NO314361B1 - Device by jacket frame - Google Patents

Description

ANORDNING VED JEKKRAMME DEVICE AT JACK FRAME

Denne oppfinnelse vedrører en lastbærende heve- og senke anordning til anvendelse for eksempel ved verktøyskift under kveilrørsoperasjoner innenfor petroleumsvirksomhet. This invention relates to a load-carrying lifting and lowering device for use, for example, when changing tools during coiled pipe operations within the petroleum industry.

Anvendelse av kveilrør er etter hvert blitt vanlig ved servicearbeid på petroleumsbrønner både under letefasen og under den etterfølgende utvinningsfase. Kveilrøret, som er oppspolt på en trommel, blir i sitt frie endeparti forsynt med et hensiktsmessig verktøy og matet ned i brønnen ved hjelp av en traktormater en såkalt "injector", gjennom en pakkboks som ofte betegnes en "stripper" for å utføre service og reparasjonsarbeider. The use of coiled tubing has gradually become common during service work on petroleum wells both during the exploration phase and during the subsequent extraction phase. The coiled pipe, which is wound up on a drum, is provided in its free end with a suitable tool and fed down into the well by means of a tractor feeder, a so-called "injector", through a stuffing box which is often called a "stripper" in order to carry out service and repair work.

Ifølge kjent teknikk er traktormateren i hovedsak fast mon-tert i horisontalplanet, noe som i betydelig grad begrenser og hindrer tilkomsten til brønnens øvre endeparti. Kveil-rørsverktøy av denne art forekommer i lengder på flere ti-talls meter. Manglende fri tilkomst til brønnens øvre endeparti kompliserer verktøyinnføringen i brønnen. Traktormateren må derfor demonteres og løftes bort for at man skal komme til brønnhodets øvre endeparti. Ved selve sammenkoplingen av kveilrør og verktøy er det ønskelig å kunne føre kveilrørets frie endeparti ned mot verktøyet med lav og nøy-aktig styrt hastighet for å unngå skade på sammenkoplingsde-lene. Traktormaterens konstruksjon er oftest ikke tilpasset en slik nøyaktig fremmating. According to known technology, the tractor feeder is essentially permanently mounted in the horizontal plane, which significantly limits and prevents access to the upper end part of the well. Coiled pipe tools of this kind occur in lengths of several tens of meters. Lack of free access to the upper end of the well complicates the introduction of tools into the well. The tractor feeder must therefore be dismantled and lifted away in order to get to the upper end of the wellhead. When the coil pipe and tool are actually connected, it is desirable to be able to guide the free end part of the coil pipe down towards the tool at a low and precisely controlled speed to avoid damage to the connecting parts. The construction of the tractor feeder is usually not adapted to such precise feeding.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe de negative sider ved kjent teknikk. The purpose of the invention is to remedy the negative aspects of known technology.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav. The purpose is achieved according to the invention by the features indicated in the description below and in the subsequent patent claims.

En elevasjonsramme som omfatter en fundamentramme med vertikale føringssøyler og en hev- og senkbar elevasjonsramme som er forsynt med et horisontalt forskyvbart rotasjonsbord er anordnet over stigrørets øvre endeparti. Rotasjonsbordet danner et fundament for traktormateren som er innrettet til å kunne forskyve kveilrøret opp og ned i brønnen. Før sammenkopling av kveilrør og verktøy er kveilrørets frie endeparti ført fra oppspolingstrommelen gjennom traktormateren frem til et nivå like under elevasjonsrammen. Elevasjonsrammen befinner seg i en øvre posisjon og rotasjonsbordet er forskjøvet til siden i forhold til stigerørets senterlinje. Med kveil-rørsendepartiet i denne posisjon er det enkelt å klargjøre kveilrøret for verktøytilkopling. Det er ingen gjenstander som hindrer tilkomst for servicefartøyets kran til stigerø-rets øvre endeparti, hvorved lange verktøy kan føres ned i stigerøret. Verktøyet som i denne fase henges av i fartøyets struktur kan fritt forskyves i stigerøret. An elevation frame comprising a foundation frame with vertical guide columns and a raise and lower elevation frame which is provided with a horizontally displaceable rotary table is arranged above the upper end part of the riser. The rotary table forms a foundation for the tractor feeder, which is designed to be able to move the coiled pipe up and down the well. Before connecting the coil pipe and tool, the free end of the coil pipe is led from the winding drum through the tractor feeder to a level just below the elevation frame. The elevation frame is in an upper position and the rotary table is shifted to the side in relation to the center line of the riser. With the coil pipe end section in this position, it is easy to prepare the coil pipe for tool connection. There are no objects that prevent access for the service vessel's crane to the upper end of the riser, whereby long tools can be guided down the riser. The tool, which in this phase is suspended from the vessel's structure, can be moved freely in the riser.

Forskyvning av rotasjonsboret og elevasjonsrammen langs sine respektive bevegelsesretninger foretas ved hjelp av synkroni-serte skrue- mutterelement. Alle elevasjonsrammens løfteskru-er er således drevet av en felles motor hvorfra ikke-slurende mekaniske drivelement med lik utveksling overfører nødvendig drivmoment. Likeledes er rotasjonsbordets forskyvningsskruer drevet av en felles motor.. Displacement of the rotary drill and the elevation frame along their respective directions of movement is carried out using synchronized screw-nut elements. All of the elevation frame's lifting screws are thus powered by a common motor from which non-slipping mechanical drive elements with equal ratios transmit the necessary drive torque. Likewise, the rotary table's displacement screws are driven by a common motor.

Når kveilrørets frie endeparti skal føres inn over verktøyet for sammenkopling, forskyves først rotasjonsbordet med påmon-tert traktormater og kveilrør inn over stigerørets øvre endeparti og posisjoneres slik at kveilrørets og stigerørets vertikale senterlinjer sammenfaller. Elevasjonsrammen senkes og finjusteres i høyden slik at sammenkoplingen mellom kveilrø-ret og verktøyet kan gjennomføres på en hensiktsmessig og sikker måte. When the coiled pipe's free end is to be brought in over the tool for connection, the rotary table with mounted tractor feeder and coiled pipe is first moved over the upper end of the riser and positioned so that the vertical center lines of the coiled pipe and riser coincide. The elevation frame is lowered and finely adjusted in height so that the connection between the coil pipe and the tool can be carried out in an appropriate and safe manner.

Når sammenkopling og testing er utført, løftes verktøyet opp fra opphengsverktøyet som fjernes og sluses på vanlig måte ned i brønnen. When connection and testing have been carried out, the tool is lifted up from the suspension tool which is removed and sluiced down the well in the usual way.

I det etterfølgende beskrives et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på med-følgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et kveilrørssystems hovedkomponenter; Fig. 2 viser i perspektiv en jekkramme ifølge oppfinnelsen; og Fig. 3 viser i snitt en føringssøyles transmisjonsdel, lager, mutteroppheng og topplager. In what follows, a non-limiting example of a preferred embodiment is described which is illustrated in the accompanying drawings, where: Fig. 1 shows the main components of a coiled pipe system; Fig. 2 shows in perspective a jack frame according to the invention; and Fig. 3 shows in section a guide column's transmission part, bearing, nut suspension and top bearing.

På tegningene betegner henvisningstallet 2 en jekkeramme ifølge oppfinnelsen som er anbrakt på et boredekk 4. En traktormater 6, se fig. 1, er forbundet til jekkerammens 2 rotasjonsbord 8. Et kveilrør 10 er ført gjennom traktormateren 6 fra en kveilrørtrommel 12. Et stigerør 14 danner en forbin-delse ned til brønnhodeventilene 16. In the drawings, reference number 2 denotes a jack frame according to the invention which is placed on a drilling deck 4. A tractor feeder 6, see fig. 1, is connected to the rotary table 8 of the jack frame 2. A coiled pipe 10 is led through the tractor feeder 6 from a coiled pipe drum 12. A riser 14 forms a connection down to the wellhead valves 16.

Jekkrammen 2 omfatter foruten rotasjonsbordet 8 en fundamentramme 21 og en elevasjonsramme 22, se fig. 2, som er forskyvbart opplagret i jekkrammens fire søyler 24a, 24b, 24c og 24d. Søylene 24a til 24d er fast forbundet til hvert sitt hjørneparti av fundamentrammen 21. The jack frame 2 includes, in addition to the rotary table 8, a foundation frame 21 and an elevation frame 22, see fig. 2, which is displaceably stored in the jack frame's four columns 24a, 24b, 24c and 24d. The columns 24a to 24d are firmly connected to each corner part of the foundation frame 21.

En vinkeldrevmotor 30 er via mellomaksler 32a og 32b, T-gear-kasser 34, mellomaksler 36, vinkelgear 38 og koplinger 40 koplet til fire vertikale løfteskruer 42. Med unntak av mellomakslene 32a og 32b, er bare ett drivelement av hver art vist på tegningene. Det er underforstått at alle løfteskruer er forbundet til vinkeldrevmotoren 30 på tilsvarende måte, og at alle løfteskruer 42 derved er synkronisert i bevegelse. An angular drive motor 30 is via intermediate shafts 32a and 32b, T-gear boxes 34, intermediate shafts 36, angular gears 38 and couplings 40 connected to four vertical lifting screws 42. With the exception of the intermediate shafts 32a and 32b, only one drive element of each kind is shown in the drawings . It is understood that all lifting screws are connected to the angular drive motor 30 in a similar way, and that all lifting screws 42 are thereby synchronized in movement.

Fig. 3 viser i snitt en føringssøyle 24. Fig. 3 shows in section a guide column 24.

Elevasjonsrammen 22 er i hvert av sine fire hjørnepartier forsynt med et mutterfeste 44 hvor en mutter 45 er festet. Mutteren 45 er forhindret fra å rotere om den vertikale løf-teskrues 42 lengdeakse, men er opplagret på en slik måte mot mutterfestet 44, eksempelvis ved at anleggsflaten mellom mutter festet 44 og mutteren 45 har en sfærisk geometri, at mutteren 45 kan rette seg inn etter mindre vinkelavvik mellom den vertikale løfteskrue 42 og mutterfestet 44. Mutteren 45 omkranser løfteskruen 42 og mutterens 45 gjenger passer komp-lementært i løfteskruens 42 gjenger. The elevation frame 22 is provided in each of its four corner sections with a nut attachment 44 where a nut 45 is attached. The nut 45 is prevented from rotating about the longitudinal axis of the vertical lifting screw 42, but is supported in such a way against the nut attachment 44, for example by the contact surface between the nut attachment 44 and the nut 45 having a spherical geometry, that the nut 45 can align itself after minor angular deviation between the vertical lifting screw 42 and the nut attachment 44. The nut 45 encircles the lifting screw 42 and the nut 45's threads fit complementary in the lifting screw's 42 threads.

I en foretrukket utførelsesform er løfteskruens 42 gjenger trapesformet, men andre skrueforbindelser, eksempelvis av kuleskruer, kan med fordel anvendes. In a preferred embodiment, the threads of the lifting screw 42 are trapezoidal, but other screw connections, for example ball screws, can be advantageously used.

Løfteskruen 42 er ved sitt øvre endeparti opplagret i en lagring 48a. Lagringen 48a omfatter et sfærisk aksiallager 50 som er anbrakt i et lagerhus 52. Lagerhusets 52 lastbærende flate 60 ligger an mot søylens 24 øvre endeparti. Lagerhuset 52 er innrettet til å kunne oppta mindre opprettingsfeil idet det er forsynt med et fleksibelt element 54 fremstilt eksempelvis av polyuretan, som muliggjør en viss forskyvning av lagerhuset 52 i horisontalplanet i forhold til søylen 24. Det fleksible element 54 omkranser og ligger an mot en brystning 56 i søylens 24 øvre endeparti og mot innsiden av en ring-formet fals 58 ved lagerhusets 52 lastbærende flate 60. En låsemutter 62 overfører aksialkreftene fra løfteskruen 42 til aksiallageret 50. Et deksel 64 er forbundet til lagerhusets 52 overside. Løfteskruens 42 nedre endeparti er ført gjennom en lagring 48b som omfatter tilsvarende element og som har samme virkemåte som lagringen 48a. Imidlertid er låsemutteren 62 erstattet av en bajonettkopling 66 av i for seg kjent ut-førelse. Ved at løfteskruen 42 er innspent mellom lagringene 48a og 48b som begge er innrettet til å oppta strekk-krefter fra den vertikale mateskrue 42, vil løfteskruen 42 i hovedsak bare være utsatt for strekk-krefter. Det er derfor ingen fare for knekking av løfteskruen 42. Den vertikale løfteskrue 42 er forsynt med en støvkappe 46 som sammen med en til fundamentrammen 21 fast forbundet hylse 47 danner en labyrint-tetning som er innrettet til å hindre at fremmedlegemer, støv og vann kan trenge ned i den nedre lagring 48b. En styring 70 er omkransende søylen 24 og fast forbundet til elevasjonsrammen 22 og innrettet til å oppta eventuelle horisontalkrefter fra elevasjonsrammen 22 slik at løfteskruen 42 ikke utsettes The lifting screw 42 is stored at its upper end in a bearing 48a. The bearing 48a comprises a spherical axial bearing 50 which is placed in a bearing housing 52. The load-bearing surface 60 of the bearing housing 52 rests against the upper end part of the column 24. The bearing housing 52 is arranged to be able to accommodate minor misalignment as it is provided with a flexible element 54 made, for example, of polyurethane, which enables a certain displacement of the bearing housing 52 in the horizontal plane in relation to the column 24. The flexible element 54 encircles and rests against a parapet 56 in the upper end part of the column 24 and towards the inside of a ring-shaped fold 58 at the load-bearing surface 60 of the bearing housing 52. A lock nut 62 transfers the axial forces from the lifting screw 42 to the axial bearing 50. A cover 64 is connected to the upper side of the bearing housing 52. The lower end part of the lifting screw 42 is guided through a bearing 48b which comprises a corresponding element and which has the same mode of operation as the bearing 48a. However, the locking nut 62 is replaced by a bayonet coupling 66 of a design known per se. As the lifting screw 42 is clamped between the bearings 48a and 48b, both of which are designed to absorb tensile forces from the vertical feed screw 42, the lifting screw 42 will essentially only be exposed to tensile forces. There is therefore no danger of the lifting screw 42 breaking. The vertical lifting screw 42 is provided with a dust cover 46 which, together with a sleeve 47 firmly connected to the foundation frame 21, forms a labyrinth seal which is designed to prevent foreign objects, dust and water from penetrate into the lower storage 48b. A guide 70 surrounds the column 24 and is firmly connected to the elevation frame 22 and is designed to absorb any horizontal forces from the elevation frame 22 so that the lifting screw 42 is not exposed

for høyspenninger forårsaket av sidelaster. for high voltages caused by lateral loads.

En vinkeldrevmotor 80 er via mellomaksler 82a, 82b og vinke1-gearkasse 84 koplet til opplagrede horisontale mateskruer 86 som via en ikke vist mutter forskyver rotasjonsboret 8 i horisontalplanet. Mateskruene 86 er på tilsvarende måte som beskrevet for de vertikale løfteskruene 42, opplagret slik at mateskruene 86 i hovedsak bare utsettes for strekk-krefter. På fig. 2 er transmisjonselementene 84 og 86 bare vist på elevasjonsrammens ene side. An angle drive motor 80 is connected via intermediate shafts 82a, 82b and vinke1 gearbox 84 to stored horizontal feed screws 86 which, via a nut not shown, displaces the rotary drill 8 in the horizontal plane. The feed screws 86 are, in a similar way as described for the vertical lifting screws 42, stored so that the feed screws 86 are mainly only exposed to tensile forces. In fig. 2, the transmission elements 84 and 86 are only shown on one side of the elevation frame.

Når elevasjonsrammen 22 skal løftes, startes vinkeldrevmotoren 30 og lik rotasjonsvinkel overføres via transmisjonsele-ment 32, 34, 36, 38 og 40 til løfteskruene 42. Ved at løfte-skruen 42 dreies i den ikke-roterende mutter 45, beveges mutteren 45 og derved mutterfester 44 og elevasjonsrammen 22 oppover. Ved å starte vinkeldrevmotoren 30 i motsatt dreie-retning kan elevasjonsrammen senkes. When the elevation frame 22 is to be lifted, the angular drive motor 30 is started and the same angle of rotation is transferred via transmission elements 32, 34, 36, 38 and 40 to the lifting screws 42. By turning the lifting screw 42 in the non-rotating nut 45, the nut 45 is moved and thereby nut fasteners 44 and the elevation frame 22 upwards. By starting the angle drive motor 30 in the opposite direction of rotation, the elevation frame can be lowered.

Rotasjonsbordet er innrettet til å forskyves på prinsipielt tilsvarende måte i horisontalplanet ved å starte vinkeldrevmotoren 80. The rotary table is arranged to be displaced in a fundamentally similar manner in the horizontal plane by starting the angular drive motor 80.

Ved anvendelse av en jekkeramme ifølge oppfinnelsen kan ar-beidsoppgaver i tilknytning til kveilrørsoperasjoner gjennom-føres på en sikrere måte samtidig som de forenkles og lettes i betydelig grad sammenlignet med kjent teknikk. By using a jack frame according to the invention, work tasks in connection with coiled pipe operations can be carried out in a safer manner, while at the same time they are simplified and lightened to a considerable extent compared to known technology.

Claims (6)

1. Anordning ved håndteringsinnretning for anvendelse ved sammenkopling av et kveilrør (10) til et kveilrørsverk-tøy, hvor kveilrøret (10) via eksempelvis en traktormater (6) er forbundet til en jekkrammes (2) bord (8) idet bordet (8) er forskyvbart i vertikal- og horisontal ret-ning, karakterisert ved at bordet er horisontalt forskyvbart forbundet til en elevasjonsramme (22) idet elevasjonsrammen (22) er koplet til minst en løfteskrue (42) og mutter (45) hvor løfteskruene (42) er innrettet til å samrotere via mekaniske drivelement (30, 32a, 32b, 34, 36, 38, 40) for å kunne heve og senke bordet (8).1. Device for handling device for use when connecting a coiled pipe (10) to a coiled pipe tool, where the coiled pipe (10) via, for example, a tractor feeder (6) is connected to the table (8) of a jack frame (2), the table (8) is displaceable in a vertical and horizontal direction, characterized in that the table is horizontally displaceably connected to an elevation frame (22), the elevation frame (22) being connected to at least one lifting screw (42) and nut (45) where the lifting screws (42) are arranged to co-rotate via mechanical drive elements (30, 32a, 32b, 34, 36, 38, 40) in order to be able to raise and lower the table (8). 2. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at løfteskruens (42) lagringer (48a, 48b) mellom lagringenes (48a, 48b) lagerhus (52) og en søyle (24), respektive en fundamentramme (21), er forsynt med et fleksibelt element (54) som er innrettet til å muliggjøre en begrenset forskyvning i horisontalplanet mellom lagerhusene (52) og søylen (24), respektive fundamentrammen (21).2. Device according to claim 1, characterized in that the bearings (48a, 48b) of the lifting screw (42) between the bearing housing (52) of the bearings (48a, 48b) and a column (24), respectively a foundation frame (21), are provided with a flexible element (54) which is arranged to enable a limited displacement in the horizontal plane between the bearing housings (52) and the column (24), respectively the foundation frame (21). 3. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at de fleksible element (54) omkranser og ligger an mot en brystning (56) ved søylens (24) endeparti og ligger samtidig an mot innsiden av lagerhusets (52) fals (58).3. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the flexible element (54) surrounds and rests against a parapet (56) at the end part of the column (24) and at the same time rests against the inside of the bearing housing (52) seam (58). 4. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at bordet (8) via en mutterforbindelse er koplet til minst en mateskrue (86) og hvor mateskruene (86) er innrettet til å samrotere via mekaniske drivelement (80, 82a, 82b, 84).4. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the table (8) is connected via a nut connection to at least one feed screw (86) and where the feed screws (86) are arranged to co-rotate via mechanical drive elements (80, 82a, 82b, 84). 5. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at løfteskruene (42) og/eller mateskruene (86) ved sine respektive ende-partier er forbundet til enveisvirkende aksiallager (52) som er anordnet slik at de bare kan oppta strekk-krefter fra de av løfteskruenes (42) eller mateskruenes (86) partier som befinner seg mellom de respektive opplag-ringspunkt.5. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the lifting screws (42) and/or the feed screws (86) are connected at their respective end parts to unidirectional axial bearings (52) which are arranged so that they can only absorb tensile forces from the parts of the lifting screws (42) or the feeding screws (86) which are located between the respective storage points. 6. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at mutterens (45) aksiallastbærende parti er utformet som en kulefla-te korresponderende til et mutterfestes (44) bæreflate, hvorved mutteren (45) er innrettet til å kunne oppta mindre vinkelavvik.6. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the axial load-carrying part of the nut (45) is designed as a spherical surface corresponding to the bearing surface of a nut attachment (44), whereby the nut (45) is arranged to be able to accommodate less angular deviation.