DE3617227C2 - - Google Patents
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
- E21B19/02—Rod or cable suspensions
- E21B19/06—Elevators, i.e. rod- or tube-gripping devices
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-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aggregate, die üblicherweise als Spider oder auch als
Elevatoren bezeichnet werden, werden am Ende eines
Rohres angebracht, um mit diesem bestimmte Arbeits-
oder Bewegungsvorgänge ausführen zu können. Insbeson
dere werden solche Spider in der Offshore-Technik be
nutzt, u.a. zu dem Zweck, um ein Rohr, das sich auf
einem Schiff, einer Plattform od.dgl. befindet, aus
einer waagerechten Lage aufzunehmen und hernach in
senkrechter Position abzusenken und ggfs. in erhebli
cher Wassertiefe abzusetzen. Um den Spider wiederzuge
winnen und neu verwenden zu können, muß dieser vom
Rohr gelöst werden. Dazu dienende Vorrichtungen bzw.
Verstellmittel zum Bewegen der Klemmschuhe od.dgl.
sind mit einer auf dem Schiff oder einer Plattform
befindlichen Versorgungs- und Steuereinrichtung durch
Schläuche oder entsprechende Leitungswege verbunden.
Wenn diese beschädigt werden oder brechen, ist norma
lerweise ein Lösen des Spiders vom Rohr nicht mehr
oder nur mit unverhältnismäßig großem Aufwand möglich
(US-PS 43 20 915).
Aufgabe der Erfindung ist es, bestehenden Unzuläng
lichkeiten und Nachteilen der gattungsgemäßen Vorrichtung zu begegnen und eine Möglich
keit zu schaffen, um einen Spider od.dgl. auch dann
noch ohne großen Zeit- und Arbeitsaufwand von einem
Rohr lösen zu können, wenn die erwähnte Leitungsver
bindung aus irgendeinem Grunde ausfällt und nicht
mehr wirksam werden kann. Dabei strebt die Erfindung
auch eine vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung im
einzelnen an. Weitere mit alledem zusammenhängende
Probleme, mit denen sich die Erfindung befaßt, ergeben
sich aus der jeweiligen Erläuterung der aufgezeigten
Lösung.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Spider selbst eine
steuerbare Betätigungseinrichtung für die Verstellmit
tel der Klemmschuhe zumindest im Lösesinn derselben
vorhanden ist, die ein Druckmittelsystem mit wenig
stens einem Druckmittelspeicher aufweist.
Hierdurch ist es möglich, den Spider unabhängig vom
Zustand der normalen Versorgung vom Rohr zu lösen und
erneut einsetzbar zu machen.
Die Betätigungseinrichtung kann mittels eines von der
Außenseite des Spiders zugänglichen Organs auslösbar
oder steuerbar sein. Dieses Organ kann ein Hebel, ein
Knopf am Ende eines Zugelements od.dgl. sein, das mit
einem entsprechenden Teil der Betätigungseinrichtung
in Verbindung steht und auf dieses einwirken kann.
Dadurch ist es möglich auch von Hand die Klemmung des
Spiders lösen zu können z.B. in geringen Wassertiefen
oder durch einen nur ganz kurzzeitigen Tauchereinsatz.
Mit besonderem Vorteil ist für die Betätigungseinrich
tung eine Fernsteuerung vorgesehen. Insbesondere kommt
dafür ein drahtloses Fernsteuersystem, namentlich ein
akustisches System, in Betracht, obgleich auch eine
von sonstigen Leitungswegen gesonderte Steuerleitung
für eine Fernsteuerung nicht ausgeschlossen ist.
Die Betätigungseinrichtung weist vorteilhaft ein
Steuerventil auf, das eine Sperrstellung und wenig
stens eine weitere Stellung hat, in der die Verstell
mittel im Lösesinn betätigbar sind. Ein solches Steuer
ventil kann durch ein Organ am Spider und/oder durch
Fernsteuerung verstellbar sein. Zweckmäßig sind beide
Möglichkeiten vorhanden.
In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung weist die
Betätigungseinrichtung ein zweites Steuerventil auf,
das eine Sperrstellung und wenigstens eine weitere
Stellung hat, in der die Verstellmittel für die Klemm
schuhe od.dgl. im Klemmsinn betätigbar sind. Es ist
dadurch dann auch die Möglichkeit gegeben, den Spider
nicht nur unabhängig vom Zustand der normalen Betriebs
versorgung vom Rohr zu lösen, sondern ihn auch unab
hängig mit einem Rohr zu verspannen.
Die Erfindung kommt mit besonderem Vorteil für sog.
Innen-Spider in Betracht, die im Rohrinneren geklemmt
werden. Sie kann weiterhin aber auch für andere Spider
in Frage kommen, beispielsweise solche, die von außen
am Rohr geklemmt werden. Die Erfindung schließt somit
verschiedene derartige Spiderbauarten ein.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfin
dung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung
von Ausführungsbeispielen, aus der zugehörigen Zeich
nung und aus den Ansprüchen. Es zeigen:
Fig. 1 einen sog. Spider gemäß der Erfindung, teils
in Ansicht, teils im Längsschnitt,
Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1,
Fig. 3 ein Spannelement in auseinandergezogener Dar
stellung und
Fig. 4 ein Schaltbild der Vorrichtung.
Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Aggregat han
delt es sich um einen Innen-Spider oder Elevator, der
in seiner Gesamtheit mit der Zahl 1 bezeichnet ist und
in das Innere eines Rohres R vom Ende desselben her
einführbar und mit diesem verspannbar ist. Mit der
Zahl 2 ist ein Aufnahmearm bezeichnet, an dem ein Hebe
zeug angreifen kann, um den Spider mit dem Rohr aus
einer horizontalen Position des letzteren anzuheben,
um das Rohr in eine vertikale Lage zu überführen. In
dieser kann der Spider 1 an einer Anhängeöse 3 von ei
nem weiteren Hebezeug, Kran od.dgl. ergriffen werden,
derart, daß der Spider 1 mit dem von ihm gehaltenen
Rohr R in eine gewünschte Tiefe niedergelassen werden
kann.
Der Spider 1 weist ein Gehäuse oder Traggestell 4 auf,
das über den Umfang verteilte Führungsleisten 5 hat,
zwischen denen Öffnungen 6 zum Durchtritt von Spann
elementen oder Klemmschuhen 7 vorgesehen sind.
In inneren Führungen 8 des Gehäuses 4 ist ein Innen
körper 9 axial um einen begrenzten Betrag verschieb
bar. Eine hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit 10 ist
am Zylinderende durch einen Zapfen 11 mit dem Gehäuse
4 und mit dem Kolbenstangenende durch einen Zapfen 12
mit einem am Innenkörper 9 befestigten Joch 13 verbun
den. Zu- und Abführleitungen für das Druckmittel zur
Betätigung der Einheit 10 sind mit den Zahlen 14 und
15 bezeichnet.
Der Innenkörper 9 weist für jeden Klemmschuh 7 ein
mit einer Schrägfläche 17 versehenes Betätigungsstück
16 auf. Jeder Klemmschuh 7 ist auf seiner radial in
neren Seite mit einer Schrägfläche 18 von gleicher Nei
gung, z.B. 9°, versehen. Wie Fig. 3 erkennen läßt,
kann der Klemmschuh aus mehreren Teilen bestehen, ins
besondere auswechselbare Abstandsstücke 7 a zur Verän
derung des Spanndurchmessers, und äußere Klauen 7 b ent
halten.
Wird die Kolbenstange der Einheit 10 ausgefahren, er
fährt der Innenkörper 9 eine Verschiebung relativ zum
Gehäuse 4, wobei infolge der Schrägflächen 17 und 18
die Klemmschuhe nach außen bewegt und fest an die Innen
seite des Rohres R angepreßt werden. Dadurch ist der
Spider 1 fest mit dem Rohr R verspannt, so daß das Rohr
in der gewünschten Weise mit Hilfe des Spiders gehand
habt werden kann. Die Verbindung zwischen dem Spider 1
und dem Rohr R kann durch entgegengesetzte Betätigung
der Einheit 10 gelöst werden, wobei der Innenkörper 9
axial in das Gehäuse 4 hineingeschoben wird (in Fig. 1
nach unten) und sich die Klemmschuhe 7 vom Rohr lösen
können. Ggfs. kann dabei noch eine Unterstützung durch
Federkraft od.dgl. vorgesehen sein.
Die Zylinder-Kolben-Einheit 10 ist von einem Bedienungs
stand od.dgl. steuerbar, der sich auf einem Schiff,
auf einer Offshore-Plattform oder einer entsprechenden
Einheit befinden kann. Hier können insbesondere die
jenigen Teile eines Druckmittelsystems angeordnet sein,
die in Fig. 4 in dem mit strichpunktierten Linien um
grenzten Bereich P dargestellt sind. Der zweite in Fig. 4
mit strichpunktierten Linien umgrenzte Bereich S gibt
als Schema diejenigen Teile wieder, die zu dem Spider 1
gehören bzw. an diesem angeordnet sind. Die Zahlen 14
und 15 bezeichnen die Druckmittelleitungen, die von
der Einheit P zu dem Spider S führen, wobei mit der
Zahl 19 eine Windentrommel für die Leitungen 14 und
15 bezeichnet ist, so daß die Leitungen je nach der
Absenktiefe des Spiders mit dem Rohr verlängert oder
verkürzt werden können. Mit der Zahl 20 sind jeweils
die lösbaren Anschlüsse oder Verbindungen der Leitungen
14, 15 mit den betreffenden Einheiten bezeichnet.
Das Druckmittelsystem ist als hydraulisches System
dargestellt. Es kann aber auch ein anderes Druckmittel
verwendet werden. Eine von einem Elektromotor 21 ange
triebene Pumpe 22 saugt Hydrauliköl aus einem Tank 23
an und fördert dieses über ein Rückschlagventil 24 in
eine Druckleitung 25, die an ein 4/3-Wegeventil 26 an
geschlossen ist. Von der Druckleitung 25 führt eine
Zweigleitung 27 über ein Druckbegrenzungsventil 28 zum
Tank 23. An das Wegeventil 26 ist außerdem eine Rück
strömleitung 29 angeschlossen, die in den Tank 23 mün
det, wobei in dieser Leitung ein Filter 30 vorgesehen
sein kann. 38 bezeichnet ein Speichersystem.
In dem zum Spider 1 gehörenden Bereich S sind als Fort
setzung der Leitungen 14 und 15 Leitungen 34 und 35
vorgesehen, die jeweils über entsperrbare Rückschlag
ventile 31, 32 zu dem Ringraum 36 bzw. zu dem Vollraum
37 im Zylinder der Einheit 10 führen. Je nach der Ein
stellung des Ventils 26 kann deshalb entweder dem Ring
raum 36 Druckmedium zugeführt werden, um den Kolben
der Einheit 10 einzuziehen und dadurch die Klemmschuhe
7 (Fig. 1) zu lösen, wobei das Medium aus dem Vollraum
37 des Zylinders 33 abströmt, oder es kann umgekehrt
dem Vollraum 37 Druckmedium zugeführt werden, um den
Kolben im Zylinder 33 auszuschieben, um die Klemmung
des Spiders 1 am Rohr R zu bewirken, wobei das Medium
aus dem Ringraum 36 über die Leitungen 34, 15, das
Ventil 26 und die Leitung 29 zum Tank 23 zurückfließen
kann. Die Einheit 10 ist so dimensioniert, daß bei ent
sprechender Druckmittelbeaufschlagung immer ein siche
res Lösen der Klemmschuhe gewährleistet ist.
Der Bereich S, d.h. die dem Spider 1 zugehörige Anord
nung, enthält ein erstes Steuerventil 41 als 3/2-Wege
ventil, das über eine Leitung 42 mit einem Behälter 43
und über eine Leitung 44 mit einem Druckmittelspeicher
45 verbunden ist. Der letztere besteht bei der Ausfüh
rung nach Fig. 4 aus drei parallelgeschaltete Speicher
einheiten, kann aber auch durch eine Einheit gebildet
sein. Der Druckmittelspeicher 45 kann über eine ein
Rückschlagventil 46 enthaltende Leitung 47 aufgeladen
werden, die von der Leitung 35 abzweigt.
Der Ringraum 36 des Zylinders 33 und dessen Vollraum 37
sind über entsperrbare Rückschlagventile 48, 49 mit
Leitungen 51 und 52 verbunden, von denen die Leitung 51
an das Ventil 41 angeschlossen ist. Die Leitung 52 kann
bei abgewandelter Ausführung des Ventils 41, wenn die
ses z.B. als Vierwegeventil ausgebildet ist, auch zu
diesem Ventil führen. Bei der dargestellten erweiterten
Ausführung der Vorrichtung ist ein zweites Steuerven
til 53 vorgesehen, und zwar ebenfalls ein 3/2-Wegeven
til, an welches die Leitung 52 angeschlossen ist. Von
den beiden anderen Anschlüssen dieses Ventils 53 ist
der eine über eine Leitung 54 mit der Abflußleitung 42
und der andere über eine Leitung 55 mit der Speicher
leitung 44 verbunden.
Das Steuerventil 41 kann einerseits mechanisch betätigt
werden, und zwar mittels eines Hebels, Handknopfes 56
od.dgl., der am Spider 1 so angeordnet ist, daß er von
dessen Außenseite erreichbar ist und somit von einem
Bedienungsmann oder Taucher betätigt werden kann. Er
ist über ein mechanisches Übertragungsorgan 57, z.B.
eine Stange, eine Leine od.dgl. mit dem Ventil 41 ver
bunden.
Zum anderen kann das Ventil 41 auch fernbetätigt wer
den, insbesondere elektromagnetisch. Dazu dient eine
Steuerleitung 58, die den elektromagnetischen Stellan
trieb des Ventils 41 mit einem Empfangsgerät 50 ver
bindet, das auch eine Batterie od.dgl. als Stromver
sorgung enthält. Das Empfangsgerät 50 ist zur Aufnahme
von Fernbedienungs-Signalen eingerichtet, die von einem
Sendegerät 60 abgegeben werden, das an eine entspre
chende Versorgungs- und Steuereinheit 61 von an sich
bekannter Art angeschlossen ist, die sich an einem
Bedienungsstand für die Vorrichtung befindet. Die Fern
steuerung mit Sender 60 und Empfänger 50 kann insbeson
dere als akustisches Fernsteuersystem ausgebildet sein.
Sowohl hierbei als auch bei anderen Systemen kann
durch entsprechende Wahl von Frequenzen eine Abgabe
unterschiedlicher Signale für verschiedene Kommandos
erfolgen und es können Kommandos auch in Form von ver
schlüsselten Signalen gegeben werden.
Das Empfangsgerät 50 ist außerdem durch eine Leitung 59
mit dem elektromagnetischen Stellantrieb des Ventils 53
verbunden.
Die Ventile 41 und 53 sind in der Ruhestellung gezeigt,
d.h. in demjenigen Zustand, der dem normalen Arbeiten
der Vorrichtung entspricht, wobei also die Betätigung
der Zylinder-Kolben-Einheit 10 vom Bedienungsstand aus
erfolgt, und zwar durch Betätigung des Ventils 26 und
unter Benutzung der flexiblen Leitungen oder Schläuche
14, 15.
Tritt der Fall ein, daß z.B. bei tief ins Meer abge
senktem Rohr R mit dem Spider 1 die Leitungen 14, 15
durch äußere Einflüsse so beschädigt werden oder bre
chen, daß die Einheit 10 auf diesem Wege nicht mehr
versorgt werden kann, so ist trotzdem mit Hilfe der
vorstehend erläuterten Einrichtung noch ein Lösen der
Klemmschuhe 7 und damit ein Trennen des Spiders 1 vom
Rohr R möglich, so daß der Spider 1 hochgeholt und
wiedergewonnen werden kann, ohne daß es dazu eines be
sonderen Aufwandes bedarf.
Es braucht dazu lediglich vom Bedienungsstand aus an
der Einrichtung 61 ein entsprechendes Signal ausgelöst
werden, das vom Sender 60 über die drahtlose übertra
gungsstrecke zum Empfänger 50 gelangt und eine Betäti
gung des Ventils 41 in die andere der beiden Stellungen
bewirkt. Dadurch kann Druckmedium aus dem Speicher 45
über die Leitung 51 zum Ringraum 36 des Zylinders 33
gelangen, wodurch der Kolben eingeschoben und demzufol
ge die Klemmschuhe 7 gelöst werden. Aus dem Vollraum 37
des Zylinders 33 dabei verdrängtes Medium strömt über
die Leitung 52, das Ventil 53 und die Leitungen 54 und
42 zum Behälter 43. Ist ein zweites Ventil 53 nicht
vorhanden, so kann das aus dem Vollraum 37 beim Löse
vorgang verdrängte Medium auch unmittelbar ins Freie
abgelassen werden.
Bei der dargestellten Ausführung bietet das zweite
Steuerventil 53 die Möglichkeit, auch ein Verspannen
des Spiders 1 mit einem Rohr R herbeizuführen. Dazu
kann von der Einrichtung 61 aus ein Signal gegeben
werden, durch das nur das Ventil 53 betätigt wird,
während das Ventil 41 in seiner Ruheposition ver
bleibt.
Anstatt durch Fernsteuerung kann eine Betätigung des
Ventils 41 zum Lösen des Spiders 1 auch manuell mit
tels der Organe 56 und 57 erfolgen. Es besteht weiter
hin die Möglichkeit, auch für das Ventil 53 eine manu
elle Betätigung mittels eines von der Außenseite des
Spiders 1 zugänglichen Organs vorzusehen.
Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw.
in der Zeichnung dargestellten Merkmale sollen, sofern
der bekannte Stand der Technik es zuläßt, für sich
allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfin
dung fallend angesehen werden.
Claims (9)
1. Vorrichtung mit einem Spider (Klemmkörper, Handhabungs
kopf od.dgl.), der am Ende eines Rohres mit Hilfe von
Klemmschuhen od.dgl. lösbar festlegbar ist und mit
Druckmedium zu speisende Verstellmittel, insbesondere
in der Ausbildung als Zylinder-Kolben-Einheit, zum Be
wegen der Klemmschuhe aufweist, und mit einer Versor
gungs- und Steuereinrichtung, die durch Druckmittel
leitungen mit den Verstellmitteln des Spiders in Ver
bindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß am Spider
(1) eine steuerbare Betätigungseinrichtung (45, 44
41, 51, 52) für die Verstellmittel (10) der Klemm
schuhe (7) zumindest im Lösesinn derselben vorgesehen
ist, die ein Druckmittelsystem mit wenigstens einem
Druckmittelspeicher (45) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigungseinrichtung (45, 44, 41, 51, 52)
mittels eines von der Außenseite des Spiders (1) zu
gänglichen Organs (56) auslös- oder steuerbar ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (45, 44
41, 51, 52) fernsteuerbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein
drahtloses Fernsteuersystem (50, 60, 61).
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, gekennzeich
net durch ein akustisches Fernsteuersystem (50, 60,
61).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (45, 44,
41, 51, 52) ein Steuerventil (41) aufweist, das eine
Sperrstellung und wenigstens eine weitere Stellung hat,
in der die Verstellmittel (10) im Lösesinn betätigbar
sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventil (41) sowohl durch ein Organ (56) am
Spider (1) als auch durch Fernsteuerung (50, 60, 61)
verstellbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (45, 44
41, 51, 52) ein zweites Steuerventil (53) aufweist,
das eine Sperrstellung und wenigstens eine weitere
Stellung hat, in der die Verstellmittel (10) im Klemm
sinn betätigbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse, Traggestell (4)
od.dgl. des Spiders (1) ein Innenkörper (9) verschieb
bar ist und zwischen beiden Teilen wenigstens eine
Zylinder-Kolben-Einheit (10) vorgesehen ist, wobei am
Innenkörper (9) Betätigungsstücke (16) für die Klemm
schuhe (7) angeordnet sind.
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