WO2009089832A2

WO2009089832A2 - Handhabungseinrichtung für rohre

Info

Publication number: WO2009089832A2
Application number: PCT/DE2009/000097
Authority: WO
Inventors: Jens Lutzhöft; Jörn GROTHERR; Tomoya Inoue; Eiichi Higashi
Original assignee: Blohm + Voss Repair Gmbh; Mitsubishi Heavy Industries Ltd.; Japan Agency For Marine-Earth Science And Technology
Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2009-07-23
Also published as: JP5297467B2; US20110146969A1; DE112009000635A5; JP2011510189A; EP2238311A2; WO2009089832A3; DE102008005135A1; US8596344B2

Abstract

Die Handhabungseinrichtung dient zur Positionierung und Halterung von Bohrrohren. Mindestens eine Halterungseinrichtung für die Bohrrohre ist sowohl horizontal als auch vertikal positionierbar angeordnet und mit einer steuerbaren Klemmeinrichtung für die Bohrrohre versehen. Benachbart zur Halterungseinrichtung ist eine Zentriereinrichtung für das zu halternde Bohrrohr angeordnet.

Description

BVR 1966 PCT

Handhabungseinrichtung für Rohre

Die Erfindung betrifft eine Handhabungseinrichtung für Rohre, bei der eine Halterungseinrichtung sowohl horizontal als auch vertikal positionierbar angeordnet und mit einer steuerbaren Kleinmeinrichtung für die Rohre versehen ist.

Eine derartige Handhabungseinrichtung ist in der US 7,206,717 beschrieben. Weitere Einzelheiten zur entsprechenden Handhabungseinrichtung sind in der US 7,296,630 erläutert.

Eine derartige Handhabungseinrichtung wird insbesondere verwendet, um bei Bohreinrichtungen für die Exploration oder Förderung von Erdöl oder Erdgas bei der Durchführung des Bohrvorganges die Rohre zu positionieren, innerhalb derer das Bohrwerkzeug gehandhabt wird und durch die letztlich das zu fördernde Produkt hindurchgeleitet wird. Die bislang bekannten Handhabungseinrichtun- gen können noch nicht alle Anforderungen erfüllen, die im Rahmen der vielfältigen Anwendungsanforderungen gestellt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Handhabungseinrichtung der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß eine gesteigerte Benutzungsqualität bei der Handhabung und Positionierung der Rohre bereitgestellt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß benachbart zur Halterungseinrichtung eine Zentriereinrichtung für das zu halternde Rohr angeordnet ist.

Unter Verwendung des Zentriersystems wird das Rohr relativ zu einem Bohrloch derart zentriert, daß die Längsachse des Rohres durch die Mitte des Bohrloches hindurch verläuft. Zusätzlich zur Zentrierung des Rohres führt das Zentriersystem auch eine Querstabilisierung der Positionierung des Bohrrohres durch, so daß insbesondere die Verwendung von selbst schließenden Handhabungs- einrichtungen unterstützt wird, die nach einem seitlichen Aufschieben auf das Bohrrohr durch mechanischen Kontakt mit dem Bohrrohr automatisch in eine geschlossene Positionierung überführt werden.

Eine Bereitstellung großer Stellkräfte kann dadurch erfolgen, daß die Zentriereinrichtung hydraulisch ausgebildet ist.

Eine zweckmäßige Anordnung wird dadurch bereitgestellt, daß die Zentriereinrichtung von einem Bohrtisch gehaltert ist.

Ein Absenken bzw. Anheben eines aus mehreren Einzelrohren zusammengesetzten Rohrstranges wird dadurch unterstützt, daß auf einem Schlitten zwei Halterungseinrichtungen in Richtung einer Schlittenlängsachse hintereinander angeordnet sind.

Zur Unterstützung eines seitlichen Aufschiebens auf das Bohrrohr wird vorgeschlagen, daß mindestens eine der Halterungseinrichtungen mit einer seitlichen Tür versehen ist.

Eine zuverlässige und robuste Zentrierfunktion kann dadurch bereitgestellt werden, daß die Zentriereinrichtung mit Führungsplatten versehen ist.

Zur Erleichterung von Wartungsarbeiten ist vorgesehen, daß die Zentriereinrichtung mit verschwenkbaren Klappen als Zentrierelemente versehen ist. Eine eventuelle Unfallgefahr läßt sich dadurch vermindern, daß die Klappen in einer hochgeschwenkten Positionierung arretierbar sind.

Eine zweckmäßige Ausführungsform wird dadurch bereitgestellt, daß die Zentriereinrichtung einen geteilten Außenring aufweist.

Zur Positionserfassung wird vorgeschlagen, daß ein Näherungsschalter für mindestens eine der Halterungseinrichtungen verwendet ist.

Eine exakte Positionierung wird dadurch unterstützt, daß ein Verfahrzylinder mit einem Wegmeßsystem ausgestattet ist.

Große Stellkräfte können dadurch bereitgestellt werden, daß der Verfahrzylinder mit einer hydraulischen Ansteuerung versehen ist.

Eine einfache und zugleich zuverlässige und genaue Ansteuerung erfolgt dadurch, daß der Verfahrzylinder mit einem Proportional- Wege-Ventil ausgestattet ist.

Ein Verriegelungszustand der Halterungseinrichtung kann dadurch überwacht werden, daß mindestens eine der Halterungseinrichtungen mit einem Druckschalter als Meldeeinrichtung für eine Verriegelungsfunktion ausgestattet ist.

Zur Unterstützung einer schonenden Bewegung der Hydraulikschläuche wird vorgeschlagen, daß zur beweglichen Abstützung von Hydraulikschläuchen eine Energiekette verwendet ist.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. leine perspektivische Draufsicht auf ein HandhabungsSystem, Fig. 2 eine Ansicht gemäß Blickrichtung II in Fig. 1 zur Veranschaulichung der Lage der Versorgungsleitungen,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Zentriereinrichtung,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Schnittlinie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Zentriereinrichtung,

Fig. 6 eine andere Darstellung der Zentriereinrichtung und

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung der Zentriereinrichtung, mit hochgeklapptem Segment der Zentriereinrichtung.

Fig. l zeigt eine perspektivische Darstellung eines Handhabungs- systems (1) zur Positionierung von Bohrrohren (2) . Das Handhabungssystem (1) weist eine erste Halterungseinrichtung (3) sowie eine zweite Halterungseinrichtung (4) auf. Gemäß dem dargestellten Betriebszustand beaufschlagt die erste Halterungseinrichtung (3) das Bohrrohr (2) und die zweite Halterungseinrichtung (4) ist in horizontaler Richtung neben der ersten Halterungseinrichtung (3) positioniert.

Die Halterungseinrichtungen (3, 4) weisen seitlich und einander gegenüberliegend angeordnete Tragvorsprünge (5, 6) auf, die für eine vertikale Positionierung der Halterungseinrichtungen (3, 4) von Verbindungselementen (7, 8) beaufschlagt werden, die zur Aufnahme der TragvorSprünge (5, 6) ringähnliche Endsegmente (9, 10) aufweisen und mit einer nicht dargestellten Hubeinrichtung koppelbar sind.

Die Halterungseinrichtungen (3, 4) sind auf einem Schlitten (11) angeordnet, um eine horizontale Positionierbarkeit zu erleichtern. Eine Positionierung erfolgt unter Verwendung eines Verfahrzylinders (12) , der typischerweise hydraulisch ausgebildet ist. Fig. l zeigt des weiteren eine vordere Verbindung (13) sowie eine hintere Verbindung (14) , eine seitliche Multikupplung (15) und eine Zentriereinrichtung (16) .

Die hydraulische Zentriereinrichtung (16) ist eingelassen im Bohrtisch direkt unter dem Schlitten (11) . Die Zentriereinrichtung (16) hat die Aufgabe, das Bohrrohr (2) auf Mitte des Bohrloches zu zentrieren.

Das Zentrieren ist abhängig von der Hδhenpositionierung der Halterungseinrichtung (3) gesteuert und erfolgt typischer Weise nur in zwei Situationen:

A: Bei einem Herausziehen des Bohrrohres (2) hebt die Halterungseinrichtung (3) als Elevator den ganzen Rohrstrang an und fährt nach oben. In der oberen Endlage wird das Bohrrohr (2) durch eine Zentriereinrichtung zentriert. Dann fährt die untere, leere Halterungseinrichtung (4) mit offenen Türen auf dem Schlitten (11) zur Mitte des Bohrloches. Der Elevator (4) stößt gegen das Bohrrohr (2) und schließt sich dadurch automatisch. Ohne Zentrierung könnte dass Bohrrohr (2) wegfedern und das Schließen des Elevators (4) wird nicht zuverlässig ausgelöst.

B: Bei einem Einsetzen des Bohrrohres (2) wird der Elevator (3) mit dem Rohrstrang abgesetzt. Kurz vor dem Aufsetzen wird das Bohrrohr (2) durch eine Zentriereinrichtung zentriert, sodaß der Elevator (3) genau auf der Mitte des Bohrloches positioniert wird. Dadurch wird das spätere An- und Abkuppeln des Elevators (3) vereinfacht und Schiffsbewegungen werden ausgeglichen.

Im Betrieb gibt die Zentriereinrichtung ein Ö'ffnungssignal an die Steuerung, damit der Bediener über den Zustand informiert ist.

Die Zentriereinrichtung verfügt über auswechselbare Führungs- platten, mit denen verschiedene Bereiche von Rohrdurchmessern zentriert werden können. Die Zentriereinrichtung ist aufklappbar zum Warten/ Abschmieren und um im Bedarfsfall eine Zentrierung größerer Rohrelemente durchführen zu können.>

Die aufgeklappten Deckel verriegeln sich beim Öffnen mechanisch aus Sicherheitsgründen, um einer Klemmgefahr vorzubeugen.

Ein Außenring der Zentriereinrichtung (16) ist geteilt, sodaß die Zentriereinrichtung (16) im Bedarfsfall vom Rohrstrang entfernt werden kann.

Es wird ein elektrischer Näherungsschalter zur Signalmeldung der Position des Elevators (3, 4) an die Steuerung verwendet.

Wenn der Elevator (3, 4) auf der Mitte des Bohrloches abgesetzt wird, gibt ein elektrischer Näherungsschalter ein Signal an die Steuerung. Dasselbe gilt für die hintere Parkposition.

Es werden ein Wegmesssystem des VerfahrZylinders (12) und eine hydraulische Ansteuerung verwendet.

Der Verfahrzylinder (12) ist mit einem elektrischen Wegmessystem ausgerüstet. Dadurch ist immer die aktuelle Position des Verfahrschlittens (11) bekannt und in Kombination mit den elektrischen Näherungsschaltern ist der Steuerung auch die Position der Elevatoren (3, 4) bekannt.

Der Verfahrzylinder (12) wird mit einem Proportional-Wege-Ventil angesteuert. Dadurch ist zusammen mit dem Wegmessystem eine höher Arbeitsgeschwindigkeit möglich, insbesondere eine höhere Verfahrgeschwindigkeit in Kombination mit einem langsamen Anfahren und Abbremsen.

Es wird ein zusätzlicher Druckschalter zur Signalmeldung der Elevatorverriegelung an die Steuerung verwendet.

Der Verfahrzylinder (12) fährt einen kleinen Schlitten aus, um den Elevator (3, 4) an- oder abzukuppeln. Das Ankuppeln wird durch einen hydraulischen Druckschalter bestätigt, der ein elektrisches Signal an die Steuerung abgibt.

Es wird eine Energiekette (17) zum Verfahren der Hydraulikschläuche verwendet. Die Hydraulikschläuche werden so weniger bewegt und die Haltbarkeit erhöht sich.

Fig. 1 zeigt des weiteren einen Verriegelungszapfen (18) , eine hintere Mulitkupplung (19) sowie einen Anzeigestab (20) . Darüber hinaus sind ein Verriegelungszylinder (21) ein Verriegelungsbolzen (22) sowie ein Ölstromteiler (23) zu erkennen.

Weitere dargestellte Einzelheiten betreffen eine Rolleinheit (24) , eine Lastöse (25) sowie eine Anzeigeeinrichtung (26) , die ein optisches RückkopplungsSignal bereitstellt.

Ebenfalls sind ein Verriegelungszapfen (27) sowie eine Schraubkupplung (28) zu erkennen.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Einrichtung gemäß Fig. 1 entsprechend Blickrichtung II in Fig. 1. Es sind diverse hydraulische, pneumatische und elektrische Anschlußelemente zu erkennen. Das Element (30) versorgt die Zufuhr von Schmiermitteln, das Element (31) das Öffnen des Verriegelungszylinders (21) , das Element (32) das Schließen der Halterungseinrichtung (3, 4), das Element (33) ein Öffnen der Halterungseinrichtung (3, 4), das Element (34) das Schließen des Verriegelungszylinders (21) und das Element (35) stellt das RückkopplungsSignal bereit. Das Element (36) leitet den Luftdruck, um den Schlitten (11) in der Parkposition anzuordnen, das Element (37) Reinigungsluft und das Element (38) eine Rückkehr der Rolleinheit (24) bzw. eine Rückkehr der Halterungseinrichtung (3, 4). Das Element (39) ist dem Druck des Flußteilers für die Rolleinheit (24) bzw. dem Druck für die Positionierung der Halterungseinrichtung (3, 4) zugeordnet. Das Element (40) dient einer Rückkehr des Zylinders und das Element (41) überträgt den Druck des Zylinders für das SCID- System. Sämtliche in Fig. 2 eingezeichneten Elemente (30-41) können als Kupplungselemente oder Durchführungen für zugeordnete Hydraulikleitungen pneumatische oder elektrische Leitungen ausgeführt sein.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Zentriereinrichtung (16) und Fig. 4 einen Querschnitt durch die Zentriereinrichtung (16) gemäß Schnittlinie IV-IV in Fig. 3.

Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht der Zentriereinrichtung (16) und Fig. 6 eine Draufsicht auf die Zentriereinrichtung (16) mit heruntergeklappten Klappen (42, 43) . Fig. 7 zeigt eine perspektivische Darstellung der Zentriereinrichtung (16) , bei der die Klappe (42) hochgeklappt ist. Die Klappen (42, 43) bilden die auf das Bohrrohr (2) einwirkenden Zentrierelemente der Zentriereinrichtung (16) aus.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Handhabungseinrichtung für Rohre, bei der eine Halterungseinrichtung sowohl horizontal als auch vertikal positionierbar angeordnet und mit einer steuerbaren Klemmeinrichtung für die Rohre versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß benachbart zur Halterungseinrichtung (3) eine Zentriereinrichtung (16) für das zu halternde Rohr angeordnet ist.

2. Handhabungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtung (16) hydraulisch ausgebildet ist.

3. Handhabungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtung (16) von einem Bohrtisch gehaltert ist.

4. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Schlitten (11) zwei Halterungseinrichtungen (3, 4) in Richtung einer Schlittenlängsachse hintereinander angeordnet sind.

5. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Halterungseinrichtungen (3, 4) mit einer seitlichen Tür versehen ist.

6. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtung (16) mit Führungsplatten versehen ist.

7. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtung (16) mit verschwenkbaren Klappen (42, 43) als Zentrierelemente versehen ist.

8. Handhabungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (42, 43) in einer hochgeschwenkten Positionierung arretierbar sind.

9. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtung (16) einen geteilten Außenring aufweist.

10. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Näherungsschalter für mindestens eine der Halterungseinrichtungen (3, 4) verwendet ist.

11. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein VerfahrZylinder (12) mit einem Wegmeßsystem ausgestattet ist.

12. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrzylinder (12) mit einer hydraulischen Ansteuerung versehen ist.

13. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrzylinder (12) mit einem Proportional-Wege-Ventil ausgestattet ist.

14. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 , dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Halterungseinrichtungen (3, 4) mit einem Druckschalter als Meldeeinrichtung für eine Verriegelungsfunktion ausgestattet ist.

15. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur beweglichen Abstützung von Hydraulikschläuchen eine Energiekette (17) verwendet ist.