NO792338L

NO792338L - DEVICE FOR INTRODUCING A LEADER IN THE BOTTOM BY DRILLING AN OIL OR GAS DRILL

Info

Publication number: NO792338L
Application number: NO792338A
Authority: NO
Inventors: Klaar Prins; Reinout Klaar Norfolk Ja Prins
Original assignee: Vos Boormaatschappij Foxdrill; Techn Adv Bureau Praksis B V
Priority date: 1979-07-13
Filing date: 1979-07-13
Publication date: 1981-01-14

Description

Anordning for innføringDevice for introduction

av et lederør i bunnenof a guide tube at the bottom

av en olje- eller gass-of an oil or gas

brønn.well.

Oppfinnelsen angår en anordning for innføring av et lederør i bunnen under utboring av en olje- eller gassbrønn, særlig ved fralandsboring, omfattende et tårn innrettet til å holde og nedsenke lederør og borestrenger og utstyrt med et ro-tas jonsbor for innføring av borestrenger, samt organer for midlertidig fastholding av det eller de nedsenkede lederør, idet rotasjonsboret er montert i en ramme for forskyvning mellom en aktiv stilling i flukt med aksen til brønnen som utbores og en inaktiv sidestilling. The invention relates to a device for inserting a guide pipe into the bottom during the drilling of an oil or gas well, particularly during offshore drilling, comprising a tower designed to hold and submerge guide pipes and drill strings and equipped with a rotatable ion drill for inserting drill strings, as well means for temporarily retaining the submerged guide pipe or pipes, the rotary drill being mounted in a frame for displacement between an active position flush with the axis of the well being drilled and an inactive lateral position.

Det er kjent anordninger av denne art hvor forskyvnin-gen av rotasjonsboret til den inaktive sidestilling muliggjør innføring av store deler, f.eks. sikkerhetsventil, i den ferdige brønn. Devices of this kind are known where the displacement of the rotary drill to the inactive side position enables the introduction of large parts, e.g. safety valve, in the finished well.

Oppfinnelsen tar sikte på å forbedre en anordning av denne type, slik at den blir særlig egnet for å utføre en frem-gangsmåte hvor det for innføring av lederøret er nødvendig å ut-føre vekselvis (for)boring og nedramming. The invention aims to improve a device of this type, so that it becomes particularly suitable for carrying out a procedure where, for the introduction of the guide pipe, it is necessary to carry out alternating (pre)drilling and framing.

Dette problem løses ifølge oppfinnelsen ved at der i rotasjonsboret er anordnet rammeorganer som kan beveges mellom en inaktiv stilling utenfor lederørets bane og en aktiv stilling, hvilke organer er innrettet til i den aktive stilling å ligge like under rotasjonsborets plan, og som når dette bor er i sin inaktive stilling, er egnet for å fastholde en borestreng. According to the invention, this problem is solved in that frame members are arranged in the rotary drill which can be moved between an inactive position outside the path of the guide pipe and an active position, which members are arranged to lie just below the plane of the rotary drill in the active position, and which when this drill is in its inactive position, is suitable for retaining a drill string.

Derved muliggjør anordningen ifølge oppfinnelsen, etter at forboring er blitt utført ved hjelp av rotasjonsboret plassert i dets aktive stilling, oppfanging av den relative borestreng som er opphengt i lederøret, gjennom de sideveis bevegelige organer under rotasjonsboret, slik at borestrengen kan frigjøres fra rotasjonsboret og rotasjonsboret kan beveges til sin inaktive stilling hvor der foreligger tilstrekkelig klaring til at rambukken kan passere. Borestrengen kan så tilkoples nedre ende av et mel-lomstykke som skal monteres på lederøret som ved nedramming må innføres dypere i bunnen, hvoretter lederøret med den innvendig i lederøret opphengte borestreng ved nedramming kan innføres videre ned i bunnen. Thereby, the device according to the invention enables, after pre-drilling has been carried out by means of the rotary drill placed in its active position, the capture of the relative drill string which is suspended in the guide pipe, through the laterally movable members under the rotary drill, so that the drill string can be released from the rotary drill and the rotary drill can be moved to its inactive position where there is sufficient clearance for the ram trestle to pass. The drill string can then be connected to the lower end of an intermediate piece to be mounted on the guide pipe which must be inserted deeper into the bottom when framing, after which the guide pipe with the drill string suspended inside the guide pipe can be inserted further down into the bottom when framing.

Ved en foretrukket utføringsform utgjøres tårnet avIn a preferred embodiment, the tower consists of

en søyle som er eksentrisk plassert i forhold til aksen til ro-tas jonsborets aktive stilling, hvilken søyle bærer minst én heisearm og er forsynt med vertikale styreorganer for.en rambukkinnretning, hvilke styreorganer og hvilken rambukkinnretning er dreibart anordnet mellom en inaktiv stilling og en aktiv stilling, mens aksen til rambukkinnretningen i den aktive stilling faller sammen med aksen til rotasjonsborets aktive stilling. a column which is eccentrically placed in relation to the axis of the active position of the rotary drill, which column carries at least one lifting arm and is provided with vertical control means for a ram device, which control means and which ram device are rotatably arranged between an inactive position and an active position, while the axis of the rambuck device in the active position coincides with the axis of the rotary drill's active position.

Oppfinnelsen er videre forklart i det følgende under henvisning til tegningen av en utføringsform. Figur 1 viser et perspektivriss av anordningen ifølge oppfinnelsen, og The invention is further explained in the following with reference to the drawing of an embodiment. Figure 1 shows a perspective view of the device according to the invention, and

Figur 2A til 2H viser anordningen ifølge oppfinnelsenFigures 2A to 2H show the device according to the invention

i en rekke suksessive stillinger under innføring av en rekke lede-rør i bunnen under vann. in a series of successive positions during the introduction of a series of guide pipes in the bottom under water.

Anordningen vist på tegningen omfatter en portalformet bæ-rer 1 som er anordnet bevegelig i retning av pilen I på en bro 2 som strekker seg i tverretningen av en rekke brønner som skal bores. Broen 2 omfatter to boreslamtanker og har to skinner 4 på hvilke bæreren 1 er bevegelig opplagret. Broen 2 understøttes igjen av to skinner 5 som strekker seg i brønnrekkens lengderetning (de såkalte "skid beams") som danner en del av den faste konstruksjon i en boreplattform eller produksjonsplattform dg langs hvilke broen 2 med bæreren kan beveges i brønnrekkens lengderetning, i retning av pilen II. The device shown in the drawing comprises a portal-shaped carrier 1 which is arranged to move in the direction of the arrow I on a bridge 2 which extends in the transverse direction of a number of wells to be drilled. The bridge 2 comprises two drilling mud tanks and has two rails 4 on which the carrier 1 is movably stored. The bridge 2 is again supported by two rails 5 which extend in the longitudinal direction of the well row (the so-called "skid beams") which form part of the fixed structure in a drilling platform or production platform dg along which the bridge 2 with the carrier can be moved in the longitudinal direction of the well row, in the direction of the arrow II.

Bæreren 1 understøtter en bæreramme 6 (se fig. 1) som på den ene side bærer rotasjonsboret 7 og fra hvilken der på den annen side er løsbart opphengt en burlignende konstruksjon 8 som strekker seg nedover mellom begge bærerens 1 sidedeler la og lb og opptil et nivå beliggende under nivået til broen 2. Buret 8 omfatter et gulv 9 med en midtre åpning 10 gjennom hvilken kan passere borestrenger og lederør såvel som, om nødvendig, et overgangs- eller koplingsstykke for bruk ved nedramming av lederrø-rene. The carrier 1 supports a carrier frame 6 (see fig. 1) which on one side carries the rotary drill 7 and from which, on the other hand, a cage-like construction 8 is releasably suspended which extends downwards between both side parts la and lb of the carrier 1 and up to a level situated below the level of the bridge 2. The cage 8 comprises a floor 9 with a central opening 10 through which drill strings and conductor pipes can pass as well as, if necessary, a transition or coupling piece for use when framing the conductor pipes.

En fast rørtang 12 er opphengt i gulvet 9 via to strekkstenger 11. Rørtangen er av en pneumatisk eller hydraulisk sam-mentrekkbar og utvidbar type, som er i og for seg kjent og derfor A fixed pipe clamp 12 is suspended in the floor 9 via two tension rods 11. The pipe clamp is of a pneumatically or hydraulically contractible and expandable type, which is known per se and therefore

bare skjematisk vist på tegningen..only shown schematically in the drawing..

I avstand over og parallelt med gulvet 9 er anordnet en bæreplattform 13 som kan beveges opp og ned under styring langs styrestenger 14 i buret 8 og forsynt med en midtre åpning 9a i flukt med åpningen 10, for gjennomføring av lederør, borestrenger og eventuelt koplingsstykker. En annen rørtang 16 er opphengt i plattformen 13 via strekkstenger 15, hvilken rørtang kan være av samme type som rørtangen 12 og er anordnet mellom gulvet 9 og rørtangen 12. Strekkstengene 15 er løsbart forbundet med bæreplattformen 13 og strekker seg nedad gjennom åpningene i gulvet 9. At a distance above and parallel to the floor 9, a support platform 13 is arranged which can be moved up and down under control along guide rods 14 in the cage 8 and provided with a central opening 9a flush with the opening 10, for the passage of conductor pipes, drill strings and possibly coupling pieces. Another pipe clamp 16 is suspended in the platform 13 via tension rods 15, which pipe clamp can be of the same type as the pipe clamp 12 and is arranged between the floor 9 and the pipe clamp 12. The tension rods 15 are releasably connected to the support platform 13 and extend downwards through the openings in the floor 9 .

To hydrauliske stempel-sylinderenheter 17 virker i den påtenkte utføringsform til å bevege bæreplattformen 13 med den bevegelige rørtang 16 oppover og nedover, idet .syl.indrene i nevnte enheter er fast montert på gulvet 9 mens stempelstengene er forbundet med bæreplattformen 13. Two hydraulic piston-cylinder units 17 act in the proposed embodiment to move the support platform 13 with the movable pipe clamp 16 up and down, the cylinders in said units being fixedly mounted on the floor 9 while the piston rods are connected to the support platform 13.

For å kunne bevege anordningen i retningen av pilen II langs skinnene 5 kan det bli nødvendig å løse rørtengene 12 og 16 med henholdsvis strekkstengene 11 og 15 fra buret 8. In order to be able to move the device in the direction of arrow II along the rails 5, it may be necessary to release the pipe clamps 12 and 16 with the tension rods 11 and 15 respectively from the cage 8.

Rotasjonsboret 7 som forøvrig kan være av kjent type, kan beveges i retning av pilen III mellom den aktive stilling vist i figur 1 og en til siden beliggende inaktiv stilling. Til dette formål benyttes i den påtenkte utføringsform to stempel-sylinderenheter 18. I den inaktive sidestilling frilegger rotasjonsboret 7 en bred passeringsåpning som er utformet i bærerammen 6 (som ikke er vist i detalj på tegningen), gjennom hvilken åpning lederør, borestrenger, tilkoplingsstykker, samt også et ramlodd kan passere. Videre drives rotasjonsboret 7 på kjent måte ved hjelp av en ikke ytterligere vist kraftkilde. The rotary drill 7, which can otherwise be of a known type, can be moved in the direction of arrow III between the active position shown in figure 1 and an inactive position situated to the side. For this purpose, in the proposed embodiment, two piston-cylinder units 18 are used. In the inactive side position, the rotary drill 7 exposes a wide passage opening that is formed in the support frame 6 (which is not shown in detail in the drawing), through which opening conductor pipes, drill strings, connecting pieces, as well as a ram lot can pass. Furthermore, the rotary drill 7 is driven in a known manner by means of a power source not further shown.

I bærerammen 6 er også montert et element 19 som kan beveges ved hjelp av to stempel-sylinderenheter 20 ifølge pi- In the support frame 6, an element 19 is also mounted which can be moved with the help of two piston-cylinder units 20 according to pi-

len IV fra en inaktiv stilling som vist på tegningen til en aktiv stilling. Elementet 19 tjener til midlertidig opptaking og fastholding av borestrenger, særlig i den periode hvorunder ro-tas jonsboret er i den inaktive stilling. len IV from an inactive position as shown in the drawing to an active position. The element 19 serves for temporary recording and retention of drill strings, particularly during the period during which the rotatable ion drill is in the inactive position.

Tårnet på anordningen ifølge oppfinnelsen, som tjener til den nødvendige heising, består av en søyle 21 som er plassert på bæreren 1 eksentrisk i forhold til brønnen som skal bores. Søylen omfatter en bæredel 22 som er fast montert på bæreren 1 og på hvilken selve søylen 23 er dreibart opplagret. The tower of the device according to the invention, which serves for the necessary lifting, consists of a column 21 which is placed on the carrier 1 eccentrically in relation to the well to be drilled. The column comprises a support part 22 which is fixedly mounted on the carrier 1 and on which the column 23 itself is rotatably supported.

Den dreibare søyle 23 bærer en lastearm 24 ved sin øvre ende, i hvilken en i radialretningen bevegelig heiseinnretning 25 er opphengt for heving og senking av lederør. Dreiesøylen 23 omfatter videre en vertikal styring 26 langs hvilken en rambukk er montert for opp- og nedgående bevegelse, mens der ved søylens øVre ende er anordnet en heisestilling 28 som er innrettet i forhold til rotasjonsborets akse(i det minste i borets aktive stilling). The rotatable column 23 carries a loading arm 24 at its upper end, in which a radially movable lifting device 25 is suspended for raising and lowering the conductor pipe. The rotary column 23 further comprises a vertical guide 26 along which a frame trestle is mounted for upward and downward movement, while at the upper end of the column there is arranged a lifting position 28 which is aligned in relation to the axis of the rotary drill (at least in the active position of the drill).

Denne heisestilling som utgjøres av en heiseinnretning, er innrettet for senking og heving av borestrenger og samvirker med en vinsj 29, som er anordnet ved foten av rotasjonssøylen 21. This hoisting position, which is made up of a hoisting device, is designed for lowering and raising drill strings and cooperates with a winch 29, which is arranged at the foot of the rotation column 21.

Innføringen av en rekke lederør i bunnen ved hjelp avThe introduction of a series of conduits in the bottom by means of

den ovenfor beskrevne anordning skal i det følgende beskrives nærmere. the device described above shall be described in more detail below.

Fig. 2A viser anordningen ifølge oppfinnelsen i en' stilling hvor lastearmen 24 er i en stilling hvor det første lederør 30 er hentet ut fra et lagerrom for lederør. Rotasjonsboret 7 er i den inaktive, tilbaketrukne sidestilling mens rambukken 27 og heisestillingen 28 likeledes er i den inaktive stilling. I stillingen vist på fig. 2B er lasterammen 24 med heise-innretningen 25 og det i denne opphengte lederør 30 beveget til en stilling over aksen til brønnen som skal bores. I denne stilling senkes lederøret 30 inntil det kan gripes ved sin nedre ende av rørtengene 12 og 16. Lederøret 30 løses videre fra lastearmen 24 for videre nedsenking ved hjelp av rørtengene 12 og 16. Den bevegelige rørtang 16 manøvreres slik at lederøréts 30 øvre ende stikker like over rørtangen 16 når bæreplattformen 13 med rørtan-gen 16 er i nedre stilling. Rørtangen blir så aktivisert mens rørtangen 16 manøvreres til sin inaktive tilstand i den øvre stilling, klar for fastspenning av nedre ende av et neste lederør 30a som i mellomtiden er hevet ved at den frigjorte lastearm er dreiet til stillingen ifølge fig. IA og deretter er dreiet tilbake i flukt med brønnaksen. Denne fase er illustrert ved fig. 2C og fig. 2D. I stillingen ifølge fig. 2D kan begge lederør 30 og 30a sam-mensveises ved x. Ved deretter å vekselvis aktivisere rørtengene 12 og 16 og bevege rørtangen 16 oppover og nedover, kan lederør-settet 30, 30a senkes trinnvis (se fig. 2E) dvs. inntil øvre ende av lederørsettet stikker like over den nedre faste rørtang og så-ledes befinner seg i en stilling hvor det kan sveises til nedre ende av et neste lederør. Tilførsel og nedsenking av ytterligere lederør fortsettes inntil det nederste lederør i rekken ikke tren-ger videre ned i den faste sjøbunnen under påvirkning av egen tyngde. På dette tidspunkt dreies søylen 23 med heisestillingen 28 til den aktive stilling for å hente en borestrengrekke fra et Fig. 2A shows the device according to the invention in a position where the loading arm 24 is in a position where the first conductor pipe 30 has been taken out from a storage room for conductor pipes. The rotary drill 7 is in the inactive, retracted side position, while the ram frame 27 and the hoist position 28 are likewise in the inactive position. In the position shown in fig. 2B, the loading frame 24 with the hoisting device 25 and the guide pipe 30 suspended in this has been moved to a position above the axis of the well to be drilled. In this position, the guide pipe 30 is lowered until it can be grasped at its lower end by the pipe tongs 12 and 16. The guide pipe 30 is further released from the loading arm 24 for further lowering with the aid of the pipe tongs 12 and 16. The movable pipe tong 16 is maneuvered so that the upper end of the guide pipe 30 sticks just above the pipe clamp 16 when the support platform 13 with the pipe clamp 16 is in the lower position. The pipe clamp is then activated while the pipe clamp 16 is maneuvered to its inactive state in the upper position, ready for clamping the lower end of a next conductor pipe 30a which has meanwhile been raised by the released loading arm being turned to the position according to fig. IA and then the pivot is back flush with the well axis. This phase is illustrated by fig. 2C and fig. 2D. In the position according to fig. 2D, both conductor tubes 30 and 30a can be welded together at x. By then alternately activating the pipe tongs 12 and 16 and moving the pipe tong 16 up and down, the guide pipe set 30, 30a can be lowered step by step (see fig. 2E), i.e. until the upper end of the guide pipe set protrudes just above the lower fixed pipe tong and so is in a position where it can be welded to the lower end of a next conductor pipe. The supply and sinking of additional conductor pipes is continued until the lowest conductor pipe in the row no longer penetrates into the solid seabed under the influence of its own weight. At this time, the column 23 is rotated with the hoist position 28 to the active position to retrieve a string of drill strings from a

lager, f.eks. anordnet rundt søylen, for å sammenkople rekken og senke den ned i rekken av lederør som allerede er innført. Rotasjonsboret 7 beveges derfor til sin aktive stilling for deretter å virke først som en rørtang og derved trinnvis nedsenke den "voksende" borestrengrekke. Etter at nedramming om nødvendig har funnet sted med borestrengrekken opphengt i lederørrekken, hvorfor rotasjonsboret 7 midlertidig er skjøvet til side, påbe-gynnes boringen ved hjelp av rotasjonsboret 7 og den tilhørende, konvensjonelle kelly 31 (se fig. 2F).. Ved drift av rotasjonsboret forbores et hull til en dybde under det nederste punkt i lederørrekken, i hvilket hull lederørrekken kan videre nedsenkes og kan drives videre ned i bunnen ved nedramming (se fasen ifølge fig. 2G). Før fasen ifølge fig. 2G kan finne sted må selvsagt kellyen 31 frigjøres og rotasjonsboret må tilbakeføres til sin inaktive stilling. Med elementet 19 ført til sin aktive stilling er borestrengrekken midlertidig fastholdt, dvs. til det øyeblikk hvor den øvre borestreng er sammenkoplet med den nedre ende av det konvensjonelle overgangs- eller koplingsstykke 32 som skal plasseres på øvre ende av det øvre lederør. Deretter er anordningen klar for utførelse av nedrammingsfasen ifølge fig. 2G. stock, e.g. arranged around the column, to connect the row and lower it into the row of conductor tubes already inserted. The rotary drill 7 is therefore moved to its active position to then act first as a pipe tongs and thereby gradually submerge the "growing" string of drill strings. After framing down, if necessary, has taken place with the drill string suspended in the guide pipe, which is why the rotary drill 7 has been temporarily pushed aside, drilling begins with the help of the rotary drill 7 and the associated, conventional kelly 31 (see fig. 2F).. When operating the rotary drill, a hole is pre-drilled to a depth below the lowest point in the guide rod, in which hole the guide rod can be further immersed and can be driven further down into the bottom by framing (see the phase according to fig. 2G). Before the phase according to fig. 2G can take place, of course the kelly 31 must be released and the rotary drill must be returned to its inactive position. With the element 19 brought to its active position, the drill string row is temporarily held, i.e. until the moment when the upper drill string is connected to the lower end of the conventional transition or coupling piece 32 which is to be placed on the upper end of the upper guide pipe. The device is then ready for carrying out the framing phase according to fig. 2G.

Etter at man på denne måte har oppnådd en forutbestemt motstand mot ytterligere nedtrengning i bunnen føres anordningen igjen til en stilling hvor boringen fortsettes ved tilkopling av ytterligere borestrenger, fulgt av en ny nedrammingsfase osv. Fig. 2F viser at lastearmen 24 under nedrammingsoperasjonen kan bringes til å hente et nytt lederør 30c. Innføringen av dette lederør kan finne sted etter at rambukken er ført til sin inaktive stilling (se fig. 2H). After a predetermined resistance against further penetration into the bottom has been achieved in this way, the device is moved again to a position where the drilling is continued by connecting further drill strings, followed by a new de-framing phase, etc. Fig. 2F shows that the loading arm 24 during the de-framing operation can be brought to to pick up a new guide tube 30c. The introduction of this guide tube can take place after the gantry has been moved to its inactive position (see fig. 2H).

Claims

1. Device for inserting a guide pipe into the bottom during drilling of an oil or gas well, especially for offshore use, comprising a tower designed to hold and lower guide pipes and drill strings, and provided with a rotary drill for inserting drill strings, as well as means for temporary retention of the lower guide pipe(s), while the rotary drill is mounted in a frame for displacement between an active position flush with the axis of the well to be drilled and an inactive lateral position, characterized by means mounted on the frame for movement from an inactive position outside the guide pipe path towards an active position and arranged to hold drill strings at a level below the rotary drill and when the latter assumes its inactive position.-

2. Device according to claim 1, characterized in that the tower consists of a column which is eccentrically placed in relation to the active rotary drill position, which column carries at least one lifting arm and is provided with vertical control means for a frame device, the control means and the frame device being rotatably adjustable between an active position aligned with the active rotary drill position and an inactive position.