NO302838B1 - Anordning for å rotere et rör - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en anordning for å rotere et rør, nærmere bestemt en anordning ved rørtenger, omfattende en ramme for anbringelse rundt røret, et drivorgan som er montert på rammen for rotasjon i forhold til denne omkring rør-ets akse, et bur som er anordnet koaksialt med drivorganet, hvilket drivorgan er innrettet til å kunne rotere i forhold til buret, gripeelementer svingbart montert på buret for bevegelse inn i og ut av omgripende inngrep med røret, kamorgan båret av drivorganet og rulleorgan som samvirker med nevnte kamorgan og bæres av gripeelementene, hvorved drivorganet manøvrerer gripeelementene via nevnte kam- og rulleorgan, slik at drivorganets rotasjon i forhold til buret i én retning aktiverer gripeelementenes svingbevegelse for omgripende inngrep om røret og i den motsatte retning bringer gripeelementene til å frigjøre deres grep om røret.

Anordningen ifølge oppfinnelsen er først og fremst beregnet til å rotere rør og hylser, og den har en spesielt nyttig, men ikke eksklusiv, anvendelse ved sammenkopling av rør som benyttes ved utforskning og produksjon av olje og gass.

Størsteparten av de rør som i dag benyttes ved utforskning og produksjon av olje og gass, er forsynt med utvendig og innvendig skruegjengede ender for deres sammenkopling. Den roterende bevegelse og vridningsmoment som kreves for å opp- rette sammenkoplingen av rørene blir vanligvis påført ved hjelp av motordrevne riggtenger som befinner seg på den ene side av den skruegjengede skjøt og samvirker med et stasjo-nært reaksjonsgripesystem på den annen side av den skruegjengede skjøt. De motordrevne riggtenger innbefatter gripekjever innesluttet i et roterende aggregat, og gripekjevene tvinges radialt innover i kontakt med rørelementet mens de samtidig roterer sammen med det roterende aggregat. Den inn-adgående bevegelse av gripekjevene i forhold til det roterende aggregat blir vanligvis iverksatt ved hjelp av en kam-og støtermekanisme. Gripekjevene har fortannede partier som er utformet for å trenge igjennom rørets overflate i den hensikt å sørge for det nødvendige grep. Gripekjevenes bevegelse i forhold til det roterende aggregat rundt rørets akse for å aktivere den relative bevegelse av kam- og støter-mekanismen blir i typiske tilfelle oppnådd ved hjelp av en bremse som er anbrakt på de motordrevne riggtenger, men den blir i enkelte tilfelle oppnådd ved å utnytte friksjonsdraget mellom kjeveaggregatet og det roterbare drivaggregat.

Når det gjelder rør med høyt krominnhold, er overflatebe-skadigelsen forårsaket av gripebakkene uønsket, fordi den kan lede til uakseptable spenningskonsentrasjoner og belastnings-korrosjon under sure brønnforhold. Det foreligger derfor et behov for et gripesystem som vil gripe røret uten å skade rørets overflate i vesentlig grad. Dette kan utføres ved å benytte gripebakker som har en modifisert tannform, men den radiale innadrettede kraftpåvirkning av bakkene i kontakt med rørets overflate under aktiveringen av kam- og støter-mekan-ismen er ofte utilstrekkelig til å hindre at kjevene glir på rørets overflate under påføring av vridningsmoment på samme ved hjelp av det roterbare drivaggregat. Tilbøyeligheten til å gli eller skli er således bestemmende for det maksimums-vridningsmoment som kan påføres på røret ved hjelp av det roterbare drivaggregat.

I overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse er det skaffet til veie en anordning for påføring av vridnings moment på et rørformet element, omfattende en primær støtte eller oppheng for anbringelse rundt det rørformede element, et drivorgan montert på støtten/opphenget for rotasjon i forhold til denne/dette omkring det rørformede elements akse, en sekundær støtte eller oppheng anordnet koaksialt med drivorganet, hvilket drivorgan er i stand til å kunne rotere i forhold til den sekundære støtte/oppheng; gripeelementer svingbart montert på den sekundære støtte/oppheng for bevegelse inn i og ut av gripende kontakt med det rør-formede element; kamorgan og kamstøterorgan, hvor det ene er båret av drivorganet og det annet er båret av gripeelementene, idet drivorganet driver gripeelementene via nevnte kam-og støterorgan, slik at drivorganets rotasjon i forhold til den sekundære støtte/oppheng i en retning igangsetter svingebevegelse av gripeelementene og bringer dem i gripende inngrep med det rørformede element, idet rotasjon i den motsatte retning bringer gripeelementene til å frigjøre deres grep om det rørformede element; samt utløsningsorgan, hvorved den sekundære støtte/oppheng kan dreiningsfikseres i forhold til det rørformede element.

I overensstemmelse med et foretrukket trekk ved oppfinnelsen omfatter nevnte utløsningsorgan klemorgan innrettet til å bli frigjørbart fastklemt omkring det rørformede element og en forbindelse mellom nevnte klemorgan og den sekundære støtte/oppheng, hvorved hindres relativ dreiningsbevegelse mellom den sekundære støtte/oppheng og det rørformede element.

En utførelsesform av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet som et eksempel og med henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et delvis splittriss av en anordning ifølge oppf innelsen;

Fig. 2 er et planriss av anordningen ifølge fig. 1; og

Fig. 3 er et snittriss etter linjen 3-3 i fig. 2.

Det henvises til tegningene hvor det er vist en motordrevet rørtang for å rotere et rør 12 for å forbinde en skruegjenget ende av røret med den komplementært gjengede ende av et annet rør (ikke vist). De bevegelige deler av anordningen er montert på en primær støtte eller oppheng 10 i form av en ramme med to armer 11 med kanalseksjon og som strekker seg rundt motsatte sider av røret 12. Mellom endene av armene 11 finnes det en åpning for å tillate passasje av røret 12 inn mellom armene 11, slik at disse blir anbrakt rundt røret. De kanal-formede armer 11 understøtter i fellesskap et delringformet, roterbart drivorgan 13 som strekker seg rundt røret 12 og har en åpning i sin periferi for å tillate rørets 12 innadretede passasje og drivorganets anbringelse rundt røret. Øvre og nedre flate av drivorganet 13 har i omkretsretningen for-løpende spor13a hvori griper inn ruller (ikke vist) som er montert i innbyrdes avstand på øvre og nedre flate av opphenget 10 for å opplagre drivorganet 13 roterbart. Det roterbare drivorgan 13 har utvendige tenner 13b som står i inngrep med to drevne tannhjul 14 roterbart montert i det primære oppheng, og som befinner seg i en slik avstand fra aksen for det roterbare drivorgan 13 at sistnevnte står i permanent inngrep med det ene eller annet eller begge de drevne tannhjul; dette til tross for åpningen i drivorganets 13 omkrets.

Et bur som utgjør en sekundær støtte eller oppheng, omfatter øvre og nedre burplate 16, som er anordnet over henholdsvis under det primære oppheng 10, og som er forbundet med hverandre ved hjelp av bolter 18. Burplatene, som er sløyfet i fig. 2 for at anordningen lettere skal sees, har radielle spalter for å tillate deres anbringelse rundt røret 12. Buret 16,18 er sentrert koaksialt med ringen av tenner 13b og i drift med rørets 12 lengdeakse, og er roterbar i forhold til det primære oppheng 10. En klemme 2 0 er utløsbart festet rundt røret 12 og har øvre og nedre ører 21 hvori det er boret aksialt ifluktliggende hull. En bolt 22 strekker seg gjennom disse hull samt inn i et ifluktliggende hull i den øvre burplate 16 av buret 16,18, slik at buret er for-ankret til klemmen 20 og til røret12.

To gripekjever 24 er anordnet mellom burplatene 16 og i den sentrale åpning av det roterbare drivorgan 13. Boltene 18 strekker seg gjennom hull i kjevene og danner svingetapper som kjevene kan svinge omkring i forhold til burplatene 16.

I avstand fra deres svingbare opplagringer bærer gripe-kj evene 24 svingetapper 25 for ruller 27 som samvirker med kamflater 28 utformet på den radialt indre flate av det roterbare drivorgan 13. Hver av de to kamflater 28 er to-delte og de to deler er speilbilder av hverandre og går sammen i nærheten av snittlinjen 3-3, hvor deres radius i forhold til det roterbare drivorgan 13 er maksimal, hvilken radius avtar med avstanden fra snittlinjen 3-3. Rullene 27 er således vist i deres nøytrale eller uvirksomme posisjon i fig. 2, i hvilken posisjon rullene opptas i grunne utsparin-ger i plasseringsøyemed. Gripekjevene 24 er forsynt med hen-siktsmessig profilerte bueformede bakker29 som bærer frik-sjonsforinger for kontakt med motsatte sider av røret 12.

Når anordningen er i drift, bringer rotasjon av de drevne tannhjul 14 i den ene eller annen retning ved hjelp av en passende motor (ikke vist) det roterbare drivorgan 13 til å rotere omkring rørets 12 akse. Buret 16 blir i begynnelsen - på grunn av sin forbindelse 18 med klemmen 20 på røret 12 - forhindret fra å rotere sammen med det roterende drivorgan, idet den resulterende bevegelse av kamflatene 28 i forhold til kamstøterrullene 27 bringer gripekjevene 24 til å bevege seg gradvis innover til fastklemmende inngrep med rørets yt-terflate. Gripekraften på røret 12 vokser således inntil den når en verdi hvor den friksjonskraft som utøves på røret 12, er tilstrekkelig til å bringe røret til å rotere sammen med det roterende drivorgan 13. En reaksjonskraft utøves på et forbindelsespunkt 30 på det primære oppheng 10 for å forhindre dreining av opphenget omkring røret 12. Når den gjengede forbindelse er trukket passende til, eller er bragt til opphør, stoppes drivmotoren for de drevne tannhjul 14, hvoretter en tiltreknings- og løsnepinne av kjent konstruk-sjon (ikke vist) aktiveres for å utløse kambelastningen på kjevenes 24 ruller 27, slik at kjevenes 24 grep om røret 12 bringes til opphør. Nevnte pinner forhindrer reverserende bevegelse av kjevene 24 forbi dem. Klembolten 22 blir deretter trukket ut, og klemmen 20 fjernes fra røret 20. Tiltreknings- og løsnepinnene blir deretter koplet fra for å muliggjøre at rotasjonen av buret 16 reverseres, for derved å bringe rullene 27 tilbake i deres nøytrale stilling.

Det illustrerte arrangement er ytterst fordelaktig sammen-lignet med kjente arrangementer hvor friksjonsdraget mellom det roterbare drivorgan og buret utnyttes for å forår-sake den nødvendige relative dreining av disse to elementer for å bringe kam- og rulleanordningen til å iverksette kjevenes gripebevegelse. Når den radiale kraft mellom kammene og rullene ved disse kjente arrangementer når en verdi hvor buret begynner å rotere sammen med og med den samme hastighet som det roterende drivorgan, har friksjonskraften mellom kjevene og røret nådd sin maksimumsverdi, og denne verdi kan være utilstrekkelig til å få røret til å rotere dersom man utelukkende baserer seg på friksjonen mellom rør og kjever for å iverksette rotasjon av røret. Dessuten vil en del av det påførte vridningsmoment forsvinne når røret påføres gripekraften. Ved det foreliggende arrangement vil den relative rotasjon av det roterende drivorgan og buret, og følgelig den innadrettede tiltrekningsbevegelse av kjevene på røret forårsaket av kammene og støterne, fort-sette inntil røret begynner å rotere. Ingen del av det på-førte vridningsmoment går tapt ved påføringen av gripekraften på røret, og til og med potensiell energi i røret grunnet det påførte vridningsmoment kan gjenvinnes.

Claims (4)

1. Anordning for å rotere et rør (12), omfattende en ramme (10) for anbringelse rundt røret (12), et drivorgan (13) som er montert på rammen (10) for rotasjon i forhold til denne omkring rørets (12) akse, et bur (16) som er anordnet koaksialt med drivorganet (13) , hvilket drivorgan (13) er innrettet til å kunne rotere i forhold til buret (16), gripeelementer (24) svingbart montert på buret (16) for bevegelse inn i og ut av omgripende inngrep med røret (12), kamorgan (28) båret av drivorganet (13) og rulleorgan (27) som samvirker med nevnte kamorgan (28) og bæres av gripeelementene (24), hvorved drivorganet (13) manøvrerer gripeelementene (24) via nevnte kam- og rulleorgan (28, 27), slik at drivorganets (13) rotasjon i forhold til buret (16) i én retning aktiverer gripeelementenes (24) svingebevegelse for omgripende inngrep med røret (12) og i den motsatte ret- ning bringer gripeelementene (24) til å frigjøre deres grep om røret (12),karakterisert vedutløsbare organ (20, 21,

22) innrettet til å kunne bringes frigjørbart i inngrep med røret (12), og som er forbundet med buret (16), slik at buret (16) kan fikseres mot dreining i forhold til røret (12).

2. Anordning ifølge krav 1,karakterisertved at nevnte utløsbare organ (20, 21, 22) omfatter en klemme (2 0) som er innrettet til å kunne klemmes frigjørbart rundt røret (12), og et forbindelsesorgan (22) mellom klemmen (20) og buret (16), slik at relativ dreiningsbevegelse mellom buret (16) og røret (12) forhindres.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat nevnte samvirkende kamorgan (28) og rulleorgan (27) omfatter et antall rulleorganer (27) montert på gripeelementene (24) og tilhørende kamflater (28) på drivorganet (13), og at den til hvert rulleorgan (27) hørende kamflate (28) strekker seg i drivorganets (13) omkretsretning og er symmetrisk om et midtpunkt på dets lengde, hvorved bevegelse av rulleorganet (27) i den ene eller annen retning fra nevnte midtpunkt roterer det gripeelement (24) som bærer rulleorganet (27) i en radialt innadrettet retning.

4. Anordning ifølge krav 3,karakterisertved at en grunn plasseringsutsparing for rulleorganet (27) er utformet ved nevnte midtpunkt av hver kamflate (28).