DE3650303T2

DE3650303T2 - Maschine zur Handhabung von Bohrlochgestängen.

Info

Publication number: DE3650303T2
Application number: DE3650303T
Authority: DE
Inventors: George I Boyadjieff
Original assignee: Varco International Inc
Current assignee: Varco IP Inc
Priority date: 1985-04-26
Filing date: 1986-03-06
Publication date: 1995-08-24
Anticipated expiration: 2006-03-07
Also published as: NO172303C; EP0406986B1; CA1254194A; EP0199664A2; EP0406986A3; DE199664T1; EP0406986A2; US4709766A; EP0199664A3; NO860800L; JPS61250290A; DE3650303D1; DE406986T1; KR860008351A; EP0199664B1; JPH0434673B2; KR900003242B1; DE3689129T2; DE3689129D1; NO172303B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Maschinen zur Unterstützung beim Verbinden einer Reihe von Rohrzügen mit oder Trennen derselben von dem oberen Ende eines Bohrlochrohrstranges.
Wenn es während des Bohrens eines Bohrloches notwendig wird, den gesamten Bohrgestängestrang aus dem Bohrloch zu entfernen, um einen Bohrmeißel am unteren Ende des Stranges zu ersetzen oder aus anderen Gründen, werden die verschiedenen Gestängezüge, aus denen der Strang aufgebaut ist, nacheinander von dem oberen Ende des Stranges gelöst und vorübergehend in einem Gestell auf einer Seite des Bohrturmes gelagert. Nachdem der Bohrmeißel ersetzt oder eine andere gewunschte Operation ausgeführt worden ist, werden die Gestängezüge nacheinander aus dem Gestell geholt und in das Bohrloch zurückgebracht. Diese Aus- und Einbauprozedur verlangt das Vorhandensein von mehreren Männern auf dem Bohrturmdeck zum Herstellen und Trennen der Verbindungen und zum Bewegen der Gestängezüge und erfordert auch einen Bohrturmsteiger an einer erhöhten Stelle in dem Bohrturin zum Steuern des Gestänges an dieser Stelle und zum Bewegen der oberen Enden der Gestängezüge in die und aus der Gestängebühne. Zusätzlich zu den damit verbundenen Kosten ist die Ein- und Ausbauprozedur für alle Männer auf dem Bohrturm gefährlich und sehr zeitaufwendig. In der Vergangenheit hat es Versuche gegeben, einige der Schritte zu mechanisieren, die mit der Handhabung des Gestänges während eines Ein- und Ausbaues verbunden sind, keine dieser bekannten Maßnahmen hat sich nach unserer Kenntnis aber als effektiv oder praktisch genug für irgendeinen größeren Maßstab des Einsatzes bei dem tatsächlichen Bohren von Bohrlöchern erwiesen.
In der US-A 3 929 235 ist eine Gestängehandhabungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruches 1 zur Verwendung bei einem Meeresbohrturm beschrieben, wobei der Mechanismus einen Führungspfosten aufweist, der in einem Bohrturm durch zwei horizontale Drehzapfen an einer Kranvorrichtung zur Schwenkbewegung in zwei vertikalen Ebenen, die in bezug aufeinander normal orientiert sind, lateral in bezug auf den Bohrturm zu dem Zentrum des Bohrturmes hin und von demselben weg, befestigt sind. Die Kranvorrichtung hat eine Einrichtung zum Bewegen des oberen Endes des Pfostens in einer Horizontalebene in zwei Richtungen normal mit Bezug aufeinander. Ebenso ist eine untere Führungs- und Positioniervorrichtung vorgesehen zum Bewegen des unteren Endes des vertikalen Pfostens in einer Horizontalebene in zwei Richtungen normal in bezug aufeinander. Ein oberer bewegter Tragkopf ist auf dem vertikalen Pfosten befestigt und trägt eine obere Gestängeführung, und eine feststehende untere Trageinrichtung ist an dem vertikalen Pfosten befestigt und trägt eine untere Führung. Der vertikale Pfosten ist aus einer vertikalen Position, in welcher die Führungskopfe mit der vertikalen Bohrachse ausgerichtet sind, in eine horizontal versetzte Position zum Lagern eines Gestängeabschnittes in einer Gestellvorrichtung oder zum Zurückholen aus derselben verschiebbar. In der horizontal verschobenen Position zum Lagern eines Gestängeabschnittes in der Gestellvorrichtung oder zum Zurückholen desselben aus derselben ist der Pfosten relativ zu der vertikalen Richtung geneigt, um das Bewegen des Gestängeabschnittes in geneigter Position in Futterale zu gestatten, die in bezug auf die vertikale Richtung geneigt sind. Die Gestängeabschnitte werden in Schächten der Gestellvorrichtting aufbewahrt, die sich von dem Bohrturmdeck aus abwärts erstrecken.
Es wird nun auch auf die US-A-3 976 207 Bezug genommen, die eine Vorrichtung beschreibt zum Verbinden von Verrohrungsrohr, wenn die Verrohrung in ein Bohrloch eingefahren wird. Sie hat einen Verrohrungshandhabungskopf, der zum Ergreifen eines insgesamt aufrechten Abschnitts des Verrohrungsrohres in der Nähe des oberen Endes desselben angeordnet ist. Der Kopf ist zur Bewegung in einer horizontalen Ebene steuerbar, die sich über das Bohrloch erstreckt, und ist auch vertikal bewegbar. Eine Bedienerplattform ist an dem Kopf zur Bewegung mit demselben befestigt. Die Plattform ist mit einer Steuereinrichtung zum Betätigen des Kopfes versehen, durch die eine Bedienungsperson, die sich auf der Plattform befindet, das Verbinden eines Abschnitts des Verrohrungsrohres und das Lösen desselben durch Betätigen der Steuereinrichtung visuell beobachten und führen kann. Die Postition der Plattform ist so, daß eine Bedienungsperson, die sich darauf befindet, andere manipulative Schritte ausführen kannl die zu dem Verrohrungsverbindungsvorgang in Beziehung stehen, wie z.B. die Betätigung der Hebezeuge, der Rohrschlingen und dgl.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bohrgestängehandhabungsmaschine zu schaffen, die die Aus- und Einbauprozedur erleichtert und sie sicherer und weniger zeitraubend macht.
Um das zu erreichen, schafft die Erfindung eine Bohrgestängehandhabungsmaschine zur Verwendung in einem Bohrturm, der einen Rohrstrang, welcher sich vertikal längs einer Achse eines Bohrloches erstreckt, und ein Gestell zum Empfangen und Halten einer Reihe von Gestängeabschnitten aus dem Strang in im wesentlichen vertikal verlaufendem Zustand hat, mit einem Tragsäulengebilde, das sich im wesentlichen vertikal erstreckt und insgesamt horizontal bewegbar ist, um die Gestängeabschnitte in dem Gestell zu lagern oder diese daraus wieder zu entnehmen; zwei vertikal beabstandeten und vertikal ausgerichteten Rohrhalteeinheiten, die durch das Tragsäulengebilde zum Bewegung mit demselben getragen und dafür
ausgebildet sind, einen Gestängeabschnitt an vertikal beabstandeten Stellen zu erfassen und zu halten und das Rohr während dieser Bewegung in vertikalem Zustand zu halten; und
einer Einrichtung zum Bewegen des Tragsäulengebildes und der Rohrhalteeinheiten, die durch dieses getragen werden, und eines vertikalen Gestängeabschnitts, der durch die Rohrhalteeinheiten gehalten wird, zwischen einer ersten Position, in der das Tragsäulengebilde sich im wesentlichen vertikal erstreckt und die Rohrhalteeinheiten den Gestängeabschnitt in vertikalem Zustand ausgerichtet mit der Achse des Bohrlochs halten, und einer zweiten Position, in der das Tragsäulengebilde in im wesentlichen vertikal verlaufenden Zustand bleibt, aber horizontal aus der ersten Position versetzt ist, und in der die Rohrhalteeinheiten einen Gestängeabschnitt, der durch sie gehalten wird, in vertikalem Zustand in das Gestell oder aus demselben bewegen können; gekennzeichnet durch eine Steuerstation zum Tragen einer Bedienungsperson, mit Steuereinrichtungen zum Bedienen der Maschine, wobei die Steuerstation an dem Tragsäulengebilde montiert ist zum Bewegen mit demselben und mit den Rohrhalteeinheiten, und einem Mechanismus zum Verbinden der Rohrhalteeinheiten mit dem Tragsäulengebilde zur Bewegung der Einheiten im Gleichlauf zu dem Tragsäulengebilde hin und von demselben weg in einer Relation, in welcher ein vertikaler Gestängeabschnitt, der durch die Einheiten gehalten wird, zu dem Tragsäulengebilde hin und von demselben weg und insgesamt horizontal zu der Steuerstation hin und von derselben weg bewegt wird.
Die Rohrhandhabungsmaschine nach der Erfindung kann in einem herkömmlichen Bohrturm mit einer Standardbohrturmkonstruktion benutzt werden und kann alle Gestängehandhabungs- und Gestängeabstelloperationen während eines Ein- und Ausbaues mit weniger Personen auf dem Bohrturm, vorzugsweise einer einzelnen Bedienungsperson, und erwünschtermaßen ohne manuelle Gestängehandhabungsschritte ausführen. Die Maschine kann unter der Steuerung einer einzelnen Bedienungsperson arbeiten und jeden Gestängezug sehr positiv zwischen einer Ausrichtposition
mit der Bohrlochachse und einer Aufbewahrungsstelle bewegen. Die Maschine kann Züge sowohl von Bohrgestänge als auch von Schwerstangen handhaben und kann auch zum Handhaben von Verrohrung benutzt werden.
Die Steuerstation kann zur Auf- und Abbewegung relativ zu dem Tragsäulengebilde und mit den Rohrhalteeinheiten und anderen Elementen gelagert sein und vorzugsweise auch zur Schwenkbewegung mit den verschiedenen Rohrtragteilen und anderen zugeordneten Elementen, um der Gestängebühne während der Bewegung eines Rohres in das oder aus dem Gestell richtig zugewandt zu sein.
Zwei synchronisierte Antriebsvorrichtungen können die Säule an vertikal beabstandeten Stellen erfassen, vorzugsweise an dem oberen und unteren Ende dieses Gebildes, und können betätigbar sein, um diese Teile im Gleichlauf miteinander auf eine Weise zu bewegen, die die gewünschte horizontale körperliche Verschiebebewegung der Säule und der gehaltenen Teile ergibt, während das gehaltene Rohr ständig in vertikalem Zustand gehalten wird.
In der zurückgezogenen Position versetzt auf einer Seite der Bohrlochachse können die Rohrhalteeinheiten und der gehaltene Rohrzug relativ zu dem Tragsäulengebilde seitlich verschiebbar sein, um das Rohr in eine Abstellposition zu bewegen. Für diesen Zweck haben die synchronisierten Antriebsvorrichtungen erwünschtermaßen Schwenkverbindungen, mit denen die Säule so gelagert ist, daß sie um eine vertikale Achse schwenkbar ist, um zum Bewegen des Rohrzuges in eine Gestängebühne in eine geeignete Richtung zu weisen. Die insgesamt horizontale Bewegung der Rohrhalteeinheiten und des gehaltenen Rohres kann erzielt werden durch Verbinden der Einheiten mit der Säule durch einen Parallelogramm-Mechanismus, der Schwenkarme hat, an welchen die beiden Einheiten montiert sind und die gemeinsam zu der Säule hin und von derselben weg und relativ zu der Gestängebühne schwenken.
Damit das Rohr relativ zu dem Strang und dem Bohrturmdeck und anderen Teilen des Bohrturms angehoben und abgesenkt werden kann, können die Rohrhalteeinheiten an einem Wagengebilde montiert sein, das relativ zu dem Hauptsäulengebilde oder dem Träger der Vorrichtung aufwärts und abwärts verschiebbar ist.
Die Maschine kann auch eine Dreheinrichtung und einen Drehmomentschlüssel aufweisen zum Herstellen und Trennen von Verbindungen zwischen dem Gestängestrang und einem Zug, der mit dem Strang verbunden oder von demselben gelöst wird. Diese Elemente sind vorzugsweise mit dem Wagen und den Rohrhalteeinheiten aufwärts und abwärts verschiebbar, und der Drehmomentschlüssel kann auch relativ zu der Dreheinrichtung und anderen Teilen der Vorrichtung aufwärts und abwärts bewegbar sein.
Die obigen und andere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der typischen Ausführungsform besser verständlich, welche in den Zeichnungen veranschaulicht ist, in welchen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der Bohrlochrohrhandhabungsmaschine ist, welche in einer Position gezeigt ist, in der sie das obere Ende eines Bohrgestängestranges in einem Bohrturm erfaßt;
Fig. 2 eine Vorderansicht der Maschine nach der Linie 2-2 in Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine vergrößerte Teildraufsicht auf den Finger- oder Gestängebühnenbereich nach der Linie 3-3 in Fig. 1 ist;
Fig. 4 eine etwas schematische Darstellung des Bohrdeckes nach der Linie 4-4 in Fig. 1 ist;
Fig. 5 eine Ansicht im wesentlichen nach Linie 5-5 in Fig. 3 ist und die Maschine in einer Position zum Abstellen eines Gestängerohres in dieser Ebene zeigt;
Fig. 6 eine vergrößerte Teilrückansicht der Maschine nach der Linie 6-6 in Fig. 1 ist;
Fig. 7 eine Vertikalteilschnittansicht hauptsachlich nach der Linie 7-7 in Fig. 6 ist;
Fig. 8, 9, und 10 Draufsichten auf die oberen und unteren Rohrhalteeinheiten und den Drehschlüssel nach den Linien 8-8, 9-9 bzw. 10-10 in Fig. 7 sind;
Fig. 11 ein Vertikalschnitt nach der Linie 11-11 in Fig. 7 ist;
Fig. 12 eine vergrößerte, fragmentarische, auseinandergezogene Ansicht der unteren Teiles der Maschine nach Linie 12-12 in Fig. 1 ist;
Fig. 13 ein fragmentarischer Vertikalschnitt hauptsächlich nach der Linie 13-13 in Fig. 12 ist;
Fig. 14 eine Ansicht nach der Linie 14-14 in Fig. 13 ist;
Fig. 15 eine Teilrückseitenansicht nach der Linie 15-15 in Fig. 13 ist;
Fig. 16 ein fragmentarischer Vertikalschnitt nach der Linie 16-16 in Fig. 14 ist;
Fig. 17 ein Horizontalschnitt nach Linie 17-17 in Fig. 13 ist;
Fig. 18 eine vergrößerte Draufsicht auf das ferngesteuerte Hebezeug nach der Linie 18-18 in Fig. 1 ist;
Fig. 19 teilweise in Seitenansicht und teilweise in Schnittansicht das Hebezeug nach der Linie 19-19 in Fig. 18 zeigt;
Fig. 20 und 21 vergrößerte fragmentarische Vertikalschnitte nach den Linien 20-20 bzw. 21- 21 in Fig. 3 sind;
Fig. 22 eine Teilansicht ähnlich der in Fig. 1 ist, aber die Maschine bei der Benutzung beim Einfahren eines Verrohrungsstranges in das Bohrloch zeigt; und
Fig. 23. und 24 vergrößerte Horizontalschnittansichten nach den Linien 23-23 bzw. 24-24 in Fig. 22 sind.
In Fig. 1 ist mit 10 eine Bohrlochrohrhandhabungsmaschine bezeichnet, die positioniert in einer etwas schematisch dargestellten Bohranlage 11 gezeigt ist, welche einen Bohrturm 12 aufweist, der ein Bohrturmdeck 13 hat, das eine Öffnung 14 aufweist, in der eine Abfangskeilvorrichtung 15 auf nehmbar ist zum lösbaren Abstützen eines Bohrgestängestranges 16, der sich längs einer vertikalen Achse 17 und abwärts in ein Bohrloch 18 erstreckt. Die Bohranlage ist typisch als eine herkömmliche Anordnung dargestellt, in welcher die die Fangkeile abstützende Öffnung 14 in einem Drehtisch 19 enthalten ist, welcher den Strang während des Bohrvorganges dreht. Es ist jedoch klar, daß die Maschine auch in einem System mit obenliegendem Antrieb benutzt werden kann, bei dem ein Motor, der mit dem oberen Ende des Stranges verbunden ist, diesen während des Bohrens in Drehung versetzt und mit ihm auf- und abwegbar ist. Der Bohrgestängestrang wird auf herkömmliche Weise von einer Reihe von Gestängeabschnitten 20 gebildet, die jeweils ein unteres, mit Außengewinde versehenes Zapfenende 21 haben, das mit einem oberen, mit Innengewinde versehenen Buchsenende 22 des nächsten folgenden Abschnittes verbunden ist. Während eines Aus- und Einbaues des Gestänges aus dem Bohrloch und dann wieder zurück in das Bohrloch wird der Strang in eine Reihe von Zügen 23 zerlegt, von denen jeder drei miteinander verbundenen Rohrabschnitte 20 aufweist, wobei diese Züge durch die Maschine 10 aus der Mittellinienposition des Zuges 23 in Fig. 1 in Aufwahrungspositionen innerhalb einer Gestängebühne 24 bewegt werden. Der Bohrgestängestrang wird durch ein ferngesteuertes Hebezeug 25 gehoben und gesenkt, welches durch die Glieder 26 an einem beweglichen Flaschenzugblock 27 aufgehängt ist, der seinerzeit mittels eines Seiles 28 an einem Oberblock 29 aufgehängt ist, welcher an dem oberen Ende des Bohrturmes befestigt ist, wobei das Seil durch eine Winde 30 betätigbar ist, um das Hebezeug aufwärts und abwärts zu bewegen.
Die beweglichen Teile der Maschine 10 sind hauptsächlich durch ein vertikales Säulengebilde 31 gehaltert, an welchem drei Wagen 32, 33 und 34 zur Auf- und Abwärtsbewegung angebracht sind. Die oberen beiden Wagen tragen ihrerseits einen Parallelogramm-Mechanismus 35, der obere und untere Arme 36 und 37 hat, die eine obere Rohrhalte- oder -einspanneinheit 38 und eine untere Rohrhalte- oder -einspanneinheit 39 beweglich tragen. Der Wagen 33 trägt außerdem eine Dreheinrichtung 40 zum schnellen Drehen des Rohres, und der untere Wagen 34 trägt einen Drehmomentschlüssei 41 und eine Steuerkabine oder -station 42, in der die einzige Bedienungsperson der Maschine untergebracht ist.
Das Säulengebilde 31 ist an seinem unteren Ende auf einer Basis 42', die mit dem Bohrturmdeck 13 verbunden ist, beweglich abstützt und ist an seinem oberen Ende mit der Gestängebühne 24 beweglich verbunden. Zwei synchronisierte Antriebe 43 (Fig. 7) und 44 (Fig. 13) bewegen das obere und untere Ende des Säulengebildes im Gleichlauf bei Betrachtung in Fig. 1 nach links und rechts, und ein Drehantrieb 45 (Fig. 13) an dem unteren Ende des Säulengebildes dreht es steuerbar um eine vertikale Achse 46.
Das Säulengebilde 31 ist ein starres vertikales Rahmenwerk, das zwei gleiche, beabstandete, parallele, vertikale Säulenelemente 47 aufweist, die an ihren oberen Enden durch ein horizontales Verbinderteil 48 miteinander verbunden sind, welches an den Elementen 47 angeschweißt oder auf andere Weise befestigt ist, und an ihren unteren Enden durch ein horizontales Verbinderteil 49 miteinander verbunden sind, das ebenfalls an den Elementen 47 geeignet starr befestigt ist. Die Elemente 47 können eine hohle, rechtekkige Konfiguration, wie in Fig. 10 dargestellt, auf der gesamten vertikalen Ausdehnung der Elemente 47 haben. An ihren inneren Seiten tragen die Elemente 47 ein oberes Paar von vertikalen Gleis- oder Schienenelementen 50 und ein ähnliches unteres Paar von Gleis- oder Schienenelementen 50a, die an ihnen fest angebracht sind und dazu dienen, die verschiedenen Wagen 32, 33 und 34 zur Auf- und Abwärtsbewegung zu führen. Alle diese Schienenteile 50 und 50a können die rechteckige, horizontale Konfiguration haben, die in Fig. 10 dargestellt ist.
Die Basis 42', auf der das Säulengebilde 31 befestigt ist (Fig. 12 und 13), ist ein starres Gebilde, das auf dem Bohrturmdeck 13 in fester Position geeignet festgeschraubt oder auf andere Weise befestigt ist und typisch zwei parallele Seitenträger 51 aufweist, die als die Belastung aufnehmende Träger dienen und eine horizontale Oberplatte 52 tragen, welche sich über die obere Seite der Basis 42' erstreckt, wobei zwei parallele horizontale Schienen 53 mit der Platte 52 und den Trägern 51 verschweißt, verschraubt oder auf andere Weise an denselben befestigt sind. Die Schienen 53 sind auf entgegengesetzten Seiten sowie gleichabständig von und sich parallel erstreckend zu einer vertikalen Ebene 54 (Fig. 14) angeordnet, die die Hauptvertikalachse 17 des Bohrloches enthält und sich in bezug auf dieses radial erstreckt. Ein Wagen 55 ist auf den Schienen 53 horizontal und in bezug auf die Bohrlochachse 17 radial bewegbar und kann eine obere und untere starre Platte 56 und 57 und vertikale Verbinder 58 aufweisen, die sich zwischen den Platten 56 und 57 erstrecken und diese fest miteinander verbinden, wobei Räder 59 an dem Gestell des Wagens an dessen Unterseite drehbar befestigt sind. Diese Räder berühren die beiden Schienen 53 und rollen auf denselben und haben ringförmige Flansche 60 an ihren entgegengesetzten Seiten, welche mit entgegengesetzten Seiten der Schienen in Berührung bringbar sind, um die Räder effektiv auf den Schienen zu halten und so den Wagen für eine nur geradlinige horizontale Bewegung längs einer Achse 61 zu führen, die sich rechtwinklig zu der Bohrlochachse 17 erstreckt und diese schneidet. Der Wagen ist mittels Motorantrieb längs dieser Achse bewegbar und wird weiter durch eine Führungsspindel 62 geführt, die mit der Basis 42 an deren oberen Seite drehbar verbunden ist, so daß sie um die Achse 61 drehbar ist. Ein Motor 63 treibt die Spindel 62 in entgegengesetzten Richtungen über ein Schneckengetriebe 64 an und bremst von Haus aus die Spindel in jeder Einstellung, in die sie gedreht worden sein kann und solange der Motor nicht eingeschaltet ist. Eine Mutter 65 ist mit der Spindel in Eingriff und wird bei der Drehung der Spindel durch den Motorantrieb axial bewegt und ist an dem Wagen 55 bei 65 befestigt, um so den Wagen horizontal längs der Achse 61 zu bewegen, wenn der Motor eingeschaltet ist.
Das untere Ende des Säulengebildes 31 ist mit dem Wagen 55 drehbar verbunden durch Aufnahme eines nach unten vorstehenden Drehzapfens 66, der durch ein unteres horizontales Element 49 des Säulengebildes gehalten ist, in einer zentralen Öffnung 167 in einem Ritzel 67, das auf dem Wagen zur Drehung relativ zu diesem um die vertikale Achse 46 gelagert ist. Dieses Ritzel ist für diese Drehung durch Lager drehbar gelagert, welche bei 68 dargestellt sind, und wird gegen Drehung relativ zu dem Stift 66 durch einen Keil 166 festgehalten, um das Säulengebilde 31 bei Drehung des Ritzels zwangsläufig um die Achse 46 zu drehen. Eine Zahnstange 69 kämmt mit dem Ritzel 67 und ist längs an der horizontalen Achse 70 durch eine oder mehrere Kolben-Zylindervorrichtungen betätigbar, die bei 71 dargestellt sind, um das Ritzel und das mit ihm verbundene Säulengebilde 31 um die Achse 46 zu drehen, wenn den Kolben-Zylindervorrichtungen 71 Druckfluid zugeführt wird. Das Säulengebilde kann so drehbar um die Achse 46 durch den hydraulischen Drehzahnstangen- und Ritzelstellantrieb 67-69 bewegt werden und kann zu der Hauptachse des Bohrloches durch den Motor 63 hin- und von derselben wegbewegt werden. Das Gewicht des Säulengebildes wird auf dem Wagen 55 durch ein Axiallager aufgenommen, das bei 72 dargestellt ist, und wird von dem Wagen auf die Basis 42' durch Räder 59 und Schienen 53 übertragen. Das Wagengebilde und die von diesem getragenen Teile können in der Position in Fig. 1 verriegelt werden, indem ein zylindrischer Arretierstift 73 (Fig. 12) abwärts durch einen vertikalen Durchlaß 74 in dem horizontalen unteren Teil 49 des Säulengebildes und durch eine in Deckung befindliche Öffnung 75, die in dem Wagen 55 gebildet ist, eingeführt wird. In dieser Position nach Fig. 1 haben die verschiedenen Gestängehalte- und -betätigungselemente 38, 39, 40 und 41 ihre Einspannteile in axialer Ausrichtung miteinander, und alle sind um die vertikale Hauptachse 17 des Bohrloches zentriert, um ein Gestängerohr zu halten und anzutreiben, das sich vertikal längs dieser Achse erstreckt. Der Drehstellantrieb 45, der aus dem Ritzel 67, der Zahnstange 69 und den Arbeitszylindern 71 besteht, kann seinerseits das Säulengebilde um genau 90º in jeder Richtung aus der Position in Fig. 1 drehen, wobei die Drehbewegung durch Anlage von geeigneten Anschlagschultern an den drehbar angeschlossenen Teilen in diesen extremen 90º-Positionen zwangsläufig begrenzt wird, um die Rohrhalteeinheiten zur Bewegung eines getragenen Rohres in die und aus den Aufbewahrungsplätzen in der Gestängebühne richtig zu halten, was zu einem späteren Zeitpunkt noch ausführlicher erläutert werden wird.
Das obere Ende des Säulengebildes 31 ist durch einen motorisch angetriebenen, geradelinigen Antriebsmechanismus befestigt, der mit dem geradelinigen Antrieb an dem unteren Ende der Säule synchronisiert ist, um das obere und untere Ende zu allen Zeiten im Gleichlauf zu bewegen und so das Säulengebilde und ein durch dieses gehaltenes Rohr kontinuierlich in direkt vertikalem Zustand zu halten. Mehr insbesondere, das Antriebsgebilde an dem oberen Ende der Säule kann an der Unterseite eines zentralen Teiles 76 der Gestängebühne 24 befestigt sein und eine Spindel 77 aufweisen, die an einem Teil 76 durch Lager 78 zur Drehung um eine horizontale Achse 79 gelagert ist, welche sich parallel zu der Achse 61 der unteren Schraube 62 erstreckt und die Achsen 17 und 46 schneidet. Ein Motor 80 treibt die Spindel 77 um die Achse 79 durch ein selbstbremsendes Schneckengetriebe 81 an, um eine Mutter 82 bei Drehung des Motors in jeder der beiden entgegengesetzten Richtungen axial zu betätigen. Die Mutter 82 ist ihrerseits starr mit der oberen Seite eines Gebildes 83 verbunden, welches einen vertikalen Drehzapfen 84 trägt, der um die Achse 46 zentriert und mit dem unteren Drehzapfen 66 vertikal ausgerichtet ist. Dieser Drehzapfen 84 ist in Öffnungen in einem Paar Lagerplatten 85 eng aufgenommen und drehbar gelagert, die an dem oberen Ende des Säulengebildes befestigt sind, um so das obere Ende des Säulengebildes zur Drehbewegung um dieselbe Achse wie das untere Ende dieses Gebildes festzulegen. Das Gebilde 83, welches den Drehzapfen 84 trägt, kann eine horizontale Platte 86 aufweisen, die zwei Paare von Rollen 87 an ihrer oberen Seite trägt, welche zur Drehung um beabstandete vertikale Achsen 187 gelagert sind und zwei parallele, sich horizontal erstreckende Führungsrohre 88 erfassen, die an dem Teil 76 der Gestängebühne starr befestigt sind. Die Rohre 88 können die quadratische vertikale Querschnittskonfiguration haben, die in Fig. 11 veranschaulicht ist, um in ringförmige Nuten in den Rollen 87 auf eine Weise vorzustehen, daß das Gebilde 83 und der Drehzapfen 84 sowie das obere Ende des Säulengebildes zur Bewegung lediglich längs der Achsen 79 der Spindel 77 effektiv geführt werden. Die Motoren 80 und 63 sind mit einer gemeinsamen Energiequelle verbunden, um präzise im Gleichlauf versorgt zu werden und immer die obere und untere Spindel sowie das obere und untere Ende des Säulengebildes in exakter Entsprechung miteinander zu bestätigen.
Der obere, vertikal bewegbare Wagen 32 hat ein oberes Paar Rollen 89 (Fig. 6), die die Rückseiten der beiden Schienenelemente 50 erfassen, und hat ein zweites Paar Rollen 90, die die Frontseiten der Schienen 50 erfassen, um den Wagen lediglich zur Auf- und Abwegung relativ zu dem Säulengebilde 31 und längs desselben sowie parallel zu der vertikalen Drehachse 46 effektiv zu führen. Der Wagen 32 kann aus einer Anzahl von zusammengeschweißten Teilen hergestellt sein, zu denen üblicherweise eine Platte 91 und zwei Teile 92 gehören, die die Rollen 89 drehbar tragen und zueinander hin zur Schwenkverbindung bei 93 mit dem Kolben einer Kolben-Zylindervorrichtung 94 konvergieren, dessen Zylinder an dem Arm 36 bei 95 drehbar angelenkt ist. Die Achsen der Schwenkverbindungen 93 und 95 sind erwünschtermaßen horizontal und parallel zueinander, um der Kolben-Zylindervorrichtung zu ermöglichen, den Arm zwischen seiner Position nach Fig. 1 und seiner Position nach Fig. 5 relativ zu dem Säulengebilde zu verschwenken.
Der Arm 36 ist ein langgestrecktes, starres Gebilde, das auf eine verringerte Breite konisch zulaufen kann, wie dargestellt, und das aus Metallplatten bestehen kann, die in der dargestellten Konfiguration zusammengeschweißt sind. Das innere Ende des Armes weist ein Paar insgesamt parallele Seitenplatten 96 (Fig. 6) auf, die durch ein Querteil 97 starr aneinander befestigt sind, welches üblicherweise eine rechteckige Konfiguration hat, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Die Schwenkverbindungen 95 zwischen dem Zylinder der Kolben-Zylindervorrichtung 94 und dem Arm 36 können an Seitenplatten 96 des inneren Teiles des Armes befestigt sein. Eine Lageröse 98 kann von dem Querstück 97 des Armes vorstehen und bei 193 schwenkbar mit unteren Teilen der Teile 92 des Wagens 32 drehbar verbunden sein, wobei die Achse 99 dieser Schwenkverbindung horizontal und parallel zu den Achsen der Rollen 89 und 90 und der Schwenkverbindungen 93 und 95 ist. Die Rollen 90 können an dem inneren Ende des Armes 36 durch Drehbefestigung der unteren Enden der Seitenplatten 96 des Armes montiert sein. Die Rollen 90 dienen so einem doppelten Zweck, indem sie mit den oberen Rollen 89 beim Führen des Wagens und des Armes zur Auf- und Abwärtsbewegung zusammenwirken und außerdem den Arm 36 zur Schwenkbewegung um die horizontale Achse 100 der Rollen 90 lagern.
Der zweite, vertikal bewegliche Wagen 33 kann eine vertikale Platte 101 (Fig. 6 und 7) aufweisen, die zwei parallele Seitenplatten 102 trägt, woran ein oberes Paar Rollen 103 drehbar gelagert ist, die sich um eine horizontale Achse 104 drehen und die Rückseiten der Schienen 50a erfassen, und ein unteres Paar Rollen 105, die sich um eine parallele horizontale Achsel 106 drehen und die Frontseiten der Schienen 50a erfassen. Der Arm 37 kann aus Metallplatten hergestellt sein, wie es in Verbindung mit dem Arm 36 erläutert worden ist, und zwei beabstandete Platten 108 an dem inneren Ende des Armes aufweisen, die durch Lager 109 schwenkbar mit Seitenplatten 102 des Wagens verbunden sind, um den Arm 37 zur Schwenkbewegung um eine horizontale Achse 110 zu lagern, die sich parallel zu und mit Abstand unterhalb und vertikal ausgerichtet mit der horizontalen Achse 100 erstreckt, um die der obere Arm 36 schwenkt. Die beiden Arme 36 und 37 haben identische wirksame Längen und bilden Teile des Parallelogramm-Mechanismus 35, der die Arme veranlaßt, exakt im Gleichlauf miteinander zu schwenken und zu allen Zeiten unter exakt demselben Winkel gegen die Vertikale positioniert zu sein. Die Wagen 32 und 33 sind zur Auf- und Abwärtsbewegung im Gleichlauf durch eine starre vertikale Stange 111 (Fig. 6) aneinander befestigt, die an ihrem oberen Ende mit den unteren äußeren Enden der Teile 92 des Wagens 32 durch eine Schraube 112 und an ihrem oberen Ende mit der Platte 101 des Wagens 33 durch eine Schraube 113 verbunden ist. Dieser Arm bildet somit eine dritte Seite des Parallelogramm-Mechanismus, wobei die vierte Seite durch eine weitere starre vertikale Stange 114 gebildet wird, die an ihrem unteren Ende durch eine Verbindung 115 an der Rohrhalteeinheit 39 befestigt ist und an ihrem oberen Ende durch eine Schwenkverbindung 116 an dem äußeren Ende des Armes 36 befestigt ist. Der Körper 117 der Rohrhalteeinheit 39 kann an dem unteren Ende der Stange 114 starr befestigt sein, so daß die Stange die Einheit 39 immer in direkt horizontalem Zustand halten wird, wobei die Achse der Spannbacken 118 der Einheit 39 in vertikalem Zustand ist, und ebenso kann das obere Ende der Stange 114 starr mit einem Körper 118' der oberen Rohrhalteeinheit 38 verbunden sein, um diese Einheit in direkt horizontalem Zustand und parallel zur unteren Einheit 39 zu halten, wobei die Einspannachse 119 der Einheit 38 sich vertikal erstreckt und mit der Einspannachse 120 der unteren Einheit 39 ausgerichtet ist. Die Einheit 39 ist an ihrer Unterseite mit dem äußeren Ende des Armes 37 durch eine Verbindung, welche bei 121 dargestellt ist, schwenkbar verbunden. Die Distanz zwischen den Achsen 110 und 121 an den entgegengesetzten Enden der unteren Arme 37 ist exakt gleich der Distanz zwischen den Schwenkachsen 100 und 116 an den entgegengesetzten Enden der Arme 36, und die effektive Länge des Gebildes, das sich vertikal zwischen den Schwenkverbindungen 116 und 121 erstreckt und aus der Stange 114 und dem Körper der unteren Einspanneinheit 39 besteht, ist exakt gleich der effektiven Länge des Gebildes, das die Wagen 32 und 33 verbindet und die Stange 111 aufweist.
Zusätzlich zu seiner Funktion als Schwenkbefestigung für den unteren Arm 37 dient der Wagen 33 auch als Halter für den Drehschlüssel 40. Dieser Schlüssel kann einen im wesentlichen herkömmlichen Aufbau haben, mit einem Körper 121, der starr, aber vorzugsweise lösbar an dem Wagen 33 befestigt und abgestützt auf der unteren Platte 202 des Wagens und daran durch bei 228 dargestellte Befestigungselemente befestigt typisch dargestellt ist. Der Körper 121 der Dreheinrichtung hat zwei innere Rollen 122 und zwei äußere Rollen 123, die sich um vier parallele, vertikale Achsen 222 drehen und um diese Achsen durch einzelne Motoren 240 angetrieben werden, die im Gleichlauf miteinander arbeiten. Die beiden inneren Rollen 122 können an derartigen Stellen fixiert sein, daß sie die innere Seite eines Bohrlochrohrzuges 23 erfassen, und die beiden äußeren Rollen 123 können an Armen 224 gelagert sein, die bei 125 mit dem Körper 121 der Dreheinrichtung schwenkbar verbunden sind zur Schwenkbewegung zueinander hin und voneinander weg zwischen den mit ausgezogenen Linien dargestellten offenen Positionen in Fig. 10 und den mit gestrichelten Linien dargestellten geschlossenen Positionen in dieser Figur. In den offenen Positionen der Rollen 123 sind diese Rollen um eine Strecke beabstandet, die größer als der Durchmesser des festzuhaltenden Rohres ist, und daher können sie auf das Rohr und von diesem herunterbewegt werden, wobei in den mit gestrichelten Linien dargestellten Positionen in Fig. 10 alle vier Rollen das Rohr erfassen, um es effektiv um die vertikale Achse Rohres zu drehen, wenn die Antriebsmotoren eingeschaltet sind. Die Arme 124 und die daran angebrachten Rollen 123 sind zwischen ihren mit ausgezogenen Linien und ihren mit gestrichelten Linien in Fig. 10 dargestellten Positionen durch die Kolben-Zylindervorrichtung 126 betätigbar, deren Zylinder an dem Körper 121 der Dreheinrichtung befestigt sind und deren Kolben, an den Armen oder Hebeln 224 befestigt sind. In dem geschlossenen Zustand der Rollen ist die Achse der Dreheinrichtung und eines Rohres, das durch die Dreheinrichtung gehalten und angetrieben wird, vertikal mit den Achsen der Rohrhalteeinheiten 38 und 39 in ihren Positionen in Fig. 1 exakt ausgerichtet, um so ein durch diese Einheiten 38 und 39 gehaltenes Rohr schnell zu drehen. Es ist klar, daß die Motoren 240 die Rollen in entgegengesetzten Richtungen antreiben können, um das Rohr in einer Richtung zu drehen und zwei Rohrabschnitte entweder zusammen- oder auseinanderzuschrauben.
Die beiden Wagen 32 und 33 werden gemeinsam durch eine einzelne, sich vertikal erstreckende Kolben-Zylindervorrichtung 127 kraftbetätigt, deren Zylinder an seinem oberen Ende an dem oberen Ende des Säulengebildes 31 befestigt sein kann, und deren Kolben bei 128 an der Platte 91 des oberen Wagens befestigt sein kann.
Die Steuerkabine oder Steuerstation 42 hat die Form eines hohlen Abteiles oder einer Kammer 129 (Fig. 12), in der eine Bedienungsperson auf einem Sitz 130 an einer Stelle zum Betätigen von Steuereinrichtungen 131 sitzen kann. Die Bedienungsperson kann den Drehmomentschlüssel 41 und ein durch diesen erfaßtes Rohr durch ein transparentes Fenster 132 hindurch sehen, das in dem unteren Frontteil der Kabine vorgesehen ist. Sie kann auch andere Teile des Mechanismus durch Fenster 133 in dem oberen Teil der Kabine sehen und kann Video-Monitore 134 betrachten, die in der Kabine angeordnet sind und Signale aus drei Video-Kameras 135, 136 und 137 empfangen. Die Kameras 135 und 137 sind an der oberen bzw. unteren Rohrhalteeinheit 38 bzw. 39 angebracht, bewegen sich mit diesen und sind auf die Einheiten 38 und 39 und irgendein durch diese gehaltenes Rohr in allen Positionen der Einheiten 38 und 39 gerichtet und liefern Bilder der Einheiten und des Rohres auf den entsprechenden Monitoren. Die Kamera 136 wird durch die Säule 31 gehaltert, bewegt sich mit dieser und ist so gerichtet, daß die Unterseite der Fingerbühne und der auf einer der Seiten derselben gehaltenen Rohre betrachtet werden können, wenn die Säule und die Kabine so gedreht sind, daß sie seitlich zu der Seite der Fingerbühne gewandt sind, die in Fig. 5 dargestellt ist. Die Kabine 42 ist an dem dritten beweglichen Wagen 34 starr befestigt und oberhalb desselben angeordnet, der Rollen 138 hat, die die hinteren Seiten der Schienen 50a erfassen, und Rollen 139, die die vorderen Seiten dieser Schienen erfassen, um den unteren Wagen 34 und die Kabine lediglich zur Auf- und Abwärtsbewegung längs der Schienen zu führen. Der Drehmomentschlüssel 41 ist ebenfalls an dem Wagen 34 befestigt, und zwar an einer Stelle unterhalb der Kabine, um sich mit dem Wagen und der Kabine auf- und abwärts zu bewegen. Dieser Drehmomentschlüssel kann einen im wesentlichen herkömmlichen Aufbau haben, mit einem oberen Abschnitt 140 zum Erfassen eines oberen der beiden miteinander verbundenen Rohrverbindungsenden und mit einem unteren Abschnitt 141 zum Erfassen des unteren der beiden miteinander verbundenen Verbindungsenden. Gemäß der Darstellung in Fig. 17 hat der obere Abschnitt 140 zwei Spannbacken 142, die bei 143 schwenkbar miteinander verbunden sind, damit ihre bei Betrachtung in Fig. 17 linken Enden aufeinander zu und voneinander weg und zwischen der mit strichpunktierten Linien in dieser Figur dargestellten Einspannposition und der mit ausgezogenen Linien dargestellten offenen Position betätigt werden können. Eine Kolben-Zylindervorrichtung 144, die zwischen den rechten Enden der Bakkenhebel aufgenommen ist, dient als Kraftantrieb zur Betätigung der Backen zwischen ihrem Einspann- und ihrem gelösten Zustand. In ihrem offenen Zustand sind die Backen weit genug voneinander entfernt, um dem Drehmomentschlüssel zu gestatten, sich zwischen einer Position um das Rohr und einer Position seitlich versetzt davon zu bewegen. Der untere Abschnitt 141 des Drehmomentschlüssels stimmt im wesentlich mit dem oberen Abschnitt 140, wie er oben erläutert worden ist, überein und hat zwei Backen, ähnlich den Backen 142 nach Fig. 7, die zwischen einem Einspann- und einem gelösten Zustand durch eine zweite Kolben-Zylindervorrichtung 145 betätigbar sind. Nachdem der Drehmomentschlüssel an einer der Verbindungen des ohrgestänges positioniert worden ist, erfaßt der obere Abschnitt 140 des Drehmomentschlüssels das untere ende eines Gestängeabschnittes, und der untere Abschnitt 141 des Drehmomentschlüssels erfaßt das obere Ende eines zweiten Gestängeabschnittes. Die beiden abschnitte des Drehmomentschlüssels können dann relativ zueinander um die Achse 17 der Gestängerohre gedreht werden, um die Gewindeverbindung zwischen den Gestängerohren entweder zu lösen oder herzustellen. Zum Erzielen dieser Relativdrehbewegung weist der Drehmomentschlüssel zwei zusätzliche Kolben-Zylindervorrichtungen 146 und 147 auf, eine, deren Zylinder mit dem oberen Abschnitt 140 des Drehmomentschlüssels verbunden ist und deren Kolben mit dem unteren Abschnitt 141 des Drehmomentschlüssels verbunden ist, und die andere, deren Zylinder und Kolben umgekehrt mit den beiden Abschnitten des Drehmomentschlüssels verbunden sind, so daß die Kolben-Zylindervorrichtungen 146 und 147 die beiden Abschnitte des Drehmomentschlüssels durch Kraftantrieb in beiden Richtungen relativ zueinander und um die Achse des eingespannten Gestängerohres drehen können. Die beiden Abschnitten 140 und 141 des Drehmomentschlüssels sind selbstverständlich mit dem Gestell des Wagens 34 geeignet verbunden, und zwar auf eine Weise, durch die sie an einer Vertikalbewegung relativ zu dem Wagen und an einer Horizontalverschiebung relativ zu diesem aus Positionen, in welchen ihre Einspannbacken mit der vertikalen Achse der Dreheinrichtung 40 richtig ausgerichtet sind, gehindert sind.
Der Wagen 34, die Kabine 42 und der Drehmomentschlüssel 41 sind mit dem oberen der beiden Wagen 32 und 33 durch eine sich vertikal erstreckende Kolben-Zylindervorrichtung 148 verbunden, deren Zylinder an dem Wagen 33 starr befestigt ist und deren Kolbenstange 149 bei 150 mit dem oberen Ende der Kabine verbunden ist. Diese Befestigung gestattet der Kabine und dem Drehmomentschlüssel, sich mit dem oberen Parallelogramm-Mechanismus und den zugeordneten Teilen aufwärts und abwärts zu bewegen und außerdem durch die Kolben-Zylindervorrichtung 148 relativ zu dem Wagen 33, dem Wagen 32 und dem Parallelogramm-Mechanismus aufwärts und abwärts betätigt werden zu können. Der Zweck dieser relativen Vertikalbewegung der Kabine und des Drehmomentschlüssels ist es, zu ermöglichen, daß der Drehmomentschlüssel leicht in eine richtige Position zur effektiven Erfassung der beiden verbundenen Verbindungsenden eingestellt werden kann, um die Verbindung zwischen denselben herzustellen oder zu lösen.
Die untere Rohrhalteeinheit 39 ist vorgesehen, den Rohrzug 23 auf eine Weise fest einzuspannen, daß dieser gegen Rotation festgehalten wird und die Rohreinheit zur Hebebewegung durch die Einheit 39 getragen wird. Zu diesem Zweck haben die Backen 118 der Einheit 39 Einspannwerkzeuge 218 mit Schultern, die sich sowohl vertlkal als auch horizontal erstrecken, um eine Drehbewegung des Rohres zu verhindern und außerdem das Gewicht des gesamten Rohrzuges durch die Einheit 39 abzustützen. Die beiden Backen 118 der Einheit 39 sind langgestreckt, und ihre inneren Enden sind bei 149 und 150 mit dem Körper 117 der Einheit 39 zur Schwenkbewegung um zwei parallele vertikale Achsen 153 zwischen der mit ausgezogenen Linien dargestellten Einspannposition in Fig. 9 und der mit strichpunktierten Linien in dieser Figur dargestellten Position verbunden. Der Kolben einer Kolben- Zylindervorrichtung 152, deren Zylinder an dem Körper 117 fest angebracht ist, betätigt ein Teil 154 längs einer horizontalen Achse 155, wobei dieses Teil 154 bei 156 und 157 mit zwei Verbindungsgliedern 158 schwenkbar verbunden ist, welche ihrerseits bei 159 und 160 mit den Armen oder Backen 118 schwenkbar verbunden sind, und zwar in einer Relation, daß die Backen bei einer Axialbewegung des Kolbens innerhalb der Einheit 152 aufeinander zu und voneinander weg geschwenkt werden. Die Stange 114 und die mit ihr verbundenen Teile halten den Körper 117 in einer Position, in welcher die Achsen der Schwenkverbindungen 153 der Backen 118 sich direkt vertikal erstrecken, und in welcher die Achse 120 der Einspannbacken 118 und eines durch diese gehaltenen Rohres direkt vertikal und mit der Achse 119 der oberen Rohrhalteeinheit und den Achsen der Dreheinrichtung 40 und des Drehmomentschlüssels 41 in der inneren Position der Arme 36 und 37 in den Fig. 1 und 7 ausgerichtet ist.
Die obere Rohrhalteeinheit 38 (Fig. 8) gleicht in mancher Hinsicht der unteren Einheit 39, dient aber nur zum Festhalten oder Zentrieren des erfaßten Teiles des Rohres, ohne dabei dessen Drehung zu verhindern. Die Einheit 38 hat zwei Arme 161, die bei 162 mit dem Körper 118' der Einheit 38 und mit dem Zylinder einer Kolben-Zylindervorrichtung 163 schwenkbar verbunden sind, um die Arme zur Öffnungs- und Schließbewegung zwischen den mit ausgezogenen und mit strichpunktierten Linien dargestellten Position in Fig. 8 zu montieren. Ein Teil 164, das durch den Kolben des Zylinders 163 betätigt wird, ist bei 165 mit einem Paar Verbindungsgliedern 166 schwenkbar verbunden, deren entgegengesetzte Enden mit Armen 161 bei 167 schwenkbar verbunden sind, um bei einer Axialbewegung des Kolbens die Arme zu öffnen und zu schließen. Statt Einspannwerkzeugen tragen die Backenarme 161 Rollen 168, die das Rohr erfassen und sich um vertikale Achsen drehen, welche zu der Achse des Rohres parallel sind, um eine freie Drehung des Rohres um die Achse 119 zu gestatten. In der geschlossenen Position erfassen die Rollen 168 das Rohr und umschließen dasselbe, um es in zentriertem Zustand zu der Achse 119 zu halten, in welchem es sich direkt vertikal erstreckt, wogegen in der offenen Position der Arme 161 die Rollen weit genug voneinander entfernt sind, um der Rohrhalteeinheit zu gestatten, sich an das Rohr und von demselben weg zu bewegen. Es ist selbstverständlich klar, daß sämtliche Schwenk- und Drehachsen in den Verbindungen nach den Fig. 8 und 9 sich direkt vertikal und parallel zueinander erstrecken, um die erläuterte Art von Betrieb zu erzielen.
Die Fingerbühne 24 ist in mancherlei Hinsicht mit herkömmlichem Aufbau versehen und weist zwei Gebilde 169 und 170 auf entgegengesetzten Seiten des zentralen Teiles 76 der Fingerbühne auf, wobei jedes der Gebilde 169 und 170 eine Reihe von parallelen horizontalen Fingern 171 hat, die weit genug voneinander entfernt sind, um in der Führungsbahn 172, die zwischen jedem Paar aufeinanderfolgender Finger gebildet ist, die oberen Enden einer Reihe von Rohrzügen aufnehmen zu können. Die Durchlässe oder Führungsbahnen 172 zwischen den verschiedenen Fingern erstrecken sich mit ihren Längsachsen 173 direkt rechtwinklig zu der zuvor erwähnten Radialebenen 54, welche die Achsen 61 und 79 der synchronisierten unteren und oberen Spindelbetätigungsvorrichtungen enthält, die die Richtung der Zurückziehbewegung des Säulengebildes und eines getragenen Rohres festlegen. Die Rohre werden in den Führungsbahnen oder Durchlässen 172 durch zwei Serien von als Segmente ausgebildeten Stangen 174 (Fig. 3 und 20) gehalten, wobei diese Stangen durch zwei Motoren 175 und 176 unter der Steuerung der Bedienungsperson betätigt werden. Gemäß der Darstellung in Fig. 21 treibt der Motor 175 eine horizontale Welle 177 über ein Untersetzungsgetriebe 178 an, und um die Welle ist eine Reihe von einer Art Kettenrädern 179 angeordnet, die jeweils vier Vorsprünge 180 haben, welche an gleichmäßig auf einem Kreis beabstandeten Stellen angeordnet sind, wie es in Fig. 20 zu erkennen ist. Jede Stange 174 weist eine gelenkige Reihe von Verbindungsgliedern 181 auf, die bei 182 drehbar verbunden sind, wobei jedes Verbindungsglied eine Öffnung hat, die in der Lage ist, einen der Vorsprünge 180 eines entsprechenden der Kettenräder 179 aufzunehmen, so daß die Drehung der Kettenräder bewirkt, daß die Gelenkstange in Längsrichtung über die verschiedenen Ausnehmungen oder Durchlässe 172 der Rohraufnahmebahnen eines entsprechenden Fingerbühnenabschnittes 169 oder 170 vorgeschoben werden kann. In einer zurückgezogenen Position jeder Stange hängen wenigstens ein oder zwei Verbindungsglieder am Ende dieser Stange 183 nach unten, wie es in Fig. 20 gezeigt ist. Durch Drehung des Rades 179 in Fig. 20 im Gegenuhrzeigersinn bewegen sich die Verbindungsglieder nacheinander in dem oberen Teil von Fig. 20 nach links und über die verschiedenen Rohraufnahmeausnehmungen oder -durchlässe 172 zwischen den Fingern 171. Jedes der Kettenräder 179 ist um die Welle 177 drehbar und kann mit der Welle zur Drehung mit derselben lösbar verkeilt werden, indem eine einzelne Kupplung 184 betätigt wird, die dem Kettenrad zugeordnet ist, und kann gegen Drehung durch eine Bremse 185 festgehalten werden. Eine Bedienungsperson in der Steuerkabine kann irgendeine der Kupplungen betätigen, um den Vorschub von irgendeiner der Stangen zum Halten von irgendeinem der gelagerten Rohre in der Fingerbühne zu bewirken, und beim Lösen der Kupplung dient die zugeordnete Bremse 185 zum automatischen Arretieren der Stange in dieser Einstellung, bis sie anschließend wieder betätigt wird, um ein anderes Rohr in einer nächsten folgenden der Fingerbühnenausnehmungen 172 festzulegen.
Die Rohraufnahmeführungsbahnen 172a an den linken Enden der beiden Abschnitte 169 und 170 der Fingerbühne sind bei Betrachtung in Fig. 3 breiter als die anderen Führungsbahnen, um Schwerstangen aufzunehmen, die einen größeren Durchmesser haben als die anderen Rohrabschnitte eines Bohrstranges. Um Raum für diese mit größerem Durchmesser versehenen Schwerstangen zu schaffen, werden nur abwechselnde der Schienen 174 benutzt, um sich über die Führungsbahnen 172a zu erstrecken, wobei diese Schienen an dem Ende ihrer Bahn mit Gatterteilen 186 in Berührung bringbar sind, die bei 187 zur Schwenkbewegung zwischen der mit ausgezogenen Linien dargestellten inaktiven Position in Fig. 20 und der mit unterbrochenen Linien dargestellten aktiven Ausfahrposition über der Führungsbahn angelenkt sind. Der Endabschnitt der Schiene erfaßt die rechte Seite des Elementes 186 bei Betrachtung in Fig. 20 und lenkt dieses Element in seine mit unterbrochener Linie dargestellte Position aus. Zwischenschienen ist kein Gatterelement 186 zugeordnet, so daß Zwischenräume verbleiben, die zur Aufnahme von Schwerstangenabschnitten größeren Durchmessers breit genug sind.
Das ferngesteuerte Hebezeug 25 (Fig. 18 und 19) weist einen starren Körper 188 auf, der sich gänzlich um einen Rohrzug erstrecken kann und Schleifen 189 an diametral entgegengesetzten Stellen hat zur Berührung mit den Aufhängegliedern 26 auf eine Weise, daß der Körper der Vorrichtung mit seiner Achse 190 in einem direkt vertikalen Zustand gehalten wird. Vier Fangkeile 191 sind in dem Körper an kreisförmig beabstandeten Stellen enthalten und sind vertikal zwischen der mit unterbrochener Linie dargestellten zurückgezogenen Position in Fig. 19 und der mit ausgezogener Linie dargestellten aktiven Position in dieser Figur vertikal betätigbar. In der gestrichelten Position sind die Fangkeile aufwärts und radial auswärts weit genug zurückgezogen, um den Werkzeugverbindungen eines Rohrstranges zu gestatten, sich aufwärts und abwärts durch das Hebezeug zu bewegen, während die Fangkeile in der mit ausgezogener Linie dargestellten aktiven Position sind, in der ihre geneigten, aufwärts gewandten inneren Oberflächen 192 mit den abwärts gewandten, geneigten Schulterflächen 193 an den Werkzeugverbindungen in Anlage bringbar sind, um einen Zug des Rohrstranges an dem Hebezeug abzustützen. Eine untere Verengung 194 in dem Körper des Hebezeuges unterstützt das Führen des Hebezeuges relativ zu dem oberen Ende eines Rohrabschnittes.
Zwei Kolben-Zylindervorrichtungen 195 auf diametral entgegengesetzten Seiten des Hebezeugkörpers 188 betätigen die Fangkeile aufwärts und abwärts zwischen ihren Einspann- und gelösten Positionen. Zu diesem Zweck ist der Zylinder 196 jeder Kolben-Zylindervorrichtung 195 als ein Teil eines Teiles 197 ausgebildet, der zwei Verriegelungselemente 198 aufweist, welche die zugeordneten Fangkeile mit dem Teil 197 zur Bewegung aufwärts und abwärts mit demselben verbinden. Jedes Element 198 hat einen zylindrischen Schaft 199, der in einem sich radial erstreckenden Durchlaß 200 in dem Teil 197 verschiebbar aufgenommen und dadurch zur Bewegung radial einwärts und auswärts in bezug auf die vertikale Achse 190 des Hebezeuges geführt ist. Ein vergrößerter Kopf 202 an dem inneren Ende des Schaftes 199 des Elementes 198 ist in einer Ausnehmung 203 in dem entsprechenden Fangkeil aufgenommen, um den Fangkeil relativ dazu zu halten, wogegen eine Feder 204 auf einen äußeren Kopf 205 des Verriegelungselementes 198 einwirkt, um das Verriegelungselement und den damit verbundenen Fangkeil nachgiebig radial nach außen zu drängen. Wenn der Fangkeil in seiner oberen Position ist, hält ihn daher die Feder 204 außen an dem Körper 188 und in seinem zurückgezogenen Zustand und verhindert eine unbeabsichtigte Abwärtsbewegung des Fangkeiles, bis er unter Krafteinwirkung durch die Kolben-Zylindervorrichtung 195 nach unten bewegt wird. Bei dieser Abwärtsbewegung bewirken die vertikal beabstandeten Gruppen von Kurvenflächen 205 an dem Fangkeil und dem Körper 188, daß der Fangkeil radial einwärts bewegt wird, um in abstützende Berührung mit einem Bohrrohr zu kommen. Die Kolbenstange 206 jeder Kolben-Zylindervorrichtung 195 kann zwei Enden haben und an ihrem oberen und unteren Ende mit Ösen 207 des Körpers 188 verbunden sein. Die Achse 208 der Kolben-Zylindervorrichtung erstreckt sich vertikal und parallel zur Achse 190, damit die gewünschte Auf- und Abwärtsbetätigung der Fangkeile erzielt wird.
Die Fig. 22 bis 24 zeigen die Maschine 10, wie sie erscheint, wenn sie benutzt wird, um das Absenken eines Verrohrungsstranges 220 in ein Bohrloch 18 zu unterstützen. Während dieses Prozesses dient die Maschine zum Halten eines Verrohrungsabschnittes 220a in vertikaler Ausrichtung mit den oberen Enden 221 des Verrohrungsstranges, der sich bereits in dem Bohrloch befindet, und zum Drehen des Abschnittes 220a, um sein unteres, mit Außengewinde versehenes Ende 222 in das obere, mit Innengewinde versehene Buchsenende 223 des Stranges einzuschrauben. In Fig. 22 sind das Säulengebilde 31 und die daran gehalterten Teile eine kurze Strecke nach rechts von ihrer Position in Fig. 1 zurückgezogen, so daß die obere Bohrrohrhalteeinheit 38 und der Drehmomentschlüssel 41 weit genug nach rechts zurückgezogen sind, um Kontakt mit der Verrohrung zu vermeiden. Zum Einspannen der Verrohrung an einer oberen Stelle sind zwei Backen 224 an den Backen 118 der Einheit 39 der Maschine starr befestigt und stehen darüber hinaus nach links vor, wenn man sie in den Fig. 22 und 23 betrachtet. Diese Backen 224 können an den Backen 118 auf irgendeine zweckmäßige Weise befestigt sein, zum Beispiel durch Befestigungselemente, wie es schematisch bei 225 dargestellt ist, damit sie mit den Backen 118 durch die Kolben-Zylindervorrichtung 152 zwischen dem mit ausgezogenen Linien dargestellten Verrohrungseinspannzustand in Fig. 23 und dem in dieser Figur mit unterbrochenen Linien dargestellten Zustand bestätigt werden können. Die Backen 224 haben innere, zylindrisch gekrümmte, komplementäre Oberflächen 226, die entsprechend der äußeren Oberfläche des Verrohrungsabschnittes 220a gekrümmt sind und dazu dienen, die Verrohrung auf eine Weise einzuspannen, daß sie gegen eine Horizontalbewegung festgehalten wird, wogegen gleichzeitig eine Drehung der Verrohrung relativ zu den Backen 224 gestattet wird und außerdem eine Vertikalbewegung der Verrohrung relativ zu diesen Bakken möglich ist.
An einer Stelle mit Abstand unterhalb der Einheit 39 und der befestigten Backen 224 wird die Verrohrung durch eine motorisch angetriebene Verrohrungszange 227 erfaßt und gedreht, die an dem Wagen 33 am unteren Ende Armes 37 angebracht ist. Wenn die Vorrichtung zum Absenken einer Verrohrung benutzt werden soll, wird die Dreheinrichtung 40 von dem Wagen 33 entfernt, indem die Befestigungselemente 228 entfernt werden, mit denen die Dreheinrichtung an dem Wagen befestigt ist, und dann wird die mit Motorantrieb versehene Zange 227 an dem Wagen 33 mittels Befestigungselementen befestigt, die schematisch bei 229 dargestellt sind. Die Zange 227 kann einen herkömmlichen Aufbau haben, mit einem Körper 230, der aus einem Hauptabschnitt 231 gebildet ist und zwei äußeren Backen 232, die mit dem Körper 231 bei 331 zur Schwenkbewegung relativ zu diesem zwischen den in Fig. 24 mit ausgezogener Linie dargestellten geschlossenen Positionen und den mit unterbrochener Linie dargestellten offenen Positionen, in denen ein Abschnitt der Verrohrung in die und aus der Zange bewegt werden kann, verbunden sind. In dem geschlossenen Zustand erfassen die Einspannelemente 234 der Zange die Verrohrung, spannen sie ein und drehen sie um die vertikale Achse 17 der Verrohrung, um eine Gewindeverbindung an ihrem unteren Ende herzustellen oder zu lösen, wenn die Einspannelemente durch einen ferngesteuerten Motor, der bei 235 dargestellt ist, um die Achse 17 drehangetrieben werden. Die Backen 231 können durch Kolben- Zylindervorrichtungen 233 geöffnet und geschlossen werden und können in geschlossenem Zustand durch eine Verriegelungsvorrichtung 236 lösbar verriegelt werden, welche durch eine Kolben-Zylindervorrichtung 336 betätigt wird. Der Verrohrungszug ist auf gehängt wird bis in Berührung mit dem oberen Buchsenende 221 des Verrohrungsstranges durch ein Hebezeug 237 abgesenkt, das an dem beweglichen Block 27 aufgehängt ist.
Um nun einen Betriebszyklus der Maschine zu beschreiben, wird angenommen, daß der gesamte Bohrstrang am Anfang in dem Bohrloch ist und daß es erwünscht ist, den Strang aus dem Bohrloch zu entfernen und Züge aus jeweils drei Rohren in dem Fingerbühnenbereich nacheinander zu stapeln. Während des Bohrvorganges ist das Säulengebilde 31 der Rohrhandhabungsmaschine in der Bereitschaftsposition, die in Fig. 1 bei 31' mit unterbrochenen Linien dargestellt ist und in der die Rohrhandhabungseinheiten 38 und 39, die Dreheinrichtung 40 und der Drehmomentschlüssel 41 alle seitlich weg aus der Berührung mit dem Rohrstrang zurückgezogen sind. Die Grenze des Bereiches der Schwenkbewegung der Arme 36 und 37 ist so, daß in ihren extremen inneren Positionen nach Fig. 1 die Rohrhalteeinheiten 38 und 39 ihre Achsen mit den Achsen der Dreheinrichtung 40 und des Drehmomentschlüssels 41 direkt vertikal ausgerichtet haben, so daß alle diese Einheiten zur gleichzeitigen Anlage an einem Rohrzug angeordnet sind, wenn das Säulengebilde einwärts in die Fig. 1 mit ausgezogener Linie dargestellte Position bewegt wird. Vor dieser Bewegung der Maschine aus ihrem Bereitschaftszustand wird das Hebezeug 25 um das obere Ende des oberen Rohrzuges abgesenkt, und die Fangkeile des Hebezeuges werden unter der Fernsteuerung der Windenbetätigungsperson, die ein Ventil 209 betätigt, um Druckmittel den Zylindern des Hebezeuges zuzuführen und seine Fangkeile abwärts zu bewegen, nach unten bewegt. Die Fangkeile sind dann in einem Zustand, in welchem sie das Bohrrohr erfassen und das Hebezeug in die Lage versetzen, den Strang aus der in Fig. 1 gezeigten Position anzuheben. Nachdem das Hebezeug und der Strang in diese Position angehoben worden sind, kann die Fangkeilbaugruppe 15 betätigt werden, um den Strang unmittelbar unterhalb des oberen Drei-Abschnitte-Zuges zu erfassen und den Strang in dem Bohrloch abzustützen. Das Hebezeug kann dann durch Fernsteuerung gelöst und aufwärts von dem Strang weggezogen werden, woraufhin die Bedienungsperson einen Schalter 210 in der Kabine 42 betätigt, um die Motoren 63 und 80 gleichzeitig und im Gleichlauf in Gang zu setzen und das obere und untere Ende des Säulengebildes 31 in präzise synchronisierter Beziehung nach links und in die in Fig. 1 mit ausgezogener Linie dargestellte Position zu bewegen, in welcher das Säulengebilde direkt vertikal bleibt und die verschiedenen vertikal ausgerichteten Einheiten 38, 39, 40 und 41 alle um den Rohrzug aufgenommen sind. Die Backen sind selbstverständlich während dieser Bewegung des Säulengebildes und der daran angebrachten Teile nach links vollständig geöffnet, um den verschiedenen Einheiten 38, 39, 40 und 41 zu ermöglichen, sich so um das Rohr zu bewegen. Das linke Ende des horizontalen Hubes des Säulengebildes ist präzise festgelegt, um die Einheiten 38, 39, 40 und 41 exakt in der Bohrlochmittellinie akkurat festzulegen, wobei ein Anschlag die Linksbewegung in dieser position begrenzt und somit irgendem Erfordernis einer genauen Steuerung der Positionierung der Säule durch die Bedienungsperson vermeidet. Durch Betätigung eines weiteren Schalters oder Ventiles 211 in der Steuerkabine betätigt die Bedienungsperson die Kolben-Zylindervorrichtung 148, um die Kabine und den Drehmomentschlüssel nach Bedarf aufwärts und abwärts zu bewegen und den oberen und unteren Abschnitt des Drehmomentschlüssels in die richtige Anlage an dem unteren Ende eines Rohrabschnittes und dem oberen Ende eines weiteren Rohrabschnittes zu bringen. Bei Bedarf kann diese Bewegung ergänzt werden durch Betätigung der Kolben-Zylindervorrichtung 127, um alle Wagen aufwärts und abwärts längs des Säulengebildes zu bewegen. Die Bedienungsperson betätigt dann ein zusätzliches Steuerventil oder einen zusätzlichen Schalter 212 in der Kabine, um die Backen des Drehmomentschlüssels 41 zu schließen und zu bewirken, daß der Drehmomentschlüssel das Verbindungsende, das durch seinen oberen Abschnitt erfaßt, ist, unter Kraftausübung im Gegenuhrzeigersinn relativ zu dem verbundenen Verbindungsende, das durch seinen unteren Abschnitt erfaßt ist, zu drehen, um die Gewindeverbindung an dieser Stelle zu trennen. Der Drehmomentschlüssel kann dann geöffnet werden, woraufhin die Backen der Dreheinrichtung 48 geschlossen werden können und die Motoren dieser Dreheinrichtung durch Betätigung eines weiteren Schalters oder von weiteren Schaltern 213 in der Kabine betätigt werden, um die Dreheinrichtung zu veranlassen, den Zug 23 zu erfassen und relativ zu dem übrigen Teil des Stranges schnell zu drehen, um das Trennen dieses Zuges von dem Strang zu beenden. Zu der Zeit, zu der die Dreheinrichtung an dem Gestänge festgespannt ist, betätigt die Bedienungsperson einen weiteren Schalter oder ein weiteres Ventil 214 in der Kabine, um die Backen der oberen Rohrhalteeinheit 38 auf eine Weise zu schließen, die die Einheit in die Lage versetzt, den oberen Teil des Zuges festzuhalten und ihn in richtiger Position zu halten, während die Dreheinrichtung ihn von dem oberen Ende des Stranges losschraubt. Nachdem der Zug losgeschraubt worden ist, betätigt die Bedienungsperson ein weiteres Ventil oder einen weiteren Schalter 215 in der Kabine, um die Backen der unteren Rohrhalteeinheit 39 fest genug an dem Zug zu schließen, um den Zug anzuheben, wobei die Vertikalbewegung desselben durch Betätigen der Kolben-Zylindervorrichtung 127 erzielt wird, wodurch die verschiedenen Wagen 32, 33 und 34 und die angeschlossenen Teile weit genug aufwärts gezogen werden, um das untere Ende des Zuges vollständig aus dem oberen Buchsenende des übrigen Teiles des Bohrstranges herauszuziehen.
Wenn der Zug auf diese Weise angehoben worden ist, betätigt die Bedienungsperson wieder die Motoren 63 und 80 im Gleichlauf, um das Säulengebilde un den durch dieses gehalterten Zug nach rechts in die in Fig. 1 mit unterbrochener Linie dargestellte Bereitschaftsposition zu bewegen, wobei aber der Zug und die angeschlossenen Teile etwas über ihre in Fig. 1 gezeigte Position angehoben sind, wie erläutert. Während dieses Zurückziehens kann der Bohrer beginnen, das Hebezeug abzusenken, um einen als nächsten folgenden Zug zum Entfernen durch die Maschine zu erfassen. Wenn das Säulengebilde 31 die mit unterbrochener Linie gezeigte zurückgezogene Reserveposition in Fig. 1 erreicht, oder vor derselben, je nach Bedarf, betätigt die Bedienungsperson einen Schalter oder ein Ventil 216 in der Kabine, um einen Drehantrieb 45 am unteren Ende des Säulengebildes einzuschalten und die Säule und die gehalterten Teile einschließlich des aufgehängten Zuges 23 um 90º um die Achse 46 zu schwenken und so den Zug auf eine Seite des zentrales Teiles 76 der Fingerbühne 24 zu schwenken, zum Beispiel aus der in Fig. 3 bei 23a dargestellten Position in die in dieser Figur bei 23b dargestellte Position. Die Bewegung des Säulengebildes und der gehalterten Teile nach rechts wird über die Position 23b des Zuges hinaus und solange fortgesetzt, bis der Zug eine Position gegenüber einer besonderen der Rohraufnahmeführungsbahnen 172 in der Fingerbühne erreicht, in der dieser besondere Zug untergebracht werden soll. Zum Beispiel, ein erster Zug würde normalerweise an eine Stelle gegenüber der Führungsbahn 172 bewegt werden, die sich in Fig. 3 ganz rechts außen befindet, wie zum Beispiel in die Position, die in dieser Figur bei 23c dargestellt ist. Die Bedienungsperson gibt dann die Dreheinrichtung frei und betätigt einen Schalter oder ein Ventil 217 in der Kabine, was zur Folge hat, daß Druckmittel der Kolben-Zylindervorrichtung 94 zugeführt wird, welche die Arme 36 und 37 und die beiden Rohrhalteeinheiten 38 und 39 und den dadurch gehalterten Zug aus der in Fig. 5 mit unterbrochener Linie gezeigten Position in eine Position bewegt, die in dieser Figur mit ausgezogener Linie dargestellt ist. Während dieser Schwenkbewegung der Arme und des übrigen Teiles des Parallelogramm-Mechanismus bewegt sich das Rohr abwärts, während es sich seitlich bewegt, und diese Bewegung wird fortgesetzt, bis der Zug das Ende der Führungsbahn 172 erreicht oder einen vorher in die selbe Führungsbahn eingeführten Zug berührt. Wenn der Zug diese richtige Lage erreicht hat, betätigt die Bedienungsperson eine Steuereinrichtung 218 in der Kabine, um einen der Motoren 175 oder 176 und eine der Kupplungs- und Bremsvorichtungen 184 - 185 zu betätigen, um eine der Schienen 174 weit genug zu bewegen, um diese Führungsbahn 172 zu überqueren und den Zug in seiner Position in dieser Führungsbahn zu verriegeln. Wenn der Zug richtig angeordnet ist, betätigt die Bedienungsperson die Kolben-Zylindervorrichtung 127, um die Wagen 32, 33 und 34 und den Zug nach unten zu bewegen, bis der Zug das Bohrturmdeck berührt. Die Rohrhalteeinheiten 38 und 39 werden dann ferngesteuert durch die Bedienungsperson geöffnet, die Kolben-Zylindervorrichtung 94 wird betätigt, um die Arme in ihre zurückgezogenen Positionen zu verschwenken, in welchen die Bewegungen die Paßanschläge begrenzt wird, und die Maschine wird zurück in die Bereitschaftsposition gebracht, indem die Säule nach links verschoben und das Säulengebilde um die Achse 46 gedreht wird. Die Prozedur kann dann für jeden folgenden Zug wiederholt werden, bis alle Züge in der Fingerbühne untergebracht sind.
Die Prozedur zum Zurückbringen des Stranges in das Bohrloch ist in den meisten Punkten das Umgekehrte der oben erläuterten Prozedur. Die Maschine wird zuerst mit einer ausgewählten Führungsbahn 172 der Fingerbühne in eine Linie gebracht, und die Arme 36 und 37 werden dann ausgefahren, bis die Rohrhalteeinheiten 38 und 39 den Zug berühren und stoppen. Diese Halteeinheit werden dann geschlossen und um den Zug festgespannt, und der Zug wird von dem Deck durch Anheben der Wagen und der verbundenen Vorrichtung relativ zu dem Säulengebilde angehoben. Die Arme und der durch sie gehalterte Rohrzug werden dann in die voll zurückgezogene Position verschwenkt, der Drehmomentschlüssel wird vertikal in eine Position eingestellt, in welcher sein oberer Abschnitt das untere Zapfenende des Zuges berührt, und die Dreheinrichtung wird an dem Zug festgespannt. Die Maschine wird horizontal so weit wie die Reserveposition verschoben und um 90º in die Bohrlochmittellinie gedreht, wo sie warten kann, wenn der Strang noch nicht in der richtigen Position zur Aufnahme des Zuges ist. Nachdem der Strang, der bereits in dem Bohrloch ist, in eine Position nahe dem Bohrturmdeck abgesenkt und durch die Fangkeilvorrichtung 15 aufgehängt worden ist, kann die Bedienungsperson das Säulengebilde 31 und den durch dieses gehalterten Zug in die Bohrlochmittellinie oberhalb des oberen Endes des Bohrstranges bewegen, woraufhin die Wagen 32, 33 und 34 abgesenkt werden können, um den Zug abwärts in Berührung mit dem oberen Ende des Stranges zu bewegen, so daß die Dreheinrichtung 40 den Zug drehbar in das obere Buchsenende des Stranges vorbewegen kann, und der Drehmomentschlüssel 41 kann betätigt werden, um die Verbindung anzuziehen. Eine automatische Verriegelung, die schematisch bei 219 zwischen der unteren Rohrhalteeinheit 39 und der Dreheinrichtung 49 dargestellt ist, dient zum automatischen Lösen der Einheit 39 aus ihrem festgespannten Erfassungszustand an dem Rohrzug, wenn die Dreheinrichtung betätigt wird, um so der Dreheinrichtung zu gestatten, das Gestänge zu drehen. Die obere Gestängehalteeinheit 38 unterstützt das Festlegen des Gestänges während des Dreh- und Anziehvorganges. Nachdem der Zug vollständig mit dem Strang verbunden worden ist, kann die Bedienungsperson das Hebezeug 25 mit dem oberen Ende des hinzugefügten Zuges in Eingriff bringen, und wenn alle Backen der Einheiten 38, 39, 40 und 41 geöffnet sind, können das Säulengebilde 31 und die durch dieses gehalterten Teile in die Reserveposition zurückgezogen und dann verschwenkt und horizontal in eine Position verschoben werden, um den als nächsten folgenden Zug aus der Fingerbühne aufzunehmen.
Wenn die Maschine zum Absenken eines Verrohrungsstranges in das Bohrloch 18 benutzt werden soll, werden die Backen 224 mit der Rohrhalteeinheit 39 in der Relation verbunden, die in den Fig. 22 und 23 veranschaulicht ist, die Dreheinrichtung 40 wird von dem Wagen 33 entfernt, und die motorgetriebene Verrohrungszange 227 wird an dem Wagen 33 befestigt. Das Säulengebilde 31 wird eine kurze Strecke nach rechts aus der Position in Fig. 1 in die Position in Fig. 22 zurückgezogen, in welcher die Verrohrungs-einspannteile der Backen 224 und die Verrohrungszange 227 um die vertikale Achse 17 des Bohrloches zentriert und mit derselben ausgerichtet sind. Die Backen 224 können in ihre mit unterbrochener Linie dargestellte Position von Fig. 23 geöffnet werden, und die Einspannelemente 234 der Verrohrungszange 227 können radial nach außen in ihre offenen Position zurückgezogen werden, in welchen das Hebezeug 237 und ein auf gehängter Zug 220a der Verrohrung längs der Achse 236 und abwärts in die Verrohrungszange 227 in eine Position, wie die in Fig. 22 dargestellte, abgesenkt werden können. Die Backen 224 können dann geschlossen werden, um die Verrohrung ausreichend fest einzuspannen und sie gegen horizontale Bewegung effektiv und formschlüssig festzuhalten, während gleichzeitig eine Dreh- und Vertikalbewegung der Verrohrung in diese zentrierte Position gestattet wird. Der Betätigungsmotor oder die Betätigungsvorrichtung 235 der Verrohrungszange wird dann durch die Bedienungsperson in der Kabine 42 eingeschaltet, um den Verrohrungsabschnitt 220a fest einzuspannen und ihn zum Verbinden seines unteren Gewindeendes 222 mit dem Buchsenende 221 des Verrohrungsstranges zu drehen. Die Zange kann angepaßt werden, um eine Abwärtsbewegung des Verrohrungsabschnittes während der Herstellung dieser Gewindeverbindung zu gestatten, damit das Gewinde 222 in die Buchse 221 hineinbewegt werden kann. Es ist außerdem vorgesehen, daß bei Bedarf der Wagen 33 mit dem Verrohrungszug während des Herstellens der Gewindeverbindung abgesenkt werden kann.
Während der Verrohrungsabschnitt 220a dem oberen Ende des Stranges 220 hinzugefügt wird, ist der Strang durch eine Fangkeilbaugruppe 238 abgestützt, die in dem Bohrturmdeck 13 montiert ist. Nachdem der Abschnitt 220a an dem Strang befestigt worden ist, kann diese Fangkeilbaugruppe 238 gelöst werden, um die Abwärtsbewegung des Stranges zu gestatten, und das Hebezeug 237 kann abgesenkt werden, um den Abschnitt 220a in das Bohrloch zu bewegen. Die Verrohrungszange 227 kann geöffnet werden, und das Säulengebilde 31 kann nach rechts bewegt werden, bis sich das obere Ende des Abschnittes 220a unmittelbar oberhalb der Fangkeilbaugruppe 238 befindet, wobei an dieser Stelle die Fangkeilbaugruppe betätigt werden kann, um den Strang abzustützen, so daß das Hebezeug von dem Abschnitt 220a gelöst werden kann, um einen als nächsten folgenden Verrohrungsabschnitt aufzunehmen. Die oben erläuterten Schritte werden dann wiederholt, um diesen Abschnitt dem Strang hinzuzufügen, und der Prozeß wird fortgesetzt, bis eine gewünschte Länge der Verrohrung in das Bohrloch abgesenkt worden ist.

Claims

1. Bohrgestängehandhabungsmaschine zur Verwendung in einem Bohrturm (11), der einen Rohrstrang (16), welcher sich vertikal längs einer Achse (17) eines Bohrloches (18) erstreckt, und ein Gestell (24) zum Empfangen und Halten einer Reihe von Gestängeabschnitten (20) aus dem Strang (16) in im wesentlichen vertikal verlaufendem Zustand hat, mit:

einem Tragsäulengebilde (31), das sich im wesentlichen vertikal erstreckt und insgesamt horizontal bewegbar ist, um die Gestängeabschnitte (20) in dem Gestell (24) zu lagern oder diese daraus wieder zu entnehmen;

zwei vertikal beabstandeten und vertikal ausgerichteten Rohrhalteeinheiten (38, 39), die durch das Tragsäulengebilde (31) zum Bewegung mit demselben getragen und dafür ausgebildet sind, einen Gestängeabschnitt (20) an vertikal beabstandeten Stellen zu erfassen und zu halten und das Rohr während dieser Bewegung in vertikalem Zustand zu halten; und

einer Einrichtung (43, 44, 45) zum Bewegen des Tragsäulengebildes (31) und der Rohrhalteeinheiten (38, 39), die durch dieses getragen werden, und eines vertikalen Gestängeabschnitts (20), der durch die Rohrhalteeinheiten (38, 39) gehalten wird, zwischen einer ersten Position, in der das Tragsäulengebilde (31) sich im wesentlichen vertikal erstreckt und die Rohrhalteeinheiten (38, 39) den Gestängeabschnitt (20) in vertikalem Zustand ausgerichtet mit der Achse (17) des Bohrlochs (18) halten, und einer zweiten Position, in der das Tragsäulengebilde (31) in im wesentlichen vertikal verlaufenden Zustand bleibt, aber horizontal aus der ersten Position versetzt ist, und in der die Rohrhalteeinheiten (38, 39) einen Gestängeabschnitt (20), der durch sie gehalten wird, in vertikalem Zustand in das Gestell (24) oder aus demselben bewegen können;

gekennzeichnet durch eine Steuerstation (42) zum Tragen einer Bedienungsperson, mit Steuereinrichtungen (210-218) zum Bedienen der Maschine, wobei die Steuerstation (42) an dem Tragsäulengebilde (31) montiert ist zum Bewegen mit demselben und mit den Rohrhalteeinheiten (38, 39), und einem Mechanismus (35) zum Verbinden der Rohrhalteeinheiten (38, 39) mit dem Tragsäulengebilde (31) zur Bewegung der Einheiten (38, 39) im Gleichlauf zu dem Tragsäulengebilde (31) hin und von demselben weg in einer Relation, in welcher ein vertikaler Gestängeabschnitt (20), der durch die Einheiten (38, 39) gehalten wird, zu dem Tragsäulengebilde (31) hin und von demselben weg und insgesamt horizontal zu der Steuerstation (42) hin und von derselben weg bewegt wird.

2. Bohrgestängehandhabungsmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (127) zum Auf- und Abbewegen der Steuerstation (42) relativ zu dem Tragsäulengebilde (31).

3. Bohrgestängehandhabungsmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (148) zum Auf- und Abbewegen der Steuerstation (42) in bezug auf das Tragsäulengebilde (31) und in bezug auf die Rohrhalteeinheiten (38, 39).

4. Bohrgestängehandhabungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (30) zwei ähnliche Arme (36, 37) aufweist, die die beiden Rohrhalteeinheiten (38, 39) tragen und zur Schwenkbewegung im Gleichlauf bezüglich des Tragsäulengebildes (31) in einer Relation montiert sind, daß sie die Einheiten (38, 39) im Gleichlauf zu dem Tragsäulengebilde (31) hin und von demselben weg bewegen und einen vertikalen Gestängeabschnitt (20), der durch die Einheiten (38, 39) gehalten wird, zu dem Tragsäulengebilde (31) hin und von demselben weg und insgesamt horizontal zu der Steuerstation (42) hin und von derselben weg bewegen.

5. Bohrgestängehandhabungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstation (42) durch das Tragsäulengebilde (31) an einem Ort unterhalb des Mechanismus (35) getragen wird.

6. Bohrgestängehandhabungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrhalteeinheiten (38, 39) und ein vertikaler Gestängeabschnitt (20), der durch sie gehalten wird, vertikal parallel zu der Achse (17) in bezug auf das Tragsäulengebilde (31) verschiebbar sind.

7. Bohrgestängehandhabungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Rohrdreheinheit (40, 41), die durch das Tragsäulengebilde (31) getragen wird zum Bewegen mit diesem und mit der Steuerstation (42) zwischen der ersten und zweiten Position.

8. Bohrgestängehandhabungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Drehmomentschlüssel (41), der durch das Tragsäulengebilde (31) zum Bewegen mit diesem und mit der Steuerstation (42) und den Rohrhalteeinheiten (38, 39) zwischen der ersten und zweiten Position getragen wird, und einer Dreheinrichtung (40), die durch das Tragsäulengebilde (31) getragen wird zum Bewegen mit diesem und mit der Steuerstation (42) und den Rohrhalteeinheiten (38, 39) und dem Drehmomentschlüssel (41) zwischen der ersten und zweiten Position.

9. Bohrgestängehandhabungsmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstation (42) und der Drehmomentschlüssel (41) und die Dreheinrichtung (40) aufwärts und abwärts in bezug auf das Tragsäulengebilde (31) verschiebbar sind.

10. Bohrgestängehandhabungsmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentschlüssel (41) und die Steuerstation (42) in bezug auf die Dreheinrichtung (40) und die Rohrhalteeinheiten (38, 39) aufwärts und abwärts verschiebbar sind.

11. Bohrgestängehandhabungsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrdreheinheit (40, 41) in bezug auf das Tragsäulengebilde (31) aufwärts und abwärts verschiebbar ist.

12. Bohrgestängehandhabungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (43, 44, 45) zum Bewegen des Tragsäulengebildes (31) eine Einrichtung (43, 44) aufweist zum Wegziehen des sich vertikal erstreckenden Tragsäulengebildes (31) und der Steuerstation (42) und der Rohrhalteeinheiten (38, 39) und eines getragenen vertikalen Gestängeabschnitts (20) von der Achse (17) und eine Einrichtung (45) zum Drehen des sich vertikal erstreckenden Tragsäulengebildes (31) und der Steuerstation (42) und der Rohrhalteeinheiten (38, 39) und eines getragenen Gestängeabschnitts (20) um eine im wesentlichen vertikale Achse (46), um den Gestängeabschnitt (20) zum Bewegen in das Gestell (24) zu positionieren.

13. Bohrgestängehandhabungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (43, 44, 45) zum Bewegen des Tragsäulengebildes (31) zwei synchronisierte Antriebe (43, 44) aufweist, die das Tragsäulengebilde (31) in der Nähe seines oberen bzw. unteren Endes erfassen und dazu dienen, das obere und untere Ende des Tragsäulengebildes (31) im Gleichlauf auf die Bohrlochachse (17) zu und von derselben weg zu bewegen, und eine Einrichtung (45) zum Drehantreiben des Tragsäulengebildes (31) um eine zweite vertikale Achse (46), um es in einer vorbestimmten Richtung auf das Gestell (24) auszurichten.

14. Bohrgestängehandhabungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kameraeinrichtung (135, 137), die durch das Tragsäulengebilde (31) getragen wird zum Bewegen mit demselben zwischen der ersten und zweiten Postion und angeordnet ist zum Betrachten eines Gestängeabschnitts (20), der durch die Rohrhalteeinheiten (38, 39) in Ausrichtung mit der Achse (17) des Bohrloches (18) gehalten wird, in der ersten Position des Tragsäulengebildes (31) und zum Betrachten eines Gestängeabschnitts (20), der durch die Rohrhalteeinheiten in dem Aufbewahrungsgestell (24) gehalten wird, in der zweiten Position des Tragsäulengebildes (31); und eine Monitoreinrichtung (134), die montiert ist zum Bewegen mit der Steuerstation (42) und um eine Darstellung des Gestängeabschnitts (20), der durch die Kameraeinrichtung (135, 137) in der ersten und zweiten Position des Tragsäulengebildes (31) betrachtet wird, einer Bedienungsperson, die sich auf der Steuerstation (42) befindet, zu liefern, um die Bedienungsperson bei der Steuerung der Maschine zu unterstützen.

15. Bohrgestängehandhabungsmaschine nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Kameraeinrichtung (136), die durch das Tragsäulengebilde (31) zum Bewegen mit demselben zwischen der ersten und zweiten Position getragen wird und gerichtet ist zum Betrachten des Gestells (24) in der zweiten Position des Tragsäulengebildes (31).

16. Bohrgestängehandhabungsmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameraeinrichtung zwei Kameras (135, 137) umfaßt, die an den beiden Rohrhalteeinheiten (38 bzw. 39) montiert sind zum Bewegen mit diesen aufwärts und abwärts in bezug auf das Tragsäulengebilde (31) und insgesamt horizontal auf das Tragsäulengebilde (31) zu und von demselben weg und positioniert sind zum Betrachten der beiden Einheiten (38 bzw. 39) und zum Erzeugen von Bildern der beiden Einheiten (38, 39) auf der Monitoreinrichtung (134) in unterschiedlichen Positionen der Einheiten (38, 39) und der Kameras (135, 137).

17. Bohrgestängehandhabungsmaschine nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine dritte Kamera (136), die zum Bewegen mit dem Tragsäulengebilde (31) montiert und aufwärts auf die Unterseite des Gestells (24) gerichtet ist, wenn die Rohrhalteeinheiten (38, 39) in dem Aufbewahrungsgestell (24) sind.