NO860798L

NO860798L - Styringsanordning for gjengeforbindelser.

Info

Publication number: NO860798L
Application number: NO860798A
Authority: NO
Inventors: Roger Smith; Harry Dalton Hebard
Original assignee: Hughes Tool Co
Priority date: 1985-03-11
Filing date: 1986-03-04
Publication date: 1986-09-12
Also published as: EP0194956A3; EP0194956A2; US4603464A; CA1249773A

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører generelt brønnutstyr og framgangsmåter for å danne og bryte gjenge-forbindelser i et brønnrør. Mer spesielt vedrører oppfinnelsen en anordning som vil føre eller løfte den øvre rørdelen ut av sammenkoplingen, når koplingen er løsnet, og vil styre den øvre rørdelen ved montering.

Oppfinnelsen er en forbedring av anordningen og framgangsmåten som er beskrevet i US-patent nr. 4 348 920 (Boyadjeff). Denne anordningen er et kraftdrevet utstyr for å danne og bryte gjenge-forbindelser mellom brønnrørdeler. Utstyret omfatter ei bevegelig vogn, en brønnrørspinner og en torsjonstangmontasje. Torsjonstangmontasjen består av et par tenger eller nøkler, som brukes til å danne og bryte forbindelser mellom rørkdplinger på øvre og nedre rørdeler. Spinneren brukes til å rotere den øvre rørdelen raskt inn i eller ut av forbindelse med den nedre rørdelen.

Den øvre rørdelen kan være en del av et stigerør ("pipe stand") som består av to eller flere rørdeler. Ved dannelse- eller brytning av forbindelsen er stigerøret vanligvis båret av en elevator, som er opphengt i en plattformskrok. Kroken har en forspent anordning, så som ei fjær, for å føre eller løfte den øvre rørdelen ut av forbindelsen, idet koplingen er fullstendig løsnet.

Imidlertid er det noen tilfellerr så som ved borerigger til havs, der kroken ikke er tilstrekkelig til å føre eller løfte stigerøret ut av koplingen. På rigger til havs er bevegelseskompensatoren inaktiv mens en kopling blir dannet eller brudt på rotasjonsbordet, slik at løfte- eller føreorganet må virke mot aksellerasjonskreftene som skyldes løfting.

En annen situasjon der kroken ikke er tilstrekkelig er når vektrør blir frakoplet, fordi vektrør er så mye tyngre enn borerør.

Spinneren beskrevet i US-patent nr. 4 348 920 (Boyadjeff) er montert på fjærer for å kompensere for den vertikale bevegelsen av den øvre rørdelen idet den øvre rørdelen blir gjenget inn i eller ut av den nedre rørdelen. Fjærene er imidlertid ikke sterke nok til å føre eller løfte den øvre rørdelen ut av koplingen. Fjærene er bare sterke nok til å utbalansere eller bære vekten av spinneren.

Brønnutstyret i samsvar med oppfinnelsen vil utøve en løftevirkning på stigerør mens en sammenføyning roteres , og så fortsettte å løfte rørene inntil enden av tappen er godt klar av lagerskulderen, for å hindre skade på koplingen. Oppfinnelsen kan også brukes til å styre den øvre rørdelen under en monteringsoperasjon.

Brønnutstyret i samsvar med oppfinnelsen har ei vogn, en rørspinner, og en torsjonstangmontasje. Brønnutstyret har også en stempel- og sylindermontasje for å heve og senke spinneren i forhold til vogna. Når det øvre røret er koplet fra den nedre rørdelen, hever den hydrauliske stempel- og sylindermontasjen spinneren for å løfte eller føre den øvre rørdelen ut av sammenføyningen.

Brønnutstyret kan også automatisk åpne spinnerens klemmesylindre når den øvre rørdelen blir hevet og spinneren beveget oppover i forhold til stempel- og sylindermontasjen. Når stigerøret ("pipe stand") løftes av elevatoren, vil spinneren således automatisk frigjøre den øvre rørdelen.

Det som er nevnt ovenfor, samt andre formål, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil framgå nærmere av den følgende detaljerte beskrivelsen. Fig. 1 er et sideriss av brønnutstyret i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 2 er et sideriss i "nærbilde", delvis i snitt av stempel- og sylindermontasjen i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 3 er viser et snitt langs linja 3-3 i fig. 2. Brønnutstyret i samsvar med oppfinnelsen, illustrert i fig. l har ei vogn 11, som kan beveges vertikalt på ei ramme 12. Ramma 12 beveger seg over riggulvet langs et spor 13. En torsjonstangmontasje 15 er montert på vogna 11 og består av en øvre tang eller nøkkel 17 og en nedre tang eller nøkkel 19. Den øvre tangen 17 er tilpasset til å gripe og påføre vridning i alle retninger av en rørkopling 21 på den øvre rørdelen 23. Den nedre tangen 19 er tilpasset til å gripe en rørkopling 25 på en nedre rørdel 27 for å holde rørkoplingen 25 stasjonær. Torsjonstangmontasjen 15 kan dermed brukes til å danne og bryte forbindelser mellom de to rørdelene 23, 27.

En rørspinner 29 og en spinnerbæreplate 31 er montert på toppen av en fluiddrevet heis eller løfteanordning 33, som er montert på vogna 11 slik at den beveger seg med denne. Rørspinneren 29 har klemmesylindre 35, som klemmes på den øvre rørdelen 23, slik at rørdelen 23 kan spinnes raskt i hver retning. Rørspinnerens 29 klemmesylindre 35 griper den øvre rørdelen 23 tett nok til å tillate at rørdelen 23 heves av spinneren 29 mens spinneren 29 roterer rørdelen 23.

Den øvre rørdelen 23 kan være del av et stigerør som består av to eller flere rørdeler. Selv om vekten av dette ("the stand") bæres av rørspinneren 29 under vridning og spinning, vil en standard rørelevator forbli lukket på røret. Dersom stigerøret heves av elevatoren mens klemmesylindrene 35 er lukket på rørdelen 23, vil rørspinneren 23 også heves i forhold til spinnerbæreplata 31.

Fig. 2 og 3 viser den fluiddrevne heisen mer i detalj. Den hydrauliske heisen 33 er montert på en spinnerbæredel 37 i en kurvmontasje 39 på vogna 11. Heisen 33 omfatter en bevegelig sylinder 41 og en stasjonær sylinder 43. Den stasjonære sylinderen 43 er forbundet til et underlag 45, som i sin tur er forbundet til en sleid 47 som bærer føre-eller løfteorganet. Sleiden 47 er montert på spinnerbæredelen 37 i kurvmontasjen 39.

En stempel- og sylindermontasje 49 er festet til en sjakkel 51, som er festet til sleiden 47. Hydraulisk eller pneumatisk kraft tilføres til den nedre enden av stempel- og sylindermontasjen 49 via en slange 53, eller til den øvre enden av stempel- og

sylindermontasjen 49 via en andre slange 55. Den øvre enden av stempelstanga 57 har en kuledel 59, som er forbundet til en spinnerbæreplate 31. Stempel- og sylindermontasjen 49 er således en kraftanordning for å heve og senke spinneren 29 og spinnerbæreplata 31 vertikalt i forhold til vogna 11.

Rørspinneren 92 er forbundet til spinnerbæreplata 31 via forbindelsesanordninger som består av et flertall stenger 63, stabiliseringsoverganger 65, og

stabiliseringshylser 67. Stempel- og sylindermontasjen 49

er således en kraftanordning for å heve og senke spinneren 29 i forhold til vogna 11. Sammenføyningsanordningene tillater en viss sideveis akselforskyvning i rørspinneren 29, slik at spinneren 29 kan virke hensiktsmessig.

Sammenføyningsanordningene tillater også en begrenset vertikal bevegelse av spinneren 29 i forhold til spinnerbæreplata 31.

To av forbindelsesstengene 63 rager nedover gjennom spinnerbæreplata 31 til ei horisontal stang 69. Et sylindrisk hylster 71 rager nedover fra den horisontale stanga 69 mellom de to sammenføyningsstengene 63. Hylsteret 71 inneholder ei spiralf joer 73, og ei støtstang 73 rager oppover fra hylsteret 71 gjennom ei plate 77 som holder støtstanga. Fjæra 73 holder støtstanga 75 "spent" oppover.

En tapp-drivmekanisme 79 er plassert i spinnerbæreplata 31 rett over støtstanga 75. Når spinneren 29 heves en minste distanse vertikalt i forhold til spinnerbæreplata 31, vil støtstanga 75 komme i kontakt med tappdrivmekanismen 79. Tappdrivmekanismen 79 påvirker så en styreventil 81. Styreventilen 81 er koplet via et flertall fluidrør 83 til spinneren 29, for å automatisk åpne klemmesylindrene 35 når støtstanga 75 kommer i kontakt med drivmekanismen 79. Støtstanga 75, drivmekanismen 79 og styreventilen 81 er således anordninger som bidrar til automatisk åpning av klemmesylindrene 35 når spinneren 29 beveges oppover i forhold til heisen 33.

I drift vil, når en rørkopling skal løsnes, den øvre tangen 17 koples til rørkoplingen 21 i den øvre

rørdelen 23, og den nedre tangen 19 er forbundet til rørkoplingen 25 i den nedre rørdelen 27. Torsjonstangen 15 påvirkes til å bryte forbindelsen mellom rørkoplingene 21,25. Den øvre tangen 17 blir så løsnet, og rørspinnerens 29 klemmesylindre 35 stenges mot den øvre rørdelen 23. Fluidtrykk påføres den nedre enden av stempel- og sylindermontasjen 49 gjennom en slange 53, og det utøves derved en oppoverrettet kraft på rørspinneren 29. Rørspinneren 29 påvirkes så til å spinne den øvre rørdelen 23, til å løsne forbindelsen mellom rørkoplingene 21,25. Når koplingen mellom rørkoplingene 21,25 er fullstendig løsnet, løfter eller fører den oppoverrettete kraften på rørspinneren 29 den øvre rørdelen 23 oppover, slik at den øvre rørkoplingen 21 heves fullstendig ut av den nedre rørkoplingen.

Dersom stigerøret ("pipe stand") så blir hevet av elevatoren, blir rørspinneren 29 tvunget oppover i forhold til spinnerbæreplata 31. Støtstanga 75 på spinneren 29 kommer i kontakt med tappdrivmekanismen 79 på spinnerbæreplata 31 og påvirker styreventilen 81. Rørspinnerens 29 klemmesylindre 35 åpner og frigjør automatisk den øvre rørdelen 23. Elevatoren kan så bevege stigerøret ("pipe stand") til lagringsområdet.

Brønnutstyret i samsvar med oppfinnelsen kan også brukes under en monteringsoperasjon. Først beveges vogna 11 inn i stilling, og den nedre tangen 19 forbindes til rørkoplingen 25 på den nedre rørdelen 27. Stempel- og sylindermontasjen 49 påvirkes så til å heve spinneren 29 til dens øvre stilling. Den øvre rørdelen 23 blir så ført inn i spinneren 29, og klemmesylindrene 35 stenges. Fluidtrykk påføres på den øvre enden av stempel- og sylindermontasjen 49 gjennom en slange 55, og rørspinneren 29 senker den øvre rørdelen 23. Den øvre rørkoplingen 21 blir så forsiktig og automatisk ført inn i den nedre rørkoplingen 25

Brønnutstyret i samsvar med oppfinnelsen har flere fordeler i forhold til det som er kjent fra før. Oppfinnelsen tillater at den øvre rørdelen 23 og resten av stigerøret løftes eller føres ut av gjenge-forbindelsen. "Stands" av borerør, eller vektrør som veier 9580 kg eller mer kan føres eller løftes ut, også i situasjoner der løfteevnen til en standard krok ikke er tilstrekkelig. Oppfinnelsen sørger også for at spinneren 29 automatisk frigjør borerøret når "stands" av rør heves av rørelevatoren.

Claims

1. Brønnutstyr, karakterisert ved at det omfatter ei bevegelig vogn (11), en torsjonstangmontasje (15) montert på vogna (11) for bevegelse med denne og for påføring av vridningsmoment for å danne og bryte forbindelser mellom to rørdeler (23,27), en spinner (29) montert på vogna (11) for bevegelse med denne og for å spinne en rørdel i forhold til den andre, og drivanordinger som hever og senker spinneren (29) i forhold til vogna (11).

2. Brønnutstyr i samsvar med krav 1, karakterisert ved at drivanordningene omfatter en stempel- og sylindermontasje (49).

3. Brønnutstyr i samsvar med krav 1, karakterisert ved at drivanordningene omfatter en hydraulisk stempel- og sylindermontasje.

4. Brønnutstyr i samsvar med krav 1, karakterisert ved at spinneren (29) har klemmesylindre (35) som spinner en rørdel i forhold til den andre og omfatter organ for å automatisk åpne spinnerens klemmesylindre når spinneren blir beveget av ytre krefter til en valgt stilling i forhold til drivanordningene.

5. Brønnutstyr i samsvar med krav 1, karakterisert ved at spinneren (29) har klemmesylindre (35) som spinner den øvre rørdelen 23 i forhold til den nedre rørdelen (27) og omfatter organ for automatisk å åpne spinnerens klemmesylindre, når den øvre rørdelen (23) heves og forårsaker at spinneren (29) beveger seg oppover i forhold til drivanordningene.

6. Brønnutstyr i samsvar med krav 5, karakterisert ved at det omfatter ei støtstang (75) forbundet til spinneren (29) for bevegelse med denne, et påvirkningsorgan (79) montert på drivanordningene slik at det blir kontakt med støtstanga (75) når den øvre rørdelen (23) heves og forårsaker at spinneren (29) heves i forhold til drivanordningene, og en styreventil (81) montert på drivanordningene slik at det skjer en automatisk åpning av spinnerens (29) klemmesylindre (35) når støtstanga (75) kommer i kontakt med påvirkningsorganet (79).

7. Brønnutstyr i samsvar med krav 3, karakterisert ved at den hydrauliske stempel- og sylindermontasjen (49) er montert på vogna (11), ei spinnerbæreplate (31) er montert på den hydrauliske sylinder- og stempelmontasjen slik at det blir vertikal bevegelse i forhold til vogna, idet spinneren (29) har klemmesylindre (35) som spinner den øvre rørdelen (23) i forhold til den nedre rørdelen (27) og koplingsorgan for kopling av spinneren (29) til spinnerbæreplata (31) og for å tillate begrenset vertikal bevegelse av spinneren i forhold til spinnerbæreplata.

8. Brønnutstyr i samsvar med krav 7, karakterisert ved at det omfatter organ for automatisk å åpne spinnerens (29) klemmesylindre (35) når den øvre rørdelen (23) heves og forårsaker at spinneren (29) beveger seg oppover i forhold til spinnerbæreplata (31).

9. Brønnutstyr i samsvar med krav 7, karakterisert ved at det omfatter ei støtstang (75) som er forbundet til spinneren (29) og beveger seg med denne, et påvirkningsorgan (79) montert på spinnerbæreplata (31) slik at det blir kontakt med støtstanga (75) når den øvre rørdelen (23) heves og forårsaker at spinneren (29) heves i forhold til spinnerbæreplata (31), og en styreventil (81) montert på spinnerbæreplata (31) for automatisk å åpne spinnerens (29) klemmesylindre (35) når støtstanga (75) kommer i kontakt med påvirkningsorganet (79).

10. Brønnutstyr i samsvar med krav 9, karakterisert ved at koplingsorganet kopler spinneren (29) til spinnerbæreplata (31) slik at det tillates begrenset horisontal bevegelse av spinneren i forhold til vogna (11).

11. Framgangsmåte for å løsne koplinger i et brønnrør, karakterisert ved at den omfatter følgende trinn: tilkopling av en øvre torsjonstang (17) til en rørkopling (21) på en .øvre rørdel (23), tilkopling av en nedre torsjonstang (19) til en rørkopling (25) på en nedre rørdel (27), påvirkning av de øvre og nedre torsjonstengene (17,19) til å bryte forbindelsen mellom rørkoplingene (21,25), løsning av den øvre torsjonstangen (17) fra rørkoplingen (21) på den øvre rørdelen (23), stenging av rørspinnerens (29) klemmesylindre (35) mot den øvre rørdelen (23), utøving av en oppoverrettet kraft på rørspinneren (29) og påvirkning av rørspinneren (29) slik at den spinner den øvre rørdelen (23) slik at forbindelsen mellom rørkoplingene (21,25) løsner, mens den oppoverrettete kraften utøves på rørspinneren (29).