NO343435B1 - Gripeanordning for håndtering av utstyr med en borestreng - Google Patents

Abstract

En gripeanordning (1) er innrettet til håndtering av undervanns utstyr med en borestreng (5) gjennom senteråpningen til gripeanordningen (1). Et ringformet aktuatorhus (2), som omfatter en hydraulisk aktivert, roterbar kamskive (4) er innrettet til å kunne forskyve et antall låsesleider (3) fra en indre posisjon, hvor låsesleidene (3) er inntrukket i aktuatorhuset (2) og en ytre posisjon, hvor låsesleidene (3) ligger inntil borestrengen (5) med anlegg mot en skulder på skjøte-koplingen (5A). Hydraulisk aktuering av kamskiven (4) skjer via en hydraulisk kobler (8A) i en tilkoplingsport (7C) på aktuatorhuset (2) og rotasjon innenfor en sektor av kamskiven (4) bevir-kes med vekselvis trykksetting og ventilering av to tilstøtende aktuerings volumer (4A) og (4B) i kamskiven (4). Kobleren (8A) er anordnet på en ytre rørvegg (9), som omslutter gripeanordningen (1) og er kombinert med en hydraulisk aktuator (8B) som er innrettet til å føre kobleren (8A) inn eller ut av tilkoblingsporten (7C) i gripeanordningens aktuatorhus (2) gjennom en åp-ning i røret (9).

Description

GRIPEANORDNING FOR HÅNDTERING AV UTSTYR MED EN BORESTRENG

Oppfinnelsen angår en gripeanordning for håndtering av utstyr med en borestreng, ved at gripeanordningen, med påmontert utstyr, henger på det øvre koniske partiet til en av skjøtekoplingene i borestrengen. Anordningen kan være integrert med et verktøy eller utstyr, eller kan være en frittstående komponent som kombineres med annet utstyr. Anordningen kan benyttes til installasjon og trekking av utstyr i åpen sjø, eller i et marint stigerør. Ved boring og andre brønnoperasjoner vil borestrengen passere gjennom en senteråpning i gripeanordningen, det håndterte utstyret og videre ned i brønnen.

Det er kjent teknikk med håndtering av undervannsutstyr og brønnutstyr ved hjelp av en borestreng, ved at utstyret frigjøres eller låses mekanisk eller hydraulisk ved hjelp av et verktøy som blir skjøtt inn i, eller blir montert i nedre ende av borestrengen. Tidkrevende, verktøyrelatert kjøring av borestrengen og inn og utkopling av verktøyet i borestrengen kan unngås ved at utstyret henges på en vanlig skjøtekopling i borestrengen. Utstyret kan dermed følge borestrengen til overflaten, eller bli installert i forbindelse med at borestrengen trekkes eller installeres for andre formål.

Fra US4576254A er det kjent en kopling som kan festes til et brønnhode eller en brønnrørshåndteringsmaskin og er egnet til å gripe tak i et rør som føres inn i eller trekkes ut av brønnen. Et hus har en senteråpning og rommer flere kiler som er plassert omkring senteråpningen og er radielt bevegelige mellom føringer i huset. Kilene forskyves ved at en hydraulisk sylinder på utsiden av huset dreier en ring opplagret i huset og tilknyttede kamsegmenter som ligger an mot kilene.

US2008277108A1 beskriver en elevator med et hesteskoformet legeme med en utsparing for mottak av et rør, og en aktuatorsammenstilling med kjever som kan beveges til inngrep med røret ved at en dreibar kamring opplagret i legemet og tilkoplet en aktuator, har en innvendig kamflate som kjevene ligger an mot.

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

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkravene.

En ringformet gripeanordning aktuerer et antall låsesleider som griper løst rundt borerørsperiferien til en borestreng i aktuatorhusets senteråpning. Undervannsutstyr kan trekkes til overflaten eller installeres ved at gripeanordningen, med annet utstyr, henger på oversiden av et borerørs skjøtekopling. Når utstyret er dreid i riktig orientering, er landet og skal låses i en mottakerenhet i åpen sjø, eller i et stigerør, kan borestrengen senkes gjennom gripeanordningen, inntil det nedre partiet til den overliggende skjøtekoplingen hviler mot oversiden av låsesleidene og presser utstyret mot et endestopp med vekt fra borestrengen. Dette kan eksempelvis være aktuelt om det er nødvendig å komprimere pakninger i utstyret. Etter at utstyret er låst til mottakerenheten, eller stigerøret, føres låsesleidene tilbake i huset. Retur av låsesleider kan skje på flere måter, avhengig av anvendelsen.

Oppfinnelsen er definert av det selvstendige patentkravet. De uselvstendige kravene definerer fordelaktige utførelser av oppfinnelsen.

Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt en gripeanordning innrettet til håndtering av utstyr med en borestreng, hvor et ringformet aktuatorhus omfatter en hydraulisk aktuert, dreibar kamskive som er innrettet til å kunne forskyve et antall låsesleider fra en første posisjon, hvor låsesleidene er inntrukket i aktuatorhuset og til en andre posisjon, hvor låsesleidene er i inngrep med borestrengen som strekker seg gjennom en senteråpning i gripeanordningen, ved anlegg mot en skulder på en skjøtekopling i borestrengen.

Når den ene siden av et hydraulisk aktueringskammer anordnet i kamskiven blir trykksatt og den andre siden blir ventilert, dreier kamskiven slik at låsesleidene skyves ut i senteråpningen til gripeanordningen. Idet kamskiven dreies i motsatt retning, føres låsesleidene tilbake i huset. Sleideretur kan eksempelvis skje ved hjelp av fjærkraft eller en eksenterring.

Ved operasjon i et marint stigerør, der tettheten til mediet i stigerøret er høyere enn tettheten til mediet på en bakside av låsesleidene, som er trykk-kompensert mot åpen sjø, er det en fordel å returnere låsesleidene ved hjelp av et differansetrykk. Dette forutsetter at mediene er adskilt ved hjelp av dynamiske tetninger. Det koniske partiet (skulderen) og den utvendige diameteren til borerørskoplingene vil også bidra til å skyve sleidene inn i huset når kamskiven er rotert tilbake. Et eksempel på dette kan være at kompenseringssystemet på baksiden av låsesleidene er blokkert. Da vil en sikkerhetsventil i låsesleiden åpne og utligne trykket mens låsesleiden skyves tilbake i huset av borestrengen.

Hydraulisk fluidtilførsel og -retur for aktuering av kamskiven skjer via en hydraulisk kopler som føres inn i en tilkoplingsport utvendig på aktuatorhuset og som gjennom hydraulisk forbindelse med to aktueringsvolumer i kamskiven bevirker rotasjon innenfor en sektor av kamskiven. Den hydrauliske kopleren er anordnet utvendig på en mottakerenhet i åpen sjø, og utvendig på et stigerør, og den føres med en hydraulisk aktuator inn eller ut av gripeanordningen gjennom en åpning i mottakerenheten, henholdsvis i røret som omslutter gripeanordningen.

Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt en gripeanordning innrettet til håndtering av utstyr med en borestreng, hvor et ringformet aktuatorhus omfatter en hydraulisk aktivert, dreibar kamskive som er innrettet til å kunne forskyve et antall låsesleider fra en første posisjon, hvor låsesleidene er inntrukket i aktuatorhuset, og til en andre posisjon, hvor låsesleidene er i inngrep med borestrengen som strekker seg gjennom en senteråpning i gripeanordningen, ved anlegg mot en skulder på en skjøtekopling i borestrengen, kjennetegnet ved at gripeanordningen er tilkoplet hydraulisk tilførsel og retur for aktuering av kamskiven via en hydraulisk kopler i en tilkoplingsport på aktuatorhuset, og at vekselvis trykksetting og ventilering av to tilstøtende aktueringsvolumer i kamskiven bevirker dreining av kamskiven innenfor en sektor av kamskiven.

Låsesleidene kan være forsynt med dynamiske tetninger.

Den hydrauliske kopleren kan være anordnet utvendig på en mottakerenhet i åpen sjø, eller utvendig på et stigerør, og kan omfatte en hydraulisk aktuator som er innrettet til å føre den hydrauliske kopleren inn i eller ut av en tilkoplingsport i aktuatorhuset gjennom en åpning i mottakerenheten eller røret som omslutter gripeanordningen.

En fjærbelastet tapp kan være innrettet til å gå i inngrep med en første eller en andre fordypning i kamskiven og holde kamskiven i posisjon når låsesleidene er skjøvet ut til den andre posisjonen, henholdsvis når låsesleidene befinner seg i den første posisjonen.

Låsesleidene kan være forsynt med en tilbakeslagsventil som, via en boring, er innrettet til å slippe igjennom væske fra en bakside av låsesleiden ved retur av låsesleidene til den første posisjonen.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform, anskueliggjort på medfølgende tegninger hvor:

Fig.1 viser i perspektiv en gripeanordning med påmontert, håndtert utstyr i et ytre rør, med en borestreng gjennom senteråpningen i aktuatorhuset;

Fig.2 viser i perspektiv gripeanordningen utvendig, med låsesleider i ytre posisjon;

Fig.3 viser et horisontalt snitt gjennom gripeanordningen, med låsesleider i indre stilling i fig.

3A og i ytre stilling i fig.3B;

Fig.4 viser et vertikalt snitt gjennom en låsesleide i en første, inntrukket posisjon;

Fig.5 viser et horisontalt snitt gjennom en låsesleide i ytre posisjon;

Fig.6 viser et horisontalt snitt gjennom en hydraulisk kopler og en hydraulisk operert sylinder som fører kopleren inn eller ut av aktueringsporten i huset; og

Fig.7 viser et horisontalt snitt gjennom en plate som deler aktueringkammeret i to adskilte volumer, en utvendig flens for feste av skilleplaten til aktuatorhuset, en tilkoplingsport, samt indre boringer i skilleplaten for trykksetting og ventilering av aktueringskamrene.

Det henvises først til figur 1, hvor henvisningstallet 1 angir en gripeanordning som er påmontert et utstyr 10 som er innrettet til å kunne håndteres ved hjelp av en borestreng 5 ved tilkopling via gripeanordningen 1. Gripeanordningen 1 og utstyret 10 er her vist ført ned i og posisjonert i et stigerør 9,

Det henvises så til figurene 2, 3A, 3B, 4 og 5. Et ringformet aktuatorhus 2 med en topplate 2A er forsynt med et antall låsesleider 3 som omkranser en senteråpning 2B i gripeanordningen 1. Låsesleidene 3 holdes inne i aktuatorhuset 2 når en hydraulisk aktivert, dreibar kamskive 4, som er i forskyvbart inngrep med låsesleidene 3, står i tilbakerotert posisjon som vist i figur 3A. I utførelseseksempelet er det et differansetrykk mellom et statisk trykk i stigerøret 9 (se figur 1) og et ytre sjøvannstrykk som bevirker tilbaketrekking av låsesleidene 3. Alternativt kan låsesleidene 3 skyves mekanisk tilbake, eksempelvis med fjærkraft (ikke vist).

Figurene 4 og 5 viser en gjennomskåret låsesleide 3 som her er forsynt med en tilbakeslagsventil 3A som, via en boring 3B, vil slippe igjennom væske fra en bakside av låsesleiden 3 for å hindre blokkering av låsesleiden 3 av et innelukket væskevolum på baksiden av låsesleiden 3 for eksempel ved anvendelse av volumkompensering (ikke vist). I det kamskiven 4 roteres frem, skyves låsesleidenes 3 ytre ende ut i husets 2 senteråpning 2B og griper løst rundt borestrengen 5, som vist i fig. 3B. Låsesleidene 3 er forsynt med en gjennomgående pinne 3C (se figur 4) som danner en endestopper for låsesleidene 3 i ytre posisjon. Øvre og nedre kanter på den ytre enden av låsesleidene 3 er utformet med skråflater 3D for anlegg mot et nedre, henholdsvis et øvre konisk skulderparti av en skjøtekopling 5A på borestrengen 5. Dynamiske tetninger 3E rundt låsesleidene 3 danner et tettende skille mellom mediet i senteråpningen 2B i aktuatorhuset 2 og det innelukkede og eventuelt volumkompenserte mediet på baksiden av låsesleidene 3.

I gripeanordningens 1 aktuatorhus 2 er det anordnet en fjærbelastet tapp 6 (se figurene 3A og 3B) som med et endeparti går inn i en av to fordypninger på ytterkanten av kamskiven 4 og holder kamskiven 4 på plass, henholdsvis idet låsesleidene 3 er skjøvet til ytre posisjon og når låsesleidene 3 befinner seg i inntrukket posisjon. Ved hjelp av en fjær (ikke vist) på tappen 6 holdes endepartiet på plass i en av fordypningene på kanten av kamskiven 4. Tappen 6 presses tilbake mot fjæren og ut av fordypningen idet kamskiven 4 dreies bort fra en endeposisjon ved hydraulisk aktuering.

Et aktueringskammer omfatter to aktueringsvolumer 4A, 4B som er adskilt av en skilleplate 7A i en utsparing i en sektor langs en ytterkant av kamskiven 4, og aktueringsvolumene 4A, 4B blir henholdsvis trykksatt og ventilert, avhengig av ønsket dreieretning for kamskiven 4. Skilleplaten 7A er forsynt med en utvendig flens 7B og stikker inn gjennom en åpning i en forsenkning i aktuatorhusets 2 yttervegg, som flensen 7B er skrudd fast i. Skilleplaten 7A danner et tettende skille mellom aktueringsvolumene 4A, 4B i utsparingen i kamskiven 4, som er omsluttet av en tetning (ikke vist) mot innsiden av aktuatorhusets 2 yttervegg.

Fra utsiden av flensen 7B er det en tilkoplingsport 7C med en boring inn i skilleplaten 7A. En hydraulisk kopler 8A er ført inn i boringen ved hjelp av en hydraulisk operert sylinder 8B for inn og utkopling av kopleren 8A. Sylinderen 8B blir anordnet utvendig på en mottakerenhet i åpen sjø (ikke vist), eller utvendig på stigerøret 9. Dette er forenklet vist på figur 1 i form av et utsnitt av stigerøret 9. I tilfelle det dreier seg om en stigerørsanvendelse, vil gjennomføringen i rørveggen bli forsynt med tetning mot det ytre miljø.

Lengst inn i boringen fra tilkoplingsporten 7C er det anbrakt sideutløp til aktueringsvolumene 4A, 4B, for vekselvis trykksetting og ventilering av væskevolumene, avhengig av dreieretning for kamskiven 4. Det er hydraulisk kommunikasjon mellom utvendige hydrauliske slanger 8C, 8D og aktueringsvolumene 4A, 4B via boringer i et utvendig håndtak 8E på kopleren 8A og langsgående boringer gjennom kopleren 8A, som munner ut i sideutløp som er innrettet til å korrespondere med sideutløpene i skilleplaten 7A til aktueringsvolumene 4A, 4B. De hydrauliske forbindelsene mellom sideutløpene i henholdsvis skilleplaten 7A og kopleren 8A til aktueringskamrene 4A, 4B er adskilt ved hjelp av pakningsringer utvendig på kopleren 8A.

I nødstilfelle er det mulighet for manuell inn- eller utkopling av kopleren 8A ved hjelp av det utvendige håndtaket 8E, som er tilpasset operasjon med en undervannsfarkost (ROV). For å bevege kopleren 8A manuelt, må de hydrauliske linjene til sylinderen 8B være ventilert, typisk ved at de klippes over.

Det bør bemerkes at alle de ovennevnte utførelsesformer illustrerer oppfinnelsen, men begrenser den ikke, og fagpersoner på området vil kunne utforme mange alternative utførelsesformer uten å avvike fra omfanget av de vedlagte kravene. I kravene skal referansenumre i parentes ikke sees som begrensende. Bruken av verbet "å omfatte" og dets ulike former ekskluderer ikke tilstedeværelsen av elementer eller trinn som ikke er nevnt i kravene. De ubestemte artiklene "en", "ei" eller "et" foran et element ekskluderer ikke tilstedeværelsen av flere slike elementer.

Det faktum at enkelte trekk er anført i innbyrdes forskjellige avhengige krav, indikerer ikke at en kombinasjon av disse trekk ikke med fordel kan brukes.

Claims (5)

Patentkrav

1. Gripeanordning (1) innrettet til håndtering av utstyr (10) med en borestreng (5), hvor et ringformet aktuatorhus (2) omfatter en hydraulisk aktivert, dreibar kamskive (4) som er innrettet til å kunne forskyve et antall låsesleider (3) fra en første posisjon, hvor låsesleidene (3) er inntrukket i aktuatorhuset (2) og til en andre posisjon, hvor låsesleidene (3) er i inngrep med borestrengen (5) som strekker seg gjennom en senteråpning (2B) i gripeanordningen (1) ved anlegg mot en skulder på en skjøtekopling (5A) i borestrengen (5), k a r a k t e r i -s e r t v e d at gripeanordningen (1) er tilkoplet hydraulisk tilførsel og retur for aktuering av kamskiven (4) via en hydraulisk kopler (8A) i en tilkoplingsport (7C) på aktuatorhuset (2) og at vekselvis trykksetting og ventilering av to tilstøtende aktueringsvolumer (4A, 4B) i kamskiven (4) bevirker dreining av kamskiven (4) innenfor en sektor av kamskiven (4).

2. Gripeanordning (1) ifølge krav 1, hvor låsesleidene (3) er forsynt med dynamiske tetninger (3E).

3. Gripeanordning (1) ifølge krav 1, hvor den hydrauliske kopleren (8A) er anordnet utvendig på en mottakerenhet i åpen sjø, eller utvendig på et stigerør (9), og omfatter en hydraulisk aktuator (8B) som er innrettet til å føre den hydrauliske kobleren (8A) inn i eller ut av en tilkoblingsport (7C) i aktuatorhuset (2) gjennom en åpning i mottakerenheten eller røret (9) som omslutter gripeanordningen (1).

4. Gripeanordning (1) ifølge krav 1, hvor en fjærbelastet tapp (6) er innrettet til å gå i inngrep med en første eller en andre fordypning i kamskiven (4) og holde kamskiven (4)i posisjon, når låsesleidene (3) er skjøvet ut til den andre posisjonen, henholdsvis når låsesleidene (3) befinner seg i den første posisjonen.

5. Gripeanordning (1) ifølge krav 1, hvor hver låsesleidene (3) er forsynt med en tilbakeslagsventil (3A) som, via en boring (3B), er innrettet til å slippe igjennom væske fra en bakside av låsesleiden (3) ved retur av låsesleiden (3) til den første posisjonen.