NO313429B1 - Mekanisme for å forbinde og lösne rör - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en mekanisme til å forbinde og løsne rør, et toppdrevet rotasjonssystem forsynt med en slik mekanisme, samt en fremgangsmåte for setting av foringsrør ved bruk av nevnte mekanisme og/eller toppdrevet rotasjonssystem.

Under oppbygning av olje- og gassbrønner blir det boret et hull i jorden. Lengder av foringsrør blir deretter skrudd sammen til dannelse av rørseksjoner og senket ned i boringen blant annet for å hindre at boringens vegg klapper sammen, og for å føre olje eller gass til overflaten.

Etter at hver foringsrørseksjon er blitt senket ned i boringen, blir det anvendt kilebelter som støtter foringsrøret mens neste foringsrørseksjon blir skrudd inn i foringsrøret i kilebeltene. Når den nye foringsrørseksjon er forbundet med foringsrøret i kilebeltene, blir kilebeltene frigjort, og den nye seksjon blir senket ned i boringen. Denne prosess gjentas til den ønskede lengde foringsrør er blitt senket ned i boringen. I visse operasjoner kan en foringsrørseksjon omfatte ett enkelt rør.

Det er viktig at skjøtene mellom foringsrørlengdene trekkes til med korrekt moment, både for å gjøre skjøten lekkasjesik-ker og for å sikre at foringsrøret ikke vil falle fra hverandre .

Historisk sett ble foringsrørlengder opprinnelig koplet sammen ved bruk av manuelt betjente tenger. Senere ble disse erstattet av kraftdrevne tenger som ble manøvrert på plass manuelt. I den senere tid er det innført automatiske tenger som går på skinner, og kan føres frem mot en skjøt eller trekkes tilbake fra den ved fjernstyring.

Selv om krafttenger har vist seg å være tilfredsstillende til bruk med standard-foringsrør som har en diameter på opp til 41 cm (16 tommer), bli det nå stadig vanligere å anvende foringsrør med en diameter fra 47 cm (18 5/8") til 92 cm (36").

Selv om automatiske tenger er blitt bygd for å passe til sli-ke foringsrør, er de ekstremt tunge og ekstremt dyre.

Ett apparat til rotering av en borestreng under boring er kjent som et toppdrevet rotasjonssystem. Toppdrevne rota-sjonssystemer er vanligvis hydraulisk eller elektrisk drevne.

PCT-publikasjon WO 96/18799 beskriver i ett aspekt en fremgangsmåte til sammenkopling av rør, hvilken fremgangsmåte omfatter trinnet rotering av ett rør i forhold til et annet med et toppdrevet rotasjonssystem. Det er også beskrevet et apparat som omfatter et hode til å gripe en foringsrørlengde med, og en drivaksel som strekker seg fra nevnte hode og kan roteres med et toppdrevet rotasjonssystem.

EP 311 455 beskriver en rørtang for bruk sammen med et toppdrevet rotasjonssystem hvor den relative rotasjonen mellom et sylindrisk hus, som er stivt forbundet med rotasjonssystemet via en aksel og innrettet for å oppta enden av et foringsrør, og en flat ring anordnet rundt huset og ved dettes nedre ende, via en kaminnretning vil skyve en serie kjever radielt innover for inngrep med røret.

US 5,036,927 beskriver en innretning for å spenne fast et nedihullsrør som roterer i en boremaskin. Innretningen er ut-styrt med et støtteelement som er tilpasset tilkobling til boremaskinens aksel. Støtteelementet støtter tre eller flere guider som konvergerer imot hverandre i en bestemt retning. I hver av disse guidene er det anbrakt en fastspenningskjeve som etter behov kan føres inn mot, eller frigjøres fra, røret.

Den herværende oppfinnelse tilveiebringer en mekanisme som gjør gripingen av foringsrøret lettere.

Ifølge ett aspekt ved den herværende oppfinnelse er det til-veiebrakt en mekanisme til griping av et rør, hvilken mekanisme omfatter i det minste én kjeve som kan beveges til inngrep med nevnte rør, karakterisert ved at nevnte mekanisme videre omfatter en opplagringsanordning som kan forbindes med et toppdrevet rotasjonssystem og kan roteres via dette, en plate som kan rotere i forhold til nevnte opplagringsanordning, og middel som reagerer på den relative rotasjon mellom nevnte opplagringsanordning og nevnte plate for å forskyve nevnte i det minste ene kjeve, idet arrangementet er slik at når nevnte mekanisme i bruk blir senket ned på et rør, går nevnte plate i inngrep med nevnte rør, hvoretter rotasjon av nevnte opplagringsanordning i én retning skaper relativ rotasjon mellom nevnte opplagringsanordning og nevnte plate og bevirker at nevnte i det minste ene kjeve beveger seg til gripende inngrep med nevnte rør.

Fortrinnsvis omfatter nevnte middel en sylinder som går i inngrep med nevnte opplagringsanordning og er dreibart montert på nevnte plate, og et eksentrisk element som er fastgjort til nevnte sylinder.

Nevnte sylinder er fordelaktig forsynt med tenner, og nevnte opplagringsanordning omfatter et aktiveringsorgan som går i inngrep med sylinderen.

Den herværende oppfinnelse tilveiebringer også et toppdrevet rotasjonssystem som har påmontert en mekanisme i overensstemmelse med den herværende oppfinnelse.

Den herværende oppfinnelse tilveiebringer også en fremgangsmåte for setting av foringsrør, hvilken fremgangsmåte omfatter trinnene å sammenføye nevnte foringsrør ved bruk av en mekanisme eller et toppdrevet rotasjonssystem i overensstemmelse med den herværende oppfinnelse.

Til bedre forståelse av oppfinnelsen vil det nå som eksempel bli vist til de medfølgende tegninger, hvor Fig. 1 er et sideriss, delvis i tverrsnitt, av én utførelse av en mekanisme i overensstemmelse med den herværende oppfinnelse; og Fig. 2 er et skjematisk planriss av en del av mekanismen vist på fig. 1.

Det vises til fig. 1, hvor det er vist en mekanisme til griping av rør, hvilken er generelt betegnet med henvisningstal-let 100. Mekanismen 100 henger ned fra et toppdrevet rotasjonssystem (ikke vist) via en teleskopisk drivaksel 1. Den teleskopiske drivaksel 1 omfatter en øvre seksjon 2 og en nedre seksjon 3 som er forsynt med henholdsvis utvendige og innvendige spor, spline, som griper inn i hverandre.

Den nedre seksjon 3 er boltet til mekanismen 100 via en drivplate 4.

Mekanismen 100 omfatter en ringformet opplagringsanordning 5 som er boltet til drivplaten 4. Et aktiveringsorgan 6 er til-veiebrakt på den indre flate av den ringformede opplagringsanordning 5 og danner en del av denne. Den ringformede opplagringsanordning 5 er også forsynt med øvre lagre 7 og nedre lagre 8. De øvre lagre 7 støtter en sirkulær, dreibar plate 9, mens de nedre lagre 8 støtter en dreibar ring 10. Den sirkulære, dreibare plate 9 er boltet til den dreibare ring 10 med lange bolter 11.

Mekanismen 100 innbefatter fire kjevearrangementer 50. Hvert kjevearrangment 50 omfatter et øvre eksentrisk element 12 og et nedre eksentrisk element 13, hvilke begge er fastmontert på en tannsylinder 14. Det øvre og det nedre eksentriske element 12, 13 og tannsylinderen 14 er dreibart montert på de lange bolter 11 via lagre 19. Om ønskelig vil tannsylinderen 14 og det øvre og nedre element 12, 13 kunne maskineres fra ett materialstykke.

Kjever 15 er forsynt med en øvre hake 17 og en nedre hake 16 som hver er forsynt med huller som omgir de øvre henholdsvis nedre eksentriske elementer 12, 13.

Kjevearrangementene 50 er plassert med 90° avstand rundt den sirkulære dreibare plate 9. Kjevene 15 omfatter også tenner 18 for å gjøre griping lettere.

I bruk blir mekanismen 100 senket ned over toppen av en foringsrørseksjon (som kan omfatte én eller flere lengder av foringsrør) som skal gripes, inntil den dreibare plate 9 går i inngrep med toppen av foringsrøret. Foringsrørets øvre seksjon er nå omgitt av de fire kjevearrangementer 50. Det toppdrevne rotasjonssystem (ikke vist) roterer nå drivplaten 4 som er boltet til den ringformede opplagringsanordning 5. På grunn av friksjon mellom den dreibare plate 9 og toppen av foringsrøret som skal gripes, holder den dreibare plate 9 seg stasjonær. Aktiveringsorganet 6 dreier med drivplaten 4. Denne bevegelse får tannsylinderen 14 til å rotere om den lange bolt 11. Det øvre og det nedre eksentriske element 12, 13 roterer om den lange bolt 11 og skyver videre kjevene 15 og tennene 18 innover slik at de griper den ytre flate av foringsrøret.

Foringsrørseksjonen kan nå skrus inn i en foringsrørstreng med et ønsket moment. Under dette trinn dreier den dreibare plate 9 med det toppdrevne rotasjonssystem, drivplaten 4 og foringsrørseksjonen.

Etter at foringsrørseksjonen har blitt trukket til med det nødvendige moment, blir hovedrørklaven (ikke vist) anvendt på foringsrørseksjonen som beskrevet i WO-A-96/18799.

Til frigjøring av mekanismen dreier det toppdrevne rotasjonssystem (ikke vist) drivplaten 4 mot urvisernes retning. Det ringformede element 5 og aktiveringsorganet 6 roterer med drivplaten 4, og denne bevegelse roterer tannsylinderen 14 om den lange bolt 11. Det øvre og nedre eksentriske element 12, 13 roterer med tannsylinderen om den lange bolt 11 og trekker kjevene 15 utover, hvorved tennene 18 frigjøres fra forings-rørets ytre flate. Det toppdrevne rotasjonshode (ikke vist) og mekanismen kan nå løftes bort fra foringsrørseksjonen.

Det skal bemerkes at hovedrørklaven (ikke vist) blir festet til den øvre foringsrørlengde i foringsrørseksjonen før fri-gjøring av mekanismen. Dette er viktig, da ethvert dreiemo-ment mot urvisernes retning påført foringsrøret under frigjø-ringen av mekanismen, blir overført til hovedrørklaven og ikke gjennom foringsrørstrengen, hvilket ville kunne redusere dreiemomentet på en sammenføyning.

Forskjellige modifikasjoner av den foretrukne utførelse som er beskrevet, kan tenkes. For eksempel kan platen 9 omfatte en skive (som vist), en ring, eller til og med ett eller flere segmenter som foringsrøret kan ligge an mot. Den nedre flate av platen 9 kan være gjort ru eller være forsynt med friksjonsmateriale om ønskelig.

Mekanismer i overensstemmelse med den herværende oppfinnelse er særlig ment til setting av foringsrør med en diameter større enn 41 cm (16 tommer) og nærmere bestemt større enn 60 cm (24 tommer). De er særlig nyttige med meget lange forings-rør som har en diameter lik eller større enn 90 cm (36 tommer) .

Claims (5)

1. Mekanisme for griping av et rør, hvilken mekanisme omfatter i det minste én kjeve (50) som kan beveges til inngrep med nevnte rør, karakterisert ved at nevnte mekanisme ytterligere omfatter en opplagringsanordning (5) som er innrettet til å kunne koples til et toppdrevet rotasjonssystem og er roterbar via dette, en plate (9) som er roterbar i forhold til nevnte opplagringsanordning (5) og kan bringes i inngrep med en ende-del av røret, og gripeorganer som reagerer på den relative rotasjon mellom nevnte opplagringsanordning (5) og nevnte plate (9), for å forflytte den til platen (9) kop-lede nevnte i det minste ene kjeve (50) til omgripende inngrep med røret, hvilke gripeorganer omfatter inngrepsmidler (12, 13, 14) som er tilkoplet platen (9), og er bevegelige mellom en inngrepsstilling i hvilken nevnte i det minste ene kjeve (50) befinner seg i omgripende an-grepsposisjon med røret og en frakoplet posisjon, samt aktiveringsorgan (6) på opplagringsanordningen (5), for å forflytte nevnte inngrepsmidler (12, 13, 14) inn i inn-grepsstillingen som reaksjon på senking av nevnte mekanisme ned på røret slik at platen (9) bringes i inngrep med røret, og rotasjon av opplagringsanordningen (5) i én retning og derav forårsaket relativ rotasjon mellom opplagringsanordningen (5) og platen (9).

2. Mekanisme som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte middel omfatter en sylinder (14) som går i inngrep med nevnte opplagringsanordning (5) og er dreibart montert på nevnte plate (9), og hvor sylind-riske element (12, 13) fastgjort til nevnte sylinder (14) og anbrakt eksentrisk om sylinderens (14) senter-akse via sistnevnte er knyttet til opplagringsanordningen (5).

3. Mekanisme som angitt i krav 2, karakterisert ved at nevnte sylinder (14) er forsynt med tenner, og nevnte opplagringsanordning (5) omfatter et aktiveringsorgan (6) som går i inngrep med nevnte tenner.

4. Toppdrevet rotas jonssystem, karakterisert ved at det er tilkoplet en mekanisme som angitt i krav 1, 2 eller 3.

5. Fremgangsmåte for setting av foringsrør, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter trinnet å sammenføye nevnte foringsrør ved bruk av en mekanisme som angitt i krav 1, 2 eller 3, eller et toppdrevet rotasjonssystem som angitt i krav 4.