AT355531B

AT355531B - Bedienungseinrichtung fuer bohrgestaenge-rohr- zuege eines bohrturms

Info

Publication number: AT355531B
Application number: AT81376A
Authority: AT
Original assignee: Bj Hughes Inc
Priority date: 1976-02-05
Filing date: 1976-02-05
Publication date: 1980-03-10
Also published as: ATA81376A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bedienungseinrichtung für Bohrgestänge-Rohrzüge eines Bohrturms mit einem Gestängerechen zur Aufnahme der Rohrzüge in vertikalen, im Bereich einer Seite des Bohrturms in Abständen voneinander angeordneten, im wesentlichen parallelen Aufnahmeräumen und mit einer Rohrverschiebeeinrichtung zum Verschieben aufeinanderfolgender Rohrzüge zwischen einer Stellung im Bereich der Bohrturmachse und dem Gestängereehen.

Da in zunehmendem Masse an abgelegenen Stellen gebohrt wird, unter anderem an und vor der Meeresküste, besteht ein immer stärker werdendes Bedürfnis nach einer automatisch arbeitenden Bedienungseinrichtung für Bohrgestänge-Rohrzüge, um insbesondere beim zweckmässig von schwimmenden Inseln aus durchgeführten Bohren in grossen Wassertiefen den Arbeitsaufwand für das Manipulieren der Rohre und den mit den Arbeitskräften verbundenen Aufwand herabzusetzen. Schwimmende Inseln sind unstabil und können mit einer Bohranlage oder einem Bohrturm versehen sein.

Auch bei einem Bohrturm, der auf einer stabilen Plattform montiert ist, beispielsweise an Land oder auf einer Plattform, die in Küstennähe im Boden verankert ist, hat die automatische Bedienung der Rohre den Vorteil, dass der menschliche Arbeitsaufwand herabgesetzt und die Sicherheit beim Bohren von Ölbohrlöchern erhöht wird.

Vorrichtungen zum Bedienen von Bohrgestängerohren und Schwerstangen sind bereits bekannt. Eine derartige Vorrichtung ist in den US-PS Nr. 3, 561, 811 (Turner), Nr. 3, 768, 663 (Turner) und Nr. 3, 615, 027 (Ham) angegeben. Weiters sind Einrichtungen der eingangs genannten Art aus der US-PS Nr. 3, 929, 235, der DE-OS 2448336 und der FR-PS Nr. 2. 028. 231 bekanntgeworden. Alle diese bekannten Einrichtungen weisen vorteilhafte Merkmale auf, die sich auf die Bedienung von Bohrtürmen, insbesondere solchen auf Bohrinseln, beziehen. Keine dieser Einrichtungen weist jedoch eine automatisch und völlig zuverlässig arbeitende Bedienungseinrichtung für die Bohrgestänge-Rohrzüge auf.

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Rohre und Schwerstangen schnell und genau in eine Stellung gebracht werden können, aus der sie in das Bohrloch eingebaut werden können, oder mit der die Rohre und Schwerstangen derart gestapelt oder in einem Gestängerechen abgestellt werden können, dass das Rohr an einer von der Bohrturmachse entfernten Stelle stabil festgelegt ist.

Beim Manipulieren der Rohre oder Schwerstangen sind gewöhnlich mehrere Rohrschüsse miteinander zu Zügen verbunden, die als solche manipuliert werden. Meistens besteht ein Zug aus drei Schüssen eines Bohrgestängerohrs oder einer Schwerstange. Diese Züge müssen von Zeit zu Zeit an einer von der Bohrturmachse entfernten Stelle in einem Gestängerechen abgestellt werden, damit sie einerseits den Bohrvorgang nicht behindern und anderseits sofort erfasst und in eine Stellung zur Verbindung mit dem Bohrstrang gebracht werden können. Ein derartiges Abstellen der Züge in einem Gestängerechen an einer von der Bohrturmachse entfernten Stelle und Herausnehmen der Züge aus dem Gestängerechen ist beispielsweise erforderlich, wenn zum Auswechseln des Bohrmeissels der Bohrstrang ausgebaut und dann zur Fortsetzung des Bohrvorganges wieder in das Bohrloch eingebaut wird.

Dieses Ziel lässt sich mit einer bekannten Einrichtung der eingangs erwähnten Art erreichen, bei welcher erfindungsgemäss eine Rechenanlage zur Steuerung des Gestängerechens und der Rohrverschiebeeinrichtung vorgesehen ist.

Die Verwendung der erfindungsgemässen Einrichtung führt zu einer Verbesserung des Betriebes des Gestängerechens und der Rohrverschiebeanordnung, die dazu dient, Rohrzüge zur vorübergehenden Lagerung von der Bohrturmachse in den Gestängerechen zu bewegen. Insbesondere schafft die Erfindung eine Steuerungs- und Antriebsvorrichtung für Ausleger, die zur Manipulation von Rohren dienen und die in vertikal im Abstand übereinanderliegenden, horizontalen Ebenen in der Längsrichtung ausgefahren und eingezogen und in diesen Ebenen auch seitwärts bewegt werden können, so dass die gesteuerte Bewegung der vertikal übereinanderliegenden Ausleger zwischen der Stellung im Bereich des Gestängerechens und einer Stellung, in welcher sich ein Rohr über dem Bohrtisch befindet, von einer einzigen Bedienungsperson auf dem Bohrturmflur ohne weiteres überwacht werden kann.

Die Steuerungs- und Antriebsvorrichtung ermöglicht ferner die automatisch gesteuerte Bewegung der Ausleger, so dass die Bedienungsperson nur die Bewegung der Bedienungseinrichtung aus der Stellung über dem Bohrtisch zu dem neben dem Bohrturm angeordneten Gestängerechen zu überwachen braucht. Diese automatisch gesteuerte Arbeitsweise betrifft das Einspannen des Bohrstranges zum Hochziehen aus dem Bohrloch, das Einspannen des von dem Bohrstrang abzunehmenden Rohrzuges, das Abheben dieses Rohrzuges von dem Bohrstrang, das Bewegen des Rohrzuges aus einer Stellung über dem Bohrtisch in eine Stellung im Bereich des Ge-

stängerechens, das Einführen des Rohrzuges in den Gestängerechen, das Abstellen des Rohrzuges in dem
Gestängerechen auf einem Auflager und gegebenenfalls das Schliessen eines Riegels zum Festlegen des
Rohrzuges.

Dank der Erfindung können die Bedienungselemente der Steuerungs- und Antriebsvorrichtung an einer zweckmässigen Stelle angeordnet sein, beispielsweise auf dem Bohrturmflur in Reichweite einer auf dem Flur befindlichen Bedienungsperson, und von dieser betätigt werden.

Mittels der Rechenanlage lassen sich die Funktion der hydraulisch betätigten Ausleger und die verschiedenen Hilfsfunktionen steuern, die beim Abstellen von Rohren in einem Gestängerechen durchgeführt werden müssen. Zum Abstellen von Rohren in einem Gestängerechen wird dieselbe hydraulisch betätigte Vorrichtung verwendet, die sonst von einer oder mehreren Bedienungspersonen händisch gesteuert wird und jetzt wahlweise auch von dem Rechner gesteuert werden kann.

Die Erfindung samt ihren weiteren Vorteilen und Merkmalen ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Es zeigen Fig. l in schematischer Seitenansicht einen Bohrturm mit ihm zugeordneten Einrichtungen, Fig. 2 schematisch einen Teil des Last-Sensors für den Hebekopf, Fig. 3 in einer Draufsicht den Gestängerechen, Fig. 4 in einer Seitenansicht einen Hebekopf, Fig. 5 in einer Draufsicht eine dem Hebekopf gemäss Fig. 4 zugeordnete Klaue, Fig. 6 ein Schaltschema des hydraulischen Systems zur Steuerung der Rechenriegel, Fig. 7 in einem Blockschema die aufeinanderfolgenden Schritte, die während eines Teils des Programms des Rechners von diesem gesteuert werden, Fig. 8 ein Blockschema der Rechenanlage, Fig.

8A als Einzelheit ein mit einer Kathodenstrahlröhre versehenes- Sichtanzeigegerät der Rechenanlage, Fig. 8B in einer Vorderansicht die Bedienungstafel und Fig. 9 ein Schema der elektrischen Steuerungselemente für eine Servosteuerung zum Verschieben der Rohre. Fig. 10A, lOB und 10C zeigen ein Schema des hydraulischen Systems zur Steuerung der Rohrverschieber und zum Heben der Rohrzüge.

Fig. 11 zeigt in einer Druntersicht die Rohrverschiebeanordnung gemäss Fig. llA, wobei auch der Sensor gezeigt ist, der zum Erfassen der Position der Rohrverschiebeanordnung dient, Fig. 11A eine Seitenansicht der Rohrverschiebeanordnung, Fig. llB eine Draufsicht auf die Rohrverschiebeanordnung gemäss Fig. llA, Fig. 12 im Schnitt ein Beispiel eines Sensors, Fig. 12B in einer Draufsicht den Sensor gemäss Fig. 12, Fig. 13 teilweise weggeschnitten den dem Hebekopf zugeordneten Sensor, Fig. 14 ein elektrisches Schaltschema eines Teils der dem Hebekopf zugeordneten Steuerung, Fig. 15 ein elektrisches Schaltschema der Rückkopplungsschaltung, die den Klauen der Rohrverschiebeanordnung und des Hebekopfes zugeordnet ist, Fig.

16 in einer Seitenansicht den Mechanismus zum Ausrücken des Unterblocks des Flaschenzuges, Fig. 17 eine Draufsicht auf den Elevator und den ihm zugeordneten Sensor, Fig. 17A in einer Draufsicht die Verriegelung für den Elevator und Fig. 17B als Einzelheit die pneumatische Einrichtung zur Betätigung der Verriegelung für den Elevator. Fig. 18, 19 und 20 sind Blockschemata zur Darstellung der aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte, die gemäss dem Rechnerprogramm durchgeführt werden.

In Fig. 1 ist eher schematisch ein Bohrturm --22-- dargestellt, wobei Verschwertungen, Haltedrähte u. dgl. Konstruktionselemente nicht gezeigt sind, damit die arbeitenden Teile deutlicher erkennbar sind.

Der Bohrturm hat allgemein vertikale Eckpfosten--24 und 25--, die mit Fussteilen --29 und 30-- auf einer Grundplatte --28-- stehen. In der Nähe des oberen Endes des Bohrturms --22-- ist ein Tisch (water table) --32-- montiert, der den üblichen Kronenblock --33-- trägt, der mit der vertikalen Mittelachse des Turms fluchtet. An dem Kronenblock ist mittels eines Seils --34-- ein Unterblock --35-- aufgehängt. In der üblichen Weise ist das Seil --34-- mit seinem nicht gezeigten einen Ende an der Grundplatte --28-- befestigt und führt es mit seinem andern Ende zu der Seiltrommel --36-- eines Hebewerks --37--, das zum Heben und Senken des Unterblockes und der von ihm getragenen Last dient.

Am Unterblock --35-- ist unten ein Haken --38-- schwenkbar aufgehängt, u. zw. mit Hilfe von ineinandergreifenden Bügeln --39-- des Hakens und --41-- des Blockes --35--. An einer Öse--43--des Hakens ist schwenkbar ein Lenker --42-- aufgehängt, der an seinem unteren Ende mit einer Öse --45-- versehen ist, mit der ein Elevator --44-- schwenkbar verbunden ist. Auf der andern Seite des Hakens - ist ein in Fig. 2 nicht gezeigter, zweiter Lenker aufgehängt, der den Elevator --44-- auf ähnliche Weise mit dem Haken --38-- verbindet.

Mit --46-- ist eine Vorrichtung zum Bewegen und Führen des Unterblockes und Hakens bezeichnet, mit --47-- eine Vorrichtung zum Stabilisieren der Aufhängelenker für den Elevator, mit --48-- eine Einrichtung zur Druckluftbeaufschlagung des Elevators --44-- und mit - -51, 52 und 62-- eine Rohrverschiebeanordnung. Diese umfasst einen oberen Rohrverschieber --51--,

einen mittleren Rohrverschieber --52-- und einen unteren Rohrverschieber --62--, die aus je einem Wagen und einem Ausleger bestehen.

Der Ausleger des mittleren Rohrverschiebers --52-- ist mit einem Hebekopf - versehen. Die Einzelheiten der Einrichtung --46-- zum Stabilisieren und Einstellen des Unterblockes und des Hakens, der Einrichtung --47-- zum Stabilisieren der Lenker, der Einrichtung --48-- zur Druckluftbeaufschlagung des Elevators --44-- und der Rohrverschiebeanordnung --51, 52, 62-sind in den nachstehenden Patentschriften genauer angegeben :
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- Stabilized Pipe Supporting Structure for Drilling Rigs-Turner jr. ; US-PS Nr.3,615,027 - Pipe Racking Control System - J. E. Ham.

Man erkennt, dass ein Bohrgestängerohrzug --49--, der hier aus drei einzelnen Rohrschüssen besteht, von einer zum Manipulieren von Rohren dienenden Vorrichtung getragen wird, die einen oberen Rohrverschieber --51-- und einen mittleren Rohrverschieber --52-- umfasst, die nachstehend beschrieben werden. Man erkennt ferner, dass weiter Bohrgestängerohrzüge --53-- oder Schwerstangenzüge --54-- in einem Rohrgestell abgestellt sind, das einen Gestängerechen --55--, ein Auflager --56-- und einen dazwischen angeordneten Gestellteil --57-- aufweist.

Man erkennt ausserdem, dass das obere Ende des Bohrstranges --26-- über die Motorzange --58--, die Abfangkeile --59-- und den Bohrtisch --61-aufwärts vorsteht. Mit --62-- ist eine Vorrichtung zum Manipulieren der Futterrohre bezeichnet ; diese Vorrichtung kann auch als unterer Rohrverschieber bezeichnet werden. In einem Spülstangen-Abstelloch - ist eine Anordnung --63-- mit einem Drehkopf und einer Mitnehmerstange angeordnet. Die Rohrverschiebeanordnung ist in der US-PS Nr. 3, 561, 881 (Turner) genau dargestellt und beschrieben.

Unter dem Rohrverschieber --51-- steht von dem Bohrturm eine horizontale Bühne --65-- auswärts vor, auf der eine Bedienungsperson stehen kann, wenn der Rohrverschieber eingestellt oder instandgesetzt werden soll.

Dem Rohrverschieber --52-- ist ein Seil --66-- zugeordnet, das von einem druckmittelbetätigten Kolbentrieb --67-- betätigt wird und zum Heben und Senken des Hebekopfes dient, wie dies in der US-PS Nr. 3, 615, 027 genau beschrieben ist. Das Hubseil --66-- ist einerseits mit dem Kolbentrieb --67-und anderseits mit einem Hebekopf --152-- verbunden, der dem Rohrverschieber --52-- zugeordnet ist und zum Heben und Senken des Rohrzuges --49-- dient.

Gemäss Fig. 3 besteht der Gestängerechen --55-- aus zwei Teilen. Von dem Aussichtspunkt des Turmsteigers aus gesehen ist der eine Teil --68-- rechts und der andere Teil --69-- links von einer zentralen Öffnung --71-- angeordnet. Man kann diesen Gestängerechen --55-- in dem Bohrturm --22-- in beträchtlicher Höhe anordnen, beispielsweise etwa 24 m über der Plattform --28--.

Der Gestängerechen --55-- besitzt eine hintere Schiene --72--, die sich im Bereich des Bohrturms - quer über die dem Bohrturm benachbarte Seite des Gestängerechens erstreckt. Quer über die geschlossene oder äussere Seite des rechten Gestängerechenteils --68-- erstreckt sich eine Endschiene --73--. Quer über das linke äussere Ende des Gestängerechenteils --69-- erstreckt sich eine Endschiene --74--. Von den Endschienen --73 und 74-- einwärts erstreckt sich je eine vordere Schiene --75 bzw.

76--. Die Schienen --72, 73,74, 75 und 76-- bilden einen die Teile des Gestängerechens tragenden Rahmen und können auch als umlaufender Laufsteg bezeichnet werden. Die vorderen Schienen --75 und 76-- sind mit Streben --77, 78,79 und 80-- versehen.

Auf den Endschienen --74-- sind die Zinken --82-- für die Bohrgestängerohre und ein oder mehrere Zinken --87-- für Schwerstangen montiert. Diese Zinken sind an ihren linken Enden befestigt und erstrecken sich horizontal in der Querrichtung des Bohrturms. Sie sind von der vorderen Schiene --76-bis zu der Zinke --87-- für die Schwerstangen in solchen seitlichen Abständen voneinander angeordnet, dass die entsprechenden Bohrgestängerohre in den Zwischenräumen aufgenommen werden können. Die Zinke --87-- ist in einem solchen Abstand von der hinteren Schiene --72-- angeordnet, dass die abzustellende Schwerstange in dem Zwischenraum aufgenommen werden kann. Der Zwischenraum zwischen der vorderen Schiene --76-- und der Zinke --81-- ist --81-- ist mit --88-- bezeichnet.

Dieser Zwischenraum erstreckt sich von dem äusseren Ende der Zinke zu deren der Schiene --74-- benachbartem Endteil und hat eine solche horizontale Tiefe, dass er eine ausgewählte Anzahl von Rohrzügen, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel 12 Rohrzüge, aufnehmen kann. Dasselbe gilt für die Zwischenräume --90--. Der

Zwischenraum zwischen der Schwerstangenzinke --87-- und der hinteren Schiene --72-- ist grösser als die Zwischenräume zwischen den andern Zinken und hat eine solche Tiefe, dass er sechs Schwerstangenzüge aufnehmen kann.

Man erkennt, dass dieser Zwischenraum an seinem linken Ende durch ein Knotenblech - geschlossen ist, das vorzugsweise an der hinteren Schiene --72-- und dem Schwerstangenfinger - angebracht ist, sich ein Stück horizontal auswärts erstreckt und zum Tragen und Verstärken der Anordnung und als Anschlag für den ersten darin abgestellten Schwerstangenzug --54-- dient.

Jede der Zinken --82 und 87-- ist mit einer Reihe von über ihre ganze Länge verteilten Riegeln - versehen, deren Abstände so bemessen sind, dass die Zwischenräume je ein Bohrgestängerohr aufnehmen können. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jede Zinke mit 12 Riegeln versehen. Die Riegel sind in ihrer oberen offenen Stellung bei --98-- und in der Schliessstellung bei --99-- dargestellt.

Bei offenen Riegeln können Rohre frei in die Zwischenräume zwischen den Zinken hinein- und aus ihnen herausbewegt werden.

Der rechte Teil --73-- des Gestängerechens ist ebenfalls mit Zinken für Bohrgestängerohre und mit einer Zinke für Schwerstangen versehen. Diese Zinken haben dieselbe Anordnung und Funktion wie die vorstehend beschriebenen Zinken. Die verschiedenen Riegel des Gestängerechens --55-- gehören nur insofern zu der Erfindung, als sie Elemente des Systems zum automatischen Manipulieren von Rohren darstellen. Ihre Ausbildung und Wirkungsweise sind in der US-PS Nr. 3, 768, 663-Control for Well Pipe Racks and the Like - ausführlich beschrieben. Die hydraulische Betätigung der Riegel ist in der US-PS Nr. 3, 799, 364 beschrieben. In Fig. 3 ist die hydraulische Betätigung der Riegel angedeutet. Jede
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sind.

Jeder Verteiler ist mit geeigneten Ventilen und Elektromagneten (nicht gezeigt) versehen, die zur Betätigung der Ventile für jeden Riegel der entsprechenden Zinke dienen. Es sind ferner Druckflüssigkeitsleitungen vorgesehen, die zu dem Riegelbetätigungsmechanismus führen, und elektrische Verbindungen, die zu einem Rechner führen. Diese Teile werden nachstehend ausführlich beschrieben.

Fig. 3 zeigt ferner einen Teil des oberen Rohrverschiebers --51-- mit einem Ausleger --118--, der am Ende einen Haltekopf --119-- mit einer Rohrführungseinrichtung in Form eines Riegels oder einer Klaue
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--121-- einen Bohrgestängerohrzug --49-- hält.Ausleger --118-- ist in einem Wagen --122-- (Fig. 1) montiert und mit einer nachstehend beschriebenen Einrichtung zum Ausfahren und Einziehen des Auslegers in seiner Längsrichtung versehen. Der Wagen --122-- ist in einem horizontalen Führungsrahmen --125-- angeordnet, der sich auf der Seite des Bohrturms horizontal erstreckt, und ist mit einer nachstehend beschriebenen und von dem Rechner gesteuerten Einrichtung versehen, die dazu dient, den Wagen in dem Führungsrahmen von der einen Seite des Bohrturms zur andern zu bewegen.

Dieser Rohrverschieber wird von Kolbentrieben betätigt, die von den nachstehend beschriebenen, elektrisch-hydraulischen oder handbedienten Systemen gesteuert werden.

Aus der Fig. 1 geht ferner hervor, dass der mittlere Rohrverschieber --52-- ebenso wie der obere Rohrverschieber --51-- einen Wagen --122-- und einen Führungsrahmen --125-- aufweist, der den Wagen
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3, 615, 027 (J. E. Ham)Hebekopf --152-- des mittleren Rohrverschiebers --52-- ist mit dem Seil --66-- verbunden und kann mit Hilfe desselben gehoben und gesenkt werden. In einer beispielsweise in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist das Seil --66-- mit einer Drahtseilmuffe --66a-- versehen, die über einen Last-Sensor --297-- mit einem Steg --66c-- verbunden ist, der an dem Hebekopf --152-- vorgesehen ist.

Gegebenenfalls kann ferner zwischen Ösen --167--, die am oberen Ende der Kopfführung --153-- vorgesehen sind, eine Rolle - gelagert sein, die beim Senken des Kopfes --152-- an dem Seil angreift. Der Hebekopf --152-kann ähnlich ausgebildet sein wie der in der US-PS Nr. 3, 615, 027 (J. E. Ham) beschriebene.

Fig. 4 zeigt ferner einen Riegel oder eine Klaue --185--, der bzw. die genauer in Fig. 5 dargestellt ist und zum Einspannen eines Bohrgestängerohrs oder einer Schwerstange dient. Die Klaue --185-- besitzt einen Hebel --186--, der beispielsweise mittels eines Schwenkzapfens -- 186-- schwenkbar mit dem Körper des Hebekopfes --152-- verbunden ist.

Der Hebel --186-- besitzt einen Antriebsarm --189-- und einen Abtriebsarm-190-. Dieser erstreckt sich klauenartig im Bogen und hat eine bogenförmige Innenfläche - -191--, die in der einen Stellung des Hebels --186-- an einem Verbinder oder einer Schwerstange angreifen und eine derartige Kraft darauf ausüben kann, dass der Verbinder oder die Schwerstange in eine geeignete Ausnehmung -- 180a oder 176a-- eines Gegenhalters --180-- bzw. einer Adapterplatte

- hineingedrückt werden kann. Der Hebel --186-- kann in eine zweite, in Fig. 5 gestrichelt dargestellte Stellung bewegt werden, in der die Klaue für die Aufnahme des Bohrgestängerohrs oder der Schwerstange offen ist.

Zur Bewegung des Gegenhalters --180-- zwischen einer ausgefahrenen und einer eingezogenen Stellung ist ein Kolbentrieb --195-- und zur Bewegung des Haken- oder Klauenhebels --186-- zwischen den in Fig. 5 mit ausgezogenen Linien bzw. gestrichelt dargestellten Stellungen ist ein Kolbentrieb-196-vorgesehen. Diese Kolbentriebe --195 und 196-- sind in der US-PS Nr. 3, 615, 027 ausführlich beschrieben.

Die Kolbentriebe --195 und 196-- können von einem auf dem Flur stehenden Mann-B- (Fig. l) mit Hilfe einer geeigneten Ventilsteuerung oder bei dem nachstehend beschriebenen, automatisch gesteuerten Betrieb von einem Rechner-235- (Fig. 8) gesteuert werden.

Aus der Fig. l geht ohne weitergehende zeichnerische Erläuterung hervor, dass der obere Haltekopf
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Teils eines Bohrgestängerohrzuges, beispielsweise des in Fig. 1 gezeigten Zuges --49--, oder eines Schwerstangenzuges, beispielsweise des in Fig. 1 gezeigten Zuges --54--, gegen eine Seitwärtsbewegung gegenüber dem Haltekopf --119-- geschlossen werden kann und dass der Zug relativ zu dem Haltekopf - gehoben und gesenkt werden kann. Vorstehend wurde erwähnt, dass der in Fig. l dargestellte Rohrverschieber --62-- zum Manipulieren von Futterrohren dient. Diese Anordnung kann ebenfalls einen Haltekopf und eine Klauenanordnung aufweisen, die bei bestimmten Manipulationen von Rohren mit dem Zug in Gleitberührung treten können.

Bei vielen Manipulationen von Rohren ist nur einer der vorerwähnten Rohrverschieber --51, 52 und 62-- erforderlich. Beispielsweise kann man Bohrgestängerohrzüge - unter Umständen allein mit dem Rohrverschieber --52-- manipulieren, wobei der vertikale Arm - beispielsweise mit einer oder mehreren Klauenanordnungen --121-- zum Halten des Rohrs versehen werden kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung der mechanischen Vorrichtung zum Manipulieren von Rohren, die zu einem Bohrstrang zusammengesetzt oder von ihm abgenommen werden sollen, geht hervor, dass der Betrieb der Vorrichtung durch eine automatische Steuerung viel wirtschaftlicher gestaltet werden kann.

Daher sollen jetzt die Einrichtungen und Steuerungen beschrieben werden, die zur automatischen Steuerung der hydraulisch angetriebenen Vorrichtung zum Manipulieren von Rohren dienen.

Fig. 8 zeigt schematisch die Signalinformationen, die in den zentralen Rechner --235-- eingegeben und von ihm ausgegeben werden. Der Rechner --235-- kann ein Universal-Digitalrechner sein, beispielsweise der von der Digital Equipment Corporation in Maynard, Massachusetts (USA) unter der Bezeichnung PDP-8/E hergestellte Rechner. Gemäss Fig. 8 sind zwei Eingabe-Ausgabe-Konsolen dargestellt, die an eine Bedienungsperson Informationen über den Betriebszustand des Rechners --235-- abgeben und die zur Eingabe von Fortschreibeinformationen in den Rechner --235-- verwendet werden können.

In der Fig. 8 (a) ist ferner ein Sichtanzeigegerät --236-- gezeigt, beispielsweise das von der Digital Equipment Company unter der Bezeichnung VT05-A-AA hergestellte Gerät mit einer Kathodenstrahlröhre und einer Tastatur, das gerade eine Nachricht an die Bedienungsperson abgibt. Die dargestellte Information gibt den Aufbau des Bohrstranges an und ist aus nachstehend beschriebenen Eingabeinformationen kompiliert.

Das Sichtanzeigegerät --236-- zeigt optisch die Menge der im Bohrloch befindlichen Rohre, die Bohrlochtiefe, die Bohrmeisseltiefe und andere von der Bedienungsperson benötigte Informationen an. Die andere Eingabe-Ausgabe-Konsole stellt die Bedienungstafel --237-- für den Bohrmeister dar und gestattet einer Bedienungsperson die Eingabe von bestimmten, begrenzten Informationsmengen an den Rechner - -235-- über Bedienungsschalter, die am unteren Rand der Bedienungstafel --237-- vorgesehen sind.

Fig. 8 (b) zeigt eine typische Anordnung für die Bedienungstafel --237-- für den Bohrmeister. Der Betriebsartenwahlschalter-238-ermöglicht die Wahl zwischen der automatischen oder händischen Steuerung des Systems zum Manipulieren von Bohrgestängerohren. Weitere Bedienungselemente umfassen einen Wiederanlaufschalter --239-- für das Wiederanlaufen des Programms nach einer Unterbrechung wegen einer Störung des Geräts oder wenn die Bedienungsperson eine Anfrage erhalten hat, damit gewährleistet ist, dass Massnahmen, welche die händische Betätigung eines Bedienungselements erfordern, richtig durchgeführt worden sind. Anzeigelampen zeigen den Betriebszustand des automatisch gesteuerten Systems an.

Auf der Bedienungstafel sind ferner Handschalter zum Unterbrechen der automatisch gesteuerten Vorgangsfolge zum Manipulieren von Rohren vorgesehen. Eine Unterbrechung kann

vorgenommen werden, um an bestimmten Stellen der Vorgangsfolge zum Manipulieren von Rohren absichtlich eine Pause einzulegen ; dies kann entweder unter Programmsteuerung oder durch Betätigung. des Stopschalters erfolgen. Eine Unterbrechung kann ferner automatisch unter Programmsteuerung im Falle einer Störung herbeigeführt werden. Zur Anzeige des Unterbrechungsvorganges können geeignete Anzeigelampen eingeschaltet werden.

Eine programmgesteuerte Pause kann auch herbeigeführt werden, wenn eine Manipulationsfolge eingeleitet werden soll und wenn nach einer programmgesteuerten Pause und einer Unterbrechung zur Veränderung des Bohrstranges die Antwort der Bedienungsperson auf eine Anfrage abgewartet werden soll.

Gemäss Fig. 8 erzeugt auf Grund einer programmierten Folge von Befehlen (eines Rechnerprogramms) der Rechner --235-- Steuersignale, die zur Steuerung eines Achsenwählers --241--, einer Klauensteuerung --242--, einer Hebekopfsteuerung --243-- und einer Rechenriegelansteuer- und -betätigungs- einrichtung --244-- dienen.

An die Servosteuerungen für den oberen und mittleren Rohrverschieber wird Positionsinformation über Leitungen --245 und 246-abgegeben. Zur genauen Bestimmung der Position des dem mittleren Rohrverschieber zugeordneten Hebekopfes wird Positionsinformation von einem nicht gezeigten PostionsSensor über eine Leitung --247-- an den Rechner --235-- abgegeben.

Beim automatisch gesteuerten Betrieb der Vorrichtung zum Manipulieren von Rohren werden bestimmte Rückmeldesignale erzeugt, die über die Eingabeleitung --248-- (die aus mehreren Einzelleitungen bestehen kann) in den Rechner --235-- eingegeben werden. Die Funktion der verschiedenen Rückmeldeeinrichtungen wird nachstehend angegeben. Es sind ein Sensor --251-- zur Anzeige der Bewegung des Rohrverschiebers, ein Sensor --252-- zur Anzeige eines unzulässig grossen Positionsfehlers des Rohrverschiebers, ein Sensor --253-- zur Anzeige der Offen- bzw.

Schliessstellung der Klauen, ein Sensor --254-- zur Anzeige des unbelasteten bzw. belasteten Zustandes des Hebekopfes, Sensoren --255-zur Anzeige der Schliessstellung von Rechenriegeln, ein Sensor --256-- zur Anzeige der Rückzugsstellung des Unterblockes, ein Sensor --257-- zur Anzeige des geschlossenen und gesicherten Zustandes des Elevators und ein Sensor --258-- zur Überwachung des Filters des hydraulischen Systems vorgesehen.

Nachstehend werden die elektrischen und hydraulischen Steuerungseinrichtungen ausführlich beschrieben. Zunächst sollen jedoch die Funktionen der vorstehend angegebenen Steuereinrichtungen kurz erläutert werden.

(1) Der Achsenwähler --241-- steuert für jeden Rohrverschieber entsprechend der jeweils erforderlichen Bewegungsrichtung die richtige Achse an. Die Rohrverschieber sind so ausgebildet, dass sie sich jeweils nur längs einer Achse bewegen und dass sie während einer Bewegung längs einer nichtgewählten Achse keinen Bewegungsbefehl empfangen können.

(2) Die Klauensteuerung --242-- dient zum Öffnen und Schliessen der Klaue-121- (Fig. 3) des oberen Rohrverschiebers --51-- und der Klauen von gegebenenfalls vorhandenen mittleren und unteren Rohrverschiebern.

(3) Die Hebekopfsteuerung --243-- steuert die Vertikalbewegung des dem mittleren Rohrverschieber - -52-- (Fig. 1) zugeordneten Hebekopfes --152--. Wie vorstehend im Zusammenhang mit dem mechanischen System angegeben wurde, hebt der Hebekopf --152-- den Rohrzug --49-- von dem Bohrstrang --26-- ab,
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des Hebekopfes --152-- und damit des Gestängerohrzuges --49-- bis zum Erreichen des Bohrstranges - -26--, damit der Rohrzug mit dem Bohrstrang verbunden werden kann.

(4) Die Rechenriegelansteuer-und-betätigungseinrichtung-244-- ist mit dem in Fig. 3 dargestellten Rechen --55-- verbunden und bewirkt in Abhängigkeit von dem Fortschritt des Programms zum Manipulieren von Rohren, dass ein oder mehrere Finger --97-- angesteuert und geöffnet oder geschlossen werden.

(5) Von dem Rechner --235-- erzeugte Positionsinformationen können über geeignete Schnittstelleneinrichtungen an die Servosteuerungen für den oberen, mittleren und unteren Rohrverschieber abgegeben werden, wobei die Kombination von der jeweiligen Ausführungsform abhängt. Auf Grund dieser Positionsinformation bewegt sich der jeweilige Rohrverschieber in die gewünschte Stellung, je nachdem, ob das System zum Manipulieren von Rohren Bohrgestängerohre von dem Bohrstrang abnimmt oder auf ihn aufsetzt.

(6) Wie vorstehend erläutert wurde, dient der Hebekopf zum Abheben und Absenken des Rohrzuges - von bzw. auf den Bohrstrang --26-- in der Bohrlochachse und zum Abheben und Absenken des Rohrzuges von dem und auf das seitlich von dem Bohrturm --22-- vorhandene Auflager --56-- (Fig. 1).

Der Hebekopf kann mit zwei Geschwindigkeiten bewegt werden und wird in der Endphase der Auf- oder Abwärtsbewegung des Rohrzuges im Kriechgang bewegt.

Die nachstehend mit CH- und nachgesetzten Ziffern bezeichneten Anschlüsse sind Eingabe- oder Ausgabekanäle des Universal-Digitalrechners (UDC-8). Dieser Universalrechner bildet eine Schnittstelle zwischen den elektrischen Schaltungen der verschiedenen arbeitenden Systeme und dem Digitalrechner. Es werden nicht alle diese Eingabekanäle besonders erwähnt. Es versteht sich jedoch, dass jedes in den Rechner einzugebende oder von ihm ausgegebene Signal zuerst durch die Schnittstelle gehen muss.

Gemäss Fig. 8 erhält der Rechner --235-- von den verschiedenen Bestandteilen des arbeitenden Systems bestimmte Eingabe- und Rückmeldesignale, damit gewährleistet ist, dass das mechanische System den jeweiligen Arbeitsschritt richtig durchgeführt hat, ehe ein Befehl zur Durchführung des nächsten Arbeitsschritts der automatisch gesteuerten Vorgangsfolge ergeht.

Der Sensor --251-- zur Anzeige des Bewegungszustandes des Rohrverschiebers ist ein Geschwindigkeits-Sensor, der Spannungen misst, die durch die Bewegung des Wagens oder Auslegers des Rohrverschiebers induziert werden. Dadurch soll gewährleistet werden, dass sich weder der Ausleger noch der Wagen bewegt, ehe der Rechner --235-- den nächsten Schritt der automatisch gesteuerten Vorgangsfolge einleitet.

Die Bewegung des Rohrverschiebers wird direkt auf Grund der Bewegung des die bewegten Teile antreibenden Hydromotors erfasst. In Fig. 11 ist der Antrieb gezeigt, der zur Bewegung des Wagens --122-- in dem Führungsrahmen-125-- dient. Dieser Antrieb umfasst eine Antriebskette--138--, die sich quer über den Führungsrahmen --125-- erstreckt und an ihren Enden mit den Seitenleisten --126-- des Führungsrahmens verbunden ist. In die Kette greift ein Antriebskettenrad-139-- ein, das von einem umsteuerbaren Motor --140-- angetrieben wird, der auf der Führung --132-- montiert ist. Es ist ferner ein Sensor zum Erfassen der Position und gegebenenfalls der Geschwindigkeit des Wagens --122-vorgesehen.

Dieser Sensor umfasst beispielsweise einen Geber --250--, der auf dem Tragglied --128-- des Wagens montiert ist und dessen Kettenrad --251-- mit der Welle --252-- des Hydromotors --140-- parallel fluchtet. Auf der Welle --252-- des Motors --140-- ist ein weiteres Kettenrad --253-- montiert, das durch eine Antriebskette --254-- mit dem Kettenrades --251-- des Gebers --250-- verbunden ist.

In Fig. 12 ist der Geber --250-- ausführlich dargestellt. Das von der Kette-254- (Fig. 11) angetriebene Kettenrad --251-- dreht über ein geeignetes Getriebe den Tachodynamo --255-- und den Drehmelder --256-- des Gebers an. Das Kettenrad --251-- dreht über die Welle das Zahnrad --258--, das mit dem Zahnrad --259-- kämmt, das starr auf der Welle --260-- des Tachodynamos --255-- sitzt. Ferner kämmt ein Zahnrad --261-- mit dem Zahnrad --262--, das auf der Welle --263-- sitzt und mit dem Zahnrad --264-- kämmt, welches der Welle --265-- des Drehmelders --256-- dient.

Der Tachodynamo - kann beispielsweise das von der Firma Servo-Tek unter der Bezeichnung SB740B-1 hergestellte Gerät sein und erzeugt ein Spannungssignal, das der Bewegung des Wagens --122-- entspricht. Der Drehmelder --256-- erzeugt Positionsinformation, welche die Position des Wagens --122-- in dem Führungsrahmen --125-- darstellt. Der Drehmelder --256-- kann das von der Kearfott Division der Singer Corporation unter der Bezeichnung 7R910-1A hergestellte Gerät sein.

Ein Antrieb zur Längsbewegung des Auslegers --135-- umfasst eine Kette-141- (Fig. lla), die sich oberhalb des Auslegers in dessen Längsrichtung erstreckt und mit ihren entgegengesetzten Enden an dem Ausleger befestigt ist. Ein umsteuerbarer Motor --143-- bewirkt über ein Kettenrad --142--, dass die Kette --141-- und mit ihr der Ausleger auf der Führung --132-- längsbewegt wird.

Ohne weitergehende zeichnerische Erläuterung erkennt man, dass die beiden Kettenantriebsmotoren --140 und 143-- übliche rotierende Hydromotoren sein können, die in einander entgegengesetzten Drehrichtungen rotieren können, u. zw. im automatisch gesteuerten Betrieb unter Steuerung durch den Rechner --235-- und im händisch gesteuerten Betrieb unter Steuerung durch die Bedienungsperson --B-- an der Konsole auf dem Flur des Bohrturms --22--. Es versteht sich ferner, dass der zweckmässig auf dem Rahmen --133-- des Wagens montierte Geber --543-- in ähnlicher Weise die Position und Relativbewegung des Auslegers --135-erfasst.

Es versteht sich, dass in Ausführungsformen mit einem mittleren und unteren Rohrverschieber auch die diesen zugeordneten Positionsinformationen auf ähnliche Weise erfasst werden können.

Gemäss Fig. 4 spannt der Hebekopf --152-- den Rohrzug --49-- ein, um diesen aus dem Bereich des Bohrstranges --26-- (Fig. 1) zu heben und seitlich von dem Bohrturm --22-- auf dem Auflager --56-abzustellen.

Fig. 17 zeigt einen Positions-Sensor --280-- zum Erfassen der Höhenlage des Hebekopfes --152-- (Fig. 1). Im Betrieb enthält der Positions-Sensor --280-- ein geeignetes Seil --281--, das durch den Verbinder-282- (Fig. 4) mit dem Hebekopf --152-- verbunden ist. Das Seil --281-- ist auf die Seiltrommel --283-- aufgewickelt und wird bei einer Vertikalbewegung des Hebekopfes --152-- von der Seiltrommel --283-- abgezogen bzw. auf sie aufgewickelt. Die Seiltrommel --283-- ist mit einer Antriebsfeder versehen und kann das von der Firma Ametek/Hunter unter der Bezeichnung ML-2800 hergestellte Gerät sein. Die Seiltrommel --283-- dreht über eine geeignete Kupplung --284-- die Welle eines Potentiometers --285--. Dieses kann die von der Firma Amphenol unter der Bezeichnung 2101B hergestellte Einrichtung sein.

Durch Messen der Spannung an dem Abnehmer des Potentiometers --285-- kann man die Position des Hebekopfes --152-- gegenüber der Kopfführung --153-- ermitteln.

Gemäss Fig. 10A ist dem Hebekopf --152-- eine Kriechgangsteuerung --299-- zugeordnet. Diese kann beispielsweise ein hydraulisches Drosselventil sein und wird über eine geeignete elektrische Schaltung,
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werden. Zum Steuerungsfähigmachen der Schaltung gemäss Fig. 14 gibt der Rechner --235-- über --CH-58-- ein Signal an die Spule --1605-- ab, so dass der Schalter --282-- geschlossen wird. Wenn jetzt kein weiteres Signal angelegt wird, bewegt sich der Hebekopf abwärts. Wenn der Rechner --235-- ein weiteres Signal über --CH-56-- an die Spule --1607-- anlegt, wird der Schalter --283-- geschlossen und die Geschwindigkeit der Vertikalbewegung des Hebekopfes --152-- auf die Kriechgeschwindigkeit herabgesetzt.

Wenn der Rechner --235-- über --CH-57-- ein Signal an die Spule --1606-- anlegt, wird der Schalter --284-- geschlossen, so dass der Hebekopf umgesteuert und aufwärtsbewegt wird.

Gemäss Fig. 8 werden die verschiedenen Eingabesignale in den Rechner --235-- über die Leitung - abgegeben, die aus mehreren Einzelleitungen bestehen kann, die zu der Schnittstelle zwischen den Rückmelde-Sensoren und dem Rechner --235-- führen. Die Schnittstelle kann von dem von der Firma Digital Equipment Corporation unter der Bezeichnung UDC-8 hergestellten Universal-Digitalrechner gebildet sein.

Wie teilweise aus der Fig. 8 hervorgeht, umfasst die dem Rechner --235-- zugeordnete Eingabe-Ausgabe-Einrichtung die Schnittstelleneinrichtung, d. h. den UDC-8, die Bedienungstafel --237-- für den Bohrmeister, das Sichtanzeigegerät --236-- und einen Analog-Digital- und Digital-Analog-Umsetzer, beispielsweise das von der Firma Digital Equipment Corp. in Maynard, Massachusetts (USA) unter der Bezeichnung ADORA hergestellte Gerät, ferner einen Streifen-Schnell-Leser und-Locher, beispielsweise das von der Firma Digital Equipment Corp. unter der Bezeichnung PC8-EA hergestellte Gerät, und einen Random-Bandspeicher, beispielsweise das von der Firma Digital Equipment Corp. unter der Bezeichnung TC08-TU56 DEC hergestellte Gerät, oder einen Plattenspeicher, beispielsweise das von der Firma Digital Equipment Corp.

unter der Bezeichnung DF32D DEC hergestellte Gerät. Diese Einrichtungen können zusammen als Eingabe-Ausgabe-Einrichtung bezeichnet werden und dienen zur Überwachung der verschiedenen Rückmelde-Sensoren und des Rechners --235-- und zur Steuerung und zum Laden der Programmeingabe und -ausgabe für den Rechner --235--. An Stelle des Sichtanzeigegerätes --236-- kann man in der Eingabe-Ausgabe-Einrichtung natürlich auch einen Blattschreiber verwenden.

Nachstehend wird im Zusammenhang mit der Servosteuerung für die Rohrverschieber angenommen, dass an der Leitung --637-- ein Positionsfehlersignal liegt. Dieses wird von dem in Fig. 9 gezeigten Sensor --603-- zur Anzeige eines unzulässig grossen Positionsfehlers mit einem vorgewählten Pegel verglichen.

Wenn die Iststellung eines Auslegers oder eines Wagens von der vorherbestimmten Stellung um einen wählbaren, als unzulässig gross angesehenen Betrag abweicht, wird der Rohrverschiebevorgang unterbrochen und das System auf die händische Steuerung umgeschaltet. Diese Umschaltung erfolgt, indem die elektrischen Eingabesignale für die verschiedenen Servosteuerungen unterbrochen werden, worauf diese händisch gesteuert werden können. Diese Möglichkeit ist vorgesehen, damit die Vorrichtung zum automatischen Manipulieren von Rohren kein Störsignal oder ein anderes falsches Signal verarbeiten

kann, was zu einer Beschädigung der Anlage oder zu einer Gefahr für das Bedienungspersonal der Anlage führen könnte.

Der Sensor --253-- zur Anzeige der Offen-und Schliessstellung der Klauen kann zwei Endpunktschalter aufweisen, wie sie beispielsweise von der Firma Parker-Hannifin in Des Plaines, Illinois (USA) unter der Bezeichnung AO-1 hergestellt werden. Die Schalter können im Bereich der die Klauen betätigenden Kolbentriebe an Stellen montiert werden, deren Wahl von dem jeweils gewählten Schalter abhängt, und sprechen im allgemeinen auf drei Stellungen der Kolbenstange --201-- (Fig. 5) an, u. zw. : (l) Kolbenstange ganz eingezogen ; (2) Kolbenstange in Bewegung ; (3) Kolbenstange ganz ausgefahren.

Fig. 15 zeigt ein Beispiel einer elektrischen Schaltung zum Erzeugen eines an den Rechner --235-anzulegenden Rückmeldesignals von einer oder mehreren den Auslegern zugeordneten Klauen. In der dargestellten Schaltung sind zwei Sätze von Sensoren vorgesehen, die dem oberen bzw. dem mittleren Ausleger zugeordnet sind. Wenn sich die Schalter --286 und 287-- in den in Fig. 15 gezeigten Stellungen
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werden, wenn die Klauen um einen Rohrzug --49-- geschlossen sind. Wenn der hydraulische Kolbentrieb - 196- (Fig. 4) seinen Kolben ganz ausfährt, werden die Schalter --288 und 289-- geschlossen und die Schalter --286 und 287-- geöffnet, so dass an den Anschluss --CH-13-- des Rechners --235-- ein Spannungssignal angelegt wird, das anzeigt, dass die Klauen offen sind.

Dem Hebekopf --152-- ist ein Sensor zugeordnet, der anzeigt, ob der Hebekopf das Gewicht eines
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--49-- trägt.Gabelkopf --298-- angebracht, der über einen Zapfen --296-- mit einem Last-Sensor --297-- für den Hebekopf verbunden ist. Dieser Last-Sensor --297-- ist durch die Elemente --294 und 296-- mit dem Drahtseil-66- (Fig. 4) verbunden. Die Elemente --294 und 296-- sind zweckmässig so angeordnet, dass sie bei belastetem Hebekopf --152-- relativ zueinander bewegbar sind. Diese Relativbewegung erfolgt an der Grenzfläche --293--, die teilweise die Innenwandung einer Kammer --295-- bildet.

In der Kammer - befindet sich eine geeignete Einrichtung, beispielsweise in Form von Tellerfedern --292--, die einer Bewegung des Elements --294-- gegenüber dem Element --296-- entgegenwirkt. Bei einer Gewichtsbelastung des Hebekopfes --152--, beispielsweise beim Heben des Bohrgestängerohrzuges --49--, wird das Element --294-- von dem Element --296-- weggezogen, so dass der Zapfen --291-- den Endpunktschalter --290-- betätigt. Natürlich werden der Endpunktschalter --290-- an dem Element --294-und der Zapfen --291-- an dem Element --296-- derart betätigt,

dass die Bewegung zwischen den Elementen --294 und 296-- in eine entsprechende Bewegung zwischen dem Zapfen --291-- und dem Endpunktschalter --290-- umgesetzt und daher an den Rechner --235-- ein Rückmeldesignal angelegt wird, das eine Belastung des Hebekopfes --152-- anzeigt. Der Endpunktschalter --290-- kann beispielsweise die von der Firma Honeywell Corporation unter der Bezeichnung 2LS-1 hergestellte Einrichtung sein.

Dem Rechner --235-- soll ferner durch ein Signal angezeigt werden, dass der in Fig. l gezeigte Unterblock --35-- aus der Bohrlochachse ausgerückt worden ist. Zu diesem Zweck ist das zum Ausrücken des Unterblockes dienende Gestänge --290a-- (Fig. 16) mit einem Endpunktschalter zur Anzeige des Ausrückens des Unterblockes --35-- angeordnet. In Fig. 16 ist das Gestänge zum Ausrücken des Unterblockes ausführlich dargestellt. Das Gestänge --290a-- besitzt einen hydraulischen Kolbentrieb --290b-- zum Einziehen und Ausfahren eines Elements --291b--. Der Endpunktschalter-208-kann beispielsweise der von der Firma Allen-Bradley Company unter der Bezeichnung 802 T-A hergestellte Schalter sein.

Dies ist ein normalerweise unter Federbelastung offener Zweistellungssehalter, der das Einziehen des hydraulischen Kolbentriebes --290b-- anzeigt, wenn der Gabelkopf --291a-- an dem Hebelarm --293a-- des Schalters - angreift. Dadurch wird an den Rechner --235-- ein Signal angelegt, das anzeigt, dass der Unterblock-35- (Fig. l) ganz von der Bohrlochachse ausgerückt ist. Zweckmässig wird die Position des Unterblockes --35-- genau bestimmt, damit der Haken --38--, der Lenker --42-- und der Elevator --44-nicht die Bewegung des Rohrzuges --49-- behindern, wenn dieser aus dem Rohrgestell zu der Bohrlochachse oder umgekehrt bewegt wird.

Wenn die Betätigung des Schalters --292a-- unterbleibt, wird die automatische Manipulation der Rohre unterbrochen und zeigt das Sichtanzeigegerät eine entsprechende Fehlernachricht an.

Gemäss Fig. l ist der Elevator --44-- mit einer Einrichtung versehen, die dazu dient, vor dem Heben oder Senken des Bohrstranges einen Spannring um den Rohrzug --49-- herum zu schliessen und zu sichern. Eine Rückmeldung an den Rechner dass der Spannring des Elevators --44-- geschlossen, verriegelt und gesichert ist, erfolgt mittels einer Einrichtung, die das Schliessen des Sicherungselements des Elevators erfasst und ein dieses Schliessen bestätigendes Signal an den Rechner --235-- abgibt.

Fig. 17 zeigt einen Teil des Rahmens des Elevators-44-. Dem Elevator --44-- ist ein Riegel zugeordnet, der verhindert, dass sich der mit dem Gewicht eines Rohrzuges belastete Elevator unbeabsichtigterweise öffnet. Der in Fig. 17A gesondert dargestellte Riegel --391-- wird beim Schliessen des Elevators --44-- um den Schwenkzapfen --390-- so verschwenkt, dass ein unbeabsichtigtes Öffnen des Elevators verhindert wird. Auf der Seite, die der in den Fig. 17 und 17a gezeigten entgegengesetzt ist, besitzt der Riegel --391-- eine abstehende Schulter --389--, die an einer entsprechenden abstehenden Schulter --388-- angreift, die an der entgegengesetzten Seite des Elevators --44-- vorgesehen ist.

Eine zusätzliche Sicherung ist dadurch gegeben, dass beim Schliessen des Elevators das Sicherungselement --387-- von einer den Zapfen --399-- umgebenden Feder in seine Schliessstellung bewegt wird. Wenn das Sicherungselement --387-- seine Schliessstellung erreicht hat, in der es den Anschlagzapfen --386-umgreift, kann sich der Riegel --391-- nicht mehr bewegen, so dass er ein Öffnen des Elevators --44-verhindert. Wenn der Elevator --44-- zur Freigabe eines Rohrzuges geöffnet werden soll, wird mit Hilfe eines pneumatischen Kolbentriebes --392-- über ein Gestänge das Sicherungselement --387-- in Fig. 17 im Uhrzeigersinn verschwenkt, so dass der Riegel --391-- freigegeben wird.

Zur Anzeige des Schliessens des Elevators und der einwandfreien Funktion des Riegels ist ein auf Metall ansprechender Annäherungsschalter --385-- vorgesehen, der in der Schliessstellung des Sicherungselements --387-- dem Rechner - durch ein Rückmeldesignal die einwandfreie Funktion des Mechanismus zum Verriegeln und Sichern des Elevators anzeigt. Der Annäherungsschalter --385-- kann beispielsweise der von der Firma R. B. Denison, Inc. unter der Bezeichnung NJ 1. 5-6. 5-N hergestellte Schalter sein.

Fig. 17B zeigt den Kolbentrieb --392-- einer andern Ausführungsform, die zur Anzeige des einwandfreien Schliessens und Sicherns des Riegels für den Elevator verwendet werden kann. Je nach der gewünschten Stellung des Elevators --44-- bewegt sich die Kolbenstange --293a-- des Kolbentriebes - ein-oder auswärts (dies ist dargestellt). Am Zylinder des Kolbentriebes --392-- ist ein pneumatisches Endpunktschaltventil --294a-- montiert, dessen vorstehender Schaft --295a-- an der Kolbenstange --293a-- oder der Muffe --296-- des Kolbentriebes --392-- angreift.

In der dargestellten Stellung bewegt die Muffe --296a-- den Schaft --295a-- in dem pneumatischen Endpunktschaltventil - einwärts, so dass die Stellungen der Kolbenstange --293a-- und damit das einwandfreie Schliessen und Verriegeln des Elevators --44-- angezeigt werden kann. Das pneumatische Endpunktschaltventil --294a-- kann ein nockengesteuertes Endpunktschaltventil sein, beispielsweise das von der Firma Snyder Machine Company in Hawthorne, California (USA) unter der Bezeichnung CV-18 hergestellte Ventil.

Fig. 9 zeigt die Servosteuerung --600-- für die Bewegung des oberen Rohrverschiebers-51--. Die Servosteuerung --600-- bewirkt auf Grund von Steuerbefehlen des Rechners --235-- eine gesteuerte Bewegung des Wagenantriebs --644-- und des Auslegerantriebs--642--, u. zw. in zwei Richtungen, die durch die x-Achse und die y-Achse gegeben sind. Der Wagenantrieb --644-- bewirkt eine Seitwärtsbewegung in der Richtung der x-Achse, die zu der Seite des Turms parallel ist. Der Auslegerantrieb - 642-- bewirkt eine Längsbewegung des Auslegers längs der y-Achse zu der Bohrlochachse hin und von ihr weg. An der Bedienungstafel --650-- für den Bohrmeister kann ein händisch und ein automatisch gesteuerter Betrieb der Servosteuerungen gewählt werden.

Die Servosteuerung --600-- für den oberen Rohrverschieber --600-- besitzt Rückkopplungsschleifen mit Sensoren für den Wagen- und den Auslegerantrieb. Die Rückkopplungsschleife mit dem Sensor für den Wagenantrieb umfasst ein Getriebe --607--, einen Tachodynamo --605--, einen Drehmelder --606-- und ein Wagenantriebs-Ansteuerrelais --646--. Die Rückkopplungsschleife mit dem Sensor für den Auslegerantrieb umfasst das Getriebe --617--, den Tachodynamo --615--, den Drehmelder --616-- und ein Auslegerantriebs-Ansteuerrelais --648--. Die Servosteuerung --600-- umfasst ferner einen Digital-Drehwinkel-Umsetzer --604--, den Gleichstrom-Servoregler --602--, das Servoventil --630-- und Magnetventile - 631 und 632--.

Wenn sich der Betriebsartenwahlschalter --238-- (Fig.8B) auf der Bedienungstafel --650-- für den Bohrmeister in der Automatik-Stellung befindet, wird die Bewegung des Rohrverschiebers von dem

Rechner --235-- gesteuert. Diese Bewegung erfolgt jeweils nur längs einer Achse. Zur Einleitung der automatisch gesteuerten Vorgangsfolge zum Bewegen des Auslegers mittels des Auslegerantriebs --642-gibt der Rechner --235-- ein Signal an die Spule --618-- eines Auslegerantriebs-Ansteuerrelais --648-ab, so dass die Relaiskontakte-613 und 614-- geschlossen werden.

Das von dem Rechner --235-- an die Spule --610-- oder die Spule --618-- angelegte Signal kann der Ausgang eines Ausgabekreises mit offenem Kollektor sein, beispielsweise des von der Firma Digital Equipment Corporation unter der Bezeichnung BM 684 hergestellten Kontaktausgangsmoduls. Dieser in dem Rechner --235-- angeordnete Kreis stellt einen Teil der vorstehend erwähnten Schnittstelleneinrichtung UDC-6 dar.

Die Bewegung des Auslegerantriebs --642-- betreffende Informationen werden von dem Tachodynamo --615-- und dem Drehmelder-616-- rückgekoppelt. Der Tachodynamo misst die Geschwindigkeit und der Drehmelder mittels eines Dreidrahtsensors die Stellung des Auslegers relativ zu der Bohrlochachse. Der Tachodynamo --615-- und der Drehmelder --616-- sind mit dem Auslegerantrieb --642-- durch ein Getriebe --617-- verbunden, das aus Stirnrädern bestehen kann, die auf der Motorwelle, der Tachodynamowelle und der Drehmelderwelle sitzen. Die verschiedenen Stirnräder können miteinander durch Zwischenräder derart verbunden sein, dass eine Bewegungsübertragung und bestimmte Übersetzungsverhältnisse erzielt werden. Das Getriebe kann auch einen Kettentrieb aufweisen, der die Motorwelle mit den Zwischenrädern verbindet.

Bei einer Drehung der Welle des Tachodynamos --615-- erzeugt dieser einen elektrischen Ausgang in Form einer welligen Gleichspannung. Bei einer Veränderung der Drehzahl des Hydromotors - ändert sich auch die Winkelgeschwindigkeit der Welle des Tachodynamos --615-- und damit die Ausgangs-Gleichspannung. Der Ausgang des Tachodynamos --615-- wird an den Detektor --628-angelegt, der die Bewegung des Rohrverschiebers ermittelt. Der Detektor --628-- ermittelt insbesondere die Geschwindigkeit des Auslegerantriebs --642-- und gibt diese Information über die Leitung --629-- an den Rechner --235-- ab. In dem Detektor --628-- wird die Ausgangsgleichspannung des Tachodynamos - geglättet, so dass eine reine Gleichspannung erhalten wird.

Dann wird festgestellt, ob diese Gleichspannung unter einem vorgewählten Pegel liegt. Wenn die gewünschte Bedingung erfüllt ist, wird an den Rechner --235-- ein Signal angelegt, das bewirkt, dass die Bewegung aufhört. Der Auslegerantrieb - gibt Positionsinformation an den Drehmelder --616-- ab. Der Ausgang --612-- des Drehmelders ist ein elektrisches Signal mit unterdrücktem Träger, das über drei Leiter übertragen wird, an denen verschiedene Spannungspegel liegen, die das Ausmass der Bewegung des Auslegerantriebs --642-- und damit die Stellung des Auslegers angeben. An den Drehmelder --616-- wird eine Erregungsspannung mit einer Frequenz von 400 Hz angelegt. Wenn der Hydromotor --634-- den Auslegerantrieb --642-- bewegt, wird auch der Läufer des Drehmelders --616-- bewegt.

Bei sich drehendem Läufer werden an die drei Leiter Spannungen angelegt. Die Spannung zeigt den Drehwinkel des Läufers und, da der Läufer über ein Getriebe mit dem Auslegerantrieb --642-- verbunden ist, auch dessen Position an. Die von dem Drehmelder --616-- abgegebene Positionsinformation wird über den Kontakt --613-- des Auslegerantrieb-Ansteuerrelais an den Digital-Drehwinkel-Umsetzer --604-- abgegeben. Die Geschwindigkeit und Position des Wagenantriebs --644-- betreffende Informationen werden auf ähnliche Weise ermittelt.

Der Digital-Drehwinkel-Umsetzer --604-- empfängt von dem Drehmelder --616-- über drei Leiter Positionsinformation und von dem Rechner --235-- über die Ausgabeleitung --627-- digitale Befehle. Der Digital-Drehwinkel-Umsetzer --604-- verarbeitet die Positionsinformation und den Digitalbefehl und gibt über die Leitung --623-- ein Analog- Ausgangssignal ab, das als Signal mit unterdrücktem Träger bezeichnet wird und dessen Amplitude den Betrag des Stellungsfehlers des angesteuerten Antriebs angibt. Die Phase des Analogsignals gibt die Richtung des Fehlers an. Digital-Drehwinkel-Umsetzer sind bei Regelungssystemen bekannt. Beispielsweise könnte als Digital-Drehwinkel-Umsetzer --604-- das von der Firma Vernitron unter der Bezeichnung VDCT-401SB hergestellte Gerät verwendet werden.

Das Ausgangssignal des Digital-Drehwinkel-Umsetzers --604-- wird über die Leitung --623-- an den Gleichspannungs-Servoregler --602-- abgegeben, insbesondere an einen phasenempfindlichen Demodulator - -624--. Dessen Ausgang ist eine Gleichspannung, deren Amplitude den Betrag und deren Polarität die Richtung des Positionsfehlers angibt. Das von dem Demodulator --624-- als Fehlersignal erzeugte Gleichspannungssignal wird über die Leitung --637-- an den Detektor --603-- abgegeben, der auf einen unzulässig grossen Fehler anspricht und die Servosteuerung ausschaltet, wenn der Rohrschieber die programmierte Stellung nicht genau einnimmt.

Das Fehlersignal wird über die Leitung --637-- ferner an das Verstärkungseinstell-Netzwerk-625-- abgegeben, das mit Hilfe von parallelgeschalteten Potentio-

metern --656 und 657-- und die Schleifenverstärkung für die Servosteuerung --600-- einstellt.

Parallelgeschaltete Potentiometer sind erforderlich, weil der Auslegerantrieb --642-- eine andere Trägheit hat als der Wagenantrieb --644-- und man daher mit der Einstellung einer einzigen Schleifenverstärkung keine einwandfreie Ansprache der Servosteuerungen für den Ausleger- und den Wagenantrieb erhalten würde. Die Schleifenverstärkung ist das Produkt der Verstärkungsfaktoren, die in der Schleife auftreten, die aus der Rückkoppelungsstrecke und der Steuerungsstrecke besteht. Der Verstärkungsfaktor ist ein Glied der die Ansprache der Servosteuerung beschreibenden Übertragungsfunktion des geschlossenen Wirkungskreises der Servosteuerung.

Bei der Ansteuerung des Wagenantriebes--644--schaltet das Schleifenverstärkungs-Ansteuerrelais --635-- für den Wagenantrieb das zum Einstellen der Schleifenverstärkung für den Wagenantrieb dienende Potentiometer --657-- in die Steuerung ein. Bei der Ansteuerung des Auslegerantriebes --642-- schaltet das Schleifenverstärkungs-Ansteuerrelais --636-- für den Auslegerantrieb das zum Einstellen der Schleifenverstärkung für den Auslegerantrieb dienende Potentiometer --656-- in die Steuerung ein. Jetzt empfängt der Gleichspannungsverstärker --626-- das Gleichspannungs-Fehlersignal von dem Netzwerk --625-- und je nach der angesteuerten Achse das Ausgangssignal des Tachodynamos --615 oder 605--.

Der Gleichspannungsverstärker --626-- erzeugt ein Korrektursignal zur Verkleinerung des durch das Ausgangssignal des Digital-Drehwinkel-Umsetzers angezeigten Positionsfehlers. Zum Stabilisieren der Servosteuerung wird durch Anlegen des Ausgangs des Tachodynamos --615 oder 605-- an den Gleichspannungsverstärker --626-- eine Schleifendämpfung herbeigeführt. Als Gleichspannungs-Servoregler --602-- kann der unter der Bezeichnung MWOG82E453 von der Firma Moog hergestellte Regler in einer dem Fachmann bekannten Weise verwendet werden.

Im Betrieb steuert die Servosteuerung --600-- auf Grund der Befehle des Rechners --235-abwechselnd den Wagenantrieb --644-- und den Auslegerantrieb --642--. Durch das Einschalten des Ansteuerrelais --646-- für den Wagenantrieb und des Schleifenverstärkungs-Ansteuerrelais --635-- für den Wagenantrieb wird die die Sensoren aufweisende Rückkopplungseinrichtung in den geschlossenen Wirkungskreis der Servosteuerung eingeschaltet. Das Ansteuerrelais --648-- für den Auslegerantrieb und das Schleifenverstärkungs-Ansteuerrelais --636-- für den Auslegerantrieb haben eine ähnliche Wirkungs-
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elektrische Ausgangssignal des Gleichspannungs-Servoreglers --602-- und steuert die Druckbeaufschlagung des gewählten Hydromotors derart, dass der Ausleger oder der Wagen bewegt wird.

Als Servoventil --630-- kann in der üblichen Weise das von der Firma Moog unter der Bezeichnung 72-102 hergestellte Servoventil verwendet werden. Als Hydromotoren --633 und 634-- können die von der Firma Staffa unter der Bezeichnung B80 hergestellten umsteuerbaren Hydromotoren mit veränderbarem Durchfluss verwendet werden. Zweckmässig wird der Rohrverschieber jeweils nur längs einer Achse bewegt. Wie vorstehend beschrieben wurde, gestattet der Detektor --628-- zur Anzeige der Bewegung des Rohrverschiebers eine Umschaltung der Bewegung von einer Achse auf eine andere nur, wenn die Geschwindigkeit des jeweils gesteuerten Antriebs annähernd null beträgt, was daraus hervorgeht, dass auch die Ausgangsspannung des entsprechenden Tachodynamos annähernd null beträgt.

Eine Servosteuerung, die der soeben beschriebenen ähnelt, kann zur Steuerung der Bewegung des etwa vorhandenen mittleren und unteren Rohrverschiebers verwendet werden. In diesem Fall hat der entsprechend erweiterte Rechner hinsichtlich des Betriebes der Servosteuerungen für die zusätzlichen Rohrverschieber weitere Ein- und Ausgabefunktionen, die den vorstehend beschriebenen entsprechen.

In den Fig. 10A, 10B und IOC ist das hydraulische System gemäss der Erfindung dargestellt. Die Motoren zum Antrieb der Rohrverschieber werden mit Druckflüssigkeit von einer Pumpe oder einer Reihe von Pumpen aus einem Behälter gespeist, der zweckmässig unter dem Bohrturmflur angeordnet ist. Ein derartiger Behälter ist beispielsweise bei --300-- angedeutet. Er dient zur Abgabe und zur Aufnahme von Flüssigkeit an die bzw. von den Leitungen, die Flüssigkeit an die Pumpen --301 und 303-- abgeben, die ihrerseits Druckflüssigkeit an die Motoren für den Antrieb des mittleren Rohrverschiebers und eines etwa vorhandenen oberen und unteren Rohrverschiebers abgeben.

Dabei können die Wagenmotoren --140 und 140a-- und die Auslegermotoren --143 und 143a-- der entsprechenden Rohrverschieber von einer Zwangsverdrängerpumpe --301-- mit Druckflüssigkeit gespeist werden.

Eine ähnliche Pumpe --302-- dient zur Abgabe von Druckflüssigkeit an dieselben Rohrverschiebermotoren. Die beiden Pumpen arbeiten jedoch nicht gleichzeitig. Man könnte mit Hilfe von geeigneten Druckentlastungseinrichtungen auch einen gleichzeitigen Betrieb beider Pumpen ermöglichen. In der vorliegenden, bevorzugten Ausführungsform arbeitet jedoch die eine Pumpe nur, wenn die ihr parallelgeschaltete Pumpe ausfällt. Gemäss Fig. 10B sind für den Antrieb der Zahnradpumpen-301, 301a, 302, 302a-- zwei Motoren --301b und 302b-- vorgesehen. Wie vorstehend erwähnt wurde, sind die Hydropumpen --301a und 302a-- parallelgeschaltet und arbeitet jeweils nur eine von ihnen.

Die Pumpen - 301a und 302a-- dienen zum Zuführen von Druckflüssigkeit an den Kolbentrieb für den Hebekopf, an die Ausrückeinrichtung für den Unterblock (nicht gezeigt), an die obere und die mittlere Klaue und an den Gestängerechen. Auch die Hydropumpe-301 und 302-- sind parallelgeschaltet, und es arbeitet jeweils nur eine von ihnen. Sie geben Druckflüssigkeit an den oberen und den mittleren Rohrverschieber ab. In der Ausführungsform gemäss den Fig. lOA, 10B und IOC werden der obere und der untere Wagen von einer einzigen Druckflüssigkeitsquelle gespeist, wobei der jeweilige Wagen mittels eines Wegeventils --141- angesteuert wird.

Da der obere und der untere Wagen kaum gleichzeitig verwendet werden, dient das Wegeventil --141-- zur Druckbeaufschlagung des gewünschten Wagens, so dass der Aufwand für das hydraulische System herabgesetzt wird.

Die Wagenantriebsmotoren --140 und 140a-- zum Seitwärtsverschieben der Wagen der entsprechenden Rohrverschieber sind umsteuerbare Zwangsverdrängermotoren, die je nach der Durchflussrichtung der ihnen zugeführten Druckflüssigkeit in entgegengesetzten Richtungen laufen können. Die Auslegerantriebsmotoren --143 und 143a-- sind ebenfalls umsteuerbare Zwangsverdrängermotoren, so dass die von den Pumpen --301 oder 301a-- mit Druckflüssigkeit gespeisten Motoren mit Hilfe von wahlweise betätigbaren Ventileinrichtungen umgesteuert werden können. Beim Betrieb mit händischer Steuerung ist die Höchstdrehzahl der Motoren von dem Verdrängungsvolumen der Pumpen --301 oder 302-- abhängig.

Nachstehend wird das hydraulische System vor allem an Hand der Fig. 10B vor allem im Zusammenhang mit dem oberen Rohrverschieber erläutert. In Ausführungsformen mit einem mittleren und einem oberen Rohrverschieber ist in dem hydraulischen System für den mittleren Rohrverschieber im allgemeinen ein Ventil vorhanden, das dem Ventil des hydraulischen Systems für den oberen Rohrverschieber entspricht. Es wird jeweils auf beide Ventile hingewiesen, wobei das Bezugszeichen des Ventils des hydraulischen Systems für den oberen Rohrverschieber in Klammern gesetzt ist. Beispielsweise bezeichnet die Angabe --304 (404) -- das Ventil --304-- des hydraulischen Systems für den mittleren Rohrverschieber und das Ventil --404-- des hydraulischen Systems für den oberen Rohrverschieber. Beide Ventile haben ähnliche Funktionen.

Wie vorstehend erwähnt wurde, sind die Pumpen --301a und 302a-- zur Abgabe von Druckflüssigkeit an den Hebekopf, die obere und mittlere Klaue und den Gestängerechen parallelgeschaltet und arbeitet jeweils nur eine von ihnen. Auch die Pumpen --301 und 302--zur Abgabe von Druckflüssigkeit an den oberen und den mittleren Rohrverschieber sind parallelgeschaltet, und es arbeitet jeweils nur eine von ihnen. Bei Verwendung von geeigneten Druckentlastungseinrichtungen konnten jedoch alle Pumpen auch ständig laufen.

Jetzt sei der dem oberen Rohrverschieber zugeordnete Teil gemäss Fig. lOB und der dem mittleren Rohrverschieber zugeordnete Teil gemäss Fig. 10C betrachtet. Die Pumpen --301 und 302-geben Druckflüssigkeit an die dem oberen und dem unteren Rohrverschieber zugeordneten Teile über eine Leitung --451-- und einen dieser nachgeschalteten Verteiler --1018-- ab. Dem Verteiler ist ein Sicherheitsventil --1019-- vorgeschaltet, von dem eine geeignete Leitung zu dem Behälter --300-- führt.

Die Überströmleitung-1020-- und alle ähnlichen Überströmleitungen stehen mit dem Behälter --300-- direkt in Verbindung. Der Verteiler --1018-- besitzt drei Elemente --1010, 1011 und 1012--. Das Element - 1010-gibt Druckflüssigkeit an den mittleren Rohrverschieber und das Element --1011-- gibt Druckflüssigkeit an den oberen oder unteren Rohrverschieber ab. Die Elemente --1010, 1011 und 1012-sind durch Zahnräder derart miteinander verbunden, dass die in der Leitung --451-- vorhandene und die Elemente --1010 und 1011-- des Verteilers antreibende Druelflüssigkeit über geeignete mechanische Getriebe auch das Element --1012-- antreibt. Dieses wird nachstehend in Zusammenhang mit den Gestängerechen und Klauen ausführlicher beschrieben.

Jetzt sei wieder der dem oberen Rohrverschieber zugeordnete Teil gemäss Fig. lOB und der dem mittleren Rohrverschieber zugeordnete Teil gemäss Fig. 10C betrachtet. Bei händisch gesteuertem Betrieb

geben die Pumpen --301, 301a, 302 und 302a-- Flüssigkeit an die Antriebsmotoren --140 (140a)-- für die Wagen des mittleren und des oberen Rohrverschiebers über die Leitung-303 (403)-ab, welche ein Ventil --304 (404)-- enthält, das normalerweise offen und im Schliesssinne betätigbar ist. Bei offenem Ventil-304 (404)-kann die Flüssigkeit durch die Leitung-303 (403)-in beiden Richtungen strömen, so dass der Motor --140 (140a)-- vor- und rückwärtslaufen kann.

Die Durchflussrichtung der Flüssigkeit in der Leitung-303 (403)-wird mittels des Drossel- und Wegeventils --330 (430)-- gesteuert. Mit Hilfe des Ventils-330 (430)-kann man den Durchfluss der der Leitung --303-- zugeführten Druckflüssigkeit und die Durchflussrichtung der Druckflüssigkeit in den Leitungen --303a (403a) und 303b (403b)-steuern.

Durch eine Umkehr der Durchflussrichtung der Flüssigkeit in den Leitungen-303 (403)-wird beim händisch gesteuerten Betrieb der Motor-140 (140a)-umgesteuert.

Über die Leitung-308 (408)-wird Druckflüssigkeit an das Drosselventil-331 (431)-abgegeben.

Wie vorstehend erläutert wurde, findet in jedem Rohrverschieber eine Bewegung jeweils nur längs einer Achse statt. Daher läuft jeweils nur einer der Motoren --140 und 143--. Natürlich arbeitet gleichzeitig mit einem Motor des mittleren Rohrverschiebers auch der entsprechende Motor des oberen Rohrverschiebers.

Zu diesem Zweck ist eine Schleife vorgesehen, die das zwei Arbeitsstellungen und eine Nullstellung besitzende Ventil --330 (430)-- umfasst und dazu dient, Flüssigkeit an das Ventil-331 (431)- abzugeben, wenn der Motor --143 (143a)-- laufen soll. Das Ventil-331 (431)-ähnelt dem Ventil --330 (430)--in seiner Funktion insofern, als es sowohl zur Steuerung des Durchflusses als auch der Durchflussrichtung der Druckflüssigkeit in den Leitungen --308A (408A) und 308B (408B)-verwendet werden kann. Eine Umkehr der Durchflussrichtung der den Leitungen --308 (408)-- zugeführten Flüssigkeit bewirkt eine Umkehr der Durchflussrichtung der Flüssigkeit durch den Auslegermotor --143 (143a)-- und damit eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Auslegers.

In den Leitungen --308 (408)--ist ferner ein Magnetventil-310 (410)-angeordnet, das beim händisch gesteuerten Betrieb des Systems zur Manipulation von Rohren normalerweise offen ist. Diese Wegeventile --330 (430) und 331 (431)-- enthalten Druckausgleichseinrichtungen, die bewirken, dass die Drehzahl der Antriebsmotoren lastunabhängig und nur von der Stellung des Kolbens abhängig ist.

Zur Umschaltung auf den automatisch gesteuerten Betrieb des Systems zur Manipulation von Rohren sind Ventile --304 (404), 310 (410) und 311 (411)-vorgesehen. Bei betätigtem Magnetventil-311 (411)ist die Leitung-303 (403)-gesperrt und fliesst die Druckflüssigkeit in die Leitung-312 (412)-.

Beim automatisch gesteuerten Betrieb sind die Umschaltventile --311 (411), 304 (404) und 310 (410)-betätigt. Die Ventile-311 (411)-leiten die Flüssigkeit anstatt zu dem handbetätigten Ventil-330 (430)- über die Leitung-312 (412)-zu den Druckspeichern-1115 (1015)-. Die Ventile --304 (404) und 310 (410)-sind jetzt geschlossen, so dass keine Flüssigkeit durch die handbetätigten Ventile --330 (430) und 331 (431)-fliessen oder sickern kann.

Wenn bei automatisch gesteuertem Betrieb der Wagen bewegt werden soll, wird das x-Achsen-Ansteu- erventil-318 (418)--geöffnet, indem sein Elektromagnet von dem Rechner --235-- ein Steuersignal erhält. Der Rechner --235-- erzeugt dann das Steuersignal zum Positionieren des Servoventils --313 (413)--, so dass die Druckflüssigkeit für den Antrieb des Wagenantriebsmotors --140 (140a)-- in der richtigen Menge und der richtigen Richtung fliesst. Die Drehrichtung und Drehzahl des Wagenantriebsmotors --140 (140a)-- werden dann von dem Rechner --235-- gesteuert.

Zur Bewegung des Auslegers wird das y-Achsen-Ansteuerventil --317 (417)-- geöffnet, indem sein Elektromagnet von dem Rechner --235-- ein Steuersignal erhält.

Zum Einschalten des Wagenantriebsmotors-140 (140a)-wird das X-Achsen-Ansteuerventil - -318 (418) -- geöffnet, so dass das Servoventil-313 (413)-über die Leitungen-303 (403)-mit dem Wagenantriebsmotor --140 (140a)-- verbunden ist. Zum Einschalten des Auslegerantriebsmotors --143 (143a)-- wird das y-Achsen-ansteuerventil --317 (417)-- geöffnet, so dass das Servoventil --313 (413)--mit den Leitungen-308 (408)-verbunden wird. Infolge der Verwendung der Achsen-Ansteuerventile genügt ein einziges Servoventil für den Betrieb von zwei oder mehreren Motoren und wird eine gleichzeitige Bewegung längs mehr als einer Achse verhindert.

Wenn zur Umschaltung auf den automatisch gesteuerten Betrieb der Elektromagnet des Ventils - -311 (411) -- eingeschaltet wird, fliesst Druckflüssigkeit durch die Leitung-312 (412)-und das Filter --314 (414)--zu dem Servoventil-313 (413)-. Das Filter-314 (414)-ist mit einem Druckdifferenz- Sensor-258 (358)-versehen, der ein Verlegen des Filters-314 (414)-dadurch anzeigt, dass er ein

geeignetes Rückmeldesignal an den Rechner --235-- abgibt. In der Leitung --312 (412) -- befinden sich ferner der Druckspeicher-1015 (1115)-und ein Druckregler --1016 (1116).

Der von der Leitung --312 (412)--mit Druckluftflüssigkeit gespeiste Druckspeicher-1015 (1115)-ist mittels des Druckreglers - -1016 (1116) --, der auch als Entlastungsventil bezeichnet werden kann, auf einen vorgewählten Druck
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erzielt, die beim automatisch gesteuerten Betrieb betätigt und daher geschlossen sind, so dass sie einen Durchfluss von dem Servoventil-313 (413)-durch die handbetätigten Ventile --303 (403) und 310 (410)-verhindern. Das Servoventil-313 (413)-ist ein Zweirichtungs-Mengenventil, das unter Steuerung durch ein proportionales elektrisches Signal den Durchfluss und die Durchflussrichtung der Druck-
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--317Offenstellung nur bewegen,

wenn sie von dem Rechner --235-- ein Befehlssignal zum Ansteuern eines Wagen- oder Auslegermotors erhalten haben.

Es ist erkannt worden, dass infolge der vertikalen Anordnung der abgestellten Rohre ein beträchtlicher Teil der Arbeitsfläche auf dem Flur des Bohrturms für das Abstellen der Rohre verwendet wird und für andere Arbeiten nicht zur Verfügung steht. Es ist ferner erkannt worden, dass ein Abstellen der Rohrzüge in einer geneigten Stellung derart, dass die unteren Enden der Rohrzüge weiter von der Bohrlochachse entfernt sind als die oberen Enden, wie dies in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist, zu einem zweckmässigen Kompromiss hinsichtlich der Ausnutzung des Bohrturmflurs für das Abstellen von Rohren und zum Arbeiten darstellt. Man kann daher den Rechner --235-- so programmieren, dass der obere Rohrverschieber --51-- und der mittlere Rohrverschieber --52-- längs der y-Achse gegeneinander versetzt werden.

Die Programmlogik des Rechners ermöglicht es, diese Versetzung der Rohrverschieber und damit ein schräges Abstellen der Rohre zu erzielen. Wenn ein schräges Abstellen erwünscht ist, werden der obere und mittlere und gegebenenfalls auch der untere Rohrverschieber derart programmgesteuert, dass der Rohrzug zu Beginn der Bewegung längs der x-Achse schräggestellt und danach in schräger Stellung in der vorstehend für das vertikale Abstellen von Rohrzügen beschriebenen Weise an die Stelle bewegt wird, an der er abgestellt werden soll.

Vorstehend wurde der Erfindungsgegenstand vor allem im Zusammenhang mit dem automatisch gesteuerten Betrieb erläutert, in dem die Bewegung der Rohrzüge in einer programmgesteuerten Vorgangsfolge erfolgt. Aus den Schaltschemata, insbesondere den Fig. 10B und 10C, geht jedoch hervor, dass die verschiedenen Funktionen der Rohrverschieber auch händisch gesteuert werden können. Jedes der drosselnd wirkenden Ventile --301 (331)-- (Fig.10C) und --430 (431)-- (fig.10B) ist über ein einfaches mechanisches Gestänge mit einem einzigen handbetätigbaren Bedienungshebel verbunden, der an jedem schematisch dargestellten Ventil schematisch angedeutet ist, um die Möglichkeit der händischen Betätigung des Ventils anzuzeigen.

Durch die händische Betätigung des Bedienungshebels in der x-oder y-Achse zugeordneten Richtungen können die Rohrverschieber veranlasst werden, sich in der gewählten Richtung längs der x-oder y-Achse zu bewegen. Für die Bewegung des Bedienungshebels kann man eine Begrenzungseinrichtung vorsehen, beispielsweise in Form einer einfachen Hebelführung, die eine gleichzeitige Bewegung der Rohrverschieber längs der x-und der y-Achse verhindert, weil dies in manchen Fällen die Steuerung der Rohrverschiebung beeinträchtigen könnte.

Wenn im automatisch gesteuerten Betrieb eine Bewegung des Wagens erwünscht ist, wird durch ein
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gewünschten Menge und Durchflussrichtung zugeführt wird. Mit Hilfe des x-Achsen-Ansteuerventils - -317 (417) -- kann der Auslegermotor angesteuert werden, wobei die Drehrichtung und Drehzahl des
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Veränderungen des Flüssigkeitsdrucks und verhindern eine Beschädigung von Leitungen im Falle eines plötzlichen Stillstandes eines Motors.

Die Pumpen --301, 301a, 302 und 302a-- geben Druckflüssigkeit ferner an eine Spanneinrichtung --350 (450)--ab, wobei der Kolben --196-- mit dem in Fig. 5 gezeigten identisch ist. Die Spanneinrichtung --350-- ist dem mittleren Rohrverschieber --52-- zugeordnet und dient zum Einspannen des Bohrgestängerohrs --49-- (Fig.1) in dem Hebekopf-152--. Der Spanneinrichtung --350 (450)-- wird Druckflüssigkeit von den Hydropumpen --301a und 302a-- zugeführt. Der Druck der in der Leitung - fliessenden Druckflüssigkeit wird durch die Pumpe --1012-- erhöht, die von den Verteilerpumpen - 1011 und 1010-- angetrieben wird.

Druckflüssigkeit, deren Druck auf einen vorgewählten Wert begrenzt ist, wird dem Druckspeicher --1022-- zugeführt, in dem ein von dem Entlastungsventil --1023-gesteuerter Druck herrscht. Überschüssige Flüssigkeit gelangt durch das Entlastungsventil und eine geeignete Rohrleitung in den Behälter --300--. Durch die Leitung-1024 (1124)-gelangt Druckflüssigkeit zu den Ventilen --352 (452) und 353 (453)--. Wenn sich das System im händisch gesteuerten Betrieb
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(452)-Druckflüssigkeit- -353 (453) -- kann eine Rückstellfeder besitzen, die es in die Nullstellung zu bewegen trachtet, in der das Ventil geschlossen ist, so dass dieses Ventil bei Stromausfall schliesst.

Durch die Leitung --1021-- wird Druckflüssigkeit an die Betätigungseinrichtung für die Rechenriegel abgegeben. Die automatische Funktion dieser Einrichtung wurde vorstehend beschrieben. Das mechanische Ansteuern der Rechenriegel erfolgt im allgemeinen ähnlich wie gemäss der US-PS Nr. 3, 615, 027, doch ist die manuelle Ansteuereinrichtung ergänzt durch eine geeignete elektrische Schaltung, die an den Rechner - angeschlossen ist und im automatisch gesteuerten Betrieb eine Betätigung von einzelnen oder mehreren Riegeln des Gestängerechens ermöglicht.

Figea zeigt die Einrichtung zur Betätigung des Hebekopfes. Der Hebekopf --152-- ist durch ein Seil mit einem hydraulischen Kolbentrieb --67-- verbunden, der von der Pumpe --301a oder 302a-- über die Leitung --1030-- mit Druckflüssigkeit gespeist wird. Beim händisch gesteuerten Betrieb wird die Druckflüssigkeit dem Ventil --1025-- zugeführt, das zwei Arbeitsstellungen und eine Nullstellung haben kann und das je nach seiner gewählten Stellung Druckflüssigkeit an die Leitung --1030a oder 1030b-abgibt, je nachdem, in welcher Richtung der Hebekopf --152-- bewegt werden soll.

Im automatisch gesteuerten Betrieb wird Druckflüssigkeit dem Magnetventil --1028-- zugeführt, das zwei Arbeitsstellungen und eine Nullstellung hat und das entsprechend der für den Hebekopf gewählten Bewegungsrichtung Druckflüssigkeit über die Leitung --1030a oder 1030b-- an den Kolbentrieb --67-- abgibt. Die Leitung --1030b-- enthält ferner eine Einrichtung --1029--, die ein Halte- und ein Sicherheitsventil aufweist und bewirkt, dass bei einem Ausfall der Rohrzug eingespannt gehalten wird.

Dem Ventil --1028-ist eine Kriechgangsteuerung --1027-- zugeordnet, die zur Steuerung der Geschwindigkeit des Hebekopfes - dient. Beispielsweise kann es zweckmässig sein, die Bewegung des Hebekopfes gegenüber der normalen Geschwindigkeit etwas zu verlangsamen, wenn er sich dem Endpunkt der beabsichtigten Bewegung nähert.

Es wurde vorstehend schon erwähnt, dass dem Kolbentrieb zur Betätigung des Hebekopfes, dem Gestängerechen und den Klauenanordnungen Druckflüssigkeit von der Pumpe --301a oder 302a-- zugeführt wird. Die Druckflüssigkeit wird zunächst der Leitung zugeführt, die zu dem Kolbentrieb --67-- zur Betätigung des Hebekopfes führt, und dann durch die Verteilerpumpe --1012-- zu dem Gestängerechen und den Klauenanordnungen.

Auf Grund der Beschreibung der Wirkungsweise der Steuerungen für den mittleren und oberen Wagen und Ausleger versteht es sich, dass die Steuerungen für den mittleren und den oberen Ausleger ähnlich funktionieren. Den unteren Wagen kann man auf ähnliche Weise automatisch steuern wie den oberen und den mittleren Wagen. Bei händischer Steuerung wird der untere Wagen ähnlich gesteuert wie gemäss der vorerwähnten US-PS Nr. 3,615, 027.

Fig. 6 zeigt ein hydraulisches Schema mit zwei Wegeventilen --201--, die je einem hydraulischen

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wird, bewegt sich sein Kolben in eine Stellung, in der Druckflüssigkeit je nach der gewünschten Bewegung des Riegels --97-- über die Leitung --206 oder 208-- an den Kolbentrieb abgegeben wird, der zur Betätigung des Rechenriegels --97-- dient. Wenn dieses beispielsweise geöffnet werden soll, bewegt sich der Kolben des Wegeventils --201-- in eine Stellung, in der die in Fig. 6 angedeutete Durchflussrichtung erhalten wird, weil die Leitung --207-- mit der Leitung --206-- fluchtet, so dass sich der Kolben - abwärtsbewegt und daher Flüssigkeit durch die Leitung --208-- in die zu dem Behälter führende Rücklaufleitung --203-- abläuft.

Wenn Druckflüssigkeit durch die Leitung --208-- in die Rücklaufleitung - tritt, steigt der Druck in der Leitung --203--. Dieser Druckanstieg wirkt über die Leitung - -209-- auf den Druckschalter --210--. Der Durchfluss-Sensor --212-- besitzt eine enge Blende --211--, die bewirkt, dass während der Betätigung des Kolbentriebes für den Rechenriegel der Druck in der Leitung --209-- so lange aufrechterhalten wird, dass eine Betätigung des Schalters --210-- gewährleistet ist.

Die Blende kann beispielsweise einen Durchmesser von etwa 1, 3 mm haben, so dass die Flüssigkeit in einer kleinen Menge durch die Blende --211-- treten und dann durch die Leitung --213-- und das Rückschlagventil --214-- in die Rücklaufleitung-215-- ablaufen kann. Wenn der Kolben --205-- das Ende seiner Bewegung erreicht, sinkt notwendigerweise der Druck in der Leitung --208--, so dass der Druckschalter --210-- zurückgestellt und zur Anzeige der Betätigung des nächsten angesteuerten Rechenriegels bereit ist.

Um die einwandfreie Funktion des Druck-Sensors zu gewährleisten, ist ferner ein Füllventil --460-- vorgesehen, durch das Druckflüssigkeit ständig in einer kleinen Menge in die Leitung --209-- abläuft, so dass in diese keine Luft gelangen kann, weil beim Vorhandensein von Luft in der Leitung --209-- der Schalter --210-- weniger gut zum Erfassen eines Druckanstieges geeignet ist, der die Betätigung eines Rechenriegels anzeigt.

Fig. 7 ist ein vereinfachtes Blockschema der zum Ausbau eines Bohrstranges aus einem Bohrloch dienenden Vorgangsfolge. Der Ausbau des Bohrstranges kann aus verschiedenen Gründen erfolgen, insbesondere zum Auswechseln des Bohrmeissels, entweder weil er auf eine andere Erdformation gestossen oder weil er im Betrieb stumpf geworden ist.

Nachstehend wird auf die Fig. 7 und 1 Bezug genommen.

Der Block --220-- stellt die Phase dar, in der die in Fig. 1 mit --51 und 52-- bezeichneten Rohrverschieber sich in einer Bereitschaftsstellung befinden, in der sie gegenüber der Bohrlochachse versetzt sind und sich im allgemeinen zwischen der Bohrlochachse und der Seite des Bohrturms befinden.

Zunächst wird der Ausbau des Bohrstranges durch einen manuellen Arbeitsvorgang vorbereitet. Die Bedienungsperson muss den Unterblock und den Bohrstrang heben und die Abfangkeile so einsetzen, dass sie den Bohrstrang festklemmen und seine weitere Vertikalbewegung verhindern. Diese Stellung des Bohrstranges --49-- ist in Fig. 1 dargestellt. Zum Heben des Unterblockes dienen die Seiltrommel --37-und die Seile --34--. Der Block --222-- stellt die Phase dar, in der sich die beiden Rohrverschieber zur Bohrlochachse bewegen und die Klauen der Rohrverschieber an dem Bohrgestängerohrzug angreifen. Danach wird gemäss dem Block --223-- ein weiterer Vorgang von Hand durchgeführt, u. zw. wird der Zugverbinder --18-- mit Hilfe einer manuell oder automatisch betätigten, nicht gezeigten Zange geöffnet.

Ferner wird der Elevator --44-- geöffnet und der Unterblock-35-gemäss Fig. l zur Seite des Bohrturms ausgerückt, damit der Rohrzug --49-- aus dem Bereich der Bohrlochachse entfernt werden kann.

Der Block --224-- stellt eine Phase dar, in der das Rohrverschiebesystem automatisch gesteuert wird. Der von dem Kolbentrieb --67-- über das Seil --66-- betätigte Hebekopf --152-- hebt den Rohrzug --49- vom oberen Ende des Bohrstranges --26-- ab. Der Block --225-- stellt die nächste automatisch gesteuerte Phase dar, in der die Rohrverschieber --51 und 52-- synchron in eine Stellung bewegt werden, die einer Zinkenlücke --90-- des Gestängerechens --55-- (Fig.3) zugeordnet ist. Der Block - stellt die nächste Phase dar, in der die Rohrverschieber --51 und 52-- synchron an die
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stellt die Phase dar, in welcher der Rohrzug --49-- durch Öffnen der Klauen --152 und 119-- freigegeben. wird.

Der Block --230-- stellt die Phase dar, in der die Rohrverschieber --51 und 52-- in eine Bereitschaftsstellung zurückkehren, in der sie sich zwischen der Seite des Bohrturms und der Bohrlochachse befinden.

Von dem in Fig. 18 gezeigten Vorgangsschema kann ein Rechnerprogramm abgeleitet werden. In Form von Blöcken sind die aufeinanderfolgenden Arbeitsvorgänge des automatisch gesteuerten Systems zur Manipulation von Rohren dargestellt. Der erste der aufeinanderfolgenden programmgesteuerten Schritte beginnt im Zeitpunkt A. Wie durch den Block --800-- angegeben ist, muss jetzt die Bedienungsperson die Betriebsart wählen. Gemäss Fig. 8 kann dies erfolgen, indem über das Sichtanzeigegerät --236-- oder die Bedienungstafel --237-- für den Bohrmeister Informationen in den Rechner --235-- eingegeben werden.

Das Rechnerprogramm ist eine schriftlich niedergelegte Folge von Befehlen, die in einer binär codierten Maschinensprache abgefasst sein können und in dem Speicher des Rechners --235-- gespeichert sind. Über das Sichtanzeigegerät --236-- gibt die Bedienungsperson Befehle in einer Form ein, auf die der programmierte Rechner --235-- anspricht. Die Bedienungsperson kann zwischen fünf Betriebsarten wählen.

Gemäss dem Block --801-- kann die Bedienungsperson ein Halt-Signal eingeben, das bewirkt, dass der Rechner --235-- in einem Bereitschaftszustand bleibt oder, wenn sich der Rechner --235-- in einem Zustand zur Durchführung des Programms befindet, diese Ausführung von Programmbefehlen unterbrochen wird und der Rechner in einen Bereitschaftszustand gelangt. Der Block --802-- stellt dar, dass die Bedienungsperson Daten eingibt, welche die Menge und Arten der im Bohrloch befindlichen Rohre betreffen. Ein Bohrstrang kann aus verschiedenartigen Rohren bestehen, beispielsweise aus Rohren mit Gummimuffen, Schwerstangen und normalen Bohrgestängerohren.

Wenn die Bedienungsperson diese Betriebsart wählt, kehrt gemäss dem Block --805-- das Programm zu dem Punkt A zurück, damit nach der Eingabe der erforderlichen Daten, die die im Bohrloch befindlichen Rohre betreffen, weitere Befehle eingegeben werden können.

Gemäss dem Block --803-- kann die Bedienungsperson jene programmierte Vorgangsfolge einleiten, in der der Bohrstrang aus dem Bohrloch ausgebaut wird. In diesem Fall schreitet das Programm zu dem Punkt C fort, an dem weitere Befehle eingegeben werden können. Die dem Punkt C folgende Vorgangsfolge wird nachstehend ausführlich erläutert.

Mit dem Block --804-- ist der Vorgang dargestellt, in dem in den Rechner --235-- bestimmte Kennwerte der Bohranlage eingegeben werden, u. zw. der Abstand der Ruhestellung der Rohrverschieber von der Bohrlochachse, die Höhen des oberen und mittleren Auslegers, die Abmessungen des Gestängerechens und die Geschwindigkeit der Rohrverschieber bei ihrer automatisch gesteuerten Bewegung.

Der Block --806-- stellt die fünfte Betriebsart dar, die von der Bedienungsperson gewählt werden kann. Sie dient zum Einbau eines Bohrstranges in das Bohrloch. Dabei bezeichnet der Block --807-- eine Phase, in der die Bedienungsperson eine Anfrage erhält, ob einzelne Rohrschüsse an den Bohrstrang angesetzt oder von ihm abgenommen werden sollen. In diesem Fall müssen die in dem Schritt --802-- in den Rechner --235-- eingegebenen Daten hinsichtlich des Aufbaues des Bohrstranges abgeändert werden.

Wenn die Bedienungsperson mitteilt, dass die in dem Rechner --235-- gespeicherten Bohrstrangdaten abgeändert werden sollen, kann gemäss dem Block --808-- die Information fortgeschrieben werden. Der dem Block --808-- im Programm folgende Block --809-- stellt dar, dass die Bedienungsperson erneut eine Anfrage erhält, ob sie zur Fortsetzung des Programms bereit ist. Wenn nicht, erfolgt gemäss Block --810-erneut eine Anfrage, ob die Bedienungsperson zur Fortsetzung des Programms bereit ist. Wenn die Bedienungsperson über die Tastatur des Sichtanzeigegeräts --236-- eingibt, dass sie zur Fortsetzung des Programms bereit ist, gibt der Rechner ein Signal ab, das ein Öffnen der Klauen der Rohrverschieber bewirkt.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform können den Rohrverschiebern --51, 52 und 62-drei oder mehr Klauen zugeordnet sein. Dann gibt der Rechner an die Rohrverschieber ein Signal ab, das bewirkt, dass sie sich aus ihrer Ruhestellung im Bereich der Seite des Bohrturms in eine dem Gestänge- rechen-55- (Fig. 2) benachbarte Bereitschaftsstellung bewegen. Die Rohrverschieber werden mittels der vorstehend an Hand der Fig. 9 beschriebenen Rohrverschieber-Servosteuerungen bewegt. Insbesondere steuert der Rechner --235-- jene der beiden Achsen an, längs der der Rohrverschieber (Wagen oder Ausleger) zuerst bewegt werden soll, worauf das Achsenansteuer-Magnetventil den Hydromotor --633 oder 634-- derart druckbeaufschlagt, dass die gewünschte Bewegung ausgeführt wird.

In diesem Zeitpunkt werden die vorstehend beschriebenen Rückmeldeeinrichtungen wirksam. Der Sensor-253- (Fig. 8) zur Anzeige der Offen- oder Schliessstellung der Klauen zeigt durch die Stellung der Schalter --288 und 289-- in Fig. 15 die Stellung der Klauen an. Beim Einbau des Bohrstranges müssen in Ausführungsformen mit zwei Klauen beide Schalter --288 und 289-- geschlossen sein, damit an den Rechner --235-- ein Rückmeldesignal angelegt wird, das es dem Rechner gestattet, den nächsten Programmschritt einzuleiten. Gemäss dem Block --811-- erhält jetzt die Bedienungsperson wieder eine Anfrage, ob sie zur Fortsetzung des Programms zum Herausnehmen von Rohrzügen aus dem Gestängerechen bereit ist. Im Fall einer bejahenden Antwort wird gemäss dem Block --812-- weitergearbeitet.

Die Rohrverschieber werden zunächst an die gewünschte Stelle des Gestängerechens bewegt, u. zw. wieder mit Hilfe der in Fig. 9 dargestellten Rohrverschieber-Servosteuerung. Die genaue Stellung, in welche die Rohrverschieber bewegt werden, wird auf Grund der Kennwerte der Bohranlage bestimmt, die im Schritt --804-- in den Rechner --235-- eingegeben worden sind. Diese Kennwerte umfassen die Anzahl der im Gestängerechen befindlichen Rohrzüge und die Stellen, an denen sie sich befinden, so dass der Rechner die richtige Stelle in dem Gestängerechen auswählen kann.

Wenn die Rohrverschieber die richtige Stellung erreicht haben, werden die Klauen des oberen und mittleren Auslegers geschlossen. Mit Hilfe der in Fig. 15 gezeigten elektrischen Schaltung wird an den Rechner --235-- wieder ein Rückmeldesignal abgegeben, das anzeigt, dass die Klauen tatsächlich geschlossen sind und der nächste Programmschritt eingeleitet werden kann. Dieser besteht aus dem Öffnen des entsprechenden Rechenriegels. Der Rechner --235-- öffnet den entsprechenden Rechenriegel und wartet jetzt auf ein von dem Sensor --255-- kommendes Rückmeldesignal, das die einwandfreie Funktion des Riegels anzeigt. Der Sensor --255-- wurde vorstehend an Hand der Fig. 6 beschrieben.

Wenn der Rechenriegel geöffnet und dies durch ein Rückmeldesignal bestätigt worden ist, gibt der Rechner --235-- den nächsten Programmbefehl aus, der besagt, dass der auf dem Bohrturmflur oder dem Auflager stehende Rohrzug vertikal gehoben werden soll. Der an dem Rohrzug angreifende Hebekopf --152-- (Fig. 1) ist mit einem Last-Sensor-254- (Fig. 8) versehen, der nach dem Angriff des Hebekopfes an dem Rohrzug an den Rechner --235-- ein Signal abgibt, das besagt, dass der Rohrzug von dem Auflager abgehoben worden ist und von den Auslegern getragen wird.

Wenn der Rechner --235-- erfahren hat, dass der Rohrzug zur Bewegung bereit ist, gibt er den nächsten Programmbefehl ab, der bewirkt, dass gemäss dem Block --812-- der Rohrzug in eine bestimmte Höhe gehoben und aus dem Gestängerechen in eine vorherbestimmte Bereitschaftsstellung im Bereich des Gestängerechens bewegt wird.

Gemäss den Blöcken --813 und 814-- erhält die Bedienungsperson erneut eine Anfrage, die den Aufbau des Rohrzuges betrifft. Vorstehend wurde erläutert, dass in dem Schritt --802-- Rohrdaten in den Rechner --235-- eingegeben wurden. Wenn gegenüber diesen eingegebenen Daten keine Veränderung stattgefunden hat, leitet der Rechner den nächsten Programmschritt (Block 815) ein, in dem die Informationen über die im Bohrloch bzw. in dem Gestängerechen befindlichen Rohre fortgeschrieben werden. Unmittelbar nach dem Herausnehmen eines Rohrzuges aus dem Gestängerechen wird diese Information automatisch in dem Rechner gespeichert, so dass die Rohrverschieber an die richtige Stelle für den nächsten Bohrgestänge-Rohrzug bewegt werden können. Das Programm geht jetzt zu der dem Punkt D folgenden Vorgangsfolge über, die in Fig. 20 dargestellt ist.

Gemäss Fig. 20 besteht beim Einbau von Rohren in das Bohrloch der nächste Schritt darin, dass der Rohrzug zur Bohrlochachse bewegt wird (Block 810). Wenn der Rohrzug die programmierte Stellung in der Bohrlochachse erreicht hat, senkt der Hebekopf den Rohrzug in die Muffe (oder das Gewinde) des nächstunteren Rohrzuges. Dies ist in Fig. 1 dargestellt, in der das obere Ende des im Bohrloch befindlichen Bohrstranges mit --26-- und der auf den Bohrstrang --26-- abgesenkte Rohrzug mit--49-- bezeichnet sind.

Wenn der Bohrgestänge-Rohrstrang --49-- den Bohrstrang --26-- berührt, wird dies von dem Last-Sensor des Hebekopfes --152-- durch ein Rückmeldesignal angezeigt, das an den Rechner - angelegt wird und besagt, dass der Hebekopf --152-- entlastet ist, d. h. dass der Rohrzug --49-den Bohrstrang --49-- berührt. Darauf gibt der Rechner --235-- ein Signal an, das die weitere Vertikalbewegung des Hebekopfes --152-- unterbricht.

Vor der Bewegung des Rohrzuges zu der Bohrlochachse sind bestimmte Vorgänge von Hand durchgeführt worden. Dazu gehören das Ausrücken des Unterblockes --35-- und das Heben desselben in den Bereich des oberen Endes des Bohrturms an eine Stelle, in der der Unterblock die Bewegung des Rohrzuges zur Bohrlochachse nicht behindert. Wenn der Unterblock ausgerückt ist, gibt ein entsprechen-

der Sensor an den Rechner --235-- ein Rückmeldesignal ab, das besagt, dass im Bereich der Bohrlochachse genügend Platz für das Heranbewegen des Rohrzuges vorhanden ist.

Wenn der Rohrzug --49-- in die Muffe eingesetzt worden ist, müssen vor dem Fortsetzen des automatisch gesteuerten Programms mehrere Vorgänge von Hand durchgeführt werden. Dazu gehören das Verschrauben des Rohrzuges --49-- mit dem Bohrstrang --26-- und das Entfernen der dazu verwendeten Vorrichtung aus dem Bereich des Zugverbinders. Durch Absenken des Unterblockes --35-- wird der Elevator --44-- in eine Stellung knapp unterhalb des Zugverbinders bewegt. Dann drückt die Bedienungsperson den Knopf "Anstellen", so dass der Unterblock an den Rohrzug --49-- angestellt wird und bei der Berührung des Elevators mit dem Rohrzug --49-- dieser automatisch eingespannt und der Elevator verriegelt und gesichert wird.

Gemäss dem Block --817-- erhält die Bedienungsperson jetzt wieder eine Anfrage, ob sie zur Fortsetzung des Programms bereit ist. Wenn die Verbindung einwandfrei hergestellt worden ist und der Elevator --44-- den Rohrzug --49-- eingespannt hat und gesichert ist, teilt die Bedienungsperson mittels der Tastatur des Siehtanzeigegeräts-236- (Fig. 8) oder durch Betätigung des Schalters --239-- der Bedienungstafel für den Bohrmeister (Fig. 8B) mit, dass das Programm fortgesetzt werden kann. Im Rahmen des Programms fragt der Rechner --235-- jetzt den dem Elevator --44-- zugeordneten Sensor ab, um sicherzustellen, dass der Elevator gesichert ist und den Bohrstrang trägt, bevor die Rohrverschieber gelöst werden.

Wenn der Elevator nicht gesichert ist, wird gemäss dem Block --819-- der Bedienungsperson durch ein Fehlersignal angezeigt, dass in dem System ein Fehler vorhanden ist. Wenn die Bedienungsperson diesen Fehler behoben hat, erhält sie erneut eine Anfrage, ob sie zur Fortsetzung des Programms bereit ist. Nach einer bejahenden Antwort wird in dem durch den Block --818-- dargestellten Programmschritt der dem Elevator-44- (Fig. 2) zugeordnete Sensor abgefragt, ob der Elevator gesichert ist. Nach dem Empfang eines Bestätigungssignals werden die Klauen der Ausleger geöffnet (Block 821) und wird ermittelt, wieviele Rohrzüge noch in dem Gestängerechen sind (Block 822). Wenn sich in dem Gestängerechen noch Rohrzüge befinden, schreitet das Programm zum Punkt E vor und wird die in Fig. 18 dargestellte Vorgangsfolge eingeleitet.

Wenn auf die Anfrage gemäss Block --822-- eine verneinende Antwort erfolgt, erhält die Bedienungsperson beispielsweise über das Sichtanzeigegerät --236-- eine Sichtanzeige, dass das Programm vollständig durchgeführt worden ist, und gibt der Rechner --235-- einen Befehl (Block 824) aus, der bewirkt, dass die Ausleger in ihre Ruhestellung bewegt und die Klauen geschlossen werden.

Gemäss Fig. 18 besteht eine der von der Bedienungsperson in der Phase --800-- wählbaren Betriebsarten in dem Ausbau des Bohrstranges aus dem Rohr. Nach der Wahl dieser Betriebszeit schreitet das Programm zum Punkt C vor.

Das am Punkt C beginnende Programm zum Ausbau des Bohrstranges aus dem Bohrloch ist in Fig. 19 dargestellt. Gemäss dem Block --830-- muss die Bedienungsperson dem Rechner --235-- durch ein Signal anzeigen, ob die Rohrzüge zuerst auf der linken oder auf der rechten Seite des Gestängerechens --55-- abgestellt werden sollen. Nach dem Empfang dieser Information gibt der Rechner --235-- die Befehle aus, die bewirken, dass gemäss dem Block --831-- die Klauen geöffnet und die Rohrverschieber aus der Ruhestellung in die Bereitschaftsstellung bewegt werden. In diesem Zeitpunkt ist in dem Rechner --235-der Aufbau des in dem Bohrloch befindlichen Bohrstranges gespeichert. Diese Information umfasst die Anzahl von Rohrzügen, die Art der Rohre und die Länge jedes Rohrzuges.

In dem nächsten Programmschritt erhält gemäss dem Block --832-- die Bedienungsperson eine Anfrage, ob seit der Eingabe der Information in den Rechner --235-- einzelne Rohrzüge entfernt worden sind oder der Bohrstrang auf andere Weise verändert worden ist. Die Bedienungsperson kann dann die den Bohrstrang betreffende Information erforderlichenfalls fortschreiben. Gemäss dem Block --833-- erhält die Bedienungsperson erneut eine Anfrage, ob sie zur Fortsetzung des Programms bereit ist. Im Fall einer bejahenden Antwort wird die automatische Vorgangsfolge eingeleitet, in der gemäss dem Block --834-- die Ausleger zu der Bohrloch-
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verschoben wird. Darauf fragt der Rechner den den entsprechenden Klauen zugeordneten Sensor ab, ob die Klauen geschlossen sind.

Jetzt öffnet die Bedienungsperson den Zugverbinder --19-- und löst sie den Elevator --44-- von dem Rohrzug --49--, der jetzt zum Abheben von dem Bohrstrang --26-- bereit ist.

Nach dem Empfang des Rückmeldesignals, welches das Schliessen der Klauen betätigt, erhält die Bedienungsperson eine Anfrage, ob sie zur Fortsetzung des Programms bereit ist (Block 835). Die Bedienungsperson prüft, ob der Unterblock ausgerückt ist und die Abfangkeile eingesetzt sind. Dann teilt sie durch Betätigung des Wiederanlaufschalters --239-- auf der Bedienungstafel für den Bohrmeister (Fig. 8 B) mit, dass das Programm fortgesetzt werden kann.

Der Rechner --235-- stellt jetzt durch Abfragen des entsprechenden Sensors fest, ob der Elevator --44-- aus der Bohrlochachse ausgerückt und daher von dem Rohrzug --49-- abgerückt ist. Dann wird die automatische Vorgangsfolge gemäss Block --836-- fortgesetzt, wobei zunächst der Rohrzug von dem Bohrstrang --26-- abgehoben wird. Durch Abfragen des Last-Sensors des Hebekopfes stellt der Rechner --235-- fest, ob der Rohrzug von dem Bohrstrang --26-- abgehoben ist, und gibt der Rechner dann weitere Befehle ab, die bewirken, dass der Hebekopf um eine weitere festgelegte Strecke gehoben wird, bis sich der Rohrzug oberhalb der am oberen Ende des Bohrstranges --26-- vorhandenen Geräte befindet, und der Rohrzug dann an die richtige Stelle in dem Gestängerechen --55-- verschoben wird.

Nach dem Erreichen dieser Stelle wird der Rohrzug auf das Auflager abgesetzt und ein Befehl zum Schliessen des entsprechenden Rechenriegels ausgegeben.

Darauf fragt der Rechner --235-- den Last-Sensor des Hebekopfes --152-- ab, um zu gewährleisten, dass dieser gewichtsentlastet ist. Danach stellt der Rechner durch Abfragen des entsprechenden Sensors fest, ob der Rechenriegel richtig betätigt worden ist, worauf der nächste Befehl zum Öffnen der Klauen ausgegeben wird. Wenn die Klauen offen sind und dies durch ein an den Rechner --235-- angelegtes Rückmeldesignal bestätigt worden ist, werden die Rohrverschieber in ihre Bereitschaftsstellung bewegt.

Gemäss Block --837-- wird die die Rohre im Bohrloch und im Gestängerechen betreffende Information fortgeschrieben. Gemäss dem Block --838-- stellt der Rechner --235-- durch Abfragen der in ihm gespeicherten Information fest, ob der letzte Rohrzug aus dem Bohrloch ausgebaut worden ist. Im Falle einer verneinenden Antwort, läuft das Programm gemäss dem Block --832-- wieder an. Im Falle einer bejahenden Antwort erhält gemäss dem Block --839-- die Bedienungsperson auf dem Sichtanzeigegerät - eine Sichtanzeige, die besagt, dass das Programm vollständig durchgeführt worden ist und alle Rohre aus dem Bohrloch ausgebaut worden sind. Nach der vollständigen Durchführung des Programms werden die Ausleger in eine Ruhestellung bewegt und die Klauen geschlossen.

Das Programm schreitet dann zum Punkt A fort, worauf die Bedienungsperson gemäss Fig. 18 weitere Befehle eingeben kann.

Auf Grund der vorstehenden Beschreibung dürfte die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Systems ohne weitere Erläuterungen verständlich sein. Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind Abänderungen des dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiels möglich.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Bedienungseinrichtung für Bohrgestänge-Rohrzüge eines Bohrturms mit einem Gestängerechen zur Aufnahme der Rohrzüge in vertikalen, im Bereich einer Seite des Bohrturms in Abständen voneinander angeordneten, im wesentlichen parallelen Aufnahmeräumen und mit einer Rohrverschiebeeinrichtung zum Verschieben aufeinanderfolgender Rohrzüge zwischen einer Stellung im Bereich der Bohrturmachse und
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Claims

Gestängerechen (55) wahlweise betätigbare Riegel (97) aufweist, die in den Aufnahmeräumen rechteckige Öffnungen begrenzen, in denen je ein Rohrzug (53) festgelegt ist, und dass Riegel-Geber (212) zur Abgabe eines der Riegelstellung entsprechenden Signals an den Rechner vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c hg e k e n n z e i c h n e t , dass ein Ausleger (118) vorgesehen ist, der sich von der Rohrverschiebeeinrichtung (51,52, 62) aus horizontal erstreckt und an seinem äusseren Ende eine Spanneinrichtung (119, 121 ; 152) zum Angriff an den Rohrzügen (53) besitzt. EMI21.2 dass die Rohrverschiebeeinrichtung (51,52, 62) einen von einem Wagen (122) getragenen Ausleger (118) aufweist, wobei der Wagen (122) auf einem Führungsrahmen (125) gelagert, in einer Horizontalebene <Desc/Clms Page number 22> zwischen dem im Bereich der Seite des Bohrturms angeordneten Gestängerechen (55) und der Bohrturmachse bzw. dem Bereich eines Bohrstranges bewegbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrverschiebeeinrichtung (52) einen an dem der Bohrlochachse benachbarten Ende des Auslegers befestigten Hebekopf (152) zum Heben eines Rohrzuges (53) sowie einen Positions-Geber (280) zur Abgabe eines der Vertikalbewegung und Höhenlage des Hebekopfes (152) entsprechenden Signals an den Rechner aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrverschiebeeinrichtung einen an dem der Bohrlochachse benachbarten Ende des Auslegers befestigten Hebekopf (152) zum Heben eines Rohrzuges (53) sowie einen Last-Geber (254) zur Abgabe eines dem Belastungszustand des Hebekopfes (152) entsprechenden Signals an den Rechner aufweist. EMI22.1 Rohrverschiebeeinrichtung (51,52, 62) Geschwindigkeits- bzw. Positionsgeber (255,256) zur Abgabe einer der Geschwindigkeit bzw. der Position des Wagens (122) und des Auslegers (118) entsprechenden Signals an den Rechner aufweist.

EMI22.2 dass der Gestängerechen (55) in dem Bohrturm (22) erhöht angeordnet ist und die Rohrverschiebeeinrichtung einen oberhalb des Gestängerechens (55) angeordneten oberen Rohrverschieber (51) und einen zwischen dem Gestängerechen und dem Fuss des Bohrturms angeordneten, mittleren Rohrverschieber (52) aufweist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c hg e k e n n z e i c h n e t , dass der Ausleger des Rohrverschiebers (51 bzw. 52) eine Klaue (185) zum Einspannen aufeinanderfolgender Rohrzüge (53) sowie einen Funktions-Geber (253) zur Abgabe eines der Klauenfunktion entsprechenden Signals an den Rechner aufweist.

EMI22.3 Sichtanzeigegerät (236) zur Angabe des Rechnerzustandes aufweist und eine Eingabe von Daten oder Befehlen in den Digitalrechner ermöglicht, ferner eine Bohrmeister-Konsole (237), die eine Steuerung der Vorrichtung durch Eingabe von Befehlen in den Digitalrechner ermöglicht, und einen Wahlschalter (650) zum Umschalten zwischen automatischem und Handbetrieb der Vorrichtung sowie Bedienungs- und Anzeigeelemente zum Einleiten und Unterbrechen des automatisch gesteuerten Betriebes der Vorrichtung und Anzeigeeinrichtungen zur sichtbaren Anzeige des Betriebszustandes der Vorrichtung aufweist. EMI22.4 dass das Hebezeug (44) des Bohrstranges mit einem Geber (257) zur Abgabe eines den Spannzustand des Hebezeugs entsprechenden Signals versehen ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Geber (257) des Hebezeugs (44) einen Annäherungsschalter (385) aufweist. EMI22.5 dass eine handbetätigbare Steuereinrichtung zur Steuerung der Riegel (97) und der Rohrverschiebeeinrichtung (51, 52, 62) vorgesehen ist.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c hg e k e n n z e i c h n e t , dass ein hydraulisches System zur Steuerung der Riegel (97) und der Rohrverschiebeanordnung (51,52, 62) vorgesehen ist, wobei die handbetätigbare Steuereinrichtung handbetätigbare Ventile (301,331, 430,431) aufweist, die in dem hydraulischen System angeordnet sind. <Desc/Clms Page number 23>

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische System zur Steuerung der Riegel (97) und der Rohrverschiebeanordnung (51, 52 ; 62) eine wahlweise automatisch oder handbetätigbare Ventileinrichtung (201,330, 331,430, 431) aufweist.

19. Einrichtung nach Anspruch 18, d a d u r c hg e k e n n z e i c h n e t , dass die Ventileinrichtung mehrere Ventile (330,331, 430,431) aufweist, die zur gleichzeitigen Betätigung miteinander verbunden sind und bei deren Betätigung die Rohrverschiebeeinrichtung wahlweise längs einer ersten bzw. einer zweiten Achse (x, y) bewegt wird, wobei mit Hilfe wechselseitiger Spuren sowohl beim automatisch gesteuerten Betrieb als auch beim Handbetrieb der Vorrichtung ein gleichzeitiges Betätigen der die Bewegung der Rohrverschiebeeinrichtung längs der ersten Achse (x) und längs der zweiten Achse (y) steuernden Ventile unterbunden ist.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Rohrzüge (53) in dem Gestängerechen (55) in einer gegen die Vertikale geneigten Stellung abgestellt sind, wobei ihre unteren Enden weiter von der Bohrlochachse entfernt sind als ihre oberen Enden.