NO851485L

NO851485L - BROWN DRILL DEVICE INCLUDING A DRIVING UNIT FOR AA ROTATE A DRILL STRING.

Info

Publication number: NO851485L
Application number: NO851485A
Authority: NO
Inventors: William Roger Hamilton
Original assignee: Hughes Tool Co
Priority date: 1984-04-16
Filing date: 1985-04-15
Publication date: 1985-10-17
Also published as: EP0162000A1

Description

Denne oppfinnelsen vedrører generelt et brønnboreapparat, særlig et brønnboreapparat som drives fra toppen. This invention generally relates to a well drilling apparatus, in particular a well drilling apparatus which is operated from the top.

Et boresystem som drives fra toppen roterer borestrengen fra toppen, i stedet for å benytte et rotasjonsbord, en kelly og en kellybøssing. En elektrisk boremotor henges opp fra boreplattformens tradisjonelle svivel og festes til den øvre enden av borestrengen. Boremotoren kan også være festet til en slede eller vogn, som styres av et par vertikale spor. Boremotoren er forbundet med borestrengen ved hjelp av en sylindrisk spindel, som strekker seg nedover fra motoren. En drivmekanisme er også hengt opp fra boremotoren, for å oppheve pasning- eller mellomstykke på spindelen danner opplagring for et par ledd, som i sin tur bærer en løfter under spindelens nedre ende. Etter hvert som borestrengen bores ned, vil løfteren komme i kontakt med dekket på boreplattfomren. Dersom løfteren og drivmekanismen kunne flyttes ut av veien, kunne borestrengen bores ytterligere ned før ytterligere rørlengde måtte tilføyes til borestrengen. A top-driven drilling system rotates the drill string from the top, rather than using a rotary table, a kelly and a kelly bushing. An electric drill motor is suspended from the drilling platform's traditional swivel and attached to the upper end of the drill string. The drill motor can also be attached to a carriage or carriage, which is guided by a pair of vertical tracks. The drill motor is connected to the drill string by means of a cylindrical spindle, which extends downwards from the motor. A drive mechanism is also suspended from the drill motor, to lift the fitting or intermediate piece on the spindle forms storage for a pair of joints, which in turn carries a lifter under the lower end of the spindle. As the drill string is drilled down, the lifter will come into contact with the tire on the drill rig. If the lifter and drive mechanism could be moved out of the way, the drill string could be drilled further down before additional pipe length had to be added to the drill string.

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører et brønnboreapparat som drives fra toppen og hvor ledd-mellomstykket er borttagbart fra spindelen, slik at ledd-mellomstykket, leddene og løfteren kan fjernes fra spindelen under boring. Ledd-mellomstykket og spindelen har opprettingsorgan for oppretting av leddstykket på spindelen, idet en nedadvendt skulder på ledd-mellomstykket samvirker med en oppadvendt skulder på spindelen. Ledd-mellomstykket har også organ for stabilisering av leddene og for å skråttstille leddene til å innta en The present invention relates to a well drilling apparatus which is operated from the top and where the joint intermediate piece is removable from the spindle, so that the joint intermediate piece, the joints and the lifter can be removed from the spindle during drilling. The joint intermediate piece and the spindle have straightening means for straightening the joint piece on the spindle, as a downward facing shoulder on the joint intermediate piece cooperates with an upward facing shoulder on the spindle. The joint spacer also has means for stabilizing the joints and for angling the joints to assume a

ikke-vertikal stilling.non-vertical position.

Ovennevnte så vel som ytterligere formål, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil framgå av den etterfølgende detaljerte beskrivelsen av et utførelseseksempel på oppfinnelsen, som er vist på vedføyde tegninger, hvor: Pig. 1 er et perspektivriss av et boreapparat under en boreoperasjon; The above as well as further objects, features and advantages of the invention will be apparent from the subsequent detailed description of an embodiment of the invention, which is shown in the attached drawings, where: Fig. 1 is a perspective view of a drilling apparatus during a drilling operation;

fig. 2 er et sideriss av etfig. 2 is a side view of a

ledd-tilpasnings- eller -mellomstykke og en løfter under en innhalingsoperas jon; joint fitting or spacer and a lifter during a pull-in operation;

fig. 3 viser et planriss ovenfra av ledd-mellomstykkety og fig. 3 shows a plan view from above of the joint intermediate piece and

fig. 4 er et sideriss av ledd-mellomstykket.fig. 4 is a side view of the joint spacer.

Fig. 1 illustrerer et fra toppen drevet brønnboreapparat ifølge oppfinnelsen. En tradisjonell løpeblokk 13 og en tradisjonell krok 15 er ved hjelp av kabel 17 hengt opp fra toppen av et brønnboretårn. En drivenhet 19 er hengt opp i kroken 15 og er montert på en vogn 21. Drivenheten 19 er en boremotor av tradisjonelt slag. Vogna 21 styrer drivenheten 19 opp og ned langs et par vertikale styreskinner 23. En sylindrisk hul aksel eller spindel 25 strekker seg nedover fra drivenheten 19 og er forbundet med den øvre enden av borestrengen 27. Borestrengen 27 består av en rekke rørseksjoner, og en roterbar borkrone er festet ved dens nedre ende for boring av et borehull. En drivmekanisme 29 er anordnet for å opprette forbindelsen mellom spindelen 25 og borestrengen 27. Drivmekanismen er montert på vognen 21 og er i stand Fig. 1 illustrates a top-driven well drilling apparatus according to the invention. A traditional running block 13 and a traditional hook 15 are suspended by means of cable 17 from the top of a well derrick. A drive unit 19 is suspended in the hook 15 and is mounted on a carriage 21. The drive unit 19 is a drilling motor of a traditional type. The carriage 21 guides the drive unit 19 up and down along a pair of vertical guide rails 23. A cylindrical hollow shaft or spindle 25 extends downwards from the drive unit 19 and is connected to the upper end of the drill string 27. The drill string 27 consists of a series of pipe sections, and a rotatable drill bit is attached at its lower end for drilling a borehole. A drive mechanism 29 is arranged to establish the connection between the spindle 25 and the drill string 27. The drive mechanism is mounted on the carriage 21 and is able

til å bevege seg mellom en virksom stilling langs spindelen 25 eller borestrengen 27 akse og en tilbaketrukket uvirksom stilling borte fra borestrengens 27 akse. Drivmekanismen 29 er også i stand til å bevege seg vertikalt langs spindelen 25 og borestrengen 27. to move between an active position along the axis of the spindle 25 or the drill string 27 and a retracted inactive position away from the axis of the drill string 27. The drive mechanism 29 is also able to move vertically along the spindle 25 and the drill string 27.

Fig. 2 illustrerer et parti av det fra toppen drevne brønnboreapparat under en innhalingsoperasjon. Borestrengen 27 er ikke koblet direkte til spindelen 25, men er hengt opp i en tradisjonell rørløfter 31. Løfteren 31 er hengt opp i et par ledd 33, som henger ned fra et ledd-tilpasning- eller -mellomstykke 35. En leddstabilisator 37 er innkoblet mellom ledd-mellomstykket 35 og leddene 33. Ledd-stabilisatoren 37b stabiliserer leddene 33 og kan i samvirke med en hydraulisk sylinder 39 også benyttes til å skråttstille leddene 33 slik at de vil innta en ikke-vertikal stilling. Leddstabilisatoren 37 utgjør således en stabiliseringsanordning for å stabilisere leddene 33 og også en vippeinnretning for skråttstilling av leddene 33 til en ikke-vertikal stilling. Ei klokke 41 festet til den nedre enden av spindelen 25 for å lette sammenføyningen mellom borestrengen 27 og spindelen 25, dersom borestrengen 27 og spindelen 25 må sammenkobles igjen mens ledd-mellomstykket 35 fremdeles er på plass. Fig. 2 illustrates a part of the top-driven well drilling apparatus during a haul-in operation. The drill string 27 is not connected directly to the spindle 25, but is suspended in a traditional pipe lifter 31. The lifter 31 is suspended in a pair of joints 33, which hang down from a joint adaptation or intermediate piece 35. A joint stabilizer 37 is connected between the joint spacer 35 and the joints 33. The joint stabilizer 37b stabilizes the joints 33 and can, in cooperation with a hydraulic cylinder 39, also be used to tilt the joints 33 so that they will assume a non-vertical position. The joint stabilizer 37 thus constitutes a stabilization device for stabilizing the joints 33 and also a tilting device for tilting the joints 33 to a non-vertical position. A bell 41 attached to the lower end of the spindle 25 to facilitate the joining between the drill string 27 and the spindle 25, if the drill string 27 and the spindle 25 have to be connected again while the link spacer 35 is still in place.

Fig. 3 og 4 viser nærbilder av det borttagbare ledd-mellomstykket 35. Ledd-mellomstykket 35 har en sentral boring 43, som er utformet for å oppta spindelen 25. Ledd-mellomstykket 35 har en dør 45 som kan åpnes for å tillate at ledd-mellomstykket 35 anbringes rundt spindelen 25. Så snart ledd-mellomstykket 35 har blitt anbragt på spindelen 25, kan døren gjøres fast ved hjelp av tapper 47. Døren er innrettet for inngrep med en opprettingsdog 49 (vist i fig. 1) på spindelen 25. Døren 45 og opprettingsdogen 49 utgjør således en opprettingsinnretning for oppretting av ledd-mellomstykket 35 på spindelen 25. Boringen 43 i ledd-mellomstykket 35 har en nedadvendt skulder 51 som er utformet for anlegg mot en oppadvendt skulder 53 (vist i fig. 1) på spindelen. Figures 3 and 4 show close-up views of the removable link spacer 35. The link spacer 35 has a central bore 43, which is designed to receive the spindle 25. The link spacer 35 has a door 45 which can be opened to allow the link -the intermediate piece 35 is placed around the spindle 25. As soon as the joint intermediate piece 35 has been placed on the spindle 25, the door can be fixed by means of pins 47. The door is arranged for engagement with a straightening dog 49 (shown in Fig. 1) on the spindle 25 The door 45 and the straightening dowel 49 thus form a straightening device for straightening the joint intermediate piece 35 on the spindle 25. The bore 43 in the joint intermediate piece 35 has a downward-facing shoulder 51 which is designed to abut against an upward-facing shoulder 53 (shown in Fig. 1) on the spindle.

I drift inntar brønnboreapparatet den i fig. 1 viste stilling under boring av et borehull. Det forekommer imidlertid at boringen av og til må stoppes og borestrengen 27 fjernes fra borehullet. Eksempelvis må borestrengen 27 fjernes fra borehullet nå og da for å erstatte en slitt borkrone. Fjerningen av borestrengen 27 fra borehullet og gjeninnsettingen av borestrengen 27 tilbake i borehullet er kjent under betegnelsen "tripping"-operasjon In operation, the well drilling apparatus takes the form in fig. 1 showed position during drilling of a borehole. However, it sometimes happens that the drilling has to be stopped and the drill string 27 removed from the borehole. For example, the drill string 27 must be removed from the borehole every now and then to replace a worn drill bit. The removal of the drill string 27 from the borehole and the reinsertion of the drill string 27 back into the borehole is known under the term "tripping" operation

(utløsnings- eller innhalingsoperasjon). Under en slik tripping-operasjon er borestrengen 27 ikke koblet direkte til spindelen 25, men er opphengt i en rør-løfter 41, såsom vist i fig. 2. (trigger or pull-in operation). During such a tripping operation, the drill string 27 is not connected directly to the spindle 25, but is suspended in a pipe lifter 41, as shown in fig. 2.

Por å kunne gå over fra borestillingen (fig. 1) til trippingtilstanden (fig. 2), bringes først kilebelter i boreplattfomrens dekk til å oppta vekten av borestrengen 27. Drivmekanismen 29 utnyttes deretter for å oppheve forbindelsen mellom borestrengen 27 og spindelen 25. Deretter heves spindelen 25 for å bringe den i avstand fra borestrengen 27. Det borttagbare ledd-mellomstykket 35 anbringes deretter rundt spindelen 25, slik at den nedadvendte skulderen 51 på ledd-mellomstykket 35 legger seg an mot den oppadvendte skulderen 53 på spindelen 25. Opprettingsdogen 49 sikrer at leddmellomstykket 35 er riktig rettet opp på spindelen 25. Ledd-mellomstykkets 35 dør 45 lukkes deretter og gjøres fast ved hjelp av tappene 47. Den tradisjonelle løfteren 31 er nå hengt opp under ledd-mellomstykket 35 ved hjelp av leddene 33. Løfteren 31 kobles deretter til borestrengen 27 på tradisjonell måte. In order to be able to move from the drilling position (fig. 1) to the tripping condition (fig. 2), V-belts in the deck of the drill plate form are first brought to absorb the weight of the drill string 27. The drive mechanism 29 is then used to cancel the connection between the drill string 27 and the spindle 25. Then the spindle 25 is raised to bring it at a distance from the drill string 27. The removable joint spacer 35 is then placed around the spindle 25, so that the downward facing shoulder 51 of the joint spacer 35 rests against the upward facing shoulder 53 of the spindle 25. ensures that the joint intermediate piece 35 is correctly aligned on the spindle 25. The door 45 of the joint intermediate piece 35 is then closed and secured using the pins 47. The traditional lifter 31 is now suspended under the joint intermediate piece 35 using the joints 33. The lifter 31 is then connected to the drill string 27 in the traditional manner.

Por å vende tilbake til boretilstanden, er det utelukkende nødvendig å utføre de ovenfor forklarte trinnene i omvendt rekkefølge. Kilebeltet i boreplattformdekket bringes til å fastholde borestrengen 27. Deretter fjernes løfteren 31 fra borestrengen 27, og leddmellomstykket 35 er bragt bort fra spindelen 25. Spindelen 25 senkes deretter ned til borestrengen 27, og forbindelsen opprettes ved hjelp av dreiemekanismen 29. To return to the drilling state, it is only necessary to perform the above-explained steps in reverse order. The V-belt in the drilling platform deck is brought to hold the drill string 27. The lifter 31 is then removed from the drill string 27, and the joint intermediate piece 35 is brought away from the spindle 25. The spindle 25 is then lowered to the drill string 27, and the connection is made using the turning mechanism 29.

Dersom det av en eller annen årsak skulle bli nødvendig å forbinde borestrengen 27 med spindelen 25 igjen mens ledd-mellomstykket 45 fremdeles er på plass, kan borestrengen 27 anbringes i kilebeltet mens spindelen 25 sendes ned på borestrengen 27. Klokken 41 på spindelen 25 vil styre borestrengen 27 slik at det oppnås korrekt inngrep. If for some reason it should become necessary to connect the drill string 27 to the spindle 25 again while the link spacer 45 is still in place, the drill string 27 can be placed in the V-belt while the spindle 25 is sent down on the drill string 27. The clock 41 on the spindle 25 will control the drill string 27 so that correct engagement is achieved.

Det fra toppen drevne brønnboreapparatet ifølge oppfinnelsen medfører flere betydelige fordeler like overfor kjent teknikk. Ettersom leddene 33 og løfteren 31 ikke henger ned under spindelen 25 under boring, kan borestrengen 27 bores ytterligere ned før ytterligere rørlengder må føyes til borestrengen. Oppfinnelsen tillater også vedlikehold av eller utskiftning av ledd-mellomstykket 35, leddene 33 og løfteren 31 uten å måtte avbryte boringen. The top-driven well drilling apparatus according to the invention entails several significant advantages over prior art. As the links 33 and the lifter 31 do not hang down under the spindle 25 during drilling, the drill string 27 can be drilled further down before further pipe lengths have to be added to the drill string. The invention also allows the maintenance or replacement of the joint intermediate piece 35, the joints 33 and the lifter 31 without having to interrupt the drilling.

Claims

1. Well drilling apparatus, comprising a drive unit (19) for rotating a drill string (27) about the longitudinal axis of the drill string; and a spindle (25) extending downwards from the drive unit (19) and to which the drill string (27) is removably connected, for the transmission of torque from the drive unit to the drill string, characterized by a joint spacer (35), removably connected to the spindle (25) ), so that the joint spacer can be removed from the spindle during drilling? a pair of lifter links (33) suspended from the joint spacer (35), and a lifter (31) suspended from the lifter links (33) for suspending the drill string (27) during so-called "tripping".

2. Well drilling apparatus according to claim 1, characterized by straightening means (45, 49) for straightening the joint spacer (35) on the spindle (25).

3. Well drilling apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the spindle (25) has an upward-facing shoulder (53) and the joint intermediate piece (35) has a downward-facing shoulder (51) for cooperation (set against) the shoulder (53) on the spindle ( 25).

4. Well drilling apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized by a lifter suspended from the lifter joints, for stabilization means (37) for stabilizing the joints (33).

5. Well drilling apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized by tilting means (29, 37) for tilting the joints (33) so that they assume a non-vertical position.