 og aktuatoren 106, men det bør imidlertid forstås at adapteren 218 kan plasseres mellom hvilke som helst av rør-håndteringssystemets 102 komponenter. Låsen 1100 forhindrer feilaktig frigjøring av en forbindelse mellom komponenter i rørhåndteringssystemet 102 som et resultat av rotasjon av komponentene. Som vist innbefatter forbindelsen en hannkopling 1102 i drivmekanismen 108 som er tilpasset for å koples til aktuatorens 106 hunnende 1103. Både hannkoplingen 1102 og hunnenden 1103 har en formet ytre overflate 1104. Den formede ytre overflate 1104 som er vist i figur 11A er en åttekantet konfigurasjon, men det bør imidlertid forstås at formen kan være hvilken som helst konfigurasjon som er i stand til å overføre dreiemoment, som for eksempel et tannhjul eller riflet, en sekskant, et kvadrat, en låsekile etc. Den formede ytre overflate 1104 er konfigurert for å passe med en formet indre overflate 1106 i låsen 1100. Låsen 1100 kan inneholde en låseskrue 1108 for å kople låsen 1100 til hannkoplingen 1102. Selv om låseskruen 1108 er vist forbundet med hannkoplingen 1102, bør det forstås at låseskruen 1108 kan forbindes med hvilken som helst del av forbindelsen så lenge låsen 1100 griper inn med både hannkoplingen 1102 og hunnenden 1103. Således plasseres låsen 1100, i drift, på hannkoplingen 1102 og hunnenden 1103 koples til hannkoplingen 1102. Låsen 1100 beveges deretter slik at den formede indre overflate 1106 griper inn med den formede ytre overflate 1104 på både hannkoplingen 1102 og hunnenden 1103. Låseskruene 1108 kopler deretter låsen 1100 til hannkoplingen 1102. Drivmekanismen 108 kan deretter aktiveres for å rotere røret 112. Idet drivmekanismen trekker til koplingen, overføres last gjennom låsen 1100 i tillegg til den gjengede forbindelse. Låsen 1100 forhindrer overbelastning eller riving av gjengene (unthreading) av forbindelsene. Selv om drivmekanismen 108 er vist med hannende og aktuatoren 106 med hunnende, kan en hvilken som helst konfigurasjon brukes for å sikre forbindelse. Videre kan låsen inneholde en frihjulskopling (sprag clutch) for å gripe inn med en toppdrevet maskins hulaksel, noe som eliminerer kravet til å modifisere den toppdrevne maskins hulaksels diameter, ikke vist.

I enda en annen utførelse er adapteren 218 et utvendig låseverktøy 1110 som vist i figurer 11C og 11B. Det utvendige låseverktøy 1110 kan omfatte to eller flere lenkeelementer 1112 som er forbundet for å omslutte forbindelsen mellom komponentene i rørhåndteringssystemet 102. Som vist er lenkeelementene 1112 dreibart forbundet med hverandre via en bolt 1114. Boltene 1114 kan fjernes for å åpne det utvendige låseverktøy 1110 og plassere det utvendige låseverktøy 1110 rundt forbindelsen. Bol-ten 1114 kan deretter reinstalleres for å låse det utvendige låseverktøy 1110 rundt forbindelsen. Videre kan hvilket som helst antall lenkeelementer 1112 fjernes eller legges til for å tilpasse forbindelsens størrelse. Lenkeelementene 1112 danner, når de er forbundet, en innvendig diameter som har to eller flere bakker 1116. Hvert lenkeelement 1112 kan ha en eller flere utsparinger 1117 for å huse bakken 1116. Den innvendige diameter er tilpasset for å være lik eller større enn den ytre diameter til forbindelsen mellom rørhåndteringssystemets 102 komponenter, Bakkene 1116 haren inngrepsoverflate som er tilpasset for å gripe inn med den ytre diameter av forbindelsen mellom rørhåndteringssystemets 102 komponenter. I én utførelse er bakkene store nok til å krysse forbindelsen mellom rørhåndteringssystemets 102 komponenter. Opsjonsmessig kan bakkene 1116 være radielt justerbare via én eller flere justerings-skruer 1120. Justeringsskruen 1120 krysser som vist hvert av lenkeelementene 1112. Justeringsskruen 1120 griper inn med bakken 1116 på lenkeelementets 1112 innside og er tilgjengelig på utsiden av lenkeelementet 1112. Selv om justeringsskruen 1120 er vist som en skrue, bør det forstås at hvilke som helst fremgangsmåte for å bevege bakkene radielt kan brukes, inkludert, men ikke begrenset til et fluidaktivert stempel, en elektrisk aktuator, eller en bolt. På denne måte kan lenkeelementene 1112 med bakkene 1116 koples sammen rundt en forbindelse mellom to komponenter. Bakkene 1116 kan deretter justeres, om nødvendig, via justeringsskruene 1120 for å gripe inn med forbindelsen. Hver bakke 1116 vil spenne over (transverse) forbindelsen og derved gripe begge komponentene. Bakkene 1116, som er koplet til lenkeelementene 1112 vil forhindre at komponentene roterer i forhold til hverandre, og forhindrer derved frigjøring av koplingen av vanvare.

Figur 11B viser en alternativ utførelse av det utvendige låseverktøy 1110. Som vist har hvert lenkeelement 1112 minst to separate bakker 1116. Bakkene er individuelt justerbare via justeringsskruen 1120. Dette tillater at hver bakke 1116 uavhengig griper inn med hver forbindelseskomponent. Derfor kan komponentene ha varierende ytre diametre og fremdeles gripes av de separate bakker 1116 i det utvendige låse-verktøy 1110. Med bakkene 1116 i fast inngrep med komponentene forhindres relativ rotasjon mellom komponentene på samme måte som beskrevet ovenfor.

I en annen utførelse er utstyr 114 en sementpluggsluse 1200 som er tilpasset for bruk med gripeapparatet 104 som vist i figurer 12A-12B. Sementpluggslusen 1200 kan tilpasses for å gripes av hvilket som helst rørhåndteringssystem 102 som er beskrevet heri i tillegg til hvilken som helst kjøreinnretning for rør i en borerigg. For eksempel kan sementpluggslusen tilpasses for sammenkopling med et innvendig gripeapparat, et utvendig gripeapparat eller hvilken som helst kombinasjon av et utvendig og/eller innvendig gripeapparat. Bruk av sementpluggslusen 1200 i forbindelse med gripeapparatet 104 tillater at en operatør bruker et sementeringsverktøy uten behov for å rigge ned gripeapparatet 104 før bruk. Dette sparer riggtid og reduserer eksponering av rørstrengen 116 for det usementerte brønnhull. Videre kan sementpluggslusen 1200 bringes til boredekket som en komplett sammenstilling som kan håndteres og tilkoples rørstrengen 116 med gripeapparatet. Dette tillater hurtig operasjon mens pluggene inne i foringsrøret og utstyret 114 beskyttes. Videre behøver bare sementpluggslusen 1200 å festes til rørhåndteringssystemet 102 når sementeringsoperasjonen skal finne sted. Sementpluggslusen 1200 kan tillate at rørstrengen 116 semente- res på plass uten behov for å pumpe sement gjennom gripeapparatet 104, aktuatoren 106 og drivmekanismen 108.

Sementpluggslusen 1200 vil bli beskrevet slik som den brukes med et innvendig gripeapparat 104. Som vist i figur 12A, har slusen 1200 en øvre rørlengde 1202 og en opsjonsmessig slusesvivel 1204, et fluidinnløp 1205 og en ventil 1206. Svivelen 1204 kan fungere på samme måte som svivlene som er nevnt ovenfor. Ventilen 1206 er vist som en tilbakeslagsventil, men den kan imidlertid være en hvilken som helst slags ventil inkludert, men ikke begrenset til en kuleventil, en sluseventil, en enveisventil, en avlastningsventil og en såkalt TIW-ventil. Ventilen 1206 er tilpasset for å hindre sement og/eller borefluider fra å strømme gjennom sementpluggslusen 1200 under en sementeringsoperasjon. Videre kan ventilen 1206 hindre at pumpetrykket påvirker gripeapparatets 104 lastkapasitet under sirkulasjon eller sementering. Sementpluggslusens 1200 øvre rørlengde 1202 er tilpasset for å gripes av gripeapparatet 104. Således kan gripeapparatet 104, etter at rørstrengen 116 er blitt kjørt og/eller boret og/eller rømmet til ønsket dybde, frigjøre rørstrengen 116 og plukke opp slusen 1200. For å gripe slusen 1200 føres gripeapparatet 104 inn i den øvre rørlengde 1202. Aktuatoren 106 aktiverer deretter kilebeltet 208 til inngrep med den øvre rørlengde 1202. Gripeapparatet 104 og sementpluggslusen 1200 løftes deretter av heisesystemet over rørstrengen 116. Heisesystemet kan deretter senke sementpluggslusen 1200 mot rørstrengen 116 for inngrep med den. Drivmekanismen 108 kan deretter rotere sementpluggslusen 1200 for å kople sementpluggslusen 1200 til rørstrengen 116. Således kan en sementeringsoperasjon utføres med liten eller ingen modifikasjon av rør-håndteringssystemet 102. I én utførelse kan rørhåndteringssystemet 102 ha tetnings-egenskapen som tillater fluid å pumpes inn i sementpluggslusens 1200 indre diameter over ventilen 1206.

Sementpluggslusen 1200 som er vist i figur 12A viser et typisk slusehode slik som beskrevet i US 5,787,979 og 5,813,457, og tilleggstrekkene ved slusesvivelen 1204 og den øvre rørlengde 1202 som er tilpasset for å gripes av gripeapparatet 104. Slusen 1200(a) som er vist i figur 12B viser bruken av et pluggavsendersystem som bruker vanlige plugger så vel som ikke-roterende plugger slik som beskrevet i US 5,390,736. Slusen 1200(a) innbefatter videre en slusesvivel 1204 som tillater fluid å pumpes inn i brønnen mens ventilen 1206 hindrer fluid fra å strømme til gripeapparatet 104. Fluidet kan være hvilket som helst fluid som er kjent innen faget som for eksempel sement, produksjonsfluid, skillefluid (spacer fluid), slam, fluid for å konvertere slam til sement etc. Pluggslusesammenstilling 1200 og 1200A kan tillate at rørstrengen 116 roteres under sementeringsoperasjonen. Figur 12C viser sementpluggslusen 1200(b) som er tilpasset for fjernstyring og som vil bli beskrevet nedenfor.

Det bør forstås at sementpluggslusene 1200 og 1200A kan brukes i forbindelse med klemmer, foringsrørklaver eller til og med et annet gripeapparat som for eksempel et spyd eller utvendig gripeinnretning for å forbindes med den tidligere kjørte rørstreng 116.

Sementpluggslusene 1200 og 1200A er vist med manuelle pluggutløsninger. I enda en annen alternativ utførelse er sementpluggslusene 1200 og 1200A utstyrt med et fjern-operert aktiveringssystem. I denne utførelse er de manuelle pluggutløsere erstattet av eller utstyrt med pluggaktivatorer. Pluggaktivatorene styres fluidmessig, elektrisk eller trådløst fra styreenheten 312. Derfor kan styreenheten eller en operatør på et fjernt-liggende sted utløse hver plugg 1208 og 1210 på det ønskede tidspunkt ved bruk av pluggaktivatorene. Pluggaktivatorene fjerner typisk et element som hindrer pluggene 1208/1210 fra å vandre nedover i sementpluggslusen 1200/1200(a) og inn i røret 112. Således utfører pluggen 1208/1210 sementeringsoperasjonen, med elementet fjernet etter aktivering av pluggaktivatoren. Fluidledningen eller den elektriske ledning som brukes for å operere pluggaktivatorene kan innbefatte en svivel for å kommunisere med pluggaktivatorene under rotasjon av sementpluggslusene 1200 og 1200(A). I et alternativ kan pluggaktivatorene frigjøre en kule eller en utløsningsplugg (dart) som er tilpasset for bruk med pluggene 1208 og 1210.

Under en sementeringsoperasjon kan det være gunstig å bevege rørstrengen 116 frem og tilbake og/eller å rotere rørstrengen 116 når sementen kommer inn i ringrommet

mellom brønnhullet 115 og rørstrengen 116. Bevegelsen, frem og tilbake og/eller roterende kan utføres ved hjelp av heisesystemet 110 og drivmekanismen 108 og hjelper til å sikre at sementen fordeles i ringrommet. Det fjernopererte aktiveringssystem for sementpluggslusen kan være nyttig under bevegelsen av rørstrengen 116 for å hindre at operatørene skades mens pluggene 1208 og 1210 frigjøres, på grunn av sementpluggslusens bevegelse.

Selv om sementpluggslusen kan brukes eller omtales i forbindelse med den redundante sikkerhetsmekanisme for et gripeapparat, vil det forstås at slusen ikke behøver å knyttes til noe som helst annet aspekt eller emne innbefattet heri.

I en ytterligere utførelse kan rørhåndteringssystemet 102 innbefatte en utløser 1300 som er vist i figur 13. Under operasjon av rørhåndteringssystemet med et innvendig gripeapparat av kiletypen, er det mulig at kilebeltet 208, som er vist i figur 2, kan sit- te fast i røret 112. Dette kan skje når gripeapparatets 104 kilebelte 208 griper inn med røret 112 av vanvare i en posisjon hvor gripeapparatet er ute av stand til å bevege seg i forhold til røret 112. Gripeapparatets 104 stoppkrage 1002 treffer for eksempel toppen av røret 112 og kilebeltet 208 griper inn med røret 112. Nå griper kilebeltet 208 ytterligere inn med røret 112 hvis gripeapparatet 104 trekkes opp i forhold til rø-ret 112, og ytterligere bevegelse nedover i forhold til røret 112, for å frigjøre kilebeltet 208, hindres på grunn av at stoppkragen 1002 og toppen av røret 112 er i berøring med hverandre. Utløseren 1300 er tilpasset for selektivt å frigjøre gripeapparatet 104 fra røret 112 i det tilfelle at gripeapparatet sitter fast og kan innarbeides i stoppkragen 1002 eller den kan være en separat enhet. Utløseren 1300 kan ha et utløserstempel 1302 og et utløserkammer 1304. Utløserkammeret 1304 kan være koplet til utløser-stempelet via en fluidmotstand 1306, som for eksempel en LEE AXIAL VISCO JET™ og en ventil 1307. Ventilen 1307 som er vist er en enveisventil eller en tilbakeslagsventil. Fluidmotstanden 1306 hindrer fluidtrykk i utløserkammeret 1304 fra å aktivere utlø-serstempelet 1302 raskt. Ventilen 1307 hindrer fluid fra å strømme fra utløserkamme-ret mot utløserstempelet men tillater fluid å strømme i den motsatte retning. Utløse-ren 1300 kan videre innbefatte et påvirkningselement 1308 som er tilpasset for å påvirke utløserstempelet 1302 mot den frigjorte posisjon som vist i figur 13. Utløseren 1300 opererer når stoppkrage 1002 griper inn med røret 112 og vekt legges på gripeapparatets 104 dor 212 ved hjelp av heisesystemet, vist i figur 1. Doren 212 kan koples til utløserstempelet 1302 ved hjelp av en koplingsinnretning 1309. En nedoverret-tet kraft som legges på doren 212 komprimerer fluidet i utløserkammeret 1304. Den opprinnelige komprimering vil ikke bevege utløserstempelet 1302 på grunn av fluidmotstanden 1306. Fortsatt komprimering av fluidkammeret 1304 strømmer fluid sakte gjennom fluidmotstanden 1306 og virker på utløserstempelet 1302. Når utløserstem-pelet 1302 aktiverer en stempelsylinder 1310, beveger stempelsylinderen 1310 doren 212 oppover i forhold til stoppkragen 1002. Således frigjør doren 212 kilebeltet 208 langsomt fra røret 112 med fortsatt komprimering av utløserkammeret 1304. Videre hindrer fluidmotstanden 1306 tilfeldig frigjøring av kilebeltet 208 som forårsakes av plutselig belastning på doren 212. Den fortsatte aktivering av utløserkammeret 1304 til maksimum stempelslag vil frigjøre kilebeltet 208. Gripeapparatet 104 kan deretter fjernes fra røret. Når vekt fjernes fra stoppkragen 1002, synker trykket i utløserkam-meret raskt. Påvirkningselementet 1308 skyver stempelet tilbake mot den frigjorte posisjon og ventilen 1307 tillater fluid å returnere til utløserkammeret. I en annen utførelse er utløseren 1300 utstyrt med en opsjonsmessig skulder 1312. Skulderen 1312 er tilpasset for å hvile på toppen av røret 112.

Figur 14 er et skjematisk riss av et integrert sikkerhetssystem 1400 og/eller en sper-re. Det integrerte sikkerhetssystem 1400 kan tilpasses for å forhindre skade på røret 112 og/eller rørstrengen 116 under drift av rørhåndteringssystemet 102. I én utførelse styres det integrerte sikkerhetssystem 1400 elektronisk ved hjelp av styreenheten 312. Det integrerte sikkerhetssystem 1400 er tilpasset for å hindre frigjøring av gripeapparatet 104 før griperen 119 griper røret 112 og/eller rørstrengen 116. For eksempel kan, i en rørkjøreoperasjon, styreenheten 312 i utgangspunktet aktivere gripeapparatets 104 aktuator 106 for å gripe røret 112. Styreenheten 312 kan deretter

aktivere rotasjon av gripeapparatet 104 for å kople røret 112 til rørstrengen 116. Styreenheten 312 kan deretter frigjøre griperen 119 mens den fremdeles griper røret 112 og rørstrengen 116 med gripeapparatet 104. Styreenheten 312 vil hindre frigjøring av røret 112 før griperen 119 igjen griper røret 112 og rørstrengen 116. Så snart griperen 119 har grepet røret 112 igjen, vil styreenheten tillate at gripeenheten 104 frigjør røret 112.

Det integrerte sikkerhetssystem 1400 kan være i stand til å overvåke den riktige mengden tiltrekkingsmoment i rørets 112 gjenger under tiltrekking. Dette sikrer at gjengene ikke skades under tiltrekking og at forbindelsen er sikker. Eksempler på passende sikkerhetssystemer er anskueliggjort i US 6,742,596 og patentsøknader US 2005/0096846, 2004/0173358 og 2004/0144547.

I en annen utførelse kan det integrerte sikkerhetssystem 1400 innarbeide posisjoneringssystemet 900. Posisjoneringssystemet 900 sender et signal til styreenheten 312 som gir gripeapparatets 104 status i forhold til røret 112. Med andre ord så indikerer posisjoneringssystemet 900 til styreenheten 312 når gripeapparatet griper røret 112 eller ikke. I drift, etter at gripeapparatet 104 griper røret 112, sender posisjoneringssystemet 900 et signal til styreenheten 312 som indikerer at røret 112 er grepet og at det er trygt å løfte gripeapparatet 104. Gripeapparatet 104 manipuleres av drivmekanismen 108 og/eller heisesystemet 110 for å kople røret 112 til rørstrengen 116. Styreenheten 312 kan deretter åpne griperen 119 for å frigjøre rørstrengen 116. Røret 112 senkes og gripes igjen av griperen 119 som beskrevet ovenfor. Styreenheten 312 frigjør deretter gripeapparatet 104 fra røret 112. Posisjoneringssystemet 900 informe-rer styreenheten 312 når gripeapparatet 104 er trygt frigjort fra røret 112. Gripeapparatet 104 kan deretter fjernes fra røret 112 uten å merke eller skade røret 112.

Det integrerte sikkerhetssystem 1400 kan innarbeide en føler 1000 i en annen utførel-se. Føleren 1000 sender et signal til styreenheten 312 når stoppkragen 1002 er nær røret 112. Derfor sendes et signal til styreenheten 312, når gripeapparatet 104 nær- mer seg røret 112 og/eller rørstrengen 116, før stoppkragen 1002 treffer røret 112. Styreenheten 312 kan så stoppe gripeapparatets 104 bevegelse, og i noen tilfeller heve gripeapparatet, avhengig av operasjonen. Stoppingen av gripeapparatet forhindrer at vekt legges på røret 112 når det ikke ønskes gjort. I en annen utførelse kan signalet sette i gang en visuell og/eller en hørbar alarm for å la en operatør ta avgjø-relsen om hvilke nødvendige skritt som må tas.

I enda en annen utførelse kan det integrerte sikkerhetssystem 1400 innarbeide utløse-ren 1300. Utløseren 1300 kan sende et signal til styreenheten 312 når utløseren begynner å aktivere den langsomme frigjøring av gripeapparatet. Styreenheten 312 kan da tilsidesette utløseren 1300, løfte gripeapparatet 104 og/eller initiere aktuatoren 106 for å tilsidesette utløseren 1300 avhengig av situasjonen. For eksempel kan, hvis gripeapparatets langsomme frigjøring initieres av utløseren 1300 før griperen 119 griper røret 112, styreenheten tilsidesette utløseren 1300 og derved hindre gripeapparatet 104 i å frigjøre røret 112.

I enda en annen utførelse er det integrerte sikkerhetssystem 1400 tilpasset for å styre kompensatoren 700 via styreenheten 312. Når kompensatoren 700 initieres under koplingen av røret 112 til rørstrengen 116, kan kompensatoren 700 sende et signal til styreenheten 312. Kompensatoren 700 kan måle distansen som røret 112 har beveget seg nedover under tilkopling. Distansen som kompensatoren 700 har vandret ville indikere hvorvidt forbindelsen mellom røret 112 og rørstrengen 116 var utført. Med forbindelsen utført kan nå styreenheten 312 la gripeenheten 104 frigjøre røret 112 og/eller kompensatoren for å gå tilbake til sin opprinnelige posisjon.

I en alternativ utførelse kan det integrerte sikkerhetssystem være én eller flere mekaniske låser som forhindrer operasjon av individuelle styreenheter for én riggkomponent før en annen riggkomponent er i inngrep.

I drift festes gripeapparatet 104 til drivmekanismen 108 eller svivelen 200 som er koplet til riggens 100 heisesystem 110. Røret 112 inngripes av en rørklave (ikke vist). Rørklaven kan være hvilken som helst rørklave som er kjent innen faget og kan være koplet til rørhåndteringssystemet 102 ved hjelp av hvilken som helst fremgangsmåte som er kjent innen faget. Rørklaven bringer deretter røret 112 nær gripeapparatet 104. I en alternativ utførelse kan gripeapparatet bringes til røret 112. Gripeapparatet 104 senkes deretter av heisesystemet 110, eller rørklaven hever røret 112 i forhold til gripeapparatet 104 inntil kilebeltet 208 er inne i røret 112. Når gripeapparatets 104 stoppkrage 1002 kommer nærme røret 112, kan føleren 1000 sende et signal til sty reenheten 312. Styreenheten 312 kan da stoppe den relative bevegelse mellom gripeapparatet 104 og røret 112.

Med gripeapparatet 104 på det ønskede sted, aktiverer styreenheten 312, enten automatisk eller på ordre fra en operatør, aktuatoren 106. I det minste aktuatorens 106 primære aktuator aktiveres for å drive kilebeltet 208 i inngrep med røret 112. Én eller flere redundante aktuatorer kan aktiveres enten samtidig med eller etter at den primære aktuator er aktivert. Den primære aktuator vil sikre at kilebeltet 208 griper røret mens de redundante aktuatorer vil sikre at røret 112 ikke frigjøres for tidlig fra gripeapparatet 104. Den primære aktuators og de redundante aktuatorers operasjon overvåkes av styreenheten 312 og/eller operatøren.

Når aktuatoren 106 aktiverer gripeapparatet 104, kan posisjoneringssystemet 900 sende et signal til styreenheten 312 angående kilebeltets 208 plassering i forhold til røret 112. Etter inngrep med røret 112 kan drivmekanismen 108 og eller heisesystemet 110 bære vekten av røret 112 for forbindelse med rørstrengen 116. Rørhåndte-ringssystemet 102 senker deretter røret 112 inntil røret 112 griper inn med rørstreng-en 116. Drivmekanismen 108 kan deretter rotere røret 112 for å kople røret 112 til rørstrengen 116. Under koplingen av røret 112 til rørstrengen 116, kan kompensato-rene 700 kompensere for enhver aksiell bevegelse av røret 112 i forhold til drivmekanismen 108. Kompenseringen forhindrer skade på rørets 112 gjenger. Kompensatoren 700 kan indikere til styreenheten 312 graden av forbindelse mellom røret 112 og rørs-trengen 116. Når drivmekanismen 108 overfører rotasjon til røret 112 via gripeapparatet 104 og kilebeltet 208, tar svivelen høyde for kommunikasjonen mellom de roterende komponenter og styreenheten eller eventuelle andre fluidkilder eller elektriske kilder. Etter at forbindelsen mellom røret 112 og rørstrengen 116 er trukket til, kan griperen 119 frigjøre rørstrengen mens gripeapparatet fortsetter å bære vekten av røret 112 og rørstrengen 116. Heisesystemet 110 sender deretter rørstrengen 116 til det ønskede sted. Griperen 119 griper deretter rørstrengen 116. Styreenheten 312 kan deretter frigjøre kilebeltet 208 enten ved bruk av utløseren 1300 eller ved å deak-tivere aktuatoren 106 til å frigjøre rørstrengen 116. Under denne sekvens kan det integrerte sikkerhetssystem 1400 forhindre at rørstrengen 116 av vanvare slippes ned i brønnhullet 115. Prosessen kan deretter gjentas inntil rørstrengen 116 haren ønsket lengde. Når rørstrengen 116 senkes ned i brønnhullet 115, kan borefluider pumpes inn i rørstrengen gjennom gripeapparatet 104. Borefluidene strømmer gjennom strøm-ningsveien 206 (vist i figur 2) i gripeapparatet 104. En pakning 204 i tetningen 202 hindrer borefluidene fra å rømme av vanvare fra toppen av borestrengen 116.

Etter at røret 112 og rørstrengen 116 er senket, kan gripeapparatet 104 deretter brukes for å gripe utstyret 114 på den måte som er beskrevet ovenfor. I én utførelse er utstyret sementpluggslusen 1200/1200A vist i figurer 12A-12B. Gripeapparatet 104 griper først den øvre rørlengde 1202 og deretter koples sementpluggslusen 1200 til rørstrengen 116. Deretter slippes en første plugg 1208 inn i rørstrengen, enten av styreenheten 312 eller manuelt av en operatør. Sement kan deretter pumpes inn i sementpluggslusen 1200 via fluidinnløpet 1205 og strømme nedover i rørstrengen 116 bak den første plugg 1208. Svivelen 1204 tillater sementen å bli pumpet inn i sementpluggslusen 1200 mens drivmekanismen 108 roterer og/eller beveger rørstrengen frem og tilbake, om nødvendig. Etter at det nødvendig volum av sement er blitt pumpet inn i rørstrengen 116, slipper styreenheten 312 eller en operatør en andre plugg 1210. Den andre plugg 1210 kan skyves nedover i rørstrengen ved hjelp av hvilket som helst passende fluid som for eksempel borefluid. Den andre plugg 1210 fortsetter å bevege seg nedover i rørstrengen 116 inntil den lander på den første plugg 1208. Sementen tillates deretter å tørke i et ringrom mellom rørstrengen 116 og brønnhullet 115. Sementpluggslusen 1200 kan deretter fjernes fra rørstrengen 116 og deretter koples fra gripeapparatet 104.

Med rørstrengen 116 sementert på plass kan gripeapparatet 104 fjernes fra aktuatoren 106. Ett av de modulære gripeapparater 804, som er vist i figur 8, kan deretter koples til aktuatoren 106 for å tillempes et rør med annen størrelse. En ny rørstreng 116 kan bygges opp og kjøres inn i den sementerte rørstreng 116 på samme måte som beskrevet ovenfor. Den nye rørstreng kan utstyres med et frese- og/eller bore-verktøy i sin nedre ende for å kunne frese ut skrot (debris) i rørstrengen 116 og/eller bore brønnhullet 115. Den samme prosedyre som beskrevet ovenfor brukes for å kjøre og sette denne rørstreng 116 inn i brønnhullet. Denne prosess kan gjentas inntil kjø-ringen av rør er fullført. Denne prosess kan reverseres for å fjerne rør fra brønnhullet 115.

I enda en annen utførelse som er beskrevet heri fremlegges et apparat for å gripe et rør som skal brukes med en toppdrevet maskin. Apparatet innbefatter en kopling i én ende for rotasjonsmessig innfesting av apparatet til den toppdrevne maskin og ett eller flere gripeelementer i en andre ende for å gripe røret. Videre innbefatter apparatet en primær aktuator som er konfigurert for å bevege og holde gripeelementene i kontakt med røret og en reservesammenstilling som er tilpasset for å holde gripeelementet i kontakt med røret.

I enda en annen utførelse opereres den primære aktuator fluidmessig.

I enda en annen utførelse opereres den primære aktuator elektrisk.

I enda en annen utførelse, omfatter reservesammenstillingen en selektivt drevet redundant aktuator.

I enda en annen utførelse opereres den primære aktuator hydraulisk.

I enda en annen utførelse koples en monitor til en styreenhet for overvåking av tilstanden i en reservesammenstilling.

I enda en annen utførelse overvåker monitoren tilstanden i den primære aktuator.

I enda en annen utførelse omfatter reservesammenstillingen en enveisventil som opererer sammen med den primære aktuator for å sikre at den primære aktuator forblir operativ i tilfelle av en hydraulikkfeil.

I enda en annen utførelse innbefatter reservesammenstillingen videre en tilleggsfluid-kilde for å sikre at den primære aktuator forblir operativ i tilfelle av en hydraulikkfeil.

I enda en annen utførelse konfigureres en første svivel for å kople den primære aktuator kommunikasjonsmessig til en fluidkilde. I tillegg kan en andre svivel koples til reservesammenstillingen som er konfigurert for å kople reservesammenstillingen kommunikasjonsmessig til fluidkilden. I tillegg kan en andre fluidkilde tilveiebringes.

I enda en annen utførelse omfatter koplingen en lås for å hindre apparatet og den toppdrevne maskin i å rotere uavhengig av hverandre. Videre kan låsen innbefatte en formet hylse for inngrep med en formet ytre diameter på den toppdrevne maskin og apparatet. Alternativt kan låsen innbefattet to eller flere lenkeelementer som er konfigurert for å omkranse koplingen, og en eller flere gripebakker på en innvendig overflate av hvert lenkeelement, hvor det ene eller de flere gripebakker er konfigurert for å gripe apparatet og den toppdrevne maskin.

I enda en annen utførelse kan en utløser aktiveres ved å påføre vekt til apparatet for å aktivere et fluidstempel. Videre kan det fluidopererte stempel koples til en motstand for å innsnevre fluidstrøm. I tillegg kan fluidmotstanden tjene til å frigjøre gripeelementene fra røret ved å bruke en hovedsakelig konstant kraft som påføres over tid.

I enda en annen utførelse som beskrives heri, beskrives et apparat for å gripe et rør for bruk i et brønnhull. Apparatet kan innbefatte et gripeelement for å gripe røret hvori gripeelementet koples til en roterende dor. Videre kan apparatet innbefatte en aktuator for aktivering av gripeelementet og et låseelement for låsing av gripeelementet i inngrep med en innvendig diameter i røret. I tillegg kan apparatet innbefatte en svivel for å forbinde aktuatoren med gripeelementet.

I enda en annen utførelse omfatter aktuatoren ett eller flere kammer som styres av fluidtrykk. Videre kan fluidtrykket aktivere et stempel.

I enda en annen utførelse innbefatter låseelementet ett eller flere trykkammer som er forbundet med en fluidkilde.

I enda en annen utførelse er låseelementet én eller flere enveisventiler som er tilveiebrakt mellom en fluidkilde og ett eller flere trykkammer.

I enda en annen utførelse, tilveiebringes en styreenhet for overvåking av fluidtrykket i det ene eller de flere trykkammer.

I enda en annen utførelse innbefattes det en utløser som aktiveres ved å påføres en vekt til gripeapparatet for å aktivere et fluidoperert stempel. Videre kan det fluidopererte stempel koples til en fluidmotstand for begrensning av fluidstrømning. I tillegg kan fluidmotstanden tjene til å frigjøre gripeelementene ved bruk av en konstant kraft over tid.

I enda en annen utførelse som er beskrevet heri, beskrives et apparat for å gripe et rør for bruk i et brønnhull. Apparatet kan innbefatte et sett kilebelter som kan forbindes med en roterende dor for å gripe inn med rørets indre diameter. Videre kan apparatet innbefatte en flerhet fluidkammere for å aktivere kilebeltet og en svivel for fluidmessig å forbinde en fluidkilde med flerheten av fluidkammere.

I enda en annen utførelse omfatter kamrene én eller flere primære aktuatorer og én eller flere redundante aktuatorer.

I enda en annen utførelse har den redundante aktuator et låseelement.

I enda en annen utførelse omfatter låseelementet en enveisventil som er konfigurert for å holde trykk i den redundante aktuator. Videre kan enveisventilen tillate enveis-strømning inn i minst ett av fluidkamrene.

I enda en annen utførelse leverer fluidkilden et hydraulisk fluid.

I enda en annen utførelse omfatter fluidkilden et pneumatisk fluid.

I enda en annen utførelse tilveiebringes det en styreenhet for overvåkning av minst ett av fluidkamrene.

I enda en annen utførelse kan en føler være koplet til en stoppkrage, hvori føleren er konfigurert for å kommunisere til styreenheten når stoppkragen griper inn med røret.

I enda en annen utførelse kan en styreledning forbindes med svivelen og flerheten av fluidkammere.

I enda en annen utførelse som er beskrevet heri, beskrives en fremgangsmåte for å kople et rør. Fremgangsmåten innbefatter å skaffet til veie et fluidtrykk fra en fluidkilde og å befordre fluidtrykket gjennom en svivel til en flerhet kammer. Videre kan svivelen ha to eller flere ringformede tetninger plassert i en utsparing på hver side av fluidinnløpet. Fremgangsmåten innbefatter i tillegg å aktivere et gripeelement til å gripe røret, hvori gripeelementet aktiveres ved å påføre et fluidtrykk på et stempel innen flerheten av kammer. Fremgangsmåten kan i tillegg innbefatte å rotere røret ved å bruke gripeelementet og å flytte et trykksatt fluid inn i hulrom mellom de to eller flere ringformede tetninger og utsparingene som respons på å rotere røret. Videre kan fremgangsmåten innbefatte å fortsette å levere fluidkilden gjennom svivelen og inn i kamrene via svivelen under rotasjon.

I enda en annen utførelse innbefatter fremgangsmåten videre å låse minst ett kammer av flerheten av kammer ved aktivering, hvori låsing av det minst ene kammer kan innbefatte å strømme fluid gjennom en enveisventil.

I enda en annen utførelse innbefatter fremgangsmåten videre å overvåke minst ett kammer av flerheten av kammer med en styreenhet. I tillegg kan gripeelementet være operativt koplet til en toppdrevet maskin. Videre kan gripeelementet roteres av den toppdrevne maskin.

I enda en annen utførelse som er beskrevet heri, beskrives et rørhåndteringssystem. Rørhåndteringssystemet innbefatter en rørtiltrekkingsinnretning som er koplet til et heisesystem og et gripeapparat. I tillegg innbefatter rørhåndteringssystemet en sementpluggsluse som er konfigurert for selektivt å ha et rørformet hus for mottak av gripeelementet, og én eller flere plugger plassert innen det rørformede hus som er konfigurert for å utføre en sementeringsoperasjon.

I enda en annen utførelse kan en enveisventil være anbrakt inne i det rørformede hus som er konfigurert for å hindre fluidstrømning fra slusen og til gripeapparatet. En styreenhet og én eller flere sementeringspluggaktivatorer for på fjernstyrt vis å kunne frigjøre den ene eller de flere pugger, kan være tilveiebrakt.

I enda en annen utførelse tilveiebringes en svivel som tillater fluid å pumpes inn i slusen mens tiltrekkingsinnretningen roterer slusen.

I enda en annen utførelse omfatter gripeelementet et spyd.

I enda en annen utførelse omfatter gripeelementet en utvendig rørgriper.

I enda en annen utførelse som er beskrevet heri, beskrives en fremgangsmåte for full-føring av et brønnhull. Fremgangsmåten innbefatter å tilveiebringe et rørhåndterings-system som er koplet til et heisesystem hvori rørhåndteringssystemet omfatter et gripeapparat, en aktuator og et tiltrekkingsapparat. Fremgangsmåten innbefatter videre å gripe et første rør ved å bruke gripeapparatet og å kople det første rør til en rørs-treng ved å rotere det første rør ved bruk av tiltrekkingsapparatet, hvor rørstrengen delvis befinner seg inne i brønnhullet. I tillegg kan fremgangsmåten innbefatte å senke det første rør og rørstrengen og å frigjøre det første rør fra gripeapparatet. Fremgangsmåten kan videre innbefatte å gripe et sementeringsverktøy ved å bruke gripeapparatet og å kople sementeringsverktøyet til det første rør ved å rotere sementen ngsverktøyet. I tillegg kan fremgangsmåten innbefatte å strømme sement inn i sementeringsverktøyet og å sementere minst et parti av rørstrengen inn i brønnhullet.

I enda en annen utførelse innbefatter fremgangsmåten å hindre sement fra å strømme inn i kontakt med gripeapparatet ved hjelp av en enveisventil.

I enda en annen utførelse som er beskrevet heri, beskrives en utløser for å frigjøre gripeapparatet fra et rør. Utløseren innbefatter et stempel og en stempelsylinder som er operativt koplet til en dor i gripeapparatet. Utløseren innbefatter videre en fluidmotstand som er konfigurert for fluidmessig kopling av et utløserkammer til stempelet ved å tilveiebringe en innsnevret strømningsvei. I tillegg kan utløseren innbefatte en skulder som er tilpasset for å gripe inn med et rør og øke trykket i utløserkammeret når vekt påføres skulderen, og hvori fortsatt vekt på skulderen aktiverer stempelet langsomt og derved langsomt frigjør gripeapparatet fra røret.

I enda en annen utførelse som er beskrevet heri, beskrives et sikkerhetssystem for bruk med et rørhåndteringssystem. Sikkerhetssystemet innbefatter en føler som er tilpasset for å spore bevegelsen til en kilebeltering for aktivering av et gripeapparat, hvori føleren sender et signal til en styreenhet når gripeapparatet er i en posisjon som samsvarer med at gripeapparatet er i inngrep med røret.

I enda en annen utførelse omfatter føleren en avtrekker som aktiveres ved hjelp av et hjul som er koplet til en arm, hvori hjulet beveger seg langs et spor som er koplet til en aktuator når aktuatoren beveger kilebelteringen. I tillegg kan sporet ha en eller flere knekker som er konfigurert for å bevege hjulet radielt og aktivere avtrekkeren når hjulet ruller.

I enda en annen utførelse som er beskrevet heri, beskrives en fremgangsmåte for å

overvåke et rørhåndteringssystem. Fremgangsmåten innbefatter å flytte et gripeapparat mot et rør og gå i inngrep med en føler som befinner seg på en stoppkrage på gripeapparatet til en øvre ende av røret. Fremgangsmåten innbefatter videre å sende et signal fra føleren til en styreenhet som indikerer at røret er i en inngrepsposisjon og å stoppe bevegelse av gripeapparatet i forhold til røret som svar på signalet. I tillegg kan fremgangsmåten innbefatte å gripe røret med gripeapparatet.

I enda en annen utførelse innbefatter fremgangsmåten videre å overvåke en posisjon for ett eller flere inngrepselementer i gripeapparatet i forhold til røret ved å bruke en andre føler, og å sende et andre signal til styreenheten som indikerer at gripeapparatet er i inngrep med røret.

I enda en annen utførelse innbefatter fremgangsmåten videre å kople røret til en rørs-treng som holdes av en holdering på boredekket og å verifisere at rørkoplingen er sikker.

I enda en annen utførelse innbefatter fremgangsmåten videre å tillate styreenheten å frigjøre holderingen etter å ha verifisert at rørkoplingen er sikker og at gripeapparatet er sikret.

Claims

1. Apparat for å gripe et rør (112) for bruk med en toppdrevet maskin (212), hvor apparatet omfatter: en kopling i én ende for rotasjonsmessig innfesting av apparatet i forhold til den toppdrevne maskin; ett eller flere gripeelementer (208) i en andre ende for å gripe røret (112); en aktuator (106) som er konfigurert til å bevege og holde gripeelementene (208) i kontakt med røret (112); og en lås (1110) som er koplet til koplingen for å hindre at apparatet og den toppdrevne maskin roterer uavhengig av hverandre,karakterisert vedat låsen (1110) omfatter: to eller flere lenkeelementer (1112) konfigurert til å omslutte forbindelsen, og én eller flere gripebakker (1116) på en innvendig overflate av hvert lenkeelement (1112), hvor gripebakken eller gripebakkene er konfigurert til å gå i inngrep med apparatet og den toppdrevne maskin; og én eller flere justeringselementer (1120) som hver er konfigurert til å bevege én av nevnte ene eller flere gripebakker (1116) til å gripe inn med apparatet og den toppdrevne maskinen.

2. Apparat ifølge krav 1, hvor låsen (1110) omfatter en formet hylse for inngrep med en formet ytre diameter av apparatets kopling.

3. Apparat ifølge krav 2, hvor låsen (1110) er koplet til en formet ytre flate på den toppdrevne maskin (212).

4. Apparat ifølge krav 2 eller 3, hvor formen er konfigurert til å overføre dreiemoment.

5. Apparat ifølge krav 4, hvor formen er valgt fra grupperingen bestående av kvadratisk, sekskantet og åttekantet.

6. Apparat ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 5, hvor låsen (1110) videre omfatteren låseskrue (1108).

7. Apparat ifølge krav 1, hvor det videre omfatter en reservesammenstilling tilpasset for å holde gripeelementet (208) i kontakt med røret (112).

8. Apparat ifølge krav 7, hvor reservesammenstillingen innbefatter en selektivt drevet redundant aktuator.

9. Apparat ifølge krav 7, hvor reservesammenstillingen omfatter en enveisventil (314) som kan opereres i forbindelse med den primære aktuator (106) for å sikre at den primære aktuator holder seg operativ i tilfelle av fluidbrudd.

10. Apparat ifølge et hvilket som helst av kravene 1-9, hvor nevnte ene eller flere justeringselementer er skruer, fluidaktiverte stempel, elektriske aktuatorer, eller bolter.

11. Apparat ifølge krav 1, hvor bakkene (1116) omfatter en inngrepsoverflate som er tilpasset for på gripende vis å gå i inngrep med en ytre diameter av forbindelsen og den toppdrevne maskinen (212).

12. Fremgangsmåte for å kople et gripeapparat til en toppdrevet maskin (212), hvor fremgangsmåten omfatter: å kople en kopling på gripeapparatet til den toppdrevne maskin (212) for rotasjonsmessig innfesting av gripeapparatet i forhold til den toppdrevne maskin, hvori gripeapparatet innbefatter ett eller flere gripeelementer (208) for å gripe et rør (112); og å kople en lås (1110) til koplingen og den toppdrevne maskin (212) for å hindre apparatet og den toppdrevne maskin fra å rotere uavhengig av hverandre, idet låsen (1110) omfatter: to eller flere lenkeelementer (1112) konfigurert til å omslutte forbindelsen, og én eller flere gripebakker (1116) på en innvendig overflate av hvert lenkeelement, hvor gripebakken eller gripebakkene er konfigurert til å gå i inngrep med apparatet og den toppdrevne maskin (212); og én eller flere justeringselementer (1120) som hver er konfigurert til å bevege én av nevnte ene eller flere gripebakker (1116) til å gripe inn med apparatet og den toppdrevne maskinen.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor den videre omfatter å overføre dreiemoment fra låsen til apparatet.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor låsen omfatter en hylse som har en formet indre overflate for inngrep med en komplementært formet ytre overflate på apparatet.