RU2560460C2

RU2560460C2 - Device and methods of control over tubular elements

Info

Publication number: RU2560460C2
Application number: RU2013135671/03A
Authority: RU
Inventors: Брайн ЭЛЛИС; Файсал Дж. ЮСЕФ; Бит Куттел; Крейд ВИМС
Original assignee: Канриг Дриллинг Текнолоджи Лтд.
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2015-08-20
Also published as: WO2012091727A1; CA2822962A1; RU2013135671A; CN103380257B; CA2976399A1; BR112013016804A2; CA2976399C; CA2822962C; CN103380257A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: set of invention relates to devices and methods for control over pipes in round-trip operation. Proposed device comprises pipe lowering tool, pipe lifting tool and pre-straining mechanism. Said pipe lowering tool comprises the element with several elongated cutouts extending in direction parallel with pipe lengthwise axis, element with recesses coupled with said elements with cutouts, each cutout extending between deep end and shallow end, and several sliding elements engaged with several cutouts and recesses that displace in the pipe direction and interact with the latter so that said tool grips the pipe. Lifting tool allows engagement of said pipe with pipe lowering tool. Aforesaid pre-straining mechanism allows a reversible application of axial force to pipe end gripped by pipe lowering tool for gripping of said pipe. Note here that pipe lowering tool can grip every pipe with appropriate load bearing capacity to prevent pipe fall irrespective of jobs performed by pipe lifting tool.

EFFECT: higher safety.

27 cl, 8 dwg

Description

Бурение подземных скважин требует сборки колонн труб, таких как обсадные и бурильные колонны, каждая из которых содержит несколько тяжелых удлиненных трубных сегментов, проходящих вниз от буровой установки в ствол скважины. Колонна труб состоит из нескольких свинчиваемых трубных сегментов.Underground drilling requires the assembly of pipe strings, such as casing and drill strings, each of which contains several heavy elongated pipe segments extending downward from the rig to the wellbore. A pipe string consists of several screwed pipe segments.

Обычно для соединения трубных секций для того, чтобы образовать трубную колонну, рабочие применяют трудоемкий способ. Этот способ предусматривает использование рабочих, обычно бурового рабочего, заводящего конец верхней трубы, в муфту нижней, и нескольких операторов, таких как операторы, работающие с трубными ключами. Заводящий рабочий находится на высоте на балконе буровой вышки, чтобы вручную выравнивать одиночный трубный сегмент с существующей трубной колонной. Это по существу опасное положение из-за высоты, на которой находится заводящий рабочий, а также из-за большого числа подвижных частей в буровой вышке. Различные операторы обеспечивают выравнивание и соединение одиночного трубного сегмента с существующей трубной колонной на полу буровой вышки. Операторы, работающие с трубными ключами, используются трубные ключи для вращения трубного сегмента, свинчивая его с трубной колонной. Хотя этот способ и дает эффект, он опасен, обременителен и неэффективен. Кроме того, трубные ключи требуют участия нескольких рабочих для правильного захвата трубного сегмента и соединения трубного сегмента с трубной колонной. Таким образом, этот способ является трудоемким и, следовательно, дорогостоящим. Кроме того, использование трубных ключей может потребовать использования подмостей или других подобных сооружений, создающих угрозу для жизни и здоровья рабочих.Typically, workers use a laborious method to connect pipe sections in order to form a pipe string. This method involves the use of workers, usually a drilling worker, leading the end of the upper pipe into the lower sleeve, and several operators, such as pipe wrench operators. The lead worker is located at a height on the rig’s balcony to manually align a single pipe segment with an existing pipe string. This is essentially a dangerous situation due to the height at which the driving worker is located, and also due to the large number of moving parts in the rig. Various operators align and connect a single pipe segment to an existing pipe string on the rig floor. The pipe wrench operators use pipe wrenches to rotate the pipe segment by screwing it with the pipe string. Although this method has an effect, it is dangerous, burdensome and inefficient. In addition, pipe wrenches require the participation of several workers to properly grab the pipe segment and connect the pipe segment to the pipe string. Thus, this method is time consuming and therefore expensive. In addition, the use of pipe wrenches may require the use of scaffolds or other similar structures that endanger the life and health of workers.

Согласно другим способам для сборки трубных колонн предложен спускной инструмент, в котором используется обычный блок верхнего привода. Инструмент для спуска содержит устройство управления, захватывающее трубный сегмент и поднимающее трубный сегмент вверх в механизированный элеватор, который для удерживания трубной секции использует подаваемую энергию. Элеватор соединен с верхним приводом, вращающим элеватор. Таким образом, трубный сегмент вступает во взаимодействие с трубной колонной, а верхний привод вращает трубный сегмент и свинчивает его с трубной колонной.According to other methods for assembling pipe columns, a drain tool is proposed that uses a conventional top drive unit. The descent tool includes a control device that captures the pipe segment and lifts the pipe segment up into a mechanized elevator, which uses the supplied energy to hold the pipe section. The elevator is connected to the top drive rotating the elevator. Thus, the pipe segment interacts with the pipe string, and the top drive rotates the pipe segment and screw it with the pipe string.

Хотя этот инструмент обеспечивает определенные преимущества по сравнению с более распространенными системами, используемыми для сборки трубных колонн, ему также присущи недостатки. Один из этих недостатков заключается в том, что захватные плашки элеватора могут оставлять на трубном сегменте задиры и царапины. Еще один недостаток заключается в том, что рычаг обычного устройства для манипуляции не может снимать однотрубки и укладывать их на трубную палубу без участия рабочего.Although this tool provides certain advantages over the more common systems used to assemble pipe columns, it also has disadvantages. One of these drawbacks is that the elevator grabber dies can leave nicks and scratches on the pipe segment. Another disadvantage is that the lever of a conventional manipulation device cannot remove single tubes and lay them on a pipe deck without the participation of a worker.

Для устранения этих недостатков предложены другие инструменты. Однако эти инструменты часто не могут обращаться с трубами неодинаковых размеров. При манипулировании трубами, не идеальными в размерном отношении, например, характеризующимися разной толщиной стенки или неидеальной цилиндричностью или округлостью, способность этих инструментов надлежащим образом захватывать трубы снижается.Other tools have been proposed to address these shortcomings. However, these tools often cannot handle pipes of different sizes. When handling pipes that are not ideal in dimensional terms, for example, characterized by different wall thicknesses or imperfect cylindricality or roundness, the ability of these tools to properly grasp the pipes is reduced.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение может обеспечить несомненные преимущества, включая устранение необходимости использовать заводящего рабочего, тем самым повышая безопасность работ на установке для бурения нефтяных скважин, а также ограничение или полное устранение задиров и царапин или деформации труб при помещении их в предлагаемый спускной инструмент, по сравнению с традиционными инструментами.The present invention can provide undeniable advantages, including eliminating the need to use a wind-up worker, thereby increasing the safety of work in an oil drilling rig, as well as limiting or completely eliminating burrs and scratches or deformation of pipes when placing them in the proposed drain tool, compared to traditional tools.

Настоящее изобретение относится к устройству управления трубными элементами, которое содержит инструмент для спуска труб, содержащий элемент с прорезями, содержащий несколько удлиненных прорезей, каждая из которых проходит, по меньшей мере, частично в направлении, по существу параллельном продольной оси трубного элемента, управление которым осуществляют, элемент с выточками, функционально соединенный с элементом с прорезями и содержащий на своей поверхности несколько выточек, каждая из которых проходит между глубоким концом и мелким концом, и несколько скользящих элементов, функционально соединенных с несколькими удлиненными прорезями и несколькими выточками, выполненных с возможностью перемещения в том же направлении, что и трубный элемент во взаимодействии с ними, так что инструмент захватывает трубный элемент, и элеватор трубных элементов, выполненный с возможностью функционального соединения трубного элемента с инструментом для спуска труб, причем инструмент для спуска труб выполнен с возможностью захвата каждого трубного элемента для обеспечения несущей способности с тем, чтобы воспрепятствовать или предотвратить падение трубного элемента или трубной колонны, прикрепленной к нему, независимо от действия элеватора трубных элементов.The present invention relates to a pipe element control device, which comprises a pipe descent tool, comprising a slotted element, comprising several elongated slots, each of which extends at least partially in a direction substantially parallel to the longitudinal axis of the pipe element, which is controlled , an element with recesses, functionally connected to the element with slots and containing on its surface several grooves, each of which passes between the deep end and the shallow the end, and several sliding elements, functionally connected to several elongated slots and several recesses, made with the possibility of movement in the same direction as the pipe element in cooperation with them, so that the tool captures the pipe element, and the elevator of the pipe elements made with the possibility the functional connection of the tube element with a tool for lowering the pipes, and the tool for lowering the pipes is configured to capture each tube element to provide a carrier with individuality so as to hinder or prevent the fall of the tubular member or the tubular string attached to it, irrespective of the action of the elevator tubular members.

Согласно одному конкретному варианту осуществления элеватор трубных элементов соединен с инструментом для спуска труб и предназначен для передачи одного или нескольких трубных элементов (например, одного, двух или даже трех за раз) между источником трубных элементов и инструментом для спуска труб.According to one particular embodiment, the tube element elevator is connected to a pipe lowering tool and is configured to transmit one or more pipe elements (for example, one, two or even three at a time) between the pipe element source and the pipe lowering tool.

Согласно другим вариантам осуществления инструмент для спуска труб и элеватор трубных элементов соединены более чем парой исполнительных механизмов. Согласно некоторым вариантам осуществления не более чем пара исполнительных механизмов функционально соединена с штропами, обеспечивающими расположение трубного элемента в инструменте для спуска. Согласно другим вариантам осуществления возможны две пары исполнительных механизмов, единственный исполнительный механизм или другие количества или даже другие типы исполнительных механизмов.According to other embodiments, the pipe lowering tool and the tubular elevator are connected by more than a pair of actuators. In some embodiments, no more than a pair of actuators are operatively coupled to slings that provide a tubular member in the descent tool. According to other embodiments, two pairs of actuators are possible, a single actuator or other quantities or even other types of actuators.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения каждый из нескольких скользящих элементов отводится, по меньшей мере, частично в соответствующую выточку, когда устройство управления трубными элементами находится в положение захвата для захвата трубного элемента.According to one aspect of the present invention, each of a plurality of sliding members is retracted at least partially to a corresponding recess when the tubular member control device is in a gripping position for gripping a tubular member.

Согласно одному варианту осуществления устройство для манипуляции трубными элементами содержит также механизм предварительного нагружения, реверсивно прикладывающий силу к трубному элементу, захваченному в инструменте для спуска труб, чтобы зажать трубный элемент. Снятие этой силы предварительного нагружения, факультативно, с помощью дополнительного усилия высвобождения, прикладываемого в другом направлении, прекращает захват.According to one embodiment, the device for manipulating the pipe elements also comprises a pre-loading mechanism reversingly applying force to the pipe element trapped in the pipe descent tool to clamp the pipe element. The removal of this preload force, optionally with the aid of an additional release force applied in the other direction, stops the grip.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения, предлагается способ управления трубным элементом во время операции крепления ствола скважины обсадными трубами или бурения, предусматривающий захват элеватором трубных элементов части поверхности трубного элемента, использование элеватора трубных элементов для расположения трубного элемента, управление которым осуществляют, в инструменте для спуска, и захват по меньшей мере второй, другой части поверхности трубного элемента при помощи части инструмента для спуска для того, чтобы удерживать трубный элемент за счет направленной вниз силы, создаваемой массой трубного элемента или трубной колонны, прикрепленной к нему, взаимодействующей с частью инструмента для спуска во второй, другой части поверхности.In accordance with another embodiment of the invention, there is provided a method for controlling a tubular element during an operation of securing a wellbore with casing or drilling, comprising capturing an elevator of the tubular elements of a portion of the surface of the tubular element, using an elevator of the tubular elements to position the tubular element to be controlled in the tool for descent, and gripping at least a second, different part of the surface of the tubular element using part of the descent tool for in order to hold the pipe element due to the downward force generated by the mass of the pipe element or pipe string attached to it, interacting with a part of the descent tool in the second, other part of the surface.

Согласно некоторым вариантам осуществления предлагаемый способ предусматривает отсоединение элеватора трубных элементов после захвата и удерживания трубного элемента инструментом для спуска. В некоторых случаях отсоединение элеватора трубных элементов происходит автоматически без дальнейшего вмешательство человека после достижения инструментом для спуска положения захвата.According to some variants of implementation, the proposed method involves disconnecting the elevator of the pipe elements after grabbing and holding the pipe element with a descent tool. In some cases, the disconnection of the elevator of the pipe elements occurs automatically without further human intervention after the tool for lowering the position of capture.

Согласно некоторым вариантам осуществления предлагаемый способ предусматривает спуск трубного элемента, захваченного инструментом для спуска, на несущую поверхность с тем, чтобы дальше поджать конец трубного элемента в выточку в инструменте для спуска. Тем самым, захватное устройство инструмента для спуска могут преимущественно располагать в положение сцепления для того, чтобы захватить трубный элемент.According to some variants of implementation, the proposed method involves the descent of the pipe element, captured by the tool for descent, on the bearing surface so as to further push the end of the pipe element into a recess in the tool for descent. Thereby, the gripping device of the descent tool can advantageously be positioned in the engaging position in order to grip the tubular member.

В соответствии с еще одним широким аспектом настоящего изобретения, предлагается способ управления трубным элементом во время операции крепления ствола скважины обсадными трубами или бурения, предусматривающий: использование инструмента для спуска для взаимодействия с трубной секцией, содержащей от одного до трех трубных элементов, и ее захвата, прикладывание вращающей силы к трубной секции, по меньшей мере одна поверхность которой сцеплена с частью инструмента для спуска и захвачена им, чтобы, по меньшей мере, частично отсоединить трубную секцию или ее часть, использование элеватора трубных элементов для взаимодействия с трубной секцией или ее частью и ее захвата, и подъем трубной секции относительно инструмента для спуска для того, чтобы отделить трубную секцию от трубной колонны и отсоединить сцепленную и захваченную часть поверхности трубного элемента от части инструмента для спуска. Согласно одному варианту осуществления способ предусматривает спуск инструмента для спуска и одновременный подъем трубной секции на относительно большее расстояние, чем расстояние, на которое опускают инструмент для спуска, чтобы обеспечить отделение трубной секции от оставшейся трубной колонны.In accordance with yet another broad aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a tubular member during an operation of securing a wellbore with casing or drilling, the method comprising: using a descent tool to interact with and capture a tubing section containing one to three tubular elements, applying a rotational force to the pipe section, at least one surface of which is engaged with and captured by a part of the descent tool in order to at least partially detach the pipe section or part thereof, using the tubular element elevator to interact with and capture the pipe section or part thereof, and raising the pipe section relative to the descent tool in order to separate the pipe section from the pipe string and detach the engaged and trapped part of the surface of the pipe element from parts of the tool for descent. According to one embodiment, the method comprises releasing the descent tool and simultaneously raising the pipe section to a relatively greater distance than the distance that the descent tool is lowered so as to separate the pipe section from the remaining pipe string.

В соответствии с еще одним широким аспектом настоящего изобретения, предлагается способ управления трубным элементом во время операции крепления ствола скважины обсадными трубами или бурения, предусматривающий: использование инструмента для спуска для взаимодействия с трубной секцией, содержащей от одного до трех трубных элементов, прикладывание вращающей силы к трубной секции, по меньшей мере одна поверхность которой захвачена и зажата хомутной частью, характеризующейся радиальной формой, инструмента для спуска, чтобы, по меньшей мере, частично отсоединить трубную секцию от трубной колонны, использование элеватора трубных элементов для взаимодействия с трубной секцией или ее частью и ее захвата, и перемещение хомутной части инструмента для спуска в направлении, характеризующимся, по меньшей мере, аксиальной составляющей вдоль захваченной трубной секции, для отсоединения хомутной части инструмента для спуска по меньшей мере от одной части поверхности трубной секции. Хомутная часть, характеризующаяся радиальной формой, может содержать секции или части каждого из катящихся или скользящих элементов, с выточками и прорезями. Согласно одному варианту осуществления способ предусматривает полное извлечение трубной секции из устройства управления трубными элементами.In accordance with yet another broad aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a tubular member during an operation of securing a wellbore with casing or drilling, the method comprising: using a descent tool to interact with a tubing section comprising one to three tubular members, applying a rotational force to pipe section, at least one surface of which is captured and clamped by a clamp part, characterized by a radial shape, of a descent tool, so that at least m re, partially detach the pipe section from the pipe string, use the pipe element elevator to interact with and capture the pipe section or part thereof, and move the clamp part of the descent tool in a direction characterized by at least an axial component along the captured pipe section, for disconnecting the clamp part of the tool for lowering at least one part of the surface of the pipe section. The clamp part, characterized by a radial shape, may contain sections or parts of each of the rolling or sliding elements, with recesses and slots. According to one embodiment, the method provides for the complete removal of the pipe section from the pipe element control device.

В соответствии с еще одним широким аспектом настоящего изобретения, предлагается инструмент для спуска труб, содержащий: элемент с прорезями, содержащий несколько удлиненных прорезей, каждая из которых проходит, по меньшей мере, частично в направлении, по существу параллельном продольной оси трубного элемента, с которым выполняют манипуляции, элемент с выточками, функционально соединенный с элементом с прорезями, содержащий несколько выточек, причем выточки проходят от глубокого конца к мелкому концу, и несколько скользящих элементов, функционально соединенных с несколькими удлиненными прорезями и несколькими выточками, причем захватная часть инструмента для спуска выполнена с возможностью сцепления посредством сил трения по меньшей мере с одной поверхностью трубного элемента, достаточного для прикладывания к трубному элементу крутящего момента исключительно посредством захватный части.In accordance with yet another broad aspect of the present invention, there is provided a pipe lowering tool comprising: an element with slots comprising several elongated slots, each of which extends at least partially in a direction substantially parallel to the longitudinal axis of the tube element with which perform manipulations, an element with undercuts, functionally connected to an element with slots, containing several undercuts, and the undercuts extend from the deep end to the shallow end, and several sliding elements, functional- connected with several elongated slits and multiple recesses, the tool gripping portion for the shutter is arranged to grip through friction forces by at least one surface of the tubular member sufficient for applying torque to the tube member solely by the gripping portion.

Согласно некоторым вариантам осуществления несколько удлиненных прорезей зафиксированы относительно нескольких выточек. Согласно другим вариантам осуществления инструмент для спуска выполнен с возможностью сцепления посредством сил трения с внутренней поверхностью трубного элемента. Согласно некоторым вариантам осуществления каждый из нескольких скользящих элементов отводится частично в соответствующую прорезь и выточку, когда устройство для манипуляции трубными элементами находится в высвобожденном положении, чтобы не захватывать трубный элемент. Согласно другим вариантам осуществления несколько скользящих элементов захватывают трубный элемент при перемещении трубного элемента от инструмента для спуска. Согласно еще одним вариантам осуществления инструмент для спуска труб функционально связан с устройством управления, выполненный с возможностью подачи трубного элемента в инструмент для спуска или извлечения трубного элемента из него, чтобы обеспечить повторную загрузку инструмента для спуска следующим трубным элементом.In some embodiments, several elongated slots are fixed relative to several grooves. According to other embodiments, the descent tool is adapted to engage by friction with the inner surface of the tubular member. In some embodiments, each of several sliding elements is partially retracted into a corresponding slot and undercut when the device for manipulating the pipe elements is in the released position so as not to trap the pipe element. According to other embodiments, several sliding members capture the tubular member as the tubular member moves away from the descent tool. According to still further embodiments, the pipe descent tool is operatively coupled to a control device configured to feed the pipe element to the pipe descent tool or to retrieve the pipe element therefrom to allow reloading of the pipe descent tool by the next pipe element.

В соответствии с еще одним широким аспектом настоящего изобретения, предлагается элеватор трубных элементов, содержащий компонент элеватора с прорезями, содержащий несколько удлиненных прорезей, каждая из которых проходит, по меньшей мере, частично в направлении, по существу параллельном продольной оси трубного элемента, управление которым осуществляют, компонент элеватора с выточками, функционально соединенный с элементом элеватора с прорезями и содержащий на своей поверхности несколько выточек элеватора, которые проходят между глубоким концом и мелким концом, и несколько скользящих и/или катящихся компонентов элеватора, функционально соединенных с соответствующей одной из удлиненных прорезей элеватора и одной из выточек элеватора, причем каждый из нескольких скользящих и/или катящихся компонентов элеватора отводится, по меньшей мере, частично в элементе элеватора с прорезями, будучи смещенным от мелкого конца соответствующей выточки элеватора.In accordance with another broad aspect of the present invention, there is provided an elevator of tube elements comprising a slit elevator component comprising several elongated slots, each of which extends at least partially in a direction substantially parallel to the longitudinal axis of the tube element, which is controlled , a component of the elevator with grooves, functionally connected to the element of the elevator with slots and containing on its surface several grooves of the elevator, which pass between the lateral end and the shallow end, and several sliding and / or rolling components of the elevator, functionally connected to the corresponding one of the elongated slots of the elevator and one of the grooves of the elevator, each of the several sliding and / or rolling components of the elevator being discharged at least partially into an elevator element with slots being offset from the shallow end of the corresponding elevator groove.

Согласно некоторым вариантам осуществления элеватор трубных элементов является элеватором однотрубок, двухтрубок или трехтрубок. Согласно другим вариантам осуществления несколько скользящих и/или катящихся компонентов элеватора отводятся, по меньшей мере, частично по меньшей мере в одну прорезь компонента элеватора с прорезями, когда элеватор захватывает трубный элемент. Согласно другим вариантам осуществления элеватор трубных элементов соединен с инструментом для спуска посредством одного или нескольких исполнительных механизмов, не содержащих штроб. Согласно другим вариантам осуществления элеватор трубных элементов выполнен с возможностью перемещения трубного элемента устройством линейного отвода.In some embodiments, the tubular elevator is an elevator of single tubes, two tubes, or three tubes. According to other embodiments, several sliding and / or rolling elevator components are diverted at least partially to at least one slot of the elevator component with slots when the elevator grips the tubular member. According to other embodiments, the tubular element elevator is connected to a descent tool through one or more actuators that do not include a strobe. According to other embodiments, the tubular element elevator is configured to move the tubular element with a linear tap device.

В соответствии с еще одним широким аспектом настоящего изобретения, предлагается плашка клинового захвата в полу буровой, предназначенная для удерживания трубного элемента или трубной колонны, содержащая компонент с прорезями плашки клинового захвата в полу буровой, содержащий несколько удлиненных прорезей, каждая из которых проходит, по меньшей мере, частично в направлении, по существу параллельном продольной оси трубного элемента, управление которым осуществляют, компонент с выточками плашки клинового захвата в полу буровой, функционально соединенный с элементом с прорезями плашки клинового захвата в полу буровой и содержащий на своей поверхности несколько выточек плашки клинового захвата в полу буровой, которые проходят между глубоким концом и мелким концом, и несколько захватных компонентов плашки клинового захвата в полу буровой (например, катящихся и/или скользящих), каждый из которых функционально соединен с соответствующей одной из удлиненных прорезей плашки клинового захвата в полу буровой прорези и одной из выточек плашки клинового захвата в полу буровой, причем каждый из нескольких захватных компонентов плашки клинового захвата в полу буровой отводится, по меньшей мере, в части компонента с прорезями плашки клинового захвата в полу буровой, будучи смещенным от мелкого конца соответствующей выточки плашки клинового захвата в полу буровой.In accordance with yet another broad aspect of the present invention, there is provided a wedge grip plate in a drill floor for holding a tubular member or pipe string comprising a slotted component of a wedge grip plate in a drill floor, comprising several elongated cuts, each of which extends at least at least partially in a direction substantially parallel to the longitudinal axis of the pipe element to be controlled, a component with recesses of the wedge grip plate in the drill floor, function connected to the element with slots of the wedge grip plate in the drilling floor and containing on its surface several grooves of the wedge grip plate in the drilling floor, which extend between the deep end and the shallow end, and several gripping components of the wedge grip plate in the drilling floor (for example, rolling and / or sliding), each of which is functionally connected to the corresponding one of the elongated slots of the wedge grip plate in the floor of the drill hole and one of the grooves of the wedge grip plate in the floor of the drill , Wherein each of the plurality of gripping components casing slips in the rig floor is given to at least part of the component the slotted casing slips in the rig floor, being offset from the end of the corresponding shallow groove casing slips at the drill floor.

Согласно некоторым вариантам осуществления плашка клинового захвата в полу буровой реверсивно крепится к полу буровой вышки. Согласно другим вариантам осуществления плашка клинового захвата в полу буровой расположена таким образом, что может неподвижно крепиться к полу буровой вышки. Согласно другим вариантам осуществления каждый из нескольких компонентов плашки клинового захвата в полу буровой конструктивно исполнен для отвода, по меньшей мере, частично по меньшей мере в одну прорезь компонента с прорезями плашки клинового захвата в полу буровой, когда плашка клинового захвата в полу буровой находится в положении захвата для захвата трубного элемента или трубной колонны, в то время как согласно другим вариантам осуществления компоненты плашки клинового захвата в полу буровой отводятся только частично, и при этом некоторая часть по-прежнему выступает из выточки за компонент с прорезями плашки клинового захвата в полу буровой и через него. Согласно другим вариантам осуществления плашка клинового захвата в полу буровой предназначена для обеспечения несущей способности для трубного элемента или трубной колонны, подвешенной к ней. Согласно другим вариантам осуществления часть плашки клинового захвата в полу буровой предназначена для реверсивного соединения и вращения при захвате вращающегося трубного элемента или трубной колонны. Согласно некоторым вариантам осуществления плашка клинового захвата в полу буровой выполнена с возможностью переключения между положением захвата и положением высвобождения гидравлически или пневматически. Кроме того, плашка клинового захвата в полу буровой может содержать блокировочный механизм для запирания плашки клинового захвата в полу буровой вокруг трубного элемента или трубной колонны. Согласно некоторым вариантам осуществления плашка клинового захвата в полу буровой содержит также центрирующий механизм, предназначенный для центрирования трубной колонны с центром ствола скважины. Согласно другим вариантам осуществления плашка клинового захвата в полу буровой содержит также систему блокировки, предназначенную для предотвращения высвобождения одного или нескольких трубных элементов, захваченных плашкой клинового захвата в полу буровой, пока не будет подтверждения, что один или несколько трубных элементов захвачены функционально соединенным спускным инструментом или элеватором трубных элементов.In some embodiments, the wedge grip in the floor of the drill is reversibly attached to the floor of the derrick. According to other embodiments, the wedge grip plate in the floor of the rig is positioned so that it can be fixedly attached to the floor of the rig. According to other embodiments, each of several components of the wedge grip plate in the drilling floor is structurally configured to divert at least partially at least one slot of the component with slots of the wedge capture plate in the drilling floor when the wedge capture plate in the drilling floor is in position grippers for gripping the tubular element or pipe string, while according to other embodiments, the components of the wedge gripping plate in the drill floor are only partially discharged, and ome portion still protrudes from the recess of the component the slotted casing slips in the rig floor and therethrough. According to other embodiments, the wedge grip plate in the drill floor is designed to provide load-bearing capacity for the tubular member or tubular string suspended from it. According to other embodiments, a portion of the wedge grip plate in the floor of the drill is designed to reverse connect and rotate when gripping a rotating tubular member or tubular string. In some embodiments, the wedge grip plate in the drill floor is configured to switch between the grip position and the release position hydraulically or pneumatically. In addition, the wedge grip plate in the drill floor may include a locking mechanism for locking the wedge grip plate in the drill floor around the pipe element or pipe string. In some embodiments, the wedge grip plate in the drill floor also includes a centering mechanism for centering the tubing string with the center of the wellbore. According to other embodiments, the wedge grip plate in the drill floor also includes a locking system designed to prevent the release of one or more tubular elements captured by the wedge grip plate in the drill floor until it is confirmed that one or more tube elements are gripped by a functionally connected drain tool or elevator of pipe elements.

Кроме того, настоящее изобретение относится к способам соединения и отсоединения трубных элементов плашкой клинового захвата в полу буровой, содержащей захватный узел, описанный в настоящем документе.In addition, the present invention relates to methods for connecting and disconnecting pipe elements with a wedge grip ram in a drill floor containing a grip assembly described herein.

Следует понимать, что из последующего подробного описания, в котором путем иллюстрации показаны и описаны различные варианты осуществления изобретения, специалистам станут очевидными другие аспекты настоящего изобретения. Как будет понятно, изобретение может иметь другие и отличающиеся варианты осуществления, и ряд его деталей может изменяться в различных других отношениях в пределах сущности и объема настоящего изобретения. Соответственно, фигуры и подробное описание должны рассматриваться как иллюстрация, а не ограничение объема настоящего изобретения.It should be understood that from the following detailed description, in which various embodiments of the invention are shown and described by way of illustration, other aspects of the present invention will become apparent to those skilled in the art. As will be understood, the invention may have other and different embodiments, and a number of its details may vary in various other respects within the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the figures and the detailed description should be considered as an illustration, and not a limitation of the scope of the present invention.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Настоящее изобретение легче всего понять из приведенного ниже подробного описания, если читать его со ссылками на прилагаемые фигуры. Следует подчеркнуть, что в соответствии со стандартной практикой, принятой в отрасли, различные признаки начерчены не в масштабе. Фактически, для понятности рассмотрения размеры различных признаков могут быть произвольно увеличены или уменьшены.The present invention is easiest to understand from the following detailed description, if read with reference to the accompanying figures. It should be emphasized that in accordance with industry standard practice, various features are not drawn to scale. In fact, for clarity of consideration, the sizes of various features can be arbitrarily increased or decreased.

На Фиг.1A представлен вид в перспективном изображении, по меньшей мере, части устройства в соответствии с одним или несколькими аспектами настоящего изобретения.FIG. 1A is a perspective view of at least a portion of a device in accordance with one or more aspects of the present invention.

На Фиг.1B-G представлены виды в перспективном изображении устройства, показанного на Фиг.1A, на последующих стадиях операции.1B-G are perspective views of the apparatus shown in FIG. 1A in subsequent stages of the operation.

На Фиг.2 представлен разрез части устройства, показанного на Фиг.1A-G.FIG. 2 is a sectional view of part of the device shown in FIGS. 1A-G.

На Фиг.3A-D представлены частичные разрезы устройства, показанного на фиг.1A-G, в последовательности рабочих стадий.FIGS. 3A-D are partial cross-sectional views of the apparatus shown in FIGS. 1A-G in a series of work steps.

На Фиг.4 представлено схематическое представление устройства в соответствии с одним или несколькими аспектами настоящего изобретения.4 is a schematic representation of a device in accordance with one or more aspects of the present invention.

На Фиг.5A представлена блок-схема, по меньшей мере, части способа в соответствии с одним или несколькими аспектами настоящего изобретения.5A is a flowchart of at least part of a method in accordance with one or more aspects of the present invention.

На Фиг.5B представлена блок-схема, по меньшей мере, части способа в соответствии с одним или несколькими аспектами настоящего изобретения.5B is a flowchart of at least a portion of a method in accordance with one or more aspects of the present invention.

На Фиг.5C представлена блок-схема, по меньшей мере, части способа в соответствии с одним или несколькими аспектами настоящего изобретения.5C is a flowchart of at least part of a method in accordance with one or more aspects of the present invention.

На Фиг.6 представлен разрез части варианта осуществления устройства, показанного на Фиг.2.FIG. 6 is a sectional view of part of an embodiment of the device shown in FIG. 2.

На Фиг.7A и 7B представлены разрезы варианта осуществления устройства, показанного на Фиг.6.7A and 7B are cross-sectional views of an embodiment of the device shown in FIG. 6.

На Фиг.8 представлены разрез части захватного узла клинового захвата в полу буровой в соответствии с одним или несколькими аспектами настоящего изобретения.FIG. 8 is a sectional view of a portion of a wedge grip gripper assembly in a drill floor in accordance with one or more aspects of the present invention.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Следует понимать, что в последующем описании предлагается много различных вариантов осуществления или примеров для реализации различных признаков разных вариантов осуществления изобретения. Для упрощения настоящего раскрытия ниже описаны конкретные примеры компонентов и компоновок. Они являются, естественно, лишь примерами и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения. Кроме того, в настоящем описании в разных примерах цифровые и/или буквенные позиции могут повторяться. Это повторение призвано служить цели упрощения и понятности и само по себе не диктует взаимосвязь между различными рассмотренными вариантами осуществления и/или конструктивными исполнениями. Более того, выполнение некоего первого признака поверх некоего второго признака или на нем в последующем описании может включать варианты осуществления изобретения, в которых эти первый и второй признаки выполнены в непосредственном взаимодействии, и может также включать варианты осуществления изобретения, в которых между первым и вторым признаками могут располагаться дополнительные признаки, вследствие чего первый и второй признаки не могут находиться в непосредственном взаимодействии. По всему описанию термины «труба» и «трубный элемент» обычно используются взаимозаменяемо.It should be understood that the following description proposes many different embodiments or examples for implementing various features of various embodiments of the invention. To simplify the present disclosure, specific examples of components and arrangements are described below. They are, of course, only examples and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition, in the present description, in various examples, digital and / or letter positions may be repeated. This repetition is intended to serve the purpose of simplification and clarity and does not in itself dictate the relationship between the various embodiments considered and / or the designs. Moreover, the execution of a certain first feature on top of or on the second feature in the following description may include embodiments of the invention in which these first and second features are made in direct interaction, and may also include embodiments of the invention in which between the first and second features additional signs may be located, as a result of which the first and second signs cannot be in direct interaction. Throughout the description, the terms “pipe” and “pipe element” are commonly used interchangeably.

На Фиг.1 представлен вид в перспективе, по меньшей мере, части устройства 100 управления трубными элементами в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения. Устройство 100 содержит инструмент 110 для спуска труб, элеватор 120 трубных элементов и - согласно некоторым вариантам осуществления - механизм 130 наклона штроп.1 is a perspective view of at least a portion of a tubular member control device 100 in accordance with one or more embodiments of the present invention. The device 100 comprises a pipe lowering tool 110, an elevator 120 of pipe elements and, according to some embodiments, a tilt sling mechanism 130.

Инструмент 110 для спуска труб выполнен с возможностью приема и, по меньшей мере, временного захвата, сцепления посредством сил трения или удержания иным образом трубного элемента 105. Например, инструмент 110 для спуска труб может быть конструктивно выполнен с возможностью зацепления и захвата внутренней поверхности трубного элемента 105, наружной поверхности трубного элемента 105 или как внутренней, так и наружной поверхности трубного элемента 105 или части их. Степень, в какой инструмент 110 для спуска сцепляется посредством сил трения и удерживает трубу 105, может быть способной обеспечить несущую способность при зажиме трубы, чтобы воспрепятствовать или предотвратить падение трубы или трубной колонны независимо от действия связанного элеватора трубных элементов или факультативной связанной плашки клинового захвата в полу буровой. Инструмента 110 для спуска может быть достаточно для удержания безопасной рабочей нагрузки (БРН), составляющей примерно по меньшей мере 5 тонн. В пределах объема настоящего изобретения находятся и другие значения БРН для инструмента 110 для спуска, и предполагается, что спускной инструмент 110 может удерживать всю трубную колонну значительно большей массы, чтобы опустить трубную колонну для зажима одной или несколькими плашками клинового захвата в полу буровой или другими захватными устройствами. Захватное устройство, рассмотренное в настоящем описании в отношении инструмента для спуска, в равной степени применимо (и адаптировано для работы в связи с ними) к элеватору трубных элементов, захватному устройству в виде клиньев в полу буровой вышки или их любому сочетанию, так что захватное устройство или захватный узел могут образовывать в данном случае часть спускного инструмента, элеватора трубных элементов и плашки клинового захвата в полу буровой.The pipe descent tool 110 is configured to receive and at least temporarily grip, grip by friction or otherwise hold the tube element 105. For example, the tube descent tool 110 may be structurally engaged to engage and grip the inner surface of the tube element 105, the outer surface of the tubular element 105, or both the inner and outer surfaces of the tubular element 105 or part thereof. The degree to which the descent tool 110 engages by means of friction and holds the pipe 105 may be able to provide load bearing capacity to clamp the pipe to prevent or prevent the pipe or pipe string from falling regardless of the action of the associated pipe elevator or optional associated wedge grip plate in floor drilling. A descent tool 110 may be sufficient to maintain a safe working load (BRN) of at least 5 tons. Other RVR values for the descent tool 110 are within the scope of the present invention, and it is contemplated that the descent tool 110 can hold an entire tubing string of significantly greater mass to lower the tubing string for clamping with one or more wedge grip dies in the drill floor or other grippers devices. The gripping device discussed herein with respect to the descent tool is equally applicable (and adapted to work in connection with it) to the elevator of the pipe elements, the gripping device in the form of wedges in the floor of the oil rig, or any combination thereof, so that the gripping device or the gripping unit can form in this case a part of the drain tool, the elevator of the tube elements and the wedge grip plate in the drilling floor.

Степень, в какой инструмент 110 для спуска сцепляется посредством сил трения и зажимает (или удерживает) трубный элемент 105, предпочтительно может быть достаточной, чтобы прикладывать к трубному элементу 105 крутящую силу, которая может передаваться через инструмент 110 для спуска с верхнего привода или другого компонента трубной колонны через зажатую часть трубы или иным образом. Согласно одному примерному варианту осуществления изобретения крутящий момент, который может быть приложен к трубе 105, предпочтительно через захватные элементы инструмента 110 для спуска, составляет по меньшей мере примерно 5000 фунт-сил-футов, что может быть достаточным для свинчивания трубного элемента 105 и другого трубного элемента. Крутящий момент, который может быть приложен к трубному элементу 105, может дополнительно или альтернативно составлять по меньшей мере примерно 50000 фунт-сил-футов, что может быть достаточным для развинчивания трубного элемента 105, зажатого инструментом 110 для спуска, и другого прикрепленного трубного элемента. В пределах объема настоящего изобретения и другие значения крутящего момента между примерно 100 фунт-сил-футов и 80000 фунт-сил-футов или более, предпочтительно, примерно от 1,000 фунт-сил-футов до 50,000 фунт-сил-футов. Согласно одному варианту осуществления изобретения могут быть достигнуты значения крутящего момента от более 50000 фунт-сил-футов до примерно 80000 фунт-сил-футов, предпочтительно, примерно от 55,000 фунт-сил-футов до 75000 фунт-сил-футов, а согласно еще одному варианту осуществления изобретения - примерно от 60000 фунт-сил-футов до 70000 фунт-сил-футов, или любое сочетание этих значений выше 50000 фунт-сил-футов.The extent to which the descent tool 110 engages by friction and grips (or holds) the tubular member 105 can preferably be sufficient to exert a torque force on the tubular member 105 that can be transmitted through the descent tool 110 from the top drive or other component pipe string through the clamped part of the pipe or otherwise. According to one exemplary embodiment of the invention, the torque that can be applied to the pipe 105, preferably through the gripping elements of the descent tool 110, is at least about 5000 lbf-ft, which may be sufficient to screw up the pipe element 105 and another pipe element item. The torque that can be applied to the tubular member 105 may additionally or alternatively be at least about 50,000 pound-feet-ft, which may be sufficient to unscrew the tubular member 105 gripped by the descent tool 110 and another attached tubular member. Within the scope of the present invention, and other torque values are between about 100 lbf-ft and 80,000 lbf-ft or more, preferably from about 1,000 lbf-ft to 50,000 lbf-ft. According to one embodiment of the invention, torque values from more than 50,000 lbf-ft to about 80,000 lbf-ft can be achieved, preferably from about 55,000 lbf-ft to 75,000 lbf-ft, and according to yet another an embodiment of the invention is from about 60,000 lbf-ft to 70,000 lbf-ft, or any combination of these values is higher than 50,000 lbf-ft.

Трубный элемент 105 может быть элементом обсадной колонны ствола скважины, трубным элементом бурильной колонны, трубным элементом, трубным элементом с буртиком и/или другими трубными элементами или их сочетаниями. Трубный элемент 105 может представлять собой однотрубку или предварительно собранную двухтрубку или трехтрубку. Согласно одному примерному варианту осуществления изобретения трубный элемент 105 может быть одной секцией или содержать две или три секции трубы с буртиком или беззамковой трубы или трубы с резьбой, такой как используется как часть лифтовой, обсадной или бурильной колонны. Альтернативно, трубный элемент 105 может представлять собой или содержать секцию трубопровода, такого какой может использоваться при транспортировке жидких и/или текучих материалов. Альтернативно, трубный элемент 105 может представлять собой или содержать один или несколько других трубных конструктивных элементов. Трубный элемент 105 может иметь в сечении кольцевое пространство, характеризующееся по существу цилиндрической, прямоугольной или иной геометрической формой.The pipe element 105 may be a casing string element, a drill pipe element, a pipe element, a collar pipe element and / or other pipe elements, or combinations thereof. The tube element 105 may be a single tube or a pre-assembled two-tube or three-tube. According to one exemplary embodiment of the invention, the tubular member 105 may be a single section or comprise two or three sections of a collar pipe or a lockless pipe or threaded pipe, such as used as part of an elevator, casing or drill string. Alternatively, the tubular member 105 may be or comprise a pipe section, such as may be used in transporting liquid and / or fluid materials. Alternatively, the tubular member 105 may be or comprise one or more other tubular structural members. The tube element 105 may have in cross section an annular space characterized by a substantially cylindrical, rectangular or other geometric shape.

Согласно одному примерному варианту осуществления изобретения, по меньшей мере, часть инструмента 110 для спуска по существу аналогична инструменту для спуска труб или устройству для манипуляции трубными элементами, описанным в совместно переуступленном патенте США №7445050 под названием «Tubular Running Tool», дата подачи заявки 25 апреля 2007 года, и/или в патенте США №7552764 под названием «Tubular Handling Device», дата подачи заявки 4 января 2007 года. Например, один или несколько принципов действия, компонентов и/или других аспектов захватного устройства, описанного в вышеупомянутых противопоставленных материалах, могут реализовываться в одном или нескольких вариантах осуществления инструмента 110 для спуска, элеватора трубных элементов или клинового захвата в полу буровой вышки в пределах объема настоящего изобретения.According to one exemplary embodiment of the invention, at least a portion of the descent tool 110 is substantially similar to the pipe descent tool or tube member manipulation device described in jointly assigned US Pat. No. 7,444,050, entitled “Tubular Running Tool”, filing date 25 April 2007, and / or in US Patent No. 7552764 entitled "Tubular Handling Device", filing date is January 4, 2007. For example, one or more operating principles, components, and / or other aspects of the gripper described in the aforementioned opposed materials may be implemented in one or more embodiments of a descent tool 110, pipe element elevator, or wedge grip in a rig floor within the scope of the present inventions.

Инструмент 110 для спуска выполнен с возможностью зацепления верхним приводом или секцией или компонентом бурильной колонны или для взаимодействия с ними иным образом. Например, как схематически представлено в варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.1A, инструмент 110 для спуска может содержать стыковочное устройство 112, выполненное с возможностью соединения или стыковки иным образом со шпинделем, корпусом и/или иным компонентом верхнего привода или компонентом бурильной колонны. Согласно одному примерному варианту осуществления изобретения стыковочное устройство 112 содержит половину стандартного муфтово-замкового соединения, обычно используемого при буровых работах. Согласно еще одному примерному варианту осуществления изобретения инструмент 110 для спуска функционально, непосредственно или косвенно, например, посредством других соединительных компонентов, например, исполнительных механизмов и/или связующих элементов, соединен с элеватором 120 трубных элементов. В некоторых случаях инструмент для спуска труб и элеватор трубных элементов соединены посредством не более чем пары исполнительных механизмов. Исполнительные механизмы могут быть функционально связаны со связующими элементами, позволяющими располагать трубу в инструменте для спуска труб, и исполнительных механизмов может быть один или несколько. Следует, однако, отметить, что в пределах объема настоящего изобретения находятся и другие устройства сопряжения.The descent tool 110 is adapted to engage with the top drive or section or component of the drill string or otherwise interact with them. For example, as schematically represented in the embodiment of the invention shown in FIG. 1A, the descent tool 110 may include a docking device 112 configured to connect or otherwise dock with a spindle, housing, and / or other top drive component or drill string component. According to one exemplary embodiment of the invention, the docking device 112 comprises half of the standard sleeve-lock joint commonly used in drilling operations. According to another exemplary embodiment of the invention, the descent tool 110 is operatively, directly or indirectly, for example, by means of other connecting components, for example actuators and / or connecting elements, connected to the elevator 120 of the pipe elements. In some cases, a pipe lowering tool and an elevator of pipe elements are connected by no more than a pair of actuators. Actuators can be functionally connected to the connecting elements, allowing you to place the pipe in the tool for lowering pipes, and actuators can be one or more. However, it should be noted that other interfaces are also within the scope of the present invention.

Элеватор 120 трубных элементов может представлять собой элеватор для однотрубок, двухтрубок или трехтрубок в зависимости от типа буровой установки и/или условий (условия) бурения или крепления скважины обсадными трубами. Кроме того, элеватор 120 трубных элементов выполнен с возможностью приема и, по меньшей мере, временного захвата, сцепления посредством сил трения или удержания иным образом трубного элемента 105. Например, элеватор 120 трубных элементов может быть выполнен с возможностью зажима или зом сцепления иным образом посредством сил трения с внутренней поверхностью трубного элемента 105, наружной поверхностью трубного элемента 105 или внутренней и наружной поверхностями трубного элемента 105 или частями их. Степень, в какой элеватор 120 сцепляется посредством сил трения или иным образом удерживает трубу 105, может быть достаточной для удерживания безопасной рабочей нагрузки (БРН), составляющей примерно по меньшей мере 5 тонн или по меньшей мере 15 тонн. Однако в пределах объема настоящего изобретения и другие значения БРН для элеватора 120 трубных элементов, в частности, в пределах массы любой имеющейся трубы.The elevator 120 of the tubular elements may be an elevator for single tubes, double tubes or three tubes depending on the type of drilling rig and / or the conditions (conditions) of drilling or casing drilling of the well. In addition, the elevator 120 of the tube elements is configured to receive and at least temporarily grab, clutch by friction forces or otherwise hold the tube element 105. For example, the elevator 120 of the tube elements may be clamped or secured to the clutch otherwise by friction forces with the inner surface of the tube element 105, the outer surface of the tube element 105 or the inner and outer surfaces of the tube element 105 or parts thereof. The degree to which the elevator 120 is coupled by friction or otherwise holds the pipe 105 may be sufficient to maintain a safe working load (BRN) of at least 5 tons or at least 15 tons. However, within the scope of the present invention, there are other BRN values for the elevator 120 of the pipe elements, in particular within the mass of any existing pipe.

Согласно одному примерному варианту осуществления изобретения, по меньшей мере, часть элеватора 120 трубных элементов по существу аналогична инструменту для спуска труб или другому манипулятору, описанным в совместно переуступленном патенте США №7445050 под названием «Tubular Running Tool», дата подачи заявки 25 апреля 2007 года, и/или в патенте США №7552764 под названием «Tubular Handling Device», дата подачи заявки 4 января 2007 года, или иным образом имеет один или несколько подобных аспектов или принципов работы. Элеватор 120 трубных элементов может альтернативно содержать несколько башмаков и/или иных фрикционных элементов, например, колес, выполненных с возможностью сдавливания в радиальном направлении или касания поверхности трубного элемента 105 и тем самым удержания трубы 105, среди других конструктивных исполнений в пределах объема настоящего изобретения. Предпочтительно, эта поверхность касания элементом элеватора 120 представляет собой наружную поверхность трубы.According to one exemplary embodiment of the invention, at least a portion of the tubular elevator 120 is substantially similar to a pipe descent tool or other manipulator described in jointly assigned U.S. Patent No. 7445050 entitled "Tubular Running Tool", application date April 25, 2007 , and / or in US Patent No. 7552764 entitled "Tubular Handling Device", the filing date of January 4, 2007, or otherwise has one or more of these aspects or principles of operation. The elevator 120 of the tube elements may alternatively comprise several shoes and / or other friction elements, for example, wheels, capable of radially compressing or touching the surface of the tube element 105 and thereby holding the tube 105, among other designs within the scope of the present invention. Preferably, this contact surface of the elevator element 120 is the outer surface of the pipe.

Согласно другим вариантам осуществления изобретения элеватор 120 трубных элементов может характеризоваться конструктивным исполнением, подобным конструктивному исполнению инструмента 110 для спуска труб. Захватный узел инструмента 110 для спуска может быть адаптирован к элеватору 120 трубных элементов и функционально связанным с ним. Согласно еще одному варианту осуществления изобретения плашка клинового захвата в полу буровой может быть функционально связана по существу с аналогичным захватным узлом. Например, элеватор 120 трубных элементов может содержать компонент элеватора с прорезями, содержащий несколько удлиненных прорезей, каждая из которых проходит, по меньшей мере, частично или полностью в направлении, параллельном или по существу параллельном продольной оси трубы, подлежащей свинчиванию и опусканию. Прорези могут иметь любую форму, такую как, например, круглую, полукруглую, эллиптическую, прямоугольную и т.д. Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения с элементом элеватора с прорезями функционально связан компонент элеватора с выточками. Компонент элеватора с выточками может содержать на своей поверхности несколько выточек, проходящих между глубоким концом и мелким концом. Эти выточки предпочтительно соответствуют или совпадают с прорезями компонента элеватора с прорезями. Кроме того, элеватор 120 трубных элементов содержит несколько компонентов качения или скольжения элеватора, функционально связанных с несколькими прорезями и выточками. Эти несколько компонентов качения или скольжения элеватора могут отводиться, по меньшей мере, в части элемента элеватора с прорезями, находясь на глубоком конце соответствующей выточки элеватора. Каждый из компонентов качения или скольжения элеватора может отводиться, по меньшей мере, частично, а в некоторых случаях полностью в прорези компонента элеватора с прорезями, когда элеватор зажимает трубу. В частично отведенном положении захватные компоненты элеватора по-прежнему частично выступают из выточки через элемент элеватора с прорезями для зацепления или касания трубы, конец которой расположен в элеваторе. Кроме того, будучи смещенными от глубокого конца соответствующей выточки элеватора, несколько компонентов качения или скольжения элеватора могут быть открыты для поверхности трубы. Следует понимать, что захватные элементы элеватора могут быть элементами качения и/или скольжения.According to other embodiments of the invention, the tubular elevator 120 may have a design similar to that of the pipe descent tool 110. The gripping assembly of the descent tool 110 may be adapted to and functionally associated with the elevator 120 of the pipe elements. According to yet another embodiment of the invention, the wedge grip plate in the floor of the rig may be operatively associated with a substantially similar grip assembly. For example, the tubular elevator 120 may include a slot elevator component comprising several elongated slots, each of which extends at least partially or completely in a direction parallel or substantially parallel to the longitudinal axis of the pipe to be screwed and lowered. The slots can be of any shape, such as, for example, round, semicircular, elliptical, rectangular, etc. According to some embodiments of the invention, an elevator component with grooves is functionally associated with the slots of the elevator with slots. A grooved elevator component may contain several grooves on its surface extending between the deep end and the shallow end. These recesses preferably correspond to or coincide with the slots of the elevator component with slots. In addition, the elevator 120 of the pipe elements contains several components of the rolling or sliding of the elevator, functionally associated with several slots and recesses. These several components of the rolling or sliding of the elevator can be diverted, at least in part of the element of the elevator with slots, located at the deep end of the corresponding recess of the elevator. Each of the rolling or sliding components of the elevator can be diverted, at least in part, and in some cases completely, in the slots of the elevator component with slots when the elevator clamps the pipe. In the partially retracted position, the elevator gripper components still partially protrude from the undercut through the elevator element with slots to engage or touch the pipe, the end of which is located in the elevator. In addition, when offset from the deep end of the corresponding elevator groove, several rolling or sliding components of the elevator can be opened to the surface of the pipe. It should be understood that the gripping elements of the elevator can be elements of rolling and / or sliding.

Хотя как инструмент 110 для спуска, так и элеватор 120 трубных элементов выполнены с возможностью захвата трубного элемента 105, инструмент 110 для спуска выполнен таким образом и/или выполнен с возможностью управления таким образом, чтобы обычно захватывать концевую часть 105a трубного элемента 105 посредством радиального увеличения элеватора трубных элементов и/или инструмента для спуска, позволяющего увеличенному трубному элементу 105a свободно проходить в инструмент 110 для спуска, причем захватные элементы инструмента расположены так, чтобы захватывать трубу в уменьшенной части 105c. Однако элеватор 120 трубных элементов конструктивно исполнен и/или может управляться таким образом, чтобы захватывать аксиально-промежуточную часть 105b трубы. Например, инструмент 110 для спуска может быть выполнен с возможностью захвата радиально увеличенного заплечика, часто содержащегося в обычных соединениях бурильных труб, а элеватор 120 трубных элементов может быть выполнен с возможностью захвата оставшейся длины соединения меньшего диаметра.Although both the descent tool 110 and the tubular element elevator 120 are capable of gripping the tubular member 105, the descent tool 110 is configured in this way and / or made to be controlled so as to normally grab the end portion 105a of the tubular member 105 by radial increase the elevator of the pipe elements and / or the descent tool, allowing the enlarged pipe element 105a to freely pass into the descent tool 110, the gripping elements of the tool being arranged so that ahvatyvat pipe into a reduced portion 105c. However, the elevator 120 of the pipe elements is structurally designed and / or can be controlled in such a way as to capture the axial-intermediate part 105b of the pipe. For example, a descent tool 110 may be configured to grip a radially enlarged shoulder, often contained in conventional drill pipe joints, and pipe elevator 120 may be configured to grip the remaining joint length of a smaller diameter.

Согласно одному варианту осуществления изобретения механизм 130 наклона штроп содержит держатель 140, два исполнительных механизма 150, каждый из которых проходит между инструментом 110 для спуска и элеватором 120, и два других исполнительных механизма 160, каждый из которых проходит между держателем 140 и соответствующим одним из исполнительных механизмов 150. Альтернативный подход мог бы содержать поворотный исполнительный механизм на конце шарнира 150a в сочетании с линейным исполнительным механизмом 150. Концы каждого исполнительного механизма 150, 160 могут быть выполненными поворотными, например, могут содержать проушину или крюк, через которую или который может крепиться палец или другое соединительное средство. Таким образом, концы 150а исполнительных механизмов 150 могут быть поворотно прикреплены к инструменту 110 для спуска или промежуточной конструкции, соединенной с инструментом 110 для спуска, а противоположные концы 150b исполнительных механизмов 150 могут быть поворотно прикреплены к элеватору 120 или промежуточной конструкции, соединенной с элеватором 120. Подобным образом, концы 160а исполнительных механизмов 160 могут быть поворотно прикреплены к держателю 140, а противоположные концы 160b исполнительных механизмов 160 могут быть поворотно прикреплены к исполнительным механизмам 150 или промежуточной конструкции, соединенной с исполнительными механизмами 150. Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения предусмотрены пары исполнительных механизмов, например, два или четыре, а в других предусмотрены один исполнительный механизм и одна или две пары связующих элементов. Следует, однако, отметить, что в пределах объема настоящего изобретения и другие устройства сопряжения. Согласно одному варианту осуществления изобретения нет связующих элементов между нижней частью элеватора 120 трубных элементов и верхним приводом или инструментом 110 для спуска. Элеватор 120 трубных элементов может действовать посредством устройства отвода, такого как одно или несколько колес, которые могут прикладывать нагрузку и/или убирать нагрузку от трубы, в выточке в элеваторе 120 трубных элементов.According to one embodiment of the invention, the slope tilt mechanism 130 comprises a holder 140, two actuators 150, each of which extends between the descent tool 110 and the elevator 120, and two other actuators 160, each of which extends between the holder 140 and the corresponding one of the actuators mechanisms 150. An alternative approach could include a rotary actuator at the end of the hinge 150a in combination with a linear actuator 150. The ends of each actuator 150, 160 may be rotatable, for example, may include an eyelet or hook through which or which a pin or other connecting means may be attached. Thus, the ends 150a of the actuators 150 can be pivotally attached to the descent tool 110 or an intermediate structure connected to the descent tool 110, and the opposite ends 150b of the actuators 150 can be pivotally attached to the elevator 120 or the intermediate structure connected to the elevator 120 Similarly, the ends 160a of the actuators 160 can be pivotally attached to the holder 140, and the opposite ends 160b of the actuators 160 can be pivotally attached to actuators 150 or an intermediate structure connected to actuators 150. According to some embodiments of the invention, pairs of actuators are provided, for example, two or four, while others provide one actuator and one or two pairs of coupling elements. However, it should be noted that, within the scope of the present invention, there are other interface devices. According to one embodiment of the invention, there are no connecting elements between the lower part of the elevator 120 of the pipe elements and the upper drive or tool 110 for descent. The elevator 120 of the pipe elements can act by means of a tapping device, such as one or more wheels that can apply a load and / or remove the load from the pipe, in a recess in the elevator 120 of the pipe elements.

Согласно примерному варианту осуществления изобретения, показанному на Фиг.1A, конец 160b каждого исполнительного механизма 160 поворотно соединен с соответствующим держателем 155, позиционно неподвижным относительно соответствующего исполнительного механизма 150, находящимся в промежуточном положении между концами 150a, 150b исполнительного механизма 150. Каждый держатель 155 может иметь П-образный профиль или может быть выполнен иным образом для приема и поворотного соединения с концом 160b соответствующего исполнительного механизма 160. Держатели 155 могут быть соединены с соответствующим исполнительным механизмом 150 одним или несколькими болтами 156, как показано на Фиг.1A, хотя могут быть использованы и другие крепежные средства.According to the exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 1A, the end 160b of each actuator 160 is pivotally coupled to a respective holder 155 positionally stationary relative to a corresponding actuator 150 located in an intermediate position between the ends 150a, 150b of the actuator 150. Each holder 155 may have a U-shaped profile or can be made otherwise for receiving and rotary connection with the end 160b of the corresponding actuator 160. Holder and 155 may be connected to the corresponding actuator 150 by one or more bolts 156, as shown in FIG. 1A, although other fastening means may be used.

Концевые точки 160a исполнительных механизмов 160 смещены от концевых точек 150a исполнительных механизмов 150, за счет чего выдвижение и втягивание исполнительных механизмов 160 вызывает поворот исполнительных механизмов 150 относительно инструмента 110 для спуска. Например, концевые точки 160a каждая смещена от соответствующих концевых точек 150a в направлениях X и Z в системе координат, показанной на Фиг.1A. Однако, согласно другим вариантам осуществления изобретения каждая из концевых точек 160а может быть смещена от соответствующих концевых точек 150a лишь в одном из направлений X и Z, но при этом все равно обеспечивается поворот исполнительных механизмов 150 относительно инструмента 110 для спуска (т.е., поворот относительно оси, проходящей через обе концевые точки 150a и параллельно оси Y системы координат, показанной на Фиг.1A).The endpoints 160a of the actuators 160 are offset from the endpoints 150a of the actuators 150, whereby the extension and retraction of the actuators 160 causes the actuators 150 to rotate relative to the descent tool 110. For example, the end points 160a are each offset from the corresponding end points 150a in the X and Z directions in the coordinate system shown in FIG. 1A. However, according to other embodiments of the invention, each of the endpoints 160a can be offset from the corresponding endpoints 150a in only one of the X and Z directions, but the actuators 150 are still rotated relative to the descent tool 110 (i.e., rotation about an axis passing through both end points 150a and parallel to the Y axis of the coordinate system shown in FIG. 1A).

Каждый из исполнительных механизмов 150 и исполнительных механизмов 160 может представлять собой линейно приводимый цилиндр, причем цилиндр имеет гидравлический, электрический, механический, пневматический привод или их сочетание. Согласно примерному варианту осуществления, показанному на Фиг.1A, каждый исполнительный механизм 150, 160 содержит цилиндрический корпус, из которого проходит один цилиндрический шток (например, поршня). Однако согласно другим вариантам осуществления изобретения один или несколько исполнительных механизмов 150, 160 могут представлять собой многоступенчатый исполнительный механизм, содержащий более одного корпуса и/или цилиндра, возможно, в телескопическом конструктивном исполнении, таким образом, обеспечивая среди других возможных преимуществ увеличенную длину рабочего хода и/или более компактное решение. Телескопическое конструктивное исполнение может позволить устройству работать с удалением одного или нескольких исполнительных механизмов, предпочтительно, пары исполнительных механизмов (например, 150) (не показано).Each of the actuators 150 and actuators 160 may be a linearly actuated cylinder, the cylinder having a hydraulic, electric, mechanical, pneumatic actuator, or a combination thereof. According to the exemplary embodiment shown in FIG. 1A, each actuator 150, 160 comprises a cylindrical body from which one cylindrical rod (e.g., piston) extends. However, according to other embodiments of the invention, one or more actuators 150, 160 may be a multi-stage actuator comprising more than one housing and / or cylinder, possibly in a telescopic design, thereby providing, among other possible advantages, an increased stroke length and / or more compact solution. The telescopic design may allow the device to work with the removal of one or more actuators, preferably a pair of actuators (e.g. 150) (not shown).

Согласно проиллюстрированному варианту осуществления изобретения каждый исполнительный механизм 150 содержит цилиндр, соединенный с инструментом 110 для спуска, причем из цилиндра выходит шток, поворотно-соединенный с элеватором 120. Кроме того, каждый исполнительный механизм 160 содержит цилиндр, соединенный с держателем 140 инструмента 110 для спуска, причем из противоположного конца цилиндра выходит шток, поворотно-соединенный с соответствующим держателем 155. Каждый держатель 155 соединен с цилиндром соответствующего исполнительного механизма 150 возле конца цилиндра, из которого выходит шток. Однако в пределах объема настоящего изобретения находятся и другие конструктивные исполнения механизма 130 наклона штроп.According to an illustrated embodiment of the invention, each actuator 150 comprises a cylinder connected to the descent tool 110, with a rod coming out of the cylinder rotatably connected to the elevator 120. In addition, each actuator 160 comprises a cylinder connected to the holder 140 of the descent tool 110 moreover, from the opposite end of the cylinder there is a rod rotationally connected to the corresponding holder 155. Each holder 155 is connected to the cylinder of the corresponding actuator ZMA 150 near the end of the cylinder from which the piston rod. However, within the scope of the present invention are other structural designs of the tilt mechanism 130.

Конструктивное исполнение, показанное на Фиг.1A, может относиться к начальной или промежуточной стадии подготовки трубного элемента к сборке в трубную колонну. Таким образом, исполнительные механизмы 160 могут быть выдвинуты для поворота исполнительных механизмов 150 от центральной осевой линии трубной колонны, а исполнительные механизмы 150 могут быть выдвинуты для начального расположения элеватора 120 на аксиально-промежуточной части 105b трубного элемента 105. На практике каждый трубный элемент 105 может содержать ограничитель 105 с захвата элеватором, задающий аксиально-промежуточный участок 105b, на котором подъемник 120 должен быть расположен до зажима трубного элемента 105. Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения использование элеватора 120 трубных элементов для захвата трубного элемента 105 за ограничителем 105c (т.е. слишком близко к концу 105а) может механически повредить трубный элемент 105, сократив, таким образом, его срок службы. Согласно одному примерному варианту осуществления изобретения ограничитель 105c может находиться в двух футах от конца 105а трубного элемента 105 или, возможно, на расстоянии примерно 5-10% общей длины трубного элемента 105. Следует, однако, отметить, что в пределах объема настоящего изобретения точное расположение ограничителя 105c может варьироваться. Например, расстояние, отделяющее конец 105a трубного элемента 105 от ограничителя 105c захвата, может быть равно или, по меньшей мере, незначительно больше расстояния, на которое трубный элемент 105 должен быть вставлен в инструмент 110 для спуска, как показано на последующих фигурах и описано ниже.The design shown in FIG. 1A may relate to the initial or intermediate stage of preparing the tubular member for assembly into the tubing string. Thus, actuators 160 can be extended to rotate actuators 150 from the centerline of the tubular string, and actuators 150 can be extended to initially position elevator 120 on the axially-intermediate portion 105b of tube element 105. In practice, each tube element 105 can contain a limiter 105 with a grip elevator defining an axially-intermediate section 105b, on which the lift 120 should be located before the clamping of the tube element 105. According to some variant In an embodiment of the invention, using the tubular element elevator 120 to grip the tubular member 105 behind the stopper 105c (i.e., too close to the end 105a) can mechanically damage the tubular member 105, thereby shortening its service life. According to one exemplary embodiment of the invention, the stopper 105c may be two feet from the end 105a of the tube element 105, or possibly at a distance of about 5-10% of the total length of the tube element 105. It should be noted, however, that the exact location is within the scope of the present invention. limiter 105c may vary. For example, the distance separating the end 105a of the tubular member 105 from the catch limiter 105c may be equal to or at least slightly greater than the distance that the tubular member 105 is to be inserted into the descent tool 110, as shown in the following figures and described below .

Исполнительные механизмы 150, 160 могут быть приведены в действие для установки элеватора 120 на промежуточном участке 105b трубного элемента 105, как показано на Фиг.1A. Затем может быть приведен в действие элеватор 120 для зажима трубного элемента 105 или сцепления с ним посредством сил трения иным образом. Затем, как показано на Фиг.1B, исполнительные механизмы 160 могут быть приведены в действие для поворота элеватора 120 и трубного элемента 105 к осевой линии трубной колонны и/или инструмента 110 для спуска, например, путем втягивания исполнительных механизмов 160, тем самым, вызывая поворот исполнительных механизмов 150 вокруг их точек 150а крепления. Этого можно добиться и за счет простого перемещения трубного элемента вверх через устройство втягивания (например, расположенное в муфте 120). Согласно еще одному варианту осуществления изобретения элеватору 120 и зажатому трубному элементу может быть позволено падать к средине под инструмент для спуска под действием силы тяжести, тянущей трубный элемент в самую нижнюю точку дуги диапазона перемещения элеватора. При продолжении этого перемещения конец 105a трубного элемента 105 расположен в нижнем отверстии инструмента 110 для спуска или возле него, как показано на Фиг.1C. Согласно одному примерному варианту осуществления изобретения это действие продолжается, пока элеватор 120 трубных элементов и трубный элемент 105 не будут выставлены практически соосно с инструментом 110 для спуска, как показано на Фиг.1D.Actuators 150, 160 may be actuated to mount the elevator 120 in the intermediate portion 105b of the tubular member 105, as shown in FIG. 1A. The elevator 120 may then be actuated to clamp or engage the tubular member 105 by means of friction forces otherwise. Then, as shown in FIG. 1B, actuators 160 may be actuated to rotate the elevator 120 and tube element 105 to the centerline of the pipe string and / or descent tool 110, for example, by retracting the actuators 160, thereby causing rotation of actuators 150 around their attachment points 150a. This can be achieved by simply moving the tube element up through the retraction device (for example, located in the sleeve 120). According to yet another embodiment of the invention, the elevator 120 and the clamped tube element may be allowed to fall toward the middle under the descent tool by gravity pulling the tube element to the lowest point of the arc of the elevator travel range. Continuing this movement, the end 105a of the tubular member 105 is located in or near the lower opening of the descent tool 110, as shown in FIG. 1C. According to one exemplary embodiment of the invention, this action continues until the elevator 120 of the tube elements and the tube element 105 are aligned substantially coaxially with the descent tool 110, as shown in FIG.

На последующих стадиях этого процесса исполнительные механизмы 150 могут быть приведены в действие для вставки конца 105а трубного элемента 105 в инструмент 110 для спуска, как показано на Фиг.1E, 1F и 1G. Например, исполнительные механизмы 150 могут быть втянуты для втягивания конца 105а трубного элемента 105 в инструмент 110 для спуска. Как показано на Фиг.1G, исполнительные механизмы 150 и исполнительный механизм 160 могут быть полностью втянуты, и при этом значительная часть конца 105a трубного элемента 105 может быть вставлена в инструмент 110 для спуска. Инструмент 110 для спуска может быть выполнен таким образом, чтобы после этого захватывать трубный элемент 105, и при этом трубный элемент 105 удерживается, даже после того, как элеватор 120 трубных элементов впоследствии отцепляют от трубного элемента 105. Альтернативно, элеватор 120 трубных элементов может действовать так, чтобы непосредственно соединять трубный элемент 105 с инструментом 110 для спуска труб. Согласно одному варианту осуществления изобретения элеватором 120 трубных элементов захватывается, по меньшей мере, часть поверхности трубного элемента. Элеватор 120 трубных элементов может сцепляться с внутренней и/или наружной областью трубного элемента, как и захватные элементы (не показанные) инструмента 110 для спуска. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения элеватор 120 и инструмент 110 для спуска каждый могут взаимодействовать с наружной поверхностью трубного элемента, или же элеватор 120 взаимодействует с наружной поверхностью, а инструмент 110 для спуска взаимодействует, по меньшей мере, с внутренней поверхностью трубного элемента. Элеватор 120 трубных элементов может взаимодействовать с трубным элементом по любой поверхности трубного элемента, ближней к концу трубного элемента или дальней от него. Затем элеватор 120 трубных элементов может действовать для расположения трубного элемента для взаимодействия с инструментом 110 для спуска и удерживания им. Затем инструмент 110 для спуска может захватывать по меньшей мере одну другую поверхность трубного элемента частью инструмента 110 для спуска, и при этом трубный элемент удерживается исключительно в результате направленной вниз силы, создаваемой массой трубного элемента, взаимодействующего с частью инструмента 110 для спуска, т.е., даже если элеватор 120 выпустит трубный элемент, инструмент 110 для спуска будет держать его.In the subsequent stages of this process, actuators 150 may be actuated to insert the end 105a of the tubular member 105 into the descent tool 110, as shown in FIGS. 1E, 1F, and 1G. For example, actuators 150 may be retracted to retract the end 105a of the tubular member 105 into the descent tool 110. As shown in FIG. 1G, actuators 150 and actuator 160 can be fully retracted, and a significant portion of the end 105a of the tube element 105 can be inserted into the descent tool 110. The descent tool 110 may be configured so as to grab the tubular member 105 and the tubular member 105 is held even after the tubular elevator 120 is subsequently detached from the tubular member 105. Alternatively, the tubular elevator 120 may act so as to directly connect the tubular member 105 to the pipe lowering tool 110. According to one embodiment of the invention, at least a portion of the surface of the tube element is captured by an elevator 120 of the tube elements. The tubular element elevator 120 may engage with the inner and / or outer region of the tubular element, as can the gripping elements (not shown) of the descent tool 110. According to one preferred embodiment of the invention, the elevator 120 and the descent tool 110 can each interact with the outer surface of the tube element, or the elevator 120 interacts with the outer surface and the descent tool 110 interacts with at least the inner surface of the tube element. Elevator 120 of the pipe elements can interact with the pipe element on any surface of the pipe element near the end of the pipe element or farthest from it. Then, the elevator 120 of the pipe elements can act to position the pipe element to interact with the tool 110 for lowering and holding them. Then, the descent tool 110 can capture at least one other surface of the tubular member with a portion of the descent tool 110, and the tubular member is held solely by the downward force exerted by the mass of the tubular member interacting with the portion of the descent tool 110, i.e. ., even if the elevator 120 releases the tubular element, the descent tool 110 will hold it.

После того как конец 105а трубного элемента 105 достаточно или, предпочтительно, полностью вставлен в инструмент 110 для спуска и захвачен и зажат им, часть инструмента 110 для спуска может образовывать уплотнение для текучей среды с концом 105a трубного элемента 105. Например, для образования уплотнения для текучей среды в конце 105a трубного элемента 105 и/или вокруг него могут устанавливаться один или несколько фланцев и/или других уплотняющих компонентов. Эти уплотняющие компоненты могут, по меньшей мере, частично содержать резину или другой податливый материал или их любое сочетание. Уплотняющие компоненты могут дополнительно или альтернативно содержать металлический или другой не податливый материал. Согласно одному примерному варианту осуществления изобретения уплотняющие компоненты могут содержать резьбовое соединение, такое как обычное муфтово-замковое соединение.After the end 105a of the tube element 105 is sufficiently or preferably completely inserted into the gripping tool 110 and is gripped and gripped by it, part of the trigger tool 110 may form a fluid seal with the end 105a of the tube element 105. For example, to form a seal for fluid at the end 105a of the pipe element 105 and / or around it can be installed one or more flanges and / or other sealing components. These sealing components may at least partially contain rubber or other malleable material, or any combination thereof. The sealing components may additionally or alternatively contain metallic or other non-malleable material. According to one exemplary embodiment of the invention, the sealing components may comprise a threaded connection, such as a conventional sleeve-lock connection.

Способ, последовательно показанный на Фиг.1A-G, может быть использован для взятия однотрубной свечи бурильной колонны или другого трубного элемента (например, трубного элемента 105) со стеллажа для труб, из другого сооружения для хранения, грузоподъемного инструмента и/или другого сооружения или механизма поставки труб, и затем установки однотрубной свечи в бурильную или другую трубную колонну. Способ, последовательно показанный на Фиг.1A-G, или его части, может быть осуществлен и в обратном порядке для демонтажа трубного элемента из колонны и, например, для укладки демонтированных трубных элементов на стеллаж для туб и/или в другое сооружение. Например, способ может также предусматривать стадию, на которой элеватор трубных элементов после захвата отцепляют, и, предпочтительно, стадию, на которой трубный элемент зажимают инструментом для спуска и/или трубный элемент, зажатый инструментом для спуска, опускают на несущую поверхность. Эти стадии могут выполнять вручную или автоматически посредством устройства управления, которое перед отпусканием элеватора 120 трубных элементов подтверждает зажатие трубного элемента.The method sequentially shown in FIGS. 1A-G may be used to take a single pipe drill pipe plug or other pipe element (e.g., pipe element 105) from a pipe rack, from another storage structure, a lifting tool and / or other structure, or a pipe delivery mechanism, and then installing a single pipe candle in a drill pipe or other pipe string. The method sequentially shown in FIGS. IA-G, or parts thereof, can be carried out in the reverse order to dismantle the tubular element from the column and, for example, to lay the dismantled tubular elements on a tube rack and / or in another structure. For example, the method may also include a stage in which the elevator of the tubular elements is uncoupled after gripping, and preferably a stage in which the tubular element is clamped by the descent tool and / or the tubular element clamped by the descent tool is lowered onto the supporting surface. These steps can be performed manually or automatically by means of a control device which, before releasing the elevator 120 of the tube elements, confirms the clamping of the tube element.

Альтернативно, способ, по меньшей мере, частичного отцепления трубного элемента может предусматривать стадию, на которой используют инструмент для спуска для взаимодействия с трубным элементом, затем стадию, на которой к трубному элементу любым средством, например, верхним приводом, прикладывают вращающую силу. Частью инструмента для спуска захватывают, по меньшей мере, одну поверхность трубного элемента. Далее элеватор трубных элементов может взаимодействовать с трубным элементом, например в порядке, обратном захвату трубного элемента, и затем инструмент для спуска опускают, чтобы устранить взаимодействие между трубным элементом и трубной колонной. Затем трубный элемент поднимают для отцепления по меньшей мере одной части поверхности инструмента для спуска. В некоторых случаях опускание инструмента для спуска и подъем трубного элемента могут осуществлять одновременно. Эти стадии могут осуществлять вручную или автоматически.Alternatively, the method of at least partially disengaging the tubular member may include a step in which a descent tool is used to interact with the tubular member, then a step in which a rotational force is applied to the tubular member by any means, such as an overhead drive. A part of the descent tool captures at least one surface of the tubular member. Further, the elevator of the tube elements can interact with the tube element, for example in the reverse order of gripping the tube element, and then the descent tool is lowered to eliminate the interaction between the tube element and the tube string. The tube element is then lifted to disengage at least one part of the surface of the descent tool. In some cases, lowering the descent tool and lifting the tubular element can be carried out simultaneously. These stages can be carried out manually or automatically.

В других случаях трубный элемент может быть, по меньшей мере, частично отсоединен от трубной колонны посредством приведения инструмента для спуска во взаимодействие с трубным элементом, затем прикладывания к трубному элементу достаточной вращающей силы любым средством, например, верхним приводом. Предпочтительно, эту вращающую силу прикладывают, по меньшей мере, посредством захватных элементов инструмента для спуска и, предпочтительнее лишь посредством их. Далее, элеватор трубных элементов может взаимодействовать с трубным элементом в порядке, обратном тому, в каком трубный элемент подавали в инструмент для спуска при операции свинчивания, описанной в настоящем документе. Пока элеватор трубных элементов удерживает отвинчиваемый трубный элемент, захватное устройство инструмента для спуска освобождают. Этого можно добиться, например, путем перемещения хомута или его сегментов инструмента для спуска, по меньшей мере, частично в направлении, имеющем аксиальную составляющую вдоль зажатого трубного элемента, для отсоединения по меньшей мере одной части поверхности трубного элемента, зажатой частью инструмента для спуска. Затем трубный элемент можно удалить из устройства для манипуляции трубными элементами. Другие операции по освобождению трубных элементов из захватного устройства также описаны в настоящем документе.In other cases, the tubular member may be at least partially detached from the tubing string by bringing the descent tool into contact with the tubular member, then applying sufficient rotational force to the tubular member by any means, such as a top drive. Preferably, this rotational force is applied at least by means of the gripping elements of the descent tool and, more preferably, only by means of them. Further, the elevator of the tube elements can interact with the tube element in the reverse order to that in which the tube element was fed into the descent tool during the make-up operation described herein. While the elevator of the tube elements holds the unscrewable tube element, the gripper of the descent tool is released. This can be achieved, for example, by moving the clamp or its segments of the tool for lowering, at least partially in the direction having an axial component along the clamped tube element, to disconnect at least one part of the surface of the tube element, clamped part of the tool for descent. Then the tubular element can be removed from the device for manipulating the tubular elements. Other operations to release tubular elements from the gripper are also described herein.

Во время этих операций инструмент 110 для спуска может быть использован для захвата и зажима трубного элемента, устанавливаемого в трубную колонну или удаляемого из нее. На Фиг.2 показан разрез, по меньшей мере, части одного примерного варианта осуществления инструмента 110 для спуска в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения. Инструмент 110 для спуска содержит элемент 210 с выемками, элемент 220 с прорезями или перфорированный иным образом, и несколько захватных элементов, т.е., элементов скольжения или качения 230, или их сочетание.During these operations, the descent tool 110 may be used to grip and clamp the tubular member to be inserted into or removed from the tubing string. Figure 2 shows a section of at least part of one exemplary embodiment of a descent tool 110 in accordance with one or more embodiments of the present invention. The descent tool 110 comprises a recessed element 210, a recessed element 220 or otherwise perforated, and several gripping elements, i.e., sliding or rolling elements 230, or a combination thereof.

Трубный элемент 105 может не быть одинаковым по размерам или иным образом идеальным. То есть, трубный элемент 105 может не характеризоваться идеальной округлостью или круглой формой, т.е., все точки на наружной поверхности трубного элемента в некотором аксиальном положении могут не образовывать идеальный круг. Альтернативно или дополнительно, трубный элемент 105 может не обладать идеальной цилиндричностью, т.е., все точки внешней поверхности могут не находиться на равном расстоянии от продольной оси 202 инструмента 110 для спуска, и/или трубный элемент 105 может не обладать идеальной концентричностью, т.е., оси всех элементов сечения внешней поверхности могут не совпадать с продольной осью 202.The tube element 105 may not be the same size or otherwise ideal. That is, the tube element 105 may not be characterized by perfect roundness or round shape, i.e., all points on the outer surface of the tube element in some axial position may not form an ideal circle. Alternatively or additionally, the tube element 105 may not have perfect cylindricality, i.e., all points of the outer surface may not be equally spaced from the longitudinal axis 202 of the descent tool 110, and / or the tube element 105 may not have perfect concentricity, t .e., the axes of all the elements of the cross section of the outer surface may not coincide with the longitudinal axis 202.

Таким образом, часть инструмента для спуска выполнена с возможностью сцепления посредством сил трения по меньшей мере с одной поверхностью трубного элемента, достаточного, чтобы зажать трубный элемент и, предпочтительно, дополнительно прикладывать крутящий момент к трубному элементу. Инструмент для спуска может быть выполнен с возможностью сцепления посредством сил трения с внутренней поверхностью трубного элемента, наружной поверхностью или обеими, как описано в настоящем документе. Элемент 210 с выточками может представлять собой по существу цилиндрический или иной формы элемент, содержащий несколько выполненных в нем выточек 214. Выточки 214 могут проходить между глубоким и мелким концами. Перфорированный элемент 220, обычно с прорезями и в настоящем документе именуемый элементом с прорезями (но без ограничения этим конструктивным исполнением), может представлять собой по существу цилиндрический или иной формы кольцевой пространственный элемент, содержащий несколько выполненных в нем прорезей (или отверстий иной формы) 222. Прорези могут быть удлиненными и проходить, по меньшей мере, частично, в направлении, по существу параллельном продольной оси трубного элемента, с которым выполняют манипуляции. Несколько удлиненных прорезей могут быть зафиксированы относительно нескольких выточек. Кроме того, прорези могут перекрываться выточками, по меньшей мере, частично или полностью. Предпочтительно, каждая прорезь 222 предназначена для взаимодействия с одной из выточек 214 элемента 210c выточками для удерживания одного из захватных элементов 230. Кроме того, каждая выточка 214 и прорезь 222 выполнены такими, что когда захватный элемент 230 перемещается из положения максимальной глубины 214a выточки 214, захватный элемент 230 выступает дальше через прорезь 222 и за периметр 224 элемента 220 с прорезями, а когда захватный элемент 230 перемещается в положение максимальной глубины 214a выточки 214, катящийся или скользящий элемент 230 также перемещается в сторону втянутого положения, по меньшей мере, частично во внутреннем периметре 224 элемента 220 с прорезями.Thus, a part of the descent tool is adapted to engage by means of friction with at least one surface of the tube element, sufficient to clamp the tube element and, preferably, to additionally apply torque to the tube element. The descent tool may be adapted to engage by friction with the inner surface of the tubular member, the outer surface, or both, as described herein. The recess element 210 may be a substantially cylindrical or other shape element containing several recesses 21 formed therein. Recesses 214 may extend between the deep and shallow ends. The perforated element 220, usually with slots and hereinafter referred to as a slit element (but without limitation by this embodiment), can be a substantially cylindrical or other form of an annular spatial element containing several slots (or holes of a different shape) made therein 222 The slots may be elongated and extend at least partially in a direction substantially parallel to the longitudinal axis of the pipe element being manipulated. Several elongated slots can be fixed relative to several grooves. In addition, the slots can be overlapped by recesses, at least partially or completely. Preferably, each slot 222 is designed to interact with one of the recesses 214 of the element 210c with recesses to hold one of the gripping elements 230. In addition, each recess 214 and the slot 222 are made such that when the gripping element 230 moves from the maximum depth position 214a of the recess 214, the gripping element 230 protrudes further through the slot 222 and beyond the perimeter 224 of the slotted element 220, and when the gripping element 230 moves to the maximum depth position 214a of the recess 214, the rolling or sliding element 230 also schaetsya toward the retracted position, at least partially in the inner perimeter 224 of the slotted member 220.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения скользящие или катящиеся элементы или их сочетание (в тексте настоящего описания эти элементы именуются также «захватными элементами») удерживаются, по меньшей мере, по существу между прорезями и выточками. При нахождении на мелком конце выточки захватные элементы за счет их размеров удерживаются соответствующей прорезью с частичным выступанием через нее и взаимодействием с трубным элементом, находящимся рядом с ними. Захватный элемент на глубоком конце выточки будет обычно выступать менее чем примерно на 20% своего радиуса, предпочтительно, менее, чем примерно на 10% своего радиуса, предпочтительнее, менее, чем примерно на 5% своего радиуса, а согласно одному варианту осуществления вообще не будет выступать через соответствующее отверстие элемента с прорезями. Следует понимать, что несколько «захватных элементов», упоминаемых по тексту настоящего описания, в любом данном случае могут быть скользящими элементами, катящимися элементами или их сочетанием.According to one preferred embodiment of the invention, sliding or rolling elements, or a combination thereof (in the text of the present description, these elements are also referred to as "gripping elements") are held at least essentially between the slots and recesses. When located at the shallow end of the undercut, the gripping elements due to their size are held by the corresponding slot with a partial protrusion through it and interacting with the pipe element located next to them. The gripping element at the deep end of the undercut will generally protrude less than about 20% of its radius, preferably less than about 10% of its radius, more preferably less than about 5% of its radius, and according to one embodiment it will not protrude through the corresponding hole of the element with slots. It should be understood that several "gripping elements" referred to in the text of the present description, in any given case, can be sliding elements, rolling elements, or a combination thereof.

Несколько захватных элементов 230 могут быть выполнены с возможностью перемещения вниз, например, частично или исключительно под действием силы тяжести, прикладываемой к трубному элементу, когда он находится во взаимодействии с ними, и при этом инструмент для спуска может зажимать трубный элемент. По мере того как захватные элементы перемещаются в сторону мелкого конца их соответствующей выточки, несколько захватных элементов могут эффективно зажиматься между соответствующими выточками и самим трубным элементом, вызывая захват посредством сил трения. Предпочтительно, захват происходит, когда трубный элемент перемещается вниз относительно инструмента для спуска, в частности, относительно захватного устройства в нем. Возможен и силовой захват, при котором захватные элементы могут быть направлены под воздействием в нужное положение, например, пружинами или приводными устройствами, связанными с каждым захватным элементом, или муфтой, функционально связанной с каждым таким захватным элементом (не показана). Это захватывание представляет собой обратимый процесс, то есть отсоединение трубного элемента может происходить в обратном порядке - путем перемещения трубного элемента или трубной колонны вверх или иначе в сторону инструмента для спуска. Альтернативно, отсоединение трубного элемента может быть результатом направленного вниз движения катящихся или скользящих элементов 230 в зависимости от ориентации инструмента для спуска труб и захватного узла и его захватных элементов в нем. Каждый из нескольких захватных элементов 220 может быть отведен, по меньшей мере, частично, по меньшей мере в одну прорезь элемента с прорезями, когда трубный манипулятор захватывает трубный элемент. В некоторых случаях каждый катящийся или скользящий элемент 220 может быть отведен в одну, две, три или более элементов с прорезями. Каждый из нескольких захватных элементов 220 может быть отведен частично, почти полностью или полностью по меньшей мере в одну прорезь элемента с прорезями и по меньшей мере одну выточка элемента с выточками, когда устройство для манипуляции трубными элементами отсутствует или задействовано, но не захватывает трубный элемент. Предпочтительно, отвод является лишь частичным, и при этом захватные элементы находятся во взаимодействии, когда трубный элемент зацеплен, поскольку это может способствовать захвату. Таким образом, будучи отведенными частично, захватные элементы по-прежнему частично выступают из выточки через элемент с прорезями, чтобы зацепляться или взаимодействовать с трубным элементом, содержащий конец, находящийся в них. Инструмент для спуска труб может быть функционально соединен с манипулятором или питателем, предназначенным для помещения или подачи трубного элемента в инструмент или удаления трубного элемента из него. Этот манипулятор может быть частью соответствующего элеватора трубных элементов или совершенно отдельным компонентом.Several gripping elements 230 can be made to move downward, for example, partially or exclusively under the action of gravity applied to the tube element when it is in contact with them, and the descent tool can clamp the tube element. As the gripping elements move toward the shallow end of their respective undercut, several gripping elements can be effectively clamped between the corresponding grooves and the tube element itself, causing gripping by friction forces. Preferably, gripping occurs when the tubular element moves downward relative to the descent tool, in particular relative to the gripping device therein. A power gripper is also possible, in which the gripping elements can be directed under the influence to the desired position, for example, by springs or drive devices associated with each gripping element, or a clutch functionally connected to each such gripping element (not shown). This gripping is a reversible process, that is, the detachment of the tube element can occur in the reverse order - by moving the tube element or tube string up or otherwise towards the descent tool. Alternatively, the detachment of the tubular element may be the result of a downward movement of the rolling or sliding elements 230 depending on the orientation of the pipe release tool and gripper assembly and its gripping elements therein. Each of several gripping elements 220 may be retracted at least partially into at least one slot of the slotted element when the pipe arm grabs the pipe element. In some cases, each rolling or sliding member 220 may be retracted into one, two, three, or more slotted members. Each of several gripping elements 220 can be diverted partially, almost completely or completely, into at least one slot of the element with slots and at least one undercut of the element with recesses when the device for manipulating the pipe elements is absent or involved, but does not capture the pipe element. Preferably, the retraction is only partial, and the gripping elements are in contact when the tubular element is engaged, as this may contribute to the gripping. Thus, being partially retracted, the gripping elements still partially protrude from the undercut through the slotted element in order to engage or interact with the tube element containing the end located therein. The pipe lowering tool may be operatively connected to a manipulator or feeder designed to place or feed a pipe element into the tool or remove a pipe element from it. This manipulator can be part of the corresponding elevator of the pipe elements or a completely separate component.

Каждая прорезь 222 может характеризоваться овальным или иным удлиненным профилем, т.е., каждая прорезь 222 больше в длину, чем в ширину. Длина прорези 222, по меньшей мере, по существу, и, предпочтительно, полностью находится в направлении продольной оси 202 инструмента ПО для спуска. Стенки каждой прорези 222 могут сужаться на конус радиально вовнутрь в сторону глубокого конца соответствующей выточки, и/или уклон выточки между глубоким и мелким концами может быть выполнен круче для обеспечения более быстрого захвата и отвода.Each slot 222 may have an oval or other elongated profile, i.e., each slot 222 is longer in length than in width. The length of the slot 222 is at least substantially and preferably completely in the direction of the longitudinal axis 202 of the descent tool. The walls of each slot 222 can taper radially inward toward the deep end of the corresponding undercut, and / or the slope of the undercut between the deep and shallow ends can be steeper to allow for faster grip and retraction.

Каждая выточка 214 может характеризоваться шириной (перпендикулярно плоскости страницы на Фиг.2), которая, по меньшей мере, почти равна или чуть больше ширины или диаметра каждого захватного элемента 230. Каждая выточка 214 может характеризоваться также длиной, превышающей минимальную длину прорези 222. Ширина или диаметр захватного элемента 230, по меньшей мере, превышает ширину внутреннего профиля прорези 222.Each groove 214 may be characterized by a width (perpendicular to the page plane of FIG. 2), which is at least almost equal to or slightly larger than the width or diameter of each gripping element 230. Each groove 214 may also be characterized by a length exceeding the minimum length of the slot 222. Width or the diameter of the gripping element 230 is at least greater than the width of the internal profile of the slot 222.

Поскольку каждая прорезь 222 является удлиненной в направлении сужения выточек 214, каждый захватный элемент 230 может выступать из элемента 220 с прорезями на независимую величину в зависимости от ближних размерных характеристик трубного элемента 105, с которым происходит взаимодействие или захват. Например, если наружный диаметр трубного элемента 105 меньше возле конца 105а трубного элемента 105, катящийся элемент 230, ближе всего расположенный к концу 105а трубного элемента 105, выступает из элемента 220 с прорезями на большее расстояние относительно расстояния, на которое выступает из элемента 220 с прорезями катящийся элемент 230, ближайший к центральной части трубного элемента 105.Since each slot 222 is elongated in the direction of narrowing of the recesses 214, each gripping element 230 may protrude from the element 220 with the slots by an independent value depending on the near dimensional characteristics of the tube element 105 with which interaction or capture occurs. For example, if the outer diameter of the tube element 105 is smaller near the end 105a of the tube element 105, the rolling element 230 closest to the end 105a of the tube element 105 protrudes from the slot 220 with a greater distance relative to the distance that protrudes from the slot 220 a rolling member 230 closest to the central portion of the tubular member 105.

Каждый из катящихся или скользящих элементов 230 может представлять собой практически сферический элемент, такой как стальная шаровая опора. В пределах объема настоящего изобретения находятся также другие материалы и формы. Например, каждый из захватных элементов 230 может альтернативно быть цилиндрическим или коническим штифтом, выполненным с возможностью качения или скольжения вверх и вниз по уклонам, образованным выточками 214. Захватные элементы не обязательно должны быть одной формы или из одного материала, и могут быть выбраны независимо, но согласно одному предпочтительному варианту осуществления в данном аксиальном положении и, предпочтительнее, во всех аксиальных положениях они характеризуются одной формой и изготовлены из одного материала. Например, эти элементы могут характеризоваться формой полусферы или могут быть, по меньшей мере, по существу или полностью закруглены на одной стороне или части, и другой формой на другой части (например, плоской или по существу U- или V-образной, чтобы подходить к соответствующей выточке этой формы). Согласно еще одному варианту осуществления изобретения на части скользящего или катящегося элемента может находиться слой, который взаимодействует с трубным элементом и захватывает его, или этот слой может быть на части, касающейся выточки для обеспечения измененного захвата. Например, этот слой мог бы содержать материал, повышающий трение или усилие зажима по сравнению с намного более твердым материалом, образующим сердечник этого скользящего или катящегося элемента. Или же этот слой может покрывать выточку и предназначаться для минимизации трения, чтобы обеспечить дополнительный захват при скольжении захватных элементов в сторону мелкого конца выточки, при этом имея материал с более высоким трением, покрывающий трубный элемент, для поддерживания захвата посредством сил трения. Захватные элементы могут быть подпружиненными, чтобы поджимать захватные элементы наружу или вовнутрь, если требуется, в сторону трубного элемента, или могут быть приведены согласно еще одному варианту осуществления изобретения, чтобы поджимать захватные элементы в положение сцепления и/или захвата, как отмечено в настоящем описании.Each of the rolling or sliding members 230 may be a substantially spherical member, such as a steel ball joint. Other materials and forms are also within the scope of the present invention. For example, each of the gripping elements 230 may alternatively be a cylindrical or conical pin configured to roll or slide up and down slopes formed by recesses 214. The gripping elements need not be of the same shape or of the same material, and can be selected independently, but according to one preferred embodiment, in a given axial position and, more preferably, in all axial positions, they are characterized by the same shape and made of the same material. For example, these elements may have a hemispherical shape or may be at least substantially or completely rounded on one side or part and another shape on another part (e.g., flat or substantially U- or V-shaped to fit corresponding undercut of this form). According to another embodiment of the invention, a layer that interacts with and captures the tube element may be located on a part of the sliding or rolling element, or this layer may be on the part touching the undercut to provide a modified grip. For example, this layer could contain material that increases friction or clamping force compared to a much harder material that forms the core of this sliding or rolling element. Alternatively, this layer may cover the undercut and be intended to minimize friction in order to provide additional grip when sliding the gripping elements toward the shallow end of the undercut, while having higher friction material covering the tube element to maintain gripping by friction forces. The gripping elements can be spring-loaded to push the gripping elements outward or inward, if necessary, towards the tubular element, or can be brought in according to another embodiment of the invention to draw the gripping elements into the engaging and / or gripping position, as noted in the present description .

На Фиг.3A представлен частичный разрез устройства 100, показанного на Фиг.1A-G, включающего вариант осуществления инструмента 110 для спуска, показанного на Фиг.2. На Фиг.3A устройство 100 показано содержащим инструмент 110 для спуска труб, элеватор 120 трубных элементов и механизм 130 наклона штроп, показанные на Фиг.1А-G. На Фиг.3A показан также элемент 210 с выточками и захватные элементы 230 варианта осуществления инструмента 110 для спуска, показанного на Фиг.2. Однако вариант осуществления устройства 100, показанного на Фиг.3A, может содержать дополнительные компоненты, которые для понятности могут не иллюстрироваться, но, как можно понять, тоже существуют. Например, может присутствовать плашка клинового захвата 102 в полу буровой, предназначенная для удерживания трубного элемента, которая может работать вместе с инструментом для спуска труб. Плашка клинового захвата 102 в полу буровой может находиться рядом с полом 410 буровой вышки, упираться в него или находиться сверху его. Согласно еще одному варианту осуществления изобретения (не показанном), плашка клинового захвата 102 в полу буровой может быть частично или полностью ниже верхней поверхности пола 410 буровой вышки и в конструкции пола буровой вышки, особенно если сама буровая вышка является передвижной. Плашка клинового захвата 102 в полу буровой может быть прикреплена к полу буровой вышки с возможностью отсоединения или может быть прикреплена постоянно, если необходимо. Как показано на Фиг.8, плашка клинового захвата 102 в полу буровой может характеризоваться по существу такой же ориентацией и содержать такой же захватный узел, как и инструмент для спуска, отмеченный выше. Например, плашка клинового захвата 102 в полу буровой может содержать компонент 820 с прорезями плашки клинового захвата в полу буровой, содержащий несколько удлиненных прорезей 822. Каждая прорезь 822 может быть выполнена проходящей, по меньшей мере, частично в направлении, по существу параллельном продольной оси трубного элемента 802, с которым выполняют манипуляции. Кроме того, плашка клинового захвата 102 в полу буровой может содержать компонент с выточками плашки клинового захвата в полу буровой, функционально соединенный с компонентом 820 с прорезями плашки клинового захвата в полу буровой и содержащий на своей поверхности несколько выточек 814 плашки клинового захвата в полу буровой, проходящих между глубоким концом 814a и мелким концом. Кроме того, могут присутствовать несколько катящихся захватных компонентов 830 плашки клинового захвата в полу буровой 830, функционально соединенных с несколькими удлиненными прорезями 822 плашки клинового захвата в полу буровой прорези и несколькими выточками 814 плашки клинового захвата в полу буровой выточки. Каждый из нескольких катящихся захватных компонентов 830 плашки клинового захвата в полу буровой 830 может отводиться, по меньшей мере, в части компонента 820 с прорезями плашки клинового захвата в полу буровой, будучи на глубоком конце 814a соответствующей выточки плашки клинового захвата в полу буровой. Кроме того, каждый из нескольких катящихся компонентов плашки клинового захвата в полу буровой может быть выполнен для отвода, по меньшей мере, частично, по меньшей мере в одну прорезь компонента с прорезями плашки клинового захвата в полу буровой, когда плашка клинового захвата в полу буровой находится в положении захвата для захвата трубного элемента или трубной колонны. Плашка клинового захвата 102 в полу буровой может быть выполнена для обеспечения несущей способности для трубного элемента или трубной колонны, свисающего или свисающей из плашки клинового захвата 102 в полу буровой. Плашка клинового захвата 102 в полу буровой может быть присоединена с возможностью отсоединения к трубному элементу или трубной колонне и вращать его или ее, когда плашка клинового захвата 102 в полу буровой захватывает трубный элемент или трубную колонну. Альтернативно или дополнительно, плашка клинового захвата 102 в полу буровой может быть присоединена с возможностью отсоединения к столу бурового ротора. Плашка клинового захвата 102 в полу буровой может захватывать с возможностью отпускания трубный элемент или трубную колонну и, таким образом, может находиться в положении захвата или отпускания. Плашка клинового захвата 102 в полу буровой может характеризоваться гидравлическим, пневматическим или ручным приводом. Чтобы поддерживать положение захвата, плашка клинового захвата в полу буровой может содержать блокировочный механизм, предназначенный для запирания плашки клинового захвата в полу буровой вокруг трубного элемента или трубной колонны. Блокировочный механизм может содержать, например, силовой или несиловой механизм, чтобы вызывать запирания или захват, и, факультативно, но предпочтительно, содержит также элемент предварительного нагружения, предназначенный для обеспечения достаточной аксиальной силы, чтобы компоненты плашки клинового захвата в полу буровой захватили и, предпочтительно, могли еще и вращать трубный элемент или трубную колонну.FIG. 3A is a partial sectional view of the device 100 shown in FIGS. 1A-G, including an embodiment of the descent tool 110 shown in FIG. 2. 3A, a device 100 is shown comprising a pipe descent tool 110, an elevator 120 of pipe elements, and a tilt sling mechanism 130 shown in FIGS. 1A-G. FIG. 3A also shows a recessed member 210 and gripping members 230 of an embodiment of the descent tool 110 shown in FIG. 2. However, an embodiment of the device 100 shown in FIG. 3A may contain additional components that may not be illustrated for clarity, but, as you can understand, also exist. For example, a wedge grip plate 102 may be present in a drill floor designed to hold a tubular member that can work with a pipe lowering tool. The wedge grip plate 102 in the rig floor may be adjacent to, rest against, or on top of the rig floor 410. According to another embodiment of the invention (not shown), the wedge grip plate 102 in the drill floor may be partially or completely lower than the upper surface of the drill tower floor 410 and in the drill tower floor structure, especially if the drill tower itself is mobile. The wedge grip die 102 in the rig floor may be detachably attached to the rig floor, or may be permanently attached if necessary. As shown in FIG. 8, the wedge grip plate 102 in the drill floor may have substantially the same orientation and contain the same gripping assembly as the descent tool noted above. For example, the wedge grip plate 102 in the drill floor may comprise a component 820 with slots of the wedge grip plate in the drill floor, containing several elongated cuts 822. Each cut 822 can be made extending at least partially in a direction substantially parallel to the longitudinal axis of the pipe element 802, which is manipulated. In addition, the wedge grip plate 102 in the drilling floor may comprise a component with undercuts of the wedge grip plate in the drilling floor, functionally connected to the component 820 with slots of the wedge capture plate in the drilling floor and containing on its surface several grooves 814 of the wedge capture plate in the drilling floor, passing between the deep end 814a and the shallow end. In addition, there may be several rolling grip components 830 of the wedge grip plate in the floor of the drill hole 830, functionally connected to several elongated slots 822 of the wedge grip plate in the floor of the drill hole and several recesses 814 of the wedge grip plate in the floor of the drilling recess. Each of the multiple rolling gripping components 830 of the wedge grip plate in the floor of the drilling room 830 may be diverted in at least a portion of the component 820 with slots of the wedge grip plate in the floor of the drilling room, being at the deep end 814a of the corresponding undercut of the wedge grip plate in the floor of the drilling room. In addition, each of several rolling components of the wedge grip plate in the drilling floor may be configured to divert at least partially at least one slot of the component with slots of the wedge grip plate in the drilling floor when the wedge capture plate is in the drilling floor in the gripping position for gripping the tubular member or tubing string. The wedge grip die 102 in the drill floor may be configured to provide load bearing capacity for the tubular member or pipe string hanging or hanging from the wedge grip die 102 in the drill floor. The wedge grip plate 102 in the drill floor may be detachably connected to the tubular member or pipe string and rotate him or her when the wedge grip 102 in the drill floor grips the tube element or pipe string. Alternatively or additionally, the wedge grip plate 102 in the drill floor may be detachably attached to the table of the drill rotor. The wedge grip die 102 in the floor of the drilling rig can releasably release the tubular member or tubular string and, thus, may be in the gripping or releasing position. The wedge grip die 102 in the drilling floor may be characterized by hydraulic, pneumatic or manual drive. To maintain the grip position, the wedge grip plate in the drill floor may include a locking mechanism for locking the wedge grip plate in the drill floor around the tubular member or tubing string. The locking mechanism may comprise, for example, a force or non-force mechanism to cause locking or engagement, and optionally, but preferably also includes a preload element designed to provide sufficient axial force so that the components of the wedge engagement plate in the drill floor capture and preferably , could also rotate the pipe element or pipe string.

Плашка клинового захвата 102 в полу буровой, как и инструмент для спуска и элеватор трубных элементов, могут также отдельно содержать центрирующий механизм для облегчения центрирования трубного элемента или трубной колонны возле центра ствола скважины. Этот центрирующий механизм может представлять собой одну или несколько наклонных конструкций, соответствующих сегментам хомута и направляющих сегменты хомута радиально вовнутрь при их перемещении в положение сцепления (при взаимодействии с наружной поверхностью трубного элемента). При перемещении сегментов хомута в положение зацепления наклонные конструкции наклоняют под углом, чтобы направлять сегменты хомута вовнутрь в сторону трубного элемента с тем, чтобы из нескольких сегментов хомута мог образовать полный «хомут», и при этом захватные элементы вступают во взаимодействие с трубным элементом, а затем захватывают его. Каждая наклонная конструкция, по меньшей мере, по существу окружает хомут(ы) захватного узла, когда они находятся в положении захвата, и каждая наклонная конструкция представляет собой предпочтительно коническую секцию, хотя может иметь любую форму, чтобы соответствовать поверхности хомута или секции хомута, противоположной стороне с утопленными прорезями, функционально соединенной с захватными элементами. Каждая наклонная конструкция обычно концентрически расположена вокруг группы сегментов хомута, образующих хомут при перемещении сегментов хомута в положение зацепления.The wedge grip die 102 in the drill floor, as well as the descent tool and elevator of the pipe elements, may also separately contain a centering mechanism to facilitate centering of the pipe element or pipe string near the center of the wellbore. This centering mechanism may be one or more inclined structures corresponding to the segments of the collar and guiding the segments of the collar radially inward when moving to the clutch position (when interacting with the outer surface of the pipe element). When moving the clamp segments to the engaging position, the inclined structures are tilted at an angle to direct the clamp segments inward towards the pipe element so that a complete “clamp” can be formed from several segments of the clamp, and the gripping elements interact with the pipe element, and then capture him. Each inclined structure at least substantially surrounds the clamp (s) of the gripping unit when they are in the gripping position, and each inclined structure is preferably a conical section, although it may be of any shape to match the surface of the clamp or section of the clamp opposite side with recessed slots, functionally connected to the gripping elements. Each inclined structure is usually concentrically located around a group of clamp segments forming a clamp when moving the clamp segments to the engaged position.

Кроме того, плашка клинового захвата 102 в полу буровой может содержать систему блокировки, предназначенную для предотвращения высвобождения одного или нескольких трубных элементов, захваченных плашкой клинового захвата в полу буровой, до подтверждения захвата одного или нескольких трубных элементов функционально соединенным инструментом для спуска или элеватором трубных элементов. Подтверждение может быть получено автоматически, например, компьютерной программой и/или визуально рабочим установки для бурения нефтяных скважин. Способы сцепления с трубным элементом или трубной колонной плашки клинового захвата в полу буровой могут предусматривать сцепление с частью поверхности трубного элемента плашки клинового захвата в полу буровой, и приведение плашки клинового захвата в полу буровой в положение захвата для расположения трубного элемента в стволе скважины и соосно с добавляемым трубным элементом, захваченным инструментом для спуска, элеватором трубных элементов или обоими. Способы высвобождения трубного элемента или трубной колонны из плашки клинового захвата в полу буровой могут предусматривать переведение или перемещение плашки клинового захвата в полу буровой из положения захвата в положение высвобождения и разрыв взаимодействия между по меньшей мере одной поверхностью трубного элемента или трубной колонны и плашкой клинового захвата в полу буровой.In addition, the wedge grip plate 102 in the drill floor may include a blocking system designed to prevent the release of one or more tube elements captured by the wedge grip plate in the drill floor until the grip of one or more pipe elements is confirmed by a functionally connected tool for lowering or an elevator of the pipe elements . Confirmation can be obtained automatically, for example, by a computer program and / or visually by the installation workers for drilling oil wells. Methods of engaging with a tubular member or tubular string of a wedge grip ram in a drill floor may include engaging with a portion of the surface of a tubular member of a wedge gripping ram in a drilling floor, and bringing the wedge engagement ram in a drill floor to a gripping position for positioning the tubular member in the wellbore and coaxially with an added tubular element captured by the descent tool, an elevator of the tubular elements, or both. Methods for releasing a tubular member or tubular string from a wedge gripping plate in a drill floor may include moving or moving a wedge gripping plate in a drilling floor from a gripping position to a released position and breaking interaction between at least one surface of the tubular member or tubular string and a wedge gripping plate in floor drilling.

Более того, на Фиг.3A показано также, что инструмент 110 для спуска может содержать механизм 310 предварительного нагружения. Согласно одному варианту осуществления изобретения механизм предварительного нагружения реверсивно прикладывает давление к концу трубного элемента, захваченного в инструменте 110 для спуска труб. Механизм 310 предварительного нагружения может быть выполнен с возможностью прикладывания аксиальной силы к концу 105a трубного элемента 105 после того, как трубный элемент 105 вставлен на достаточное расстояние в инструмент ПО для спуска. Например, согласно показанному примерному варианту осуществления изобретения механизм 310 предварительного нагружения содержит элемент 315 стыковки с трубным элементом, исполнительный механизм 320 и элемент 325 стыковки со инструментом для спуска. Элемент 315 стыковки с трубным элементом может представлять собой пластину, зажим, лапу, поршень, колодку и/или другую подходящую конструкцию (конструкции), выполненную (выполненные) для передачи аксиальной нагрузки, прикладываемой исполнительным механизмом 320 к трубному элементу 105, предпочтительно на его конце 105a. Исполнительный механизм 320 может представлять собой цилиндр, приводимый в линейное движение, с гидравлическим, электрическим, механическим, пневматическим приводом или сочетанием этих приводов. Элемент 325 стыковки с инструментом для спуска может представлять собой резьбовую крепежную деталь, штифт и/или другое средство соединения исполнительного механизма 320 с внутренней структурой инструмента 110 для спуска. Механизм предварительного нагружения может быть расположен таким образом, чтобы прикладывать эту силу (или давление) в любом месте на трубном элементе, например, в верхней части, или даже путем захвата на внутреннем диаметре или наружном диаметре для прикладывания этой дополнительной силы предварительного нагружения в связи со свинчиванием или развинчиванием. Предпочтительно, предварительная нагрузка прикладывается исполнительным механизмом на конце трубного элемента, обычно на верхнем конце трубного элемента, находящемся внутри инструмента 110 для спуска.Moreover, FIG. 3A also shows that the descent tool 110 may include a preload mechanism 310. According to one embodiment of the invention, the preload mechanism reversibly applies pressure to the end of the tubular member trapped in the pipe drain tool 110. The preloading mechanism 310 may be configured to apply axial force to the end 105a of the tubular member 105 after the tubular member 105 is inserted a sufficient distance into the descent tool. For example, according to the illustrated exemplary embodiment of the invention, the preload mechanism 310 includes a pipe docking member 315, an actuator 320, and a descent tool docking member 325. The element 315 docking with the tubular element may be a plate, clamp, paw, piston, block and / or other suitable structure (s) made (made) to transmit the axial load applied by the actuator 320 to the tube element 105, preferably at its end 105a. The actuator 320 may be a linearly actuated cylinder with a hydraulic, electric, mechanical, pneumatic actuator, or a combination of these actuators. The trigger tool docking member 325 may be a threaded fastener, a pin, and / or other means for connecting an actuator 320 to the internal structure of the trigger tool 110. The preloading mechanism may be positioned so as to apply this force (or pressure) anywhere on the pipe element, for example, in the upper part, or even by gripping it on the inner diameter or outer diameter to apply this additional preloading force in connection with screwing or unscrewing. Preferably, the preload is applied by an actuator at the end of the tubular member, typically at the upper end of the tubular member located within the descent tool 110.

В конструктивном исполнении, проиллюстрированном на Фиг.3A, трубный элемент 105 захвачен элеватором 120 и затем ориентирован по существу соосно под инструментом 110 для спуска. Трубный элемент 105 может содержать метку 105d, указывающую минимальное смещение, требуемое между концом 105a и продольным положением, в котором трубный элемент 105 захватывается элеватором 120.In the embodiment illustrated in FIG. 3A, the tube member 105 is gripped by an elevator 120 and then oriented substantially coaxially under the descent tool 110. The tube element 105 may include a mark 105d indicating the minimum offset required between the end 105a and the longitudinal position at which the tube element 105 is gripped by the elevator 120.

После достижения осевого совмещения, показанного на Фиг.3A, может быть приведен в действие механизм 130 наклона штроп, чтобы начать вставку трубного элемента 105 в инструмент 110 для спуска, как показано на Фиг.3B. При входе трубного элемента 105 в инструмент 110 для спуска захватные элементы 230 скользят и/или катятся по наружному периметру трубного элемента 105, при этом прикладывая очень малое направленное радиально внутрь усилие к трубному элементу 105. Альтернативно, вставные элементы 210 могут быть отведены в такой степени, что они и захватные элементы, связанные с ними, не касаются трубного элемента 105. Это продолжается до тех пор, пока конец 105a трубного элемента 105 не окажется вблизи или не упрется в блок 315 стыковки с трубным элементом механизма 310 предварительного нагружения.After reaching the axial alignment shown in FIG. 3A, the sling tilt mechanism 130 may be actuated to start inserting the tubular member 105 into the descent tool 110, as shown in FIG. 3B. When the tube element 105 enters the descent tool 110, the gripper elements 230 slide and / or roll along the outer perimeter of the tube element 105, while applying a very small radially inwardly directed force to the tube element 105. Alternatively, the insertion elements 210 can be retracted to such an extent that they and the gripping elements associated with them do not touch the tube element 105. This continues until the end 105a of the tube element 105 is near or abuts against the block 315 of the connection with the tube element of the mechanism 310 before aritelnogo loading.

Затем, как показано на Фиг.3C, элементы 210 перемещаются радиально вовнутрь, и при этом захватные элементы (или катящиеся или скользящие элементы) 230 касаются поверхности трубного элемента 105, и исполнительный механизм 320 механизма 310 предварительного нагружения, показанного на этой фигуре, приводят в действие для прикладывания направленного аксиально вниз усилия к концу 105a трубного элемента 105. Это направленное вниз усилие активно зацепляет захватные элементы 230 с наружным и/или внутренним периметром трубного элемента 105. Соответственно, трубный элемент 105 принудительно захватывается инструментом 110 для спуска, и этот инструмент зажимает трубный элемент не только массой трубного элемента 105, но и любым факультативным аксиальным усилием, прикладываемым механизмом 310 предварительного нагружения.Then, as shown in FIG. 3C, the elements 210 move radially inward, and the gripping elements (or rolling or sliding elements) 230 touch the surface of the tube element 105, and the actuator 320 of the preload mechanism 310 shown in this figure is driven an action for applying an axially downwardly directed force to the end 105a of the tube element 105. This downward force actively engages the gripping elements 230 with the outer and / or inner perimeter of the tube element 105. Accordingly, the tube The heel element 105 is forcibly caught by the descent tool 110, and this tool clamps the tube element not only by the mass of the tube element 105, but also by any optional axial force exerted by the preload mechanism 310.

Затем, как показано на Фиг.3D, инструмент 110 для спуска может вращаться, при этом вращая трубный элемент 105. То есть, крутящий момент, приложенный к инструменту 110 для спуска (например, верхним приводом, соединенным непосредственно или косвенно с инструментом 110 для спуска), передается на трубный элемент предпочтительно посредством захватных элементов 230, которые вместе с другими компонентами инструмента 110 для спуска зажимают трубный элемент. Во время этого вращения элеватор 120 может быть отсоединен и предпочтительно отсоединяется от трубного элемента 105, и при этом вся масса трубного элемента 105 удерживается инструментом 110 для спуска (и еще и масса бурильной колонны, прикрепленной к трубному элементу 105, если трубный элемент привинчен к трубной колонне, или когда начинается отвинчивание трубного элемента от трубной колонны).Then, as shown in FIG. 3D, the descent tool 110 can rotate while rotating the tubular member 105. That is, the torque applied to the descent tool 110 (for example, by a top drive connected directly or indirectly to the descent tool 110 ) is transmitted to the pipe element, preferably by means of gripping elements 230, which together with other components of the descent tool 110 clamp the pipe element. During this rotation, the elevator 120 can be disconnected and preferably disconnected from the tube element 105, and the entire mass of the tube element 105 is held by the descent tool 110 (and also the mass of the drill string attached to the tube element 105 if the tube element is screwed to the tube element column, or when the unscrewing of the pipe element from the pipe string begins).

Чтобы отсоединить захваченный и зажатый трубный элемент 105 от инструмента 110 для спуска, сборку инструмента 100 и трубного элемента 105 высвобождают из плашки клинового захвата 102 в полу буровой. Затем сборку инструмента 100 и трубного элемента 105 предпочтительно опускают в требуемое положение, повторно используют плашку клинового захвата 102 в полу буровой для зажатия трубного элемента в положении выше (при свинчивании) или ниже (при развинчивании) положения захвата предыдущей плашки клинового захвата в полу буровой на трубном элементе или трубной колонне. Затем исполнительный механизм 320 механизма 310 предварительного нагружения предпочтительно отводят, чтобы снять аксиальное усилие с конца 105a трубного элемента 105. Предварительное нагружение можно снять в любой момент в процессе после его приложения, но предпочтительно его снимают после завершения вращения. Его можно снять до или после того, как плашка клинового захвата в полу буровой снова зажмет трубный элемент ближе к верхней части (при операции свинчивания) или ниже (при операции развинчивания), после чего инструмент 110 для спуска можно высвободить, и вставить следующий трубный элемент или трубную колонну. После этого захватные элементы 230 обычно отцепляют. Вставки 210 можно отводить, чтобы допустить направленное вверх перемещение инструмента 100 с освобождением его от увеличенного элемента 105а. Элемент с прорезями инструмента для спуска (показанный на Фиг.2, но не показанный на Фиг.3A-D) тоже могут перемещать одним или несколькими исполнительными механизмами, подсоединенными к нему согласно одному варианту осуществления изобретения, например, вверх или в радиальном направлении на сжатие или расширение, чтобы захватные элементы 230 могли отпустить захват трубного элемента 105 (хотя по-прежнему могут оставаться во взаимодействии с ним) или отпустить захват и разорвать взаимодействие с трубным элементом или трубной колонной (не показанной).To disconnect the gripped and clamped tube member 105 from the descent tool 110, the assembly of the tool 100 and the tube member 105 is released from the wedge grip plate 102 in the drill floor. Then the assembly of the tool 100 and the tube element 105 is preferably lowered to the desired position, re-use the wedge grip plate 102 in the drill floor to clamp the tube element in the position above (when making up) or below (when unscrewing) the grip position of the previous wedge capture plate in the drill floor on pipe element or pipe string. Then, the actuator 320 of the preload mechanism 310 is preferably pulled away to remove axial force from the end 105a of the tubular member 105. The preload can be removed at any time during the application after it has been applied, but it is preferably removed after completion of rotation. It can be removed before or after the wedge grip plate in the drilling floor again clamps the pipe element closer to the upper part (during the screwing operation) or lower (during the unscrewing operation), after which the descent tool 110 can be released and the next pipe element inserted or pipe string. After that, the gripping elements 230 are usually uncoupled. The inserts 210 can be retracted to allow upward movement of the tool 100 to release it from the enlarged element 105a. An element with slots of the descent tool (shown in FIG. 2 but not shown in FIGS. 3A-D) can also be moved by one or more actuators connected to it according to one embodiment of the invention, for example, upward or in the radial direction for compression or expanding so that the gripping elements 230 can release the gripping of the tube element 105 (although they can still remain in contact with it) or release the gripping and break the interaction with the tube element or pipe string (not shown) hydrochloric).

Согласно различным вариантам осуществления изобретения, не обязательно показанным, элемент с прорезями обычно выполнен таким, чтобы быть неподвижным, скользит или вращаться или радиально расширяться или сжиматься относительно элемента с выточками. Обычно элементы с прорезями и выточками образуют «клетку» для удерживания захватных элементов между ними. Согласно одному варианту осуществления изобретения, в котором захват происходит на наружной поверхности трубного элемента, элемент с прорезями предпочтительно неподвижен, или может быть выполнен с возможностью расширения в радиальном направлении. Согласно этому варианту осуществления изобретения весь захватный узел элементов с прорезями и выточками вместе с захватными элементами перемещают для высвобождения трубного элемента из захвата. Это перемещение предпочтительно является аксиальным, по меньшей мере, практически по длине или полностью по всей длине трубного элемента или трубной колонны, и предпочтительно вверх, чтобы высвободить захваченные посредством сил трения захватные элементы. Одновременно или сразу же после этого, захватный узел (именуемый также «хомутом» и содержащий, по меньшей мере, элемент с выточками, элемент с прорезями и захватные элементы) перемещают, по меньшей мере, в радиальном направлении от трубного элемента или трубной колонны, чтобы позволить концу 105a высвободиться из захватного узла. Сегменты хомута могут перемещать в положения для сцепления и отсоединения трубного элемента с использованием наклонных конструкций. Подобно наклонным конструкциям, описанным выше, эти наклонные конструкции, по меньшей мере, практически окружают хомуты и предпочтительно являются цилиндрическими, хотя могут быть любой формы. При захвате, а затем сцеплении хомута с наружной поверхностью трубного элемента, наклонную конструкцию обычно перемещают в направлении вниз для того, чтобы переместить секции хомута вовнутрь с образованием собственно хомута. При этом наклонные конструкции перемещают вовнутрь к секциям хомута так, что хомут может касаться трубного элемента и захватывать его. Захватный узел может быть образован из нескольких радиально ориентированных частей, например, предпочтительно из двух-пяти сегментов и, предпочтительнее, трех-четырех сегментов по окружности трубного элемента. В инструменте для спуска могут быть аксиально установлены один над другим более одного, например, два, три, четыре или даже пять, захватных узлов, при этом трубный элемент или трубная колонна могут захватываться, а затем зажиматься несколькими захватными узлами. Предпочтительно, захватный узел перемещают еще и аксиально вверх, чтобы обеспечить высвобождение трубного элемента или трубной колонны. Это радиальное перемещение для высвобождения обычно выполняют наружу (если захват происходит на наружной поверхности трубного элемента) и вовнутрь (если захват происходит на внутренней поверхности трубного элемента). Согласно варианту осуществления изобретения, в котором захват происходит на внутренней поверхности трубного элемента, элемент с прорезями предпочтительно выполнен с возможностью скольжения или взаимодействия радиально вовнутрь, чтобы обеспечить высвобождение трубного элемента из захвата. Следует понимать, что если элемент с прорезями сжимается или расширяется, может использоваться складная оправка, и если элемент с прорезями предназначен скользить, исполнительный механизм может использоваться для перемещения элемента с прорезями вверх (предпочтительно), вниз или в обоих направлениях симметричным или асимметричным образом для высвобождения захвата трубного элемента. Следует также понимать, что захват и любые иные варианты осуществления изобретения в настоящем документе могут быть на наружной поверхности, внутренней поверхности или обеих поверхностях трубного элемента, который необходимо свинтить или отвинтить.According to various embodiments of the invention, not necessarily shown, the slotted element is typically designed to be stationary, slide or rotate, or radially expand or contract relative to the recessed element. Typically, elements with slots and recesses form a “cage” to hold the gripping elements between them. According to one embodiment of the invention, in which the gripping occurs on the outer surface of the tubular element, the slotted element is preferably stationary, or may be expandable in the radial direction. According to this embodiment of the invention, the entire gripping unit of the elements with slots and recesses together with the gripping elements is moved to release the tube element from the gripper. This movement is preferably axial, at least substantially along the length or completely along the entire length of the tubular element or pipe string, and preferably upward to release the gripping elements captured by the frictional forces. Simultaneously or immediately thereafter, the gripping unit (also referred to as a “collar” and comprising at least an undercut element, a slotted element and gripping elements) is moved at least radially from the tube element or pipe string so that allow the end 105a to be released from the gripping unit. Clamp segments can be moved to positions for engaging and detaching the tubular member using inclined structures. Like the inclined structures described above, these inclined structures at least practically surround the clamps and are preferably cylindrical, although they can be of any shape. When gripping and then engaging the clamp with the outer surface of the tubular element, the inclined structure is usually moved downward in order to move the sections of the clamp inward to form the clamp itself. In this case, the inclined structures are moved inward to the sections of the clamp so that the clamp can touch the pipe element and grab it. The gripping unit may be formed of several radially oriented parts, for example, preferably of two to five segments and, preferably, three to four segments around the circumference of the tubular element. In the descent tool, more than one, for example, two, three, four, or even five gripping units can be axially mounted one above the other, for example, the tube element or tube string can be gripped and then clamped by several gripper units. Preferably, the gripper assembly is also axially moved upward to allow release of the tubular member or tubular string. This radial displacement for release is usually performed outward (if gripping occurs on the outer surface of the tubular member) and inward (if gripping occurs on the inner surface of the tubular member). According to an embodiment of the invention, in which the gripping occurs on the inner surface of the tube element, the slotted element is preferably slidable or radially inwardly cooperating in order to release the tube element from the gripper. It should be understood that if the slotted element is compressed or expanded, a collapsible mandrel can be used, and if the slotted element is intended to slide, the actuator can be used to move the slotted element up (preferably), down or in both directions in a symmetrical or asymmetric manner to release capture of the tubular element. It should also be understood that the grip and any other embodiments of the invention herein may be on the outer surface, inner surface, or both surfaces of the tubular element to be screwed or unscrewed.

На Фиг.4 приведен схематический вид устройства 400, демонстрирующий один или несколько аспектов настоящего изобретения. Устройство 400 демонстрирует примерное окружение, в котором может быть реализовано устройство 100, показанное на Фиг.1A-G, 2 и 3A-D, и/или другое устройство в пределах объема настоящего изобретения.4 is a schematic view of an apparatus 400 showing one or more aspects of the present invention. The device 400 shows an exemplary environment in which the device 100 shown in FIGS. 1A-G, 2 and 3A-D, and / or another device may be implemented within the scope of the present invention.

Устройство 400 представляет собой или содержит наземную буровую установку. Однако один или несколько аспектов настоящего изобретения применимы или легко адаптируемы к любому типу буровой установки, такому, как среди прочих самоподнимающиеся буровые установки, полупогружные буровые платформы, буровые судна, буровые установки с гибкими трубами и установки для бурения на обсадной колонне.The device 400 is or comprises a surface drilling rig. However, one or more aspects of the present invention are applicable or easily adaptable to any type of drilling rig, such as, but not limited to, self-raising drilling rigs, semi-submersible drilling platforms, drilling ships, flexible pipe rigs and casing drilling rigs.

Устройство 400 содержит вышку 405, несущую подъемный механизм над полом 410 буровой вышки. Подъемный механизм содержит кронблок 415 и талевый блок 420. Кронблок 415 подсоединен на верху мачты 405 или возле него, а талевый блок 420 подвешен на кронблоке 415 на талевом канате 425. Талевый канат 425 проходит из подъемного механизма у буровой лебедке 430, предназначенной для разматывания и сматывания талевого каната 425 для опускания и подъема талевого блока 420 относительно пола 410 буровой вышки.The device 400 includes a tower 405 carrying a lifting mechanism above the floor 410 of the oil rig. The hoisting mechanism comprises a crown block 415 and a hoist block 420. The crown block 415 is connected on or near the mast 405, and the hoist block 420 is suspended on the crown block 415 on the hoist rope 425. The hoist rope 425 extends from the hoist at the drawworks 430 intended for unwinding and winding the hoist rope 425 to lower and raise the hoist block 420 relative to the rig floor 410.

Снизу к талевому блоку 420 прикреплен крюк 435. На крюке 435 подвешен верхний привод 440. Шпиндель 445, выходящий из верхнего привода 440, прикреплен к переводнику с перенарезаемой резьбой 450, прикрепленному к приспособлению 452 для подъема трубных элементов. Приспособление 452 для подъема трубных элементов практически аналогично устройству 100, показанному на Фиг.1A-G и 3A-D, среди прочих в пределах объема настоящего изобретения. Как описано выше со ссылками на Фиг.1A-G и 3A-D, подъемное приспособление 452 может быть присоединено непосредственно к верхнему приводу 440 или шпинделю 445, при этом переводник с перенарезаемой резьбой 450 можно упустить.A hook 435 is attached to the bottom of the tackle block 420. The top drive 440 is suspended from the hook 435. The spindle 445 emerging from the top drive 440 is attached to a sub with cut thread 450 attached to the device 452 for lifting pipe elements. The device 452 for lifting the tubular elements is almost similar to the device 100 shown in FIGS. 1A-G and 3A-D, among others, within the scope of the present invention. As described above with reference to FIGS. 1A-G and 3A-D, the lifting device 452 can be attached directly to the top drive 440 or the spindle 445, with the sub-thread 450 being omitted.

Приспособление 452 для подъема трубных элементов сцеплено с бурильной колонной 455, подвешенной в стволе 460 скважины и/или. Бурильная колонна 455 может содержать среди прочих компонентов одну или несколько соединенных между собой секций бурильной трубы 465. Один или несколько насосов 480 могут подавать буровой раствор в бурильную колонну 455 по шлангу или другому напорному трубопроводу 485, который может быть соединен с верхним приводом 440.A fixture 452 for lifting pipe elements is coupled to a drill string 455 suspended in a well bore 460 and / or. Drill string 455 may include, among other components, one or more interconnected sections of drill pipe 465. One or more pumps 480 may supply drilling fluid to drill string 455 through a hose or other pressure pipe 485, which may be coupled to top drive 440.

Устройство 400 может дополнительно содержать контроллер 490, выполненный с возможностью осуществления проводной или беспроводной связи с буровой лебедкой 430, верхним приводом 440 и/или насосами 480. Различные датчики, установленные в устройстве 400, могут также поддерживать проводную или беспроводную связь с контроллером 490. Кроме того, контроллер 490 может сообщаться с инструментом ПО для спуска, элеватором 120, исполнительными механизмами 150 и исполнительными механизмами 160 устройства 100, показанного на Фиг.1A-G и 3A-D. Например, контроллер 490 может быть выполнен, по существу, для автоматизации работы элеватора 120, исполнительных механизмов 150 и исполнительных механизмов 160 на стадии сцепления элеватора 120 и трубного элемента 105. Кроме того, контроллер 490 может быть выполнен, по существу, для автоматизации работы инструмента 110 для спуска, элеватора 120, исполнительных механизмов 150 и исполнительных механизмов 160 на стадии сцепления инструмента 110 для спуска и трубного элемента 105.The device 400 may further comprise a controller 490 configured to provide wired or wireless communication with the drawworks 430, the top drive 440 and / or pumps 480. Various sensors installed in the device 400 may also support wired or wireless communication with the controller 490. In addition to in addition, the controller 490 may communicate with the descent tool, elevator 120, actuators 150, and actuators 160 of the device 100 shown in FIGS. 1A-G and 3A-D. For example, the controller 490 can be made essentially for automating the operation of the elevator 120, actuators 150 and actuators 160 at the stage of coupling of the elevator 120 and the tube element 105. In addition, the controller 490 can be made essentially for automating the operation of the tool 110 for descent, elevator 120, actuators 150 and actuators 160 in the engagement stage of the descent tool 110 and pipe element 105.

На Фиг.5A представлена блок-схема, по меньшей мере, части способа 500 в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения. Способ 500 может быть по существу аналогичным способу работы, показанному на Фиг.1A-G и 3A-D, и/или может предусматривать альтернативные или факультативные стадии по сравнению со способом, показанным на Фиг.1A-G и 3A-D. Система 400, показанная на Фиг.4, иллюстрирует примерное окружение, в котором способ 500 может быть реализован.5A is a flowchart of at least a portion of a method 500 in accordance with one or more embodiments of the present invention. The method 500 may be substantially similar to the operation method shown in FIGS. 1A-G and 3A-D, and / or may include alternative or optional steps compared to the method shown in FIGS. 1A-G and 3A-D. The system 400 shown in FIG. 4 illustrates an exemplary environment in which a method 500 may be implemented.

Например, способ 500 предусматривает стадию 505, на которой инструмент для спуска труб опускают относительно буровой установки, а механизм наклона штроп поворачивают относительно его вертикального положения. Дополнительное расположение инструмента для спуска труб и механизма наклона штроп могут выполнять так, чтобы элеватор механизма наклона штроп адекватно располагался относительно трубного элемента с таким расчетом, чтобы элеватор механизма наклона штроп можно было использовать для захвата трубного элемента на последующей стадии 510. Затем на стадии 515 инструмент для спуска труб поднимают, а механизм наклона штроп и трубный элемент поворачивают в вертикальное положение или в сторону его, практически соосное с инструментом для спуска труб.For example, the method 500 includes a step 505, in which the tool for lowering the pipes is lowered relative to the rig, and the tilt mechanism of the sling is rotated relative to its vertical position. An additional arrangement of the tool for lowering the pipes and the mechanism for tilting the slings can be performed so that the elevator of the mechanism for tilting the slings is adequately located relative to the tube element so that the elevator of the mechanism for tilting the slings can be used to grab the tube element in the next step 510. Then, at step 515, the tool to lower the pipes, they raise it, and the tilt mechanism of the sling and the pipe element are turned into a vertical position or to its side, practically coaxial with the tool for lowering the pipes .

Затем на стадии 520 инструмент для спуска труб опускают так, что трубный элемент заводят или иным образом состыковывают с «пеньком» (существующей трубной колонной, подвешенной в стволе скважины плашкой клинового захвата в полу буровой и выступающей на небольшое расстояние над полом буровой вышки) или с пластиной, или с другой структурой над пеньком, или с любой другой несущей конструкцией, чтобы поджать трубный элемент к инструменту для спуска труб. На следующей стадии 525 инструмент для спуска труб опускают дальше, или трубный элемент поднимают относительно инструмента для спуска труб, чтобы зацепить верхний конец трубного элемента с захватным механизмом в инструменте для спуска труб. Затем спускной инструмент предпочтительно отводят от несущей поверхности, предпочтительно в направлении вверх, чтобы заставить зацепленные захватные элементы захватить трубный элемент. Альтернативно или на факультативной, но предпочтительной стадии 530 к трубному элементу могут затем прикладывать предварительную нагрузку и/или другое усилие, как описано выше, чтобы «настроить» захватный механизм в инструменте для спуска труб и тем самым жестко захватить и зажать трубный элемент захватным механизмом. Затем на стадии 535 инструмент для спуска труб могут вращать для свинчивания трубного элемента и пня.Then, at step 520, the pipe lowering tool is lowered so that the pipe element is turned on or otherwise docked with a “hemp” (an existing pipe string suspended in the borehole with a wedge grip in the drill floor and protruding for a short distance above the drill rig floor) or a plate, or with a different structure above the hemp, or with any other supporting structure, in order to press the tube element against the tool for lowering the pipes. In a next step 525, the pipe descent tool is lowered further, or the pipe element is raised relative to the pipe descent tool to engage the upper end of the pipe element with a gripping mechanism in the pipe descent tool. Then, the drain tool is preferably diverted from the bearing surface, preferably in the upward direction, to cause the engaged gripping elements to grip the tube element. Alternatively, or in an optional but preferred step 530, a preload and / or other force can then be applied to the tube element as described above to “tune” the gripper in the pipe release tool and thereby grip and tighten the tube element firmly with the gripper. Then, at step 535, the pipe descent tool can be rotated to make up the tube element and stump.

Затем в способе 500 обычно переходят к стадии 540, на которой инструмент для спуска труб могут поднять на небольшое расстояние, если нужно, чтобы отпустить плашку клинового захвата в полу буровой, и затем опускают в нужное положение как новую выступающую на полом буровой часть колонны. На следующей стадии 545 захватный механизм инструмента для спуска труб могут отцепить, чтобы отсоединить трубный элемент, как описано выше, и инструмент для спуска труб могут поднять в подготовке к следующему повторному выполнению способа 500.Then, in method 500, one usually proceeds to step 540, where the pipe lowering tool can be lifted a short distance if necessary to release the wedge grip plate in the drill floor, and then lowered to the desired position as a new protruding hole on the hollow part of the string. In the next step 545, the gripping mechanism of the pipe descent tool can be uncoupled to detach the pipe element as described above, and the pipe descent tool can be raised in preparation for the next re-execution of method 500.

На Фиг.5B приведена блок-схема, по меньшей мере, части способа 550 в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения. Способ 550 может быть по существу аналогичным способу, показанному на Фиг.1A-G, 3A-D и 5A, и/или может предусматривать альтернативные или факультативные стадии по сравнению со способом, показанным на Фиг.1A-G, 3A-D, и 5A. Например, способ 550 можно выполнять для наращивания одного или нескольких трубных элементов (однотрубок, двухтрубок или трехтрубок) на существующую бурильную колонну, подвешенную в стволе скважины. Система 400, показанная на Фиг.4, иллюстрирует примерное окружение, в котором способ 550 может быть реализован.5B is a flow chart of at least a portion of a method 550 in accordance with one or more embodiments of the present invention. Method 550 may be substantially similar to the method shown in FIGS. 1A-G, 3A-D and 5A, and / or may include alternative or optional steps compared to the method shown in FIGS. 1A-G, 3A-D, and 5A. For example, method 550 can be performed to grow one or more tubular elements (single pipe, double pipe, or three pipe) onto an existing drill string suspended in a wellbore. The system 400 shown in FIG. 4 illustrates an exemplary environment in which method 550 may be implemented.

Способ 550 предусматривает стадию 552, на которой опускают верхний привод, выдвигают исполнительный механизм механизма наклона штроб, выдвигают исполнительный механизм нагружения механизма наклона штроб, и открывают элеватор трубных элементов. Два или более из этих действий могут выполнять практически одновременно, или, альтернативно, на стадии 552 эти действия могут выполнять последовательно, хотя в пределах объема настоящего изобретения конкретная последовательность или порядок этих действий на стадии 552 может варьировать. Действия на стадии 552 предназначены для ориентирования элеватора относительно трубного элемента, устанавливаемого в колонну, чтобы элеватор мог затем захватить трубный элемент.The method 550 includes a step 552, in which the upper drive is lowered, the actuator of the tilting mechanism of the strobe is extended, the actuator of the loading mechanism of the tilting mechanism of the strobe is advanced, and the elevator of the tube elements is opened. Two or more of these actions can be performed almost simultaneously, or, alternatively, at step 552, these actions can be performed sequentially, although within the scope of the present invention, the specific sequence or order of these actions at step 552 may vary. The steps in step 552 are intended to orient the elevator relative to the tubular element to be installed in the column so that the elevator can then grab the tubular element.

Верхний привод может представлять собой или содержать вращательный привод, удерживаемый над полом буровой вышки, такой, как вращательный привод 440, показанный на Фиг.4. Исполнительный механизм механизма наклона штроб содержит один или несколько компонентов, которые отклоняют исполнительный механизм нагружения механизма наклона штроб и элеватор от вертикальной соосности с верхним приводом, например, исполнительные механизмы 160, показанные на Фиг.1A-G. Исполнительный механизм нагружения механизма наклона штроб содержит один или несколько компонентов, которые регулируют вертикальное положение элеватора относительно верхнего привода, например, исполнительные механизмы 150, показанные на Фиг.1A-G. Элеватор может представлять собой захватывающий элемент, предназначенный для захвата трубного элемента, собираемого в бурильную колонну, такой как элеватор 120 трубных элементов, показанный на Фиг.1A-G и 3A-D.The top drive may be or comprise a rotary drive held above the floor of the derrick, such as the rotary drive 440 shown in FIG. 4. The actuator of the tilt mechanism of the strobe contains one or more components that deflect the actuator of loading the tilt mechanism of the strobe and elevator from vertical alignment with the top drive, for example, actuators 160 shown in FIGS. IA-G. The actuator loading the tilt mechanism of the gate contains one or more components that adjust the vertical position of the elevator relative to the top drive, for example, actuators 150 shown in Fig.1A-G. The elevator may be a gripping member for gripping a tubular member assembled into a drill string, such as an elevator 120 of the tubular members shown in FIGS. 1A-G and 3A-D.

После ориентирования элеватора относительно нового трубного элемента действием верхнего привода, исполнительного механизма механизма наклона штроб и исполнительного механизма нагружения механизма наклона штроб, достигнутого путем выполнения стадии 552, выполняют стадию 554, на которой закрывают элеватор или иным образом захватывают новый трубный элемент элеватором. После этого выполняют стадию 556, на которой поднимают верхний привод и отводят исполнительный механизм механизма наклона штроб. Действия подъема верхнего привода и отвода исполнительного механизма механизма наклона штроб могут выполнять практически одновременно или последовательно в любой последовательности. Верхний привод поднимают на достаточное расстояние, чтобы нижний конец нового трубного элемента был выше части бурильной колонны, выступающей из пола буровой вышки, и отводом исполнительного механизма механизма наклона штроб новый трубный элемент выравнивают по вертикали с выступающей частью бурильной колонны и верхним приводом.After the elevator is oriented relative to the new tube element by the action of the top drive, the actuator of the tilt mechanism of the gate and the actuator of the loading mechanism of the tilt mechanism of the gate achieved by performing step 552, step 554 is performed, at which the elevator is closed or the new tube element is otherwise captured by the elevator. After that, stage 556 is performed, at which the upper drive is lifted and the actuator of the tilt mechanism is retracted. The lifting of the top drive and the removal of the actuator of the tilt mechanism of the strobe can be performed almost simultaneously or sequentially in any sequence. The upper drive is lifted to a sufficient distance so that the lower end of the new pipe element is higher than the part of the drill string protruding from the floor of the derrick, and with the retraction of the actuator of the tilt mechanism, the new pipe element is aligned vertically with the protruding part of the drill string and the upper drive.

На следующей стадии 558 отводят исполнительный механизм инструмента для спуска. Исполнительный механизм инструмента для спуска может представлять собой или содержать линейно приводимый цилиндр, причем цилиндр характеризуется гидравлическим, электрическим, механическим, пневматическим приводом или их сочетанием. Исполнительный механизм инструмента для спуска соединен с частью спускного инструмента так, что инструмент для спуска может захватывать трубный элемент, когда исполнительный механизм инструмента для спуска выдвинут, но не может захватывать трубный элемент, когда исполнительный механизм инструмента для спуска отведен.In the next step 558, the trigger tool actuator is retracted. The actuator of the descent tool may be or comprise a linearly actuated cylinder, the cylinder being characterized by a hydraulic, electric, mechanical, pneumatic actuator, or a combination thereof. The trigger tool actuator is connected to a portion of the drain tool so that the trigger tool can grab the tubular member when the trigger tool actuator is extended, but cannot grab the tubular member when the trigger tool actuator is retracted.

Затем на стадии 560 отводят исполнительный механизм нагружения механизма наклона штроб, чтобы вставить конец трубного элемента в инструмент для спуска. На следующей стадии 562 выдвигают исполнительный механизм инструмента для спуска, тем самым, позволяя инструменту для спуска захватить трубный элемент. Способ 550 предусматривает также стадию 564, на которой выдвигают исполнительный механизм предварительного нагружения, чтобы приложить аксиальное усилие к концу трубного элемента и, таким образом, принудительно вызвать захват трубного элемента инструментом для спуска. Исполнительный механизм предварительного нагружения содержит один или несколько компонентов, предназначенных для прикладывания аксиального усилия к концу трубного элемента в инструменте для спуска, таких как исполнительный механизм 320 и/или механизм 310 предварительного нагружения, показанные на Фиг.3A-D. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения исполнительный механизм предварительного нагружения может представлять собой пластину или оголовок, предназначенные для прикладывания аксиального усилия к концу трубного элемента.Then, at step 560, the actuator of the tilt mechanism of the strobe is retracted to insert the end of the tube element into the descent tool. In a next step 562, an actuator for the descent tool is extended, thereby allowing the descent tool to grip the tubular member. The method 550 also includes a step 564, in which the preload actuator is extended to apply axial force to the end of the tubular member and thereby forcibly cause the tubular member to be gripped by the descent tool. The preload actuator comprises one or more components for applying axial force to the end of the tubular member in the descent tool, such as the actuator 320 and / or the preload mechanism 310 shown in FIGS. 3A-D. According to one preferred embodiment of the invention, the preload actuator may be a plate or head designed to apply axial force to the end of the tubular member.

Кроме того, способ 550 может предусматривать стадию 566, на которой элеватор могут открывать, и при этом трубный элемент удерживается лишь за счет захвата инструментом для спуска. Однако это действие открытия элеватора могут выполнять и на другой стадии способа 550 или вообще не выполнять, пока не потребуется высвободить захватный узел для опускания инструмента для спуска.In addition, method 550 may include a step 566 where the elevator can be opened, and the tubular element is held only by being gripped by a descent tool. However, this action of opening the elevator can be performed at another stage of the method 550 or not at all, until you need to release the gripping unit for lowering the tool for descent.

На следующей стадии 568 инструмент для спуска вращают для свинчивания нового трубного элемента с частью колонны, выступающей над полом буровой. Чтобы было понятно, этот и многие другие варианты осуществления изобретения, описанные в настоящем документе, относятся к операции свинчивания, и они могут выполняться в обратной последовательности для выполнения операции развинчивания. Согласно настоящему примеру это вращение осуществляют вращающей силой, создаваемой верхним приводом. В пределах объема настоящего изобретения также находятся другие механизмы и средства для вращения спускного инструмента, пока захватный узел захватывает и зажимает трубный элемент или трубную колонну, но, предпочтительно, это вращение осуществляют, по меньшей мере, частично, предпочтительно, полностью посредством захватных элементов, зажимающих трубный элемент.In a next step 568, the descent tool is rotated to make up a new tubular member with a portion of the string protruding above the drill floor. To be understood, this and many other embodiments of the invention described herein relate to the make-up operation, and they can be performed in the reverse order to perform the unscrew operation. According to the present example, this rotation is carried out by the rotational force created by the top drive. Other mechanisms and means for rotating the drain tool are also within the scope of the present invention, while the gripper assembly grips and clamps the tubular element or pipe string, but preferably this rotation is carried out at least partially, preferably completely by gripping clamping elements pipe element.

После свинчивания на стадии 568 на стадии 570 высвобождают плашку клинового захвата в полу буровой. Затем на стадии 571 верхний привод вначале поднимают, чтобы полностью высвободить выступающую над полом буровой часть колонны из плашки клинового захвата, и затем на стадии 572 опускают, чтобы переместить новый присоединенный трубный элемент в ствол скважины так, чтобы из пола буровой выступала только концевая часть нового трубного элемента, образуя новую выступающую над полом буровой часть колонны. Затем на следующей стадии 574 плашку клинового захвата в полу буровой переустанавливают для захвата новой выступающей над полом буровой частью колонны.After screwing in at step 568, at step 570, a wedge grip plate in the drill floor is released. Then, at step 571, the top drive is first raised to completely release the drill portion protruding above the floor from the wedge grip plate, and then dropped at step 572 to move the new connected tubular member into the wellbore so that only the end portion of the new protrudes from the drill floor the tubular element, forming a new drill part of the string protruding above the floor. Then, in the next step 574, the wedge grip plate in the drill floor is reinstalled to capture the new drill part of the string protruding above the floor.

После этого на стадии 576 могут отводить исполнительный механизм предварительного нагружения, а на стадии 578 могут отводить исполнительный механизм спускного инструмента, и при этом новый трубный элемент (верх которого является теперь выступающей над полом буровой частью колонны) захвачен лишь плашкой клинового захвата в полу буровой и не удерживается какой-либо частью инструмента для спуска или элеватора. Затем на следующей стадии 580 верхний привод могут свободно поднимать. Как показано на Фиг.5B, способ 500 могут затем повторить для присоединения к новой выступающей над полом буровой части колонны еще одного трубного элемента.After that, at stage 576, the pre-loading actuator can be retracted, and at stage 578, the releasing tool actuator can be retracted, and the new pipe element (the top of which is now the drill part of the string protruding above the floor) is captured only by a wedge capture plate in the drill floor and not held by any part of the descent tool or elevator. Then, in the next step 580, the top drive can be freely lifted. As shown in FIG. 5B, the method 500 may then be repeated to attach another tubular member to a new drill pipe portion protruding above the floor.

Рассмотрим Фиг.5C, на которой приведена блок-схема, по меньшей мере, части способа 600 в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения. Способ 600 может быть по существу аналогичным способу, показанному на Фиг.1A-G, 3A-D, и 5A-B, и/или может предусматривать альтернативные или факультативные стадии по сравнению со способом, показанным на Фиг.1A-G, 3A-D, и 5А-В. Например, способ 600 можно выполнять для демонтажа одного или нескольких трубных элементов (однотрубок, двухтрубок или трехтрубок) с существующей бурильной колонны, подвешенной в стволе скважины. Система 400, показанная на Фиг.4, иллюстрирует примерное окружение, в котором способ 600 может быть реализован.Referring to FIG. 5C, a flow chart of at least a portion of a method 600 in accordance with one or more embodiments of the present invention is shown. Method 600 may be substantially similar to the method shown in FIGS. 1A-G, 3A-D, and 5A-B, and / or may include alternative or optional steps compared to the method shown in FIGS. 1A-G, 3A- D, and 5A-B. For example, method 600 can be performed to dismantle one or more tubing elements (single pipe, double pipe, or three pipe) from an existing drill string suspended in a wellbore. The system 400 shown in FIG. 4 illustrates an exemplary environment in which method 600 may be implemented.

Способ 600 предусматривает стадию 602, на которой открывают элеватор, отводят исполнительный механизм механизма наклона штроб, отводят исполнительный механизм нагружения механизма наклона штроб, отводят исполнительный механизм предварительного нагружения, отводят исполнительный механизм спускного инструмента, и поднимают верхний привод. Два или более из этих действий могут выполнять практически одновременно, или, альтернативно, на стадии 602 эти действия могут выполнять последовательно, хотя в пределах объема настоящего изобретения конкретная последовательность или порядок этих действий на стадии 602 может варьировать. Действия на стадии 602 предназначены для ориентирования элеватора и инструмента для спуска относительно выступающего над полом буровой конца трубного элемента, демонтируемого с бурильной колонны, чтобы инструмент для спуска мог затем захватить трубный элемент.The method 600 includes a step 602, in which the elevator is opened, the actuator of the tilting mechanism is retracted, the actuator of the loading mechanism of the tilting mechanism is retracted, the pre-loading actuator is retracted, the actuator of the drain tool is withdrawn, and the upper drive is lifted. Two or more of these actions can be performed almost simultaneously, or, alternatively, at step 602, these actions can be performed sequentially, although within the scope of the present invention, the specific sequence or order of these actions at step 602 may vary. The steps in block 602 are designed to orient the elevator and the descent tool relative to the drill-pipe end protruding above the floor from the drill string so that the descent tool can then grab the pipe element.

После этого на стадии 604 на выступающую над полом буровой часть колонны опускают верхний привод так, чтобы выступающая над полом буровой часть колонны вошла в инструмент для спуска. Затем на стадии 606 выдвигают исполнительный механизм инструмента для спуска, а затем на стадии 608 выдвигают исполнительный механизм предварительного нагружения. Затем выступающую над полом буровой часть колонны захватывают и зажимают инструментом для спуска. Затем на стадии 610 высвобождают плашку клинового захвата в полу буровой. На стадии 611 замыкают элеватор, чтобы захватить и зажать демонтированный трубный элемент, который по-прежнему захватывают и зажимают инструментом для спуска. Затем на стадии 612 поднимают верхний привод, и при этом трубный элемент, демонтируемый с трубной колонны, поднимают на всю длину над полом буровой, а из ствола скважины выступает конец следующего трубного элемента в бурильной колонне. Затем на стадии 614 плашку клинового захвата в полу буровой переустанавливают для захвата и зажима следующего трубного элемента. На следующей стадии 616 вращают инструмент для спуска для развинчивания соединения между демонтируемым трубным элементом и следующим трубным элементом, который образует новую выступающую над полом буровой часть колонны. На стадии 618 после развинчивания соединения верхний привод поднимают, тем самым, поднимая трубный элемент от новой выступающей над полом буровой части колонны.Thereafter, in step 604, the top drive is lowered onto the overhanging portion of the column, so that the overhanging portion of the column enters the descent tool. Then, at step 606, the trigger tool actuator is extended, and then, at step 608, the preload actuator is advanced. Then, the drill part of the column protruding above the floor is captured and clamped by a descent tool. Then, at step 610, a wedge capture die is released in the drill floor. At step 611, the elevator is closed to grip and clamp the dismantled tubular member, which is still gripped and clamped by the descent tool. Then, at step 612, the upper drive is lifted, and the tubular element to be disassembled from the tubing string is lifted to its full length above the drill floor, and the end of the next tubular element in the drill string protrudes from the wellbore. Then, at step 614, the wedge grip plate in the drill floor is reinstalled to grip and clamp the next tubular member. In a next step 616, a descent tool is rotated to loosen the connection between the disassembled tubular member and the next tubular member, which forms a new drill portion of the string protruding above the floor. At step 618, after loosening the connection, the top drive is lifted, thereby raising the tubular member from the new drill portion of the string protruding above the floor.

Затем на стадии 622 отводят исполнительный механизм предварительного нагружения, а затем на стадии 624 отводят исполнительный механизм нагружения механизма наклона штроб, при этом трубный элемент может освободиться от захвата и отсоединиться от инструмента для спуска, будучи по-прежнему захваченным и зажатым элеватором.Then, at step 622, the pre-loading actuator is retracted, and then, at step 624, the actuator loading the tilt mechanism of the strobe is retracted, while the tube element can be released from the gripper and disconnected from the descent tool, while still being gripped and clamped by the elevator.

Затем на стадии 626 выдвигают исполнительный механизм нагружения механизма наклона штроб. Поскольку трубный элемент больше не захвачен и не зажат инструментом для спуска, выдвижением исполнительного механизма нагружения механизма наклона штроб на стадии 626 трубный элемент выталкивают из инструмента для спуска. Однако стадия 626 может предусматривать или за ней может следовать операция полного отсоединения инструмента для спуска от трубного элемента, например, путем опускания верхнего привода, чтобы легко (без нагрузки) установить демонтированный трубный элемент на выступающую над полом буровой часть колонны или на предохранительную пластину, расположенную на выступающей над полом буровой части колонны, после чего верхний привод снова поднимают, и при этом демонтированный трубный элемент отходит по вертикали от выступающей над полом буровой части колонны.Then, at step 626, the actuator of loading the tilt mechanism of the strobe is advanced. Since the tube element is no longer gripped and pinched by the descent tool, extending the actuator to load the tilt mechanism of the strobe at step 626, the tube element is pushed out of the descent tool. However, step 626 may provide for or may be followed by the operation of completely disconnecting the descent tool from the tubular member, for example, by lowering the top drive, so that the dismantled tubular member can easily be installed (without load) on the drill part of the column protruding above the floor or on a safety plate located on the drill part of the string protruding above the floor, after which the upper drive is raised again, and the dismantled pipe element moves vertically from the drill h Asti columns.

После этого на стадии 628 выдвигают исполнительный механизм механизма наклона штроб, чтобы наклонить демонтированный трубный элемент (в данный момент захваченный и зажатый элеватором) от выравнивания по вертикали с верхним приводом. Затем на стадии 630 верхний привод опускают. Стадии 628 и/или 630 могут выполнять для ориентирования демонтированного трубного элемента относительно стеллажа для труб или другого сооружения или механизма, на которые уложат трубный элемент, когда затем откроют элеватор. Кроме того, способ 600 может предусматривать дополнительную стадию, на которой после того, как правильно сориентируют трубный элемент, открывают элеватор. Альтернативно, способ 600 можно повторно выполнять, чтобы уложить демонтированный трубный элемент на стеллаже для труб или другом сооружении или механизме, когда при повторном выполнении стадии 602 открывают элеватор. Как показано на Фиг.5C, способ 600 можно повторять для демонтажа дополнительных трубных элементов с бурильной колонны.After that, at step 628, the actuator of the tilting mechanism is extended to tilt the dismantled tube element (currently captured and clamped by the elevator) from vertical alignment with the top drive. Then, at step 630, the top drive is lowered. Steps 628 and / or 630 may be performed to orient the disassembled tube element relative to the pipe rack or other structure or mechanism on which the tube element will be laid when the elevator is then opened. In addition, method 600 may include an additional step in which, after the tube element is correctly oriented, the elevator is opened. Alternatively, method 600 may be re-executed to lay the dismantled tubular member on a pipe rack or other structure or mechanism when the elevator is opened when re-executing step 602. As shown in FIG. 5C, method 600 can be repeated to remove additional tubular elements from the drill string.

Рассмотрим Фиг.6, на которой представлен покомпонентный вид в перспективном изображении, по меньшей мере, части примерного варианта осуществления захватного механизма инструмента 110 для спуска, показанного на Фиг.1A-G, 2, и 3A-D, в данном случае обозначенного позицией 700. Один или несколько аспектов захватного механизма 700 практически аналогичны или идентичны одному или нескольким соответствующим аспектам захватного механизма инструмента 110 для спуска, показанного на Фиг.1A-G, 2, и 3A-D. В этом примерном варианте осуществления изобретения устройство 700, показанное на Фиг.6, практически идентично, по меньшей мере, части инструмента 110 для спуска, показанного на Фиг.1A-G, 2, и/или 3A-D.Referring to FIG. 6, an exploded perspective view of at least a portion of an exemplary embodiment of the gripping mechanism of a descent tool 110 shown in FIGS. 1A-G, 2, and 3A-D, in this case, shown at 700 One or more aspects of the gripping mechanism 700 are substantially similar or identical to one or more corresponding aspects of the gripping mechanism of the descent tool 110 shown in FIGS. 1A-G, 2, and 3A-D. In this exemplary embodiment of the invention, the device 700 shown in FIG. 6 is substantially identical to at least a portion of the descent tool 110 shown in FIGS. 1A-G, 2, and / or 3A-D.

Устройство 700 содержит элемент 710 с выточками, перфорированный элемент 720, отверстия которого могут быть круглыми или удлиненными, и несколько катящихся или скользящих элементов 730. Один или несколько аспектов элемента 710 с выточками по существу аналогичны или идентичны одному или нескольким соответствующим аспектам элемента 210 с выточками, показанного на Фиг.2. Один или несколько аспектов перфорированного элемента 720 по существу аналогичны или идентичны одному или нескольким соответствующим аспектам элемента 220 с прорезями, показанного на Фиг.2. Катящиеся или скользящие элементы 730 могут быть по существу аналогичными или идентичными катящимся или скользящим элементам 230, показанным на Фиг.2.The device 700 comprises a recess element 710, a perforated element 720, the openings of which can be round or elongated, and several rolling or sliding elements 730. One or more aspects of the recess element 710 are substantially the same or identical to one or more corresponding aspects of the recess element 210 shown in FIG. 2. One or more aspects of the perforated element 720 are substantially the same or identical to one or more corresponding aspects of the slotted element 220 shown in FIG. 2. The rolling or sliding members 730 may be substantially the same or identical to the rolling or sliding members 230 shown in FIG. 2.

Как показано на Фиг.6, элемент 710 с выточками и элемент 720 с прорезями каждый содержат по три отдельных секции 710a, 720a, соответственно. Кроме того, согласно этому варианту осуществления изобретения устройство 700 содержит держатель 740, который также содержит три отдельных секции 740a. В других функционально эквивалентных конструктивных исполнениях секции 740a и 710 с могут быть объединены для создания одного цельного элемента. Каждая секция 740a держателя может содержать фланец 745, выполненный с возможностью соединения с фланцем 745 других секций 740a держателя, при этом секции 740a держателя могут быть собраны для образования чашеобразной конструкции (держателя 740), выполненной с возможностью удержания секций 710а элемента 710 с выточками, секций 720a элемента 720 с прорезями 720 и катящихся или скользящих элементов 730.As shown in FIG. 6, the recessed element 710 and the recessed element 720 each comprise three separate sections 710a, 720a, respectively. In addition, according to this embodiment, the device 700 comprises a holder 740, which also comprises three separate sections 740a. In other functionally equivalent designs, sections 740a and 710c may be combined to create a single integral element. Each holder section 740a may comprise a flange 745 adapted to be connected to the flange 745 of other holder sections 740a, wherein the holder sections 740a may be assembled to form a cup-shaped structure (holder 740) configured to hold sections 710a of the undercut element 710, sections 720a of element 720 with slots 720 and rolling or sliding elements 730.

На Фиг.7A и 7B представлены разрезы устройства 700, показанного на Фиг.6, в сцепленном и расцепленном положениях, соответственно. Если рассматривать Фиг.7A и 7B вместе, по-прежнему рассматривая Фиг.6, устройство 700 может содержать несколько сегментов 700a, установленных вертикально друг на друга. Согласно примерному варианту осуществления, показанном на Фиг.7A и 7B, устройство 700 содержит четыре вертикальных сегмента 700a. Впрочем, согласно другим вариантам осуществления изобретения устройство 700 может содержать меньше или больше сегментов. Зажимающая сила, прикладываемая устройством 700 к трубному элементу, по меньшей мере, частично пропорциональна числу установленных по вертикали сегментов 700a, и увеличение числа установленных по вертикали сегментов 700a увеличивает грузоподъемность устройства 700, а также крутящий момент, который может прикладываться к трубному элементу устройством 700. Каждый из вертикальных сегментов 700a может быть практически аналогичным или идентичным, хотя верхний и нижний сегменты 700a могут содержать уникальные поверхности сопряжения для соединения с дополнительным оборудованием между верхним приводом и обсадной колонной.FIGS. 7A and 7B are sectional views of the device 700 of FIG. 6 in engaged and disengaged positions, respectively. If you look at Figa and 7B together, still looking at Fig.6, the device 700 may contain several segments 700a mounted vertically on top of each other. According to an exemplary embodiment shown in FIGS. 7A and 7B, device 700 comprises four vertical segments 700a. However, according to other embodiments of the invention, device 700 may comprise fewer or more segments. The clamping force exerted by the device 700 on the tube element is at least partially proportional to the number of vertically mounted segments 700a, and an increase in the number of vertically mounted segments 700a increases the carrying capacity of the device 700, as well as the torque that can be applied to the tube element by the device 700. Each of the vertical segments 700a may be substantially similar or identical, although the upper and lower segments 700a may contain unique mating surfaces for connecting to additionally equipment between the top drive and the casing string.

Наружный профиль каждого держателя 740 сужается на конус, и при этом нижний конец каждого держателя 740 характеризуется диаметром меньше диаметра его верхнего конца. Кроме того, каждый вертикальный сегмент 700а устройства 700 содержит корпус 750, содержащий внутренний профиль, выполненный для взаимодействия с наружным профилем держателя 740 так, что когда держатель 740 перемещается вниз (относительно корпуса 750) в сцепленное положение (Фиг.7A), держатель 740 сужаетсярадиально вовнутрь, а когда держатель 740 перемещается вверх в расцепленное положение (Фиг.7B), держатель 740 расширяется радиально наружу. В настоящей заявке корпус 750 называется также аппарелью или наклонной конструкцией.The outer profile of each holder 740 tapers to a cone, and the lower end of each holder 740 is characterized by a diameter less than the diameter of its upper end. In addition, each vertical segment 700a of device 700 includes a housing 750 comprising an inner profile configured to interact with the outer profile of the holder 740 such that when the holder 740 moves downward (relative to the housing 750) to the engaged position (FIG. 7A), the holder 740 narrows radially inward, and when the holder 740 moves upward to the disengaged position (Fig. 7B), the holder 740 expands radially outward. In this application, the housing 750 is also called a ramp or inclined structure.

Верхний сегмент 700a устройства 700 может содержать стыковочное устройство 760, выполненное с возможностью соединения с одним или несколькими гидроцилиндрами и/или другими исполнительными механизмами (не показаны). Кроме того, каждый держатель 740 соединен со своими верхним и нижним соседними держателями 740. Следовательно, вертикальное перемещение, создаваемое одним или несколькими исполнительными механизмами, соединенными со стыковочным устройством 760, дает в результате одновременное вертикальное перемещение всех держателей 740. Соответственно, перемещение вниз держателей 740 одним или несколькими исполнительными механизмами заставляет захватные элементы 730 захватывать и зажимать наружную поверхность трубного элемента, в то время как перемещение вверх держателей 740 одним или несколькими исполнительными механизмами заставляет захватные элементы 730 отпустить трубный элемент, а затем отсоединиться от него. Сила, прикладываемая одним или несколькими исполнительными механизмами для перемещения вниз держателей 740 для того, чтобы сцепить захватные элементы 730 с трубным элементом и вызвать удерживание его посредством сил трения, является одним примером предварительного нагружения или другой силы, описанной выше для стадии 530 способа 500, показанной на Фиг.5A, стадии 564, показанной на Фиг.5B, и/или стадии 608, показанной на Фиг.5C. Держатели 740 могут быть с открытой гранью, например, чтобы минимизировать их массу, как показано на Фиг.6, 7A и 7B, но согласно другим вариантам осуществления изобретения (не показанных) могут быть с закрытой гранью, чтобы отвечать требованиям или предпочтениям в части грузоподъемности и распределения массы.The upper segment 700a of device 700 may include a docking device 760 configured to connect to one or more hydraulic cylinders and / or other actuators (not shown). In addition, each holder 740 is connected to its upper and lower adjacent holders 740. Therefore, the vertical movement created by one or more actuators connected to the docking device 760 results in the simultaneous vertical movement of all the holders 740. Accordingly, the downward movement of the holders 740 one or more actuators causes the gripping elements 730 to capture and clamp the outer surface of the tubular element, while moving upwards of the holders 740 by one or more actuators causes the gripping elements 730 to release the tubular element and then disconnect from it. The force exerted by one or more actuators to move down the holders 740 in order to engage the gripping elements 730 with the tube element and cause it to be held by frictional forces is one example of preloading or another force described above for step 530 of method 500 shown in FIG. 5A, step 564 shown in FIG. 5B, and / or step 608 shown in FIG. 5C. The holders 740 may be with an open face, for example, to minimize their weight, as shown in Fig.6, 7A and 7B, but according to other embodiments of the invention (not shown) can be with a closed face to meet the requirements or preferences in terms of load capacity and mass distribution.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения в аспекте свинчивания в соответствии с настоящим изобретением захватные элементы могут вначале перемещаться в направлении под углом вниз в сторону трубного элемента для сцепления (или взаимодействия) с трубным элементом, помещенным в выточку в инструменте для спуска, обычно элеватором трубного элемента. Захватные элементы обычно будут тянуться вниз в своих соответствующих выточках силой тяжести, пока не дойдут до мелкого конца выточки или пока не коснутся трубного элемента. Когда трубный элемент и захватный узел перемещают в сторону друг друга, захватные элементы согласно варианту осуществления с подачей под действием силы тяжести будут принудительно подаваться дальше в сторону мелкого конца каждой выточки под действием силы тяжести и, следовательно, в радиальном направлении к трубному элементу для захвата его, но в сторону более глубокого конца каждой выточки за счет взаимодействия с ними трубного элемента. В конце концов, перемещение захватных элементов, обычно частично вниз и всегда радиально в сторону трубного элемента окажется большей силой, и захватные элементы переместятся в достаточно мелкую часть выточки для захвата трубного элемента. Как уже отмечалось, масса трубного элемента обеспечит захват даже без подачи энергии или активирования сцепленным захватным элементам, но, предпочтительно, к трубному элементу прикладывают аксиальное усилие предварительного нагружения для увеличения силы захвата захватного узла. Перемещение трубного элемента и спускного инструмента друг от друга после того, как инструмент захватывает трубный элемент, предполагается любым доступным образом, например, элеватор просто высвобождает трубный элемент в свободное падение, элеватор перемещается вниз и при этом тянет трубный элемент вниз, использование исполнительного механизма на конце или вдоль другого радиуса трубного элемента (например, отмеченное выше предварительное нагружение) и т.п., или любое сочетание этих действий, чтобы вызвать захват трубного элемента захватными элементами. После свинчивания захватные элементы оттягивают из мелкого конца или положения рядом с ним в сторону более глубокого конца их соответствующих выточек давлением или усилием высвобождения, достаточным, чтобы заставить захватный узел высвободиться из захвата. Согласно одному варианту осуществления изобретения, в котором захват происходит на наружной поверхности трубного элемента, захватный узел или, по меньшей мере, элемент с прорезями поднимают из положения захвата так, что радиальные части могут отделиться, например, посредством подпружиненного механизма между радиальными клиньями, чтобы больший концевой заплечик трубного элемента мог высвободиться посредством захватного узла. Таким образом, захватные элементы этого варианта осуществления изобретения обычно перемещают вверх и радиально наружу из положения захвата рядом с ранее удерживаемым трубным элементом для высвобождения трубного элемента просто в захваченное положение без зажатия, и затем в полностью высвобожденное положение. Следует понимать, что операция развинчивания происходит практически в обратном порядке: один трубный элемент снимают с колонны, элеватор захватывает его, затем отпускают захватный узел, и т.д. Другие операции высвобождения могут быть выполнены, как описано выше, например, путем перемещения скользящего элемента с прорезями для высвобождения захватных элементов, особенно, когда захват происходит на внутренней поверхности трубного элемента.According to one preferred embodiment of the invention, in the make-up aspect according to the present invention, the gripping elements may first move in an oblique direction downward towards the pipe element for engaging (or interacting) with the pipe element placed in a recess in the descent tool, typically an elevator of the pipe element . The gripping elements will usually extend downward in their respective recesses by gravity until they reach the shallow end of the recess or until they touch the tube element. When the tube element and the gripping unit are moved towards each other, the gripping elements according to the embodiment with gravity feed will be forced to move further towards the shallow end of each undercut by gravity, and therefore radially to the tube element to grip it , but towards the deeper end of each groove due to the interaction of the tube element with them. In the end, the movement of the gripping elements, usually partially downward and always radially towards the tube element, will turn out to be more powerful, and the gripping elements will move to a sufficiently small part of the undercut for gripping the tube element. As already noted, the mass of the tube element will provide grip even without energizing or activating the gripped gripper elements, but preferably an axial preload force is applied to the tube element to increase the gripping force of the gripper assembly. Moving the tube element and the drain tool from each other after the tool grabs the tube element is assumed in any accessible way, for example, the elevator simply releases the tube element in free fall, the elevator moves down and pulls the tube element down, using the actuator at the end or along a different radius of the tube element (for example, the preload noted above), etc., or any combination of these actions to cause the tube element to trap atomic elements. After make-up, the gripping elements are pulled from the shallow end or position next to it to the deeper end of their respective grooves by pressure or release force sufficient to cause the gripper assembly to be released from the gripper. According to one embodiment of the invention, in which the gripping takes place on the outer surface of the tube element, the gripping unit or at least the slotted element is lifted from the gripping position so that the radial parts can separate, for example, by a spring-loaded mechanism between the radial wedges, so that a larger the end shoulder of the tube element could be released by the gripping unit. Thus, the gripping elements of this embodiment of the invention are usually moved upward and radially outward from the gripping position next to the previously held tubular element to release the tube element simply to the gripped position without being clamped, and then to the fully released position. It should be understood that the unscrewing operation takes place in almost the opposite order: one tube element is removed from the column, the elevator captures it, then the gripping unit is released, etc. Other release operations may be performed as described above, for example, by moving the sliding element with slots to release the gripping elements, especially when the gripping occurs on the inner surface of the tubular element.

В свете всего вышеизложенного и примерных вариантов осуществления изобретения, показанных на Фиг.1A-1G, 2, 3A-D, 4, 5A-C, 6, 7A и 7B, должно быть ясно, что предлагаются следующие различные варианты осуществления изобретения, включающие устройство, предназначенное для манипуляции трубным элементом, содержащее: инструмент для спуска труб; элеватор трубных элементов; несколько первых исполнительных механизмов, каждый из которых проходит между инструментом для спуска и элеватором; и, факультативно, несколько вторых исполнительных механизмов, каждый из которых проходит между инструментом для спуска и соответствующим одним из первых исполнительных механизмов, причем каждый из исполнительных механизмов является независимо гидравлически или электрически управляемым. Инструмент для спуска содержит: элемент с прорезями или перфорированный элемент, содержащий несколько отверстий, которые могут представлять собой удлиненные прорези, каждая проходящая в некотором направлении; элемент с выточками, соединенный жестко, с возможностью вращения, радиального расширения или сжатия, или скольжения с элементом с прорезями и содержащий несколько выточек, каждая из которых сужается в указанном направлении от мелкого конца к глубокому; и несколько катящихся или скользящих элементов (или захватных элементов), каждый из которых удерживается между одной из нескольких выточек и одним из нескольких отверстий. Каждый из нескольких захватных элементов частично выступает через прилегающую соседнюю одну из нескольких удлиненных прорезей, будучи на мелком конце соответствующей одной из нескольких выточек, и каждый из нескольких захватных элементов отводится вовнутрь наружного периметра элемента с прорезями или, предпочтительно, частично вовнутрь наружного периметра, чтобы меньше выступать, когда смещен с мелкого конца в сторону глубокого конца соответствующей одной из нескольких выточек.In light of the foregoing and exemplary embodiments of the invention shown in FIGS. 1A-1G, 2, 3A-D, 4, 5A-C, 6, 7A, and 7B, it should be clear that the following various embodiments of the invention are provided, including an apparatus designed to manipulate the tube element, comprising: a tool for lowering pipes; elevator of pipe elements; several first actuators, each of which passes between the descent tool and the elevator; and, optionally, several second actuators, each of which extends between the descent tool and the corresponding one of the first actuators, each actuator being independently hydraulically or electrically controlled. The descent tool comprises: an element with slots or a perforated element containing several holes, which may be elongated slots, each extending in a certain direction; an element with recesses, rigidly connected, with the possibility of rotation, radial expansion or contraction, or sliding with the element with slots and containing several grooves, each of which tapers in the indicated direction from the shallow end to the deep; and several rolling or sliding elements (or gripping elements), each of which is held between one of several grooves and one of several holes. Each of several gripping elements partially protrudes through an adjacent adjacent one of several elongated slots, being at the shallow end corresponding to one of several grooves, and each of several gripping elements is diverted to the inside of the outer perimeter of the element with slots or, preferably, partially to the inside of the outer perimeter, so that protrude when shifted from the shallow end towards the deep end corresponding to one of several grooves.

Элеватор может содержать: элемент элеватора с прорезями, содержащий несколько отверстий, которые могут представлять собой удлиненные прорези, каждая проходящая в некотором направлении; элемент элеватора с выточками, соединенный с элементом элеватора с прорезями и содержащий несколько выточек, каждая из которых сужается в указанном направлении от мелкого конца к глубокому; и несколько катящихся элементов элеватора, каждый из которых удерживается между одной из нескольких выточек и одной из нескольких удлиненных прорезей. Каждый из нескольких катящихся элементов элеватора частично выступает через прилегающую соседнюю одну из нескольких удлиненных прорезей, будучи на мелком конце соответствующей одной из нескольких выточек, и каждый из нескольких, и каждый из нескольких катящихся элементов элеватора отводится вовнутрь наружного периметра элемента элеватора с прорезями, будучи на глубоком конце соответствующей одной их нескольких выточек. Может быть предусмотрена плашка клинового захвата в полу буровой, содержащая практически аналогичное захватное устройство для захвата трубного элемента, предпочтительно, во взаимодействии со инструментом для спуска, но, предпочтительно, предназначенное удерживать всю трубную колонну без дополнительной поддержки.The elevator may include: an elevator element with slots, containing several holes, which may be elongated slots, each passing in a certain direction; elevator element with grooves connected to the elevator element with slots and containing several grooves, each of which tapers in the indicated direction from the shallow end to the deep; and several rolling elevator elements, each of which is held between one of several grooves and one of several elongated slots. Each of several rolling elevator elements partially protrudes through an adjacent adjacent one of several elongated slots, being at the shallow end corresponding to one of several grooves, and each of several, and each of several rolling elevator elements is diverted inside the outer perimeter of the elevator element with slots, being on deep end corresponding to one of several grooves. A wedge grip plate may be provided in the drilling floor, containing a substantially similar gripping device for gripping the tubular member, preferably in cooperation with a descent tool, but preferably designed to hold the entire tubing string without additional support.

Инструмент для спуска может быть выполнен с возможностью сцепления посредством сил трения с наружной поверхностью трубного элемента, достаточного для прикладывания к трубному элементу крутящего момента. Согласно одному примерному варианту осуществления изобретения крутящий момент составляет по меньшей мере около 5000 фунт-сил-футов. Согласно другому примерному варианту осуществления изобретения крутящий момент составляет по меньшей мере около 50000 фунт-сил-футов.The descent tool can be adapted to engage by means of friction with the outer surface of the tube element, sufficient to apply torque to the tube element. According to one exemplary embodiment of the invention, the torque is at least about 5,000 lbfSft. According to another exemplary embodiment of the invention, the torque is at least about 50,000 lbfSft.

Согласно одному варианту осуществления изобретения каждый первый исполнительный механизм может содержать первый цилиндр, содержащий первый конец и второй конец, причем первый конец поворотно соединен с первой точкой крепления спускного инструмента, и первый шток выступает из второго конца и поворотно соединен с элеватором. Каждый второй исполнительный механизм может содержать второй цилиндр, содержащий первый конец и второй конец, причем первый конец второго цилиндра поворотно соединен со второй точкой крепления инструмента для спуска, и второй шток выступает из второго конца второго цилиндра и поворотно соединен с первым цилиндром.According to one embodiment of the invention, each first actuator may comprise a first cylinder comprising a first end and a second end, the first end being pivotally connected to the first attachment point of the drain tool, and the first rod protruding from the second end and pivotally connected to the elevator. Each second actuator may comprise a second cylinder containing a first end and a second end, the first end of the second cylinder being pivotally connected to the second attachment point of the descent tool, and the second rod protruding from the second end of the second cylinder and pivotally connected to the first cylinder.

Трубный элемент может быть выбран из группы, состоящей из следующего: элемент обсадной колонны ствола скважины; трубный элемент бурильной колонны; трубный элемент; и элемент колонны насосно-компрессорной трубы, снабженный муфтой. Инструмент для спуска может быть выполнен с возможностью сцепления с трубным элементом посредством сил трения, причем часть инструмента для спуска образует гидравлическое уплотнение с концом трубного элемента, когда инструмент для спуска сцеплен с трубным элементом.The pipe element may be selected from the group consisting of the following: casing string element; drill pipe element; pipe element; and a tubing string element provided with a sleeve. The descent tool can be adapted to engage with the tube element by means of friction, wherein part of the descent tool forms a hydraulic seal with the end of the tube element when the descent tool is engaged with the tube element.

Кроме того, устройство может содержать контроллер в сообщении с инструментом для спуска, элеватором и первым и вторым исполнительными механизмами. Контроллер может быть выполнен с возможностью автоматизации работы подъемника и первого и второго исполнительных механизмов при сцеплении элеватора и трубного элемента. При этом автоматизация может предусматривать, кроме прочего, учет оборотов, измерение и прикладывание крутящего момента и управление оборотами устройства за единицу времени среди других возможных аспектов автоматизации. Элеватор может быть выполнен с возможностью сцепления с наружной поверхностью аксиально-промежуточной частью трубного элемента. Контроллер может быть выполнен с возможностью автоматизации работы инструмента для спуска, элеватора и первого и второго исполнительных механизмов при сцеплении инструмента для спуска и трубного элемента. Инструмент для спуска может быть выполнен с возможностью сцепления и захвата наружной поверхности другой аксиально-промежуточной части трубного элемента.In addition, the device may comprise a controller in communication with a descent tool, an elevator, and first and second actuators. The controller can be configured to automate the operation of the elevator and the first and second actuators when coupling the elevator and the pipe element. In this case, automation may include, among other things, accounting for revolutions, measuring and applying torque and controlling the revolutions of a device per unit of time, among other possible aspects of automation. The elevator can be made with the possibility of coupling with the outer surface of the axial-intermediate part of the tubular element. The controller can be configured to automate the operation of the descent tool, elevator and the first and second actuators when the descent tool and the tube element are engaged. The descent tool may be adapted to engage and engage the outer surface of the other axially intermediate portion of the tubular member.

Согласно настоящему изобретению раскрывается также способ управления трубным элементом, предусматривающий: захват наружной поверхности аксиально-промежуточной части трубного элемента элеватором трубных элементов, и использование нескольких штроп, проходящих между элеватором и инструментом для спуска труб, чтобы тем самым расположить конец трубного элемента в инструменте для спуска. Способ предусматривает также захват инструментом для спуска наружной поверхности другой части трубного элемента, в том числе прикладывание аксиального усилия к концу трубного элемента в инструменте для спуска. Прикладывание аксиального усилия к концу трубного элемента может предусматривать использование гидравлического цилиндра или другого гидравлического или электрического устройства для перемещения элемента с выточками захватного механизма относительно корпуса захватного механизма, тем самым, вызывая захват трубного элемента каждым из нескольких катящихся или скользящих элементов захватного механизма.According to the present invention, there is also disclosed a method for controlling a tubular element, comprising: capturing the outer surface of the axial-intermediate part of the tubular element with an elevator of the tubular elements, and using several slings passing between the elevator and the pipe descent tool, thereby positioning the end of the tubular element in the descent tool . The method also includes gripping with the tool for lowering the outer surface of the other part of the tube element, including applying axial force to the end of the tube element in the tool for descent. Applying axial force to the end of the tubular element may involve the use of a hydraulic cylinder or other hydraulic or electrical device to move the element with recesses of the gripping mechanism relative to the housing of the gripping mechanism, thereby causing the tube element to be gripped by each of several rolling or sliding elements of the gripping mechanism.

Способ может также предусматривать отсоединение элеватора трубных элементов от трубного элемента, и отсоединение инструмента для спуска от трубного элемента. Отсоединение инструмента для спуска от трубного элемента может предусматривать снятие аксиального усилия, которое прикладывают к концу трубного элемента в инструменте для спуска. Способ может также предусматривать вращение трубного элемента путем вращения инструмента для спуска, когда трубный элемент захвачен инструментом для спуска, в том числе прикладывание к трубному элементу крутящего усилия, причем крутящее усилие составляет не менее примерно 5000 фунт-сил-футов.The method may also include disconnecting the elevator of the pipe elements from the pipe element, and disconnecting the descent tool from the pipe element. Detaching the descent tool from the tubular member may include removing the axial force that is applied to the end of the tubular member in the descent tool. The method may also include rotating the tubular member by rotating the descent tool when the tubular member is gripped by the descent tool, including applying a torque force to the tube member, the torque being at least about 5000 lbf-ft.

Согласно настоящему изобретению раскрывается также устройство для управления трубным элементом, содержащее: средство для захвата наружной поверхности аксиально-промежуточной части трубного элемента; средство для расположения захватного средства, чтобы тем самым расположить конец захваченного трубного элемента в инструменте для спуска, и средство для прикладывания аксиального усилия к концу трубного элемента в инструменте для спуска, чтобы тем самым захватить инструментом для спуска наружную поверхность другой части трубного элемента.According to the present invention, there is also disclosed a device for controlling a tube element, comprising: means for gripping the outer surface of the axially-intermediate part of the tube element; means for positioning the gripping means to thereby position the end of the gripped tubular element in the descent tool, and means for applying axial force to the end of the tubular element in the descent tool, thereby thereby gripping the outer surface of the other part of the tubular element with the descent tool.

Способность захватывать трубный элемент в месте, удаленном от конца (например, в промежуточной части, определенной пределом захвата), в сочетании со способностью поднимать трубный элемент без повреждения трубного элемента и затем вставлять в устройство управления, все без ручного труда или с минимальным его применением для работы с трубным элементом, представляет собой то, что не делалось раньше, и удовлетворяет давно испытываемую потребность в отрасли. Один или несколько аспектов настоящего изобретения могут улучшить способы захвата, которые могут позволить элеватору захватывать и поднимать или опускать трубный элемент без повреждения его чувствительной наружной поверхности. Кроме того, один или несколько аспектов настоящего изобретения могут значительно сократить время, затрачиваемое на добавление каждого нового трубный элемент в колонну в стволе скважины, за счет сокращения времени технологической операции, требовавшегося ранее для оценки и осуществления управления каждым трубным элементом и выполнения соединений. Продолжительность цикла спуска или подъема трубного элемента может быть составлять не более 2-4 минуты, обычно, примерно 2,5-3 минуты. Вместе с тем, в пределах объема настоящего изобретения могут быть и другие выгоды и преимущества.The ability to grab the tube element at a location remote from the end (for example, in the intermediate part defined by the gripping limit), combined with the ability to lift the tube element without damaging the tube element and then insert it into the control device, all without manual labor or with minimal use for work with the pipe element, represents what has not been done before, and satisfies the long-felt need in the industry. One or more aspects of the present invention can improve gripping methods that can allow the elevator to grab and raise or lower the tubular element without damaging its sensitive outer surface. In addition, one or more aspects of the present invention can significantly reduce the time taken to add each new tubular element to the string in the wellbore by reducing the process time previously required to evaluate and manage each tubular element and make connections. The duration of the descent or ascent of the tube element can be no more than 2-4 minutes, usually about 2.5-3 minutes. However, there may be other benefits and advantages within the scope of the present invention.

Выше вкратце описаны признаки нескольких вариантов осуществления изобретения, чтобы специалисты могли лучше понять аспекты настоящего изобретения. Специалистам должно быть ясно, что они могут легко использовать настоящее изобретение как основу для разработки или изменения других процессов и конструкций для достижения тех же целей и/или тех же преимуществ, достижимых описанными вариантами осуществления изобретения. Кроме того, специалистам должно быть ясно, что эти эквивалентные конструкции находятся в пределах сущности и объема настоящего изобретения, и что они могут вносить различные изменения и замены в пределах сущности и объема настоящего изобретения.The above briefly describes the features of several embodiments of the invention so that those skilled in the art can better understand aspects of the present invention. It should be clear to those skilled in the art that they can easily use the present invention as a basis for developing or modifying other processes and structures to achieve the same objectives and / or the same advantages achievable by the described embodiments of the invention. In addition, it should be apparent to those skilled in the art that these equivalent structures are within the spirit and scope of the present invention, and that they can make various changes and substitutions within the spirit and scope of the present invention.

Claims

1. The device control pipe elements, containing:
a pipe descent tool comprising:
an element with slots, comprising several elongated slots, each of which extends at least partially in a direction substantially parallel to the longitudinal axis of the tube element, which is controlled;
an element with recesses, functionally connected to the element with slots and containing several grooves on its surface, each of which extends between the deep end and the shallow end; and
several sliding elements, functionally connected to several elongated slots and several undercuts and configured to move in the same direction as the pipe element in cooperation with them, so that the tool grips the pipe element,
an elevator of pipe elements made with the possibility of functional connection of the pipe element with a tool for lowering pipes; and
a pre-loading mechanism, which is configured to reverse apply axial force to the end of the pipe element, captured in the tool for lowering the pipes in order to clamp the pipe element;
while the tool for lowering the pipes is made with the possibility of gripping each tube element to provide load-bearing capacity in order to prevent or prevent the fall of the tube element or tube string attached to it, regardless of the action of the elevator of the tube elements.

2. The control device of the pipe elements according to claim 1, in which the elevator of the pipe elements is connected to a tool for lowering the pipes and is configured to transmit pipe elements between the source of the pipe elements and the tool for lowering the pipes.

3. The control device of the pipe elements according to claim 2, in which the tool for lowering the pipes and the elevator of the pipe elements are connected by no more than a pair of actuators.

4. The control device of the pipe elements according to claim 3, in which no more than a pair of actuators are functionally connected to the slings, providing the location of the part of the pipe element in the tool for lowering the pipes.

5. The control device of the pipe elements according to claim 1, in which several sliding elements each are retracted at least partially in the corresponding groove when the control device of the pipe elements is in the gripping position for gripping the pipe element.

6. A method of controlling the tubular element during the operation of fixing the wellbore with casing or drilling, comprising:
the elevator capturing the pipe elements of a portion of the surface of the pipe element;
the use of the elevator of the pipe elements for the location of the pipe element, which is controlled, in the tool for lowering;
reverse application of axial force to the end of the pipe element, captured in the tool for lowering pipes to capture the pipe element; and
gripping at least a second, different part of the surface of the tube element with a part of the descent tool in order to hold the tube element due to the downward force generated by the mass of the tube element or pipe string attached to it, interacting with the part of the descent tool in the second , another part of the surface.

7. The method according to claim 6, further comprising disconnecting the elevator of the pipe elements after gripping and holding the pipe element with a descent tool.

8. The method according to p. 7, in which the disconnection of the elevator of the pipe elements is carried out automatically after reaching the tool for lowering the position of the capture.

9. The method according to claim 6, further providing for the descent of the tubular element, captured by the descent tool, on the bearing surface in order to further compress the end of the tubular element into a recess in the descent tool.

10. The method of controlling the tubular element during the operation of fastening the wellbore with casing or drilling, comprising:
the use of a descent tool for interacting with and reversing the application of axial force to the end of the pipe element of the pipe section with a pre-loading mechanism trapped in the pipe descent tool for gripping the pipe section containing one to three pipe elements;
applying a rotational force to the pipe section, at least one surface of which is engaged with and caught by a part of the descent tool, in order to at least partially detach the pipe section from the pipe string;
the use of the elevator of the pipe elements to interact with the pipe section or its part and its capture, and
raising the pipe section relative to the descent tool in order to separate the pipe section from the pipe string and detach the engaged and gripped surface of the pipe section from the part of the descent tool.

11. The method of claim 10, further comprising lowering the descent tool and simultaneously raising the pipe section to a relatively greater distance than the distance the descent tool is lowered to allow separation of the pipe section from the remaining pipe string.

12. A method for controlling a tubular element during an operation of securing a wellbore with casing or drilling, comprising:
the use of a descent tool for interacting with and reversing the application of axial force to the end of the pipe element of the pipe section with a pre-loading mechanism trapped in the pipe descent tool for gripping the pipe section containing the pipe element;
applying a rotational force to the pipe section, at least one surface of which is gripped and clamped by a clamp part, characterized by a radial shape, of a descent tool in order to at least partially detach the pipe section from the pipe string;
the use of the elevator of the pipe elements to interact with the pipe section or its part and its capture, and
moving the clamp part of the descent tool in a direction characterized by at least an axial component along the captured pipe section to detach the clamp part of the tool for lowering from at least one part of the surface of the pipe section.

13. The method according to p. 12, further providing for the complete removal of the pipe section from the control device of the pipe elements.

14. A tool for lowering pipes containing:
an element with slots, comprising several elongated slots, each of which extends at least partially in a direction substantially parallel to the longitudinal axis of the tube element, which is controlled;
a recessed element operably connected to the recessed element and containing several recesses, the recesses extending from the deep end to the shallow end;
several sliding elements functionally connected to several elongated slots and several undercuts; and
a pre-loading mechanism, which is configured to reverse apply axial force to the end of the pipe element, captured in the tool for lowering the pipes in order to clamp the pipe element;
moreover, the gripping part of the descent tool is adapted to engage by means of friction with at least one surface of the pipe element sufficient to apply torque to the pipe element solely by means of the gripping part.

15. A tool for lowering pipes according to claim 14, in which several elongated slots are fixed relative to several grooves.

16. The tool for lowering the pipes according to claim 14, in which the tool for lowering is made with the possibility of adhesion by means of friction with the inner surface of the pipe element.

17. The pipe lowering tool according to claim 14, wherein each of the several sliding elements is partially retracted into a corresponding slot and undercut when the device for manipulating the pipe elements is in the released position so as not to trap the pipe element.

18. The tool for lowering the pipes according to claim 14, in which several sliding elements are made with the possibility of gripping the pipe element when moving the pipe element from the tool for descent.

19. The pipe descent tool according to claim 14, operatively connected to a control device configured to feed the tube element to the tool for descent or extraction of the tube element from it in order to ensure reloading of the descent tool by the next tube element.

20. A wedge grip die in a drill floor configured to hold a tubular member or tubular string, comprising:
a component with slots of the wedge grip plate in the drill floor, comprising several elongated slots, each of which extends at least partially in a direction substantially parallel to the longitudinal axis of the pipe string, which is controlled;
a component with grooves of the wedge grip plate in the drilling floor, functionally connected to the element with slots of the wedge grip plate in the drilling floor and containing on its surface several grooves of the wedge grip plate in the drilling floor, which extend between the deep end and the shallow end;
several rolling gripping components of the wedge grip plate in the drill floor, each of which is functionally connected to one of the elongated slots of the wedge grip plate in the drill floor and one of the grooves of the wedge grip plate in the drill floor; and
a blocking system configured to prevent the release of one or more pipe elements trapped by the wedge grip plate in the drill floor until it is automatically confirmed that one or more pipe elements are captured by a functionally connected descent tool;
moreover, each of several rolling gripping components of the wedge grip plate in the drilling floor is discharged at least in a part of the component with slots of the wedge grip plate in the drilling floor, being offset from the shallow end of the corresponding undercut of the wedge grip plate in the drilling floor.

21. The wedge grip die in the drilling floor according to claim 20, reversibly attached to the floor of the drilling rig.

22. The wedge grip plate in the drilling floor according to claim 20, in which each of several components of the wedge grip plate in the drilling floor is configured to divert at least partially at least one slot of the component with slots of the wedge capture plate in the drilling floor when the wedge grip plate in the drill floor is in the grip position to grip the tubular member or tubing string.

23. The wedge grip die in the drilling floor according to claim 20, configured to provide load-bearing capacity for a tubular member or tubular string suspended from it.

24. Dice wedge capture in the floor of the drill according to claim 20, made with the possibility of reversible connection and rotation when capturing a rotating pipe element or pipe string.

25. The wedge grip die in the drilling floor according to claim 20, configured to switch between the grip position and the release position hydraulically or pneumatically.

26. The wedge grip plate in the drilling floor according to claim 20, further comprising a locking mechanism for locking the wedge grip plate in the drilling floor around the pipe element or pipe string.

27. A wedge grip die in a drilling floor according to claim 20, further comprising a centering mechanism configured to center the tubing string with the center of the wellbore.