NO831523L - Fremgangsmaate og anordning til haandtering av boreroer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en maskin til håndtering av borerør med hovedsakelig vertikal akse og nærmere bestemt en fullstendig automatisk maskin som arbeider etter denne fremgangsmåte.

Det er kjent maskiner som muliggjør hurtig håndtering av rørene i en streng slik disse er beskrevet i fransk patent nr. 2.301.683. Slike maskiner har imidlertid den ulempe at de vanske-lig kan gjøres fullstendig automatiske på grunn av deres konstruk-sjon.

Imidlertid må borerør håndteres et stort antall ganger etter hverandre når man må løfte flere tusen meter rør for eksempel eller skifte borkronen som enden av strengen er utstyrt med eller også for å foreta målinger i brønnen eller sogar for å fore brønnen og deretter føre ned igjen alle borerørene i brønnen. Det er da klart at en automatisering av de suksessive operasjoner méd håndtering er ytterst ønskelig. Foreliggende oppfinnelse har til oppgave å skaffe til veie en slik automatisering. Fremgangsmåten til håndtering av en streng borerør med hovedsakelig vertikal akse i høyde med rotasjonsbordet for en oljebrønn gjør det mulig å løfte eller senke rørene som hvert ved sin nedre ende har et utvendig konisk parti utstyrt med gjenger og ved sin øvre ende et innven dig komplementært konisk parti forsynt med gjenger. Denne fremgangsmåte anvendes ved hjelp av en maskin som omfatter en låseinnretning ved hjelp av kiler som utvendig har form av et parti av en avkortet kjegle som kan trenge inn i en åpning med komplementær form anordnet for dette formål i rotasjonsbordet og gjennom hvilket bord rørstrengen er ført, og innvendig har form av et sylindrisk parti komplementært til rørets form, en maskin som kan påføre et kraftig innledende moment for .løsskruing, en maskin som hurtig kan skru løs og en innstillingstang. Ifølge oppfinnelsen er fremgangsmåten for løfting av borerørene kjennetegnet ved de trinn som fremgår av karakteristikken til de etterfølgende krav 1 og 2 og en maskin for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved karakteristikken i de øvrige underkrav.

Oppfinnelsen vil bedre forstås og ytterligere formål, fordeler og karakteristiske trekk ved oppfinnelsen vil fremgå klarere ut fra den følgende beskrivelse av en foretrukket utførelse og under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 perspektivisk og skjematisk viser en automatisk maskin til gjennomføring av frem-gangsmåter ifølge oppfinnelsen, og fig. 2 til 5 viser skjematisk detaljer ved utførelsen av maskinen på fig. 1.

Med innledende henvisning til fig. 1 er vist en automatisk maskin som omfatter flere partier som funksjonerer i kombinasjon. Nærmere bestemt omfatter den en innretning som gjør det mulig å sikre låsing av borerøret 1 som stikker opp av brønnen i høyde med rotasjonsbordet 2, den omfatter likeledes en anordning 4 for påføring av et innledende moment for løsskruing eller avsluttende fastskruing av et annet borerør 3 vist avskåret på fig. 1, hvis øvre ende stikker frem, og omfatter dessuten en anordning for hurtig påskruing og løsskruing, ikke vist på tegningen, en innstillingstang 5 for borerør og endelig en styreinnretning for utstyret og her vist i form av en styrepult 6. Maskinen er montert bevegelig med forskyvning på skinner 7 anordnet for dette formål. Rent generelt, når en borerørstreng løftes fra brønnen, blir borerørene løsnet fra hverandre og lagret på boreenhetens gulv. For å utføre dette løfter man strengen av borerør slik at det borerør som skal skrus løs, kan gripes av elementene i den øvre klemme i maskinen som påtrykker momentet og det nedre borerør gripes av elementene i den nedre klemme 8 i denne samme anordning.

Allikevel, da det er nødvendig å låse det nedre borerør 1 for å unngå at hele den resterende streng av borerør faller ned i brønnen når det øvre borerør er skrudd løs, fester man først strengen høyere for å gjøre det mulig for låseinnretningen å gripe det nedre borerør 1. Sistnevnte er dannet av en plate 10 utstyrt med armer 11, hvortil er festet en kile 12 til hver ved hjelp av en leddforbindelse 13 og en løftesylinder 14 og som kan forskyves vertikalt. Ved å drive sylindrene 14 bevirker man. en forhånds-sammenklemming av kilene 12 mot borerøret 1 og sikrer samtidig selvsentrering av kilene. Man senker deretter platen 10, f.eks. ved tyngdekraft under vekten av borerørstrengen og kilene 12 trenger inn i åpningen 15 med komplementær form anordnet for dette formål i rotasjonsbordet 2, hvilket sikrer en kraftig fastklemming av kilene 12 mot borerøret 1, hvis øvre ende for øvrig har en større utvendig diameter enn resten av borerørets hoveddel, som en komplementær sikkerhet, og for låsing av borerøret 1.

Når kilene 12 befinner seg i åpningen 15 og borerøret 1

er godt låst, kan anordningen 4 betjenes for å påføre det innledende moment som gjør det mulig å påtrykke det øvre borerør 3 en dreining en vinkel på tilnærmet 30° i forhold til det nedre borerør 1 for å innlede løsskruingstrinnet. Man vet at et borerør ved sin nedre ende er forsynt med et kjegleformet utvendig gjenget parti og ved sin øvre ende med et kjegleformet innvendig gjenget komplementært parti. Maskinen er på dette sted utstyrt med to tenger 16 og 17 anbrakt den ene over den annen og begge to forsynt med en kjeve henholdsvis 8 og 9, hvis elementer drives ved hjelp av sylindere (ikke vist på figuren) og anordnet i det indre av tengene. Disse kjever 8 og 9 vil gripe henholdsvis den øvre ende av det nederste borerør 1 og den nederste ende av det øverste borerør 3. Hver kjeve omfatter 3 elementer anbrakt hovedsakelig i vinkler som et likesidet triangel. To er respektive anbrakt ved enden av hver arm av tangen, mens den tredje er anbrakt i bunnen av tangen og sikrer sentreringen av borerøret og samvirker med de to andre for å påføre det nødvendige moment.

Den nedre tang 16 er festet og fast forbundet med rammen 18, mens den øvre tang 17 er bevegelig med dreining om aksen for borerøret 3 under virkningen av minst én sylinder 19 forbundet for det første med den nedre tang 16 og for det annet med den øvre tang 17, og fortrinnsvis to løftesylindere. De to tenger er bevegelige med forskyvning langs borerørenes akse for å kunne tillate en korrekt innstilling.

I arbeidet og når kilene 12 er godt anbrakt i åpningen 15, vil kjevene 8 og 9 først gripe borerørene som antydet ovenfor. Deretter påtrykker sylinderen 19 en relativ dreiebevegelse på omkring 3 0° på de to tenger 16 og.17. Utstyret går deretter til hvilestilling, først kjevene 8 og 9 helt sikkert, hvoretter sylinderen 19 når den har innledet trinnet med løsskruing og har påført det nødvendige moment.

Anordningen for hurtig løsskruing kan deretter betjenes. Denne anordning er ikke vist her fordi den er vel kjent av en fagmann på området.

Innstillingstangen 5 for borerørene kan deretter gripe røret 3 som er skrudd løs, for å styre dette til dets lagringssted, idet vekten av det opphengte borerør opptas på kjent måte av kabel som rulles opp på trommelen på en vinsj som ikke er vist her.

Denne kabel festes deretter til borerøret 1 som hele tiden er låst av kilene 12. Ved virkningen av vinsjen løfter man så borerøret 1 for å anbringe dette i den stilling som borerøret 3 hadde ved innledningen av operasjonen og for å fortsette syklusen. Under løfting av borerøret 1 forlater kilene 12 åpningen 15. Trykksylindrene 12 inntar igjen sin hvilestilling slik at kilene helt frigjøres i forhold til borerøret 1. Et system av motvekter og fjærer som ikke er vist på figuren, men i og for seg kjent, er anbrakt i støttene 20 som bærer den bevegelige plate 10 slik at i hvilestilling vil denne plate være i løftet posisjon og utstyret er klart for en neste operasjon. Det vil således forstås at operasjonen med løsskruing således meget lett kan automatiseres, hvilket tillater betydelig reduksjon av personalet som skal utføre operasjonen, hvilket personale dessuten heller ikke behøver utføre så meget fysisk arbeid.

Det samme gjelder for den omvendte operasjon med fastskruing.

Borerøret 3 som skal skrus fast, føres over borerøret 1 som stikker opp fra rotasjonsbordet 2, ved hjelp av bærekabelen og innstillingstangen 5, hvis kjeve 21 er utstyrt med en tilstrekkelig form til å kunne sikre innstilling på linje av de to borerør. Ved hjelp av vinsjen blir det med utvendige gjenger utstyrte øvre borerør 3 ført inn i det med innvendige gjenger utstyrte parti av det nedre borerør 1.

Anordningen for hurtig påskruing arbeider da under visuell kontroll fra operatøren takket være et rom 22 anordnet i tykkelsen av den øvre tang 17 i anordningen for å påføre det avsluttende påskruingsmoment. Ved slutten av dette trinn fjernes rommet 22 ved at de på tegningen ikke viste sylindere inntar hvilestillingen, men virker på fingrene 23 for svakt å løfte en del av den øvre tang 17 under fastskruingstrinnet for å tillate visuell kontroll ved operatøren. Kjevene 8 og 9 griper da respektive den øvre ende av det nedre borerør 1 og den nedre ende av det øvre borerør 3. Under virkningen av løftesylinderen 19 blir en siste rotasjons-bevegelse påtrykt det øvre borerør 3 for å sikre en meget lukket fastskruing ved påføring av momentet. Deretter går løftesylindrene suksessivt tilbake til sin hvilestilling, idet mellomrommet 22 i den øvre tang 17 på ny anordnes.

Ved hjelp av kabelen og vinsjen blir deretter borerør-strengen løftet en tilstrekkelig høyde til å tillate kilen 12 å forlate rommet 15 anordnet i rotasjonsbordet 2 og platen 10 inntar automatisk igjen sin høye posisjon som antydet ovenfor, idet løftesylinderen 13 er i hvilestilling. Operatøren kan da senke den således sammensatte borerørstreng en slik høyde at når kilene 12 på ny blir anbrakt på plass for den etterfølgende operasjon, vil den øvre ende av borerøret 3 som nå befinner seg på det foregående sted for borerøret 1, være overfor kjevene 8 i den nedre tang 16. Operasjonen kan deretter gjentas med et nytt øvre borerør. For å kunne frigjøre rommet når dette ikke benyttes til å skru fast eller skru løs borerørene i strengen, er hele maskinen montert på en slede 24 i form av et rektangel som er åpent på den ene side, og kan forskyves på skinner 7 anordnet for dette formål på boreplattformen på hver side av rotasjonsbordet 2.

Søylen 18 i maskinens ramme bærer fortrinnsvis anordningen for påføring av momentet og anordningen for hurtig løsskruing og fastskruing er festet dreiebevegelig noen grader om en leddforbindelse anordnet i sleden 24 for å tillate maskinens funksjon hvis brønnens akse og dermed borerørenes ikke er nøyaktig vertikal og danner en forholdsvis liten vinkel, f.eks. mindre enn 5°, med vertikalen.

Endelig er maskinen slik utført at den har en åpen side for å gjøre det mulig å sette denne på plass og uten at det vil være nødvendig å lukke dette åpne parti etter anbringelsen på plass.

I det følgende skal nærmere beskrives under henvisning til fig. 2 til 4, innretningen for låsing av det nedre borerør.

Denne innretning er som man har sett, dannet av en plate 10 utstyrt med armer 11 i et antall av tre i det viste eksempel, ved enden av hver av hvilke er festet en kile 12 ved hjelp av minst én leddforbindelse 13 og en løftesylinder 14.

På fig. 2 er vist enden av en arm 11 og festeorganene for en kile 12. Som det vil fremgå, er løftesylinderen 14 festet på den ene side til armen 11 og på den annen side til kilen 12 ved hjelp av leddforbindelser 141 og 142. Leddforbindelsen 13 er i dette tilfelle en dobbelt leddforbindelse bestående av et mellom-stykke 131 festet til kilen 12 og på den annen side til armen 11 ved hjelp av leddforbindelser 132 og 133. Når således sylinderen

14 trer i funksjon, vil kilen 12 bli anbrakt mot borerøret 1 og kan sentrere seg selv. Fig. 3 viser sett ovenfra en kile, på hvilken leddforbin-delsene 133 og 141 er tidligere vist. Fig. 4 viser skjematisk og sett ovenfra platen 10 med sin åpning som tillater anbringelsen på plass av innretningen over rotasjonsbordet 2, idet kilene 12 er vist presset mot borerøret 1 som her er vist i snitt.

På fig. 5 er skjematisk og sett ovenfra vist en tang 17 forsynt med sin lukkede kjeve og bestående av sine tre elementer 91, 92, 93 anbrakt hovedsakelig i vinkler tilsvarende en likesidet trekant.

Det foretrekkes at elementet 92 er bevegelig festet, mens elementene 91 og 93 styres ved hjelp av sylindere. Hver arm av tangen har vinkelform slik at sideveggene av de bevegelige elementer 91, 93 vil være parallelle med armene slik at det er mulig å innføre mellom veggene og armene et føringsorgan 171 for elementene for å unngå en dårlig sentrering av borerøret.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte til håndtering av en streng borerør med hovedsakelig vertikal akse i høyde med rotasjonsbordet for en olje-brønn, som gjør det mulig å løfte nevnte borerør som hvert har ved sin nedre ende et konisk utvendig gjenget parti og ved sin øvre ende et komplementært innvendig gjenget parti, hvilken fremgangsmåte benyttes ved hjelp av en maskin som omfatter en låseinnretning ved hjelp av.kiler (12) som utvendig har form av et stumpkjegle-formet parti som kan trenge inn i en åpning (15) med komplementær form anordnet for dette formål i rotasjonsbordet (2) og gjennom hvilken åpning borerø rstrengen går og innvendig har formen av et sylindrisk parti komplementært til formen av et borerør, en anordning for påføring av et kraftig innledende løsskruingsmoment, en anordning for hurtig løsskruing og en innstillingstang, idet fremgangsmåten er karakterisert ved at den omfatter følgende trinn: - Man bevirker på borerø ret (1) som rager delvis frem over rotasjonsbordet (2) en forhåndsfastklemming av kilene (12) som hver er festet til en arm (11) forbundet med en plate (10) som er bevegelig med vertikal forskyvning, ved hjelp av minst én leddforbindelse (13) og en lø ftesylinder (14) som støtter seg mot armen (11) for å trykke kilen (12) som den styrer, i stilling mot borerøret (1) for å sikre selvsentrering av kilen (12), hvoretter man senker platen (10) slik at det sikres en kraftig fastklemming av kilene (12) mot borerøret (1) ved å la kilene (12) trenge inn i åpningen (15) med komplementær form; - man fører kjevene (8,9) som er anordnet på de to tenger (16, 17) som er anbrakt under hverandre i maskinen for å påfø re et kraftig innledende moment, slik at de griper respektive den øvre ende av det nedre borerør (1) og den nedre ende av det øvre borerør (3), man påtrykker deretter én av tengene (17) en dreiebevegelse på ca. 30° om aksen for borerørene, hvoretter man løsner kjevene (8, 9) og tengene går tilbake til sin hvilestilling, man styrer funksjonen av anordningen for hurtig løsskruing og innstillingstangen (5) bringer det løsnede borerør (3) til sitt lagringssted, og man løfter deretter platen (10) og frigjør sylindrene (14), idet borerøret (1) for øvrig fastholdes.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved følgende trinn: - Man bevirker på borerøret (1) som rager delvis frem over rotasjonsbordet (2) en forhåndsfastklemming av kilene (12) som hver er festet til en arm (11) forbundet med en plate (10) som er bevegelig med vertikal forskyvning, ved hjelp av minst én leddforbindelse (13) og en løftesylinder (14) som støtter seg mot armen (11) for å trykke kilen (12) som den styrer, i stilling mot borerø ret (1) for å sikre selvsentrering av kilen (12), hvoretter man senker platen (10) slik at det sikres en kraftig fastklemming av kilene (12) mot borerøret (1) ved å la kilene (12) trenge inn i åpningen (15) med komplementær form; - man fører borerø ret (3) som skal skrus på, ved hjelp av innstillingstangen (5) og man styrer funksjonen av anordningen for hurtig påskruing, man fører frem kjevene (8, 9) som hver av de to tenger (16, 17) er forsynt med, hvilke tenger er anbrakt over hverandre i maskinen for å påtrykke et kraftig sluttmoment, for å gripe henholdsvis den øvre ende av det nedre borerør (1) og den nedre ende av det øvre borerør (3) man påtrykker deretter på den ene av tengene (17) en dreiebevegelse på ca. 30° om aksen for borerørene, hvoretter man frigjør kjevene (8, 9) og tengene går tilbake til sin hvilestilling, og man løfter endelig platen (10) og løsner sylindrene (14) idet borerøret (1) for øvrig forblir fastholdt.

3. Maskin for utførelse av fremgangsmåtene ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at hver kile (12) er ubevegelig festet til en arm (11) forbundet med en plate (10) som er bevegelig med vertikal forskyvning, ved hjelp av minst én leddforbindelse (13) og en sylinder (14) som støtter seg på armen (11) for å trykke kilen (12) som den styrer, til stilling mot borerøret (1) for å sikre selvsentrering av kilen (12).

4. Maskin ifølge krav 3, karakterisert ved at hver kile (12) er ubevegelig festet til en arm (11) ved hjelp av et mellomledd (13) og leddforbindelser (132-133).

5. Maskin ifølge ett av kravene 3 og 4, karakterisert ved at platen (10) er båret av søyler (20) som inkluderer et system av motvekter og fjærer, slik at hvilestil lingen av platen (10) vil være denø vres stilling, med kilene (12) ute av åpningen (2) med komplementær form.

6. Maskin ifølge ett av kravene 3 til 5, karakterisert ved at kilene (12) og armene (11) er anordnet i et antall av 3.

7. Maskin ifølge ett av kravene 4 til 6, karakterisert ved at sylinderen (14) og mellomleddet (13) støtter seg på kilen (12) over en sko (121) som kan løsnes fra kilen (12).

8. Maskin til utfø relse av fremgangsmåtene ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at den omfatter to tenger (16, 17) anbrakt over hverandre og utstyrt med kjever (8, 9) som drives ved hjelp av sylindere og kan gripe henholdsvis den øvre ende av det nedre borerø r (1) og den nedre ende av det øvre bore-rør (3) idet én av tengene (16) er ubevegelig festet til en ramme (18), mens den annen tang (17) er dreiebevegelig om aksen for borerø rene under virkningen av en sylinder forbundet på den ene side med den nedre tang (16) og på den annen side med den øvre tang (17).

9. Maskin ifølge krav 8, karakterisert ved at hver kjeve (8, 9) omfatter tre elementer (91, 92, 93) anbrakt hovedsakelig i vinkler som for et likesidet triangel, hvorav to (91, 93) respektive befinner seg ved enden av hver arm av tangen og det tredje (92) befinner seg ved bunnen av denne.

10. Maskin ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at et mellomrom (22) er anordnet i tykkelsen av én av nevnte tenger (17) når maskinen ikke påfører påskruings- eller løsskruings moment.

11. Maskin ifølge ett av kravene 8 til 10, karakterisert ved at hver arm av tangen (17) danner hovedsakelig en vinkelform, idet et føringsorgan (171) er anbrakt mellom side-veggen av de bevegelige elementer (91, 93) og nevnte arm.