DE69716141T2

DE69716141T2 - Handhaben von rohren in einer bohreinrichtung

Info

Publication number: DE69716141T2
Application number: DE69716141T
Authority: DE
Inventors: Dietrich Boettger; Herman Kamphorst; Louis Van Wechem
Original assignee: Deutag Deutsche Tiefbohr AG
Current assignee: KCA Deutag Tiefbohr GmbH
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2017-12-06
Also published as: YU34800A; DE69716141D1; EP1036250A1; US6527493B1; DK1036250T3; CA2313078A1; CA2313078C; PL341606A1; WO1999030000A1; EP1036250B1; AU5417498A; ATE225457T1

Description

TECHNISCHER BEREICH

Diese Erfindung betrifft eine Antriebseinheit, ein Bohrgestell zum Tiefbohren und ein Verfahren zum Handhaben von Rohrabschnitten unter Verwendung einer derartigen Ausstattung. Die Handhabung von Rohrabschnitten tritt beispielsweise im Verlauf vom Anordnen und Entfernen einer Einfassung in einem Bohrloch in der Lithosphäre und im Verlauf des Bohrens eines Bohrlochs und der Auslösung auf (Entfernen und/oder Wiedereinführen eines Verbindungsstrangs in ein Bohrloch).

STAND DER TECHNIK

Herkömmlicherweise wird das Handhaben beispielsweise von Einfassungsabschnitten bei einem Rotationsschachtbohrgestell wie folgt durchgeführt. Ausgehend von einer Situation, bei der ein Einfassungsstrang von einem Drehkreuz an dem Gestellboden aufgehängt ist und sich nach unten in einem Bohrloch erstreckt, ist eine Schutz- und Führungsvorrichtung an dem Verbinder montiert, der das obere Ende des Einfassungsstrangs bildet, der an dem Drehkreuz aufgehängt ist. Dann wird ein nächster Einfassungsabschnitt an einen Verbindungsaufzug angebracht, der mit einer Antriebseinheit kabelmontiert ist, und wird in einer vertikalen Orientierung frei oberhalb des Bodens des Schachtkopfs aufgehängt hochgezogen, wenn der Block, der die Antriebseinheit trägt, angehoben wird. Während des Anhebens wird der Einfassungsabschnitt geführt, um eine Beschädigung des äußeren ungeschützten Gewindes an seinem unteren Ende zu verhindern. Eine Heftplatte wird in Richtung auf den Rohrstrangaufzug bewegt, der an der Antriebseinheit montiert ist.
Nachfolgend wird der Block langsam nach unten bewegt und wird das Gewinde an dem unteren Ende des Abschnitts, der anzubringen ist, durch einen Wagenumlauf in den Einfassungsverbinder an dem oberen Ende des Strangs geführt, der von dem unteren Drehkreuzaufzug aufgehängt ist. Dann wird die Schutz- und Führungsvorrichtung entfernt und bewegt sich der Block weitergehend nach unten, bis der Einfassungsabschnitt, der anzubringen ist, auf dem Gewinde an dem Strang steht, an dem er anzubringen ist. Dann wird eine Einfassungszange in eine Betriebsposition bewegt und wird der Einfassungsabschnitt an seinem oberen Ende bewegt und gedreht, bis das Gewinde an seinem unteren Ende und das Gewinde an dem oberen Ende des Einfassungsstrangs von dem Bohrlochgegenstück vorsteht. Das beinhaltet eine enge Zusammenwirkung der Person, die die Einfassung orientiert (die Hefteinrichtung), die anzubringen ist, und der Person, die die Einfassungszange betätigt (auch als Weatherford-Zange bekannt).
Nachdem die Verbindung zwischen dem Einfassungsabschnitt und dem Einfassungsstrang durchgeführt wurde, bewegt sich der Block nach unten und führt die Hefteinrichtung das obere Ende der Einfassung in den Rohrstrangaufzug. Dann wird der Verbindungsaufzug außer Eingriff gebracht und wird die Heftplatte zurück zu ihrer Parkposition bewegt. Dann werden die Einfassungszangen aktiviert und wird die Einfassung gedreht, bis die Gewinde vollständig passen und das erforderliche Einrichtdrehmoment erreicht wird. Die Einfassungszange wird dann zurück zu ihrer Parkposition bewegt.
Wenn es nötig ist, den Einfassungsstrang auszuwaschen, wird der Block weitergehend ein wenig abgesenkt, so dass das obere Ende der neu angebrachten Einfassungsverbindung in eine Abdichtung zum Vorsehen einer abgedichteten Hochdruckschlammzuführung zu dem Einfassungsstrang eingeführt wird (ein Beispiel einer solchen Kupplungsvorrichtung ist in der internationalen Patentanmeldung WO 92/11486 beschrieben). Dann wird der neu angebrachte Einfassungsabschnitt mit Schlamm gefüllt oder, wenn es nötig ist, die Einfassung auszuwaschen, wird Schlamm bei einem Druck von bis zu ungefähr 60 bar an der Einfassung herunter zirkuliert, um die Einfassung auszuwaschen.
Um den Einfassungsstrang mit dem neu angebrachten Einfassungsabschnitt in das Bohrloch abzusenken, wird der Einfassungsstrang kurz angehoben, was es dem Drehkreuz gestattet, außer Eingriff zu gelangen, und wird der Block, der die Antriebseinheit trägt, an dem der Strang aufgehängt ist, gerade oberhalb des Bodens abgesenkt. Schließlich greift das Drehkreuz mit dem Strang erneut ein und wird der Block ein wenig mehr abgesenkt, um zu gestatten, dass der Rohrstrangaufzug außer Eingriff gelangt. Dann wird der vorstehend genannte Zyklus wiederholt, bis der gesamte Einfassungsstrang in dem Schacht vervollständigt ist.
Die Verbindung und die Trennung zwischen Bohrrohrabschnitten und einem Bohrrohrstrang in einem Bohrloch bringt ein geringfügig verschiedenartiges Verfahren zum Bilden und Aufbrechen der Verbindungen und des Aufhängens des Strangs von der Antriebseinheit mit sich. Jedoch sind diese Verfahren ungeachtet der Bauart der Rohrabschnitte, die verbunden oder getrennt werden, nachteilig, zeitaufwändig und arbeitsaufwändig. Ein sehr wichtiger Nachteil der arbeitsaufwändigen Natur dieser Verfahren ist derjenige, dass viele Personen in einem Bereich anwesend sein müssen, in dem es ein hohes Unfallrisiko im Hinblick auf herabfallende Gegenstände, Explosionen und dergleichen gibt. Andere Probleme umfassen eine beschränkte Sichtbarkeit des oberen Endes eines Einfassungsabschnitts, wenn er in dem Rohrstrangaufzug eingeführt wird.
In dem US-Patent 3 766 991 sind eine Antriebseinheit gemäß dem einleitenden Abschnitt von Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß dem einleitenden Abschnitt des Anspruchs 13 beschrieben. Bei der besonderen Antriebseinheit, wie sie beschrieben ist, sind die Vorrichtung zum Eingreifen der Rohrabschnitte und der Antrieb, der damit verbunden ist, kippbar, um die Einführung von Rohrabschnitten in die Angreifeinheit von der Seite zu gestatten. Das ergibt jedoch den Nachteile eines komplexen und kostspieligen Aufbaus der Antriebseinheit, wenn insbesondere Rohrabschnitte von Abmessungen, die als Bohrer oder Einfassungsrohre eines Öl- oder Gasschachts verwendet werden, zu handhaben sind, und erfordert eine präzise Positionierung der Rohrabschnitte, die von der Seite einzuführen sind, relativ zu der Angreifeinheit der Antriebseinheit, die durch Kabel aufgehängt ist, und eine enge Koordination der Förderung von Rohrabschnitten und der vertikalen Bewegung der Antriebseinheit. Solche Verfahren sind als Eigenheit zeitaufwändig, was eine negative Wirkung auf die Produktivität eines Gestells hat.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Handhabung von Rohrabschnitten an einem Gestell zum Tiefbohren sicherer und effizienter zu gestalten, ohne den Nachteil eines komplexen und kostspieligen Aufbaus der Antriebseinheit mit sich zu bringen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch Vorsehen einer Antriebseinheit gemäß Anspruch 1 gelöst. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind durch ein Gestell zum Tiefbohren gemäß Anspruch 10 und ein Verfahren zum Handhaben von Rohrabschnitten an einem Gestell zum Tiefbohren gemäß Anspruch 13 ausgebildet.
Durch Vorsehen der Antriebseinheit mit einem Greifer, der relativ zu der Angreifeinheit der Antriebseinheit zwischen einer ersten Position zum Greifen eines Rohrs, das sich entlang der Rohrstrangachse erstreckt und die Angreifeinheit im Eingriff ist, und einer zweiten Position zum Greifen eines Rohrs, das radial in Richtung auf die Rohrstrangachse gerichtet ist, bewegbar ist, können zugeführte Rohrabschnitte gegriffen werden und Bewegungen von zugeführten Rohrabschnitten relativ zu der Angreifeinheit an der Antriebseinheit geführt werden und genau kontrolliert werden, bis die Rohrabschnitte durch die Angreifeinheit in Eingriff gebracht sind. Es ist nicht notwendig, die Angreifeinheit zu kippen, und eine Koordination von Positionen und Bewegungen zwischen den zugeführten Rohrabschnitten und der Antriebseinheit ist vereinfacht.
Besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Weitere Aufgaben, Ausführungsbeispiele und Details der vorliegenden Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen angegeben.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Fig. 1 bis 3 sind schematische und teilweise Seitenansichten einer Antriebseinheit und eines Rohrtransferssystems eines Bohrgestells gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und
Fig. 4 ist eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht einer Zirkulationskappe zum Abdichten eines oberen Endes eines Rohrabschnitts.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

In den Fig. 1 bis 3 sind ein Drehschachtbohrgestell mit einer Antriebseinheit 1, eine Rohrabschnittstransfersvorrichtung in der Gestalt einer Rampe 2, ein Gestellboden 3 und ein Abschnitt eines Stützturms 4 gezeigt. Die Antriebseinheit 1 ist an einem Hubblock 5 aufgehängt, der durch Hubkabel 6 getragen ist. Kompensatoren 7 sind zwischen dem Block 5 und der Antriebseinheit 1 zum Steuern von relativen Bewegungen des Blocks 5 und der Antriebseinheit 1 vorgesehen. Eine Führung 8 ist zum Führen der Antriebseinheit 1 vorgesehen.
Gemeinsam mit einer Aufhängungsschlaufe 9 bilden die Kompensatoren 7 einen Verbindungsaufbau, der die Antriebseinheit 1 mit dem Block 5 verbindet, der die Antriebseinheit 1 entlang der Führung 8 anheben und absenken kann. Die Antriebseinheit 1 weist eine Motoreinheit 11 zum Drehantrieb eines Rohrstrangs auf, der an der Antriebseinheit 1 aufgehängt ist. Es erkennbar, dass bei dem vorliegenden Beispiel die Rohrstrangachse 10 und die Führung 8 sich vertikal erstrecken. Jedoch kann bei einigen Anwendungen, wie zum Beispiel bei dem Bohren von Tunneln, die Rohrstrangachse und die Führung sich in einer geneigten Orientierung befinden oder sich sogar in einer horizontalen Ebene erstrecken. Des weiteren können zum Anheben und Absenken der Antriebseinheit verschiedenartige Alternativen vorgesehen sein. Anstelle von Hubkabeln kann beispielsweise ein Hydraulikhubaufbau vorgesehen sein, um die Antriebseinheit anzuheben und abzusenken.
Das beschriebene Beispiel betrifft die Handhabung von Einfassungsabschnitten, aber es kann allgemein ebenso auf die Handhabung von anderen Rohrabschnitten angewendet werden, wie zum Beispiel von Bohrrohrabschnitten. Jeder der Abschnitte kann prinzipiell aus einer oder mehreren Verbindungen bestehen.
Zum Eingreifen von Rohrabschnitten hat die Antriebseinheit 1 eine Angreifeinheit 12 zum lösbaren Eingreifen eines Einfassungsabschnitts 13, die sich nach unten davon entlang der Rohrstrangachse 10 erstreckt. In diesem Beispiel ist die Angreifeinheit 12 in der Gestalt eines drehbaren Rohrstrangaufzugs zum Halten des Einfassungsabschnitts in einer axialen Richtung und zum Ausüben eines Drehmoments um die Achse 10 an dem eingegriffenen Einfassungsabschnitt vorgesehen. Zum Sicherstellen, dass eine ausreichende Reibung zwischen dem Rohrstrangaufzug und einem Einfassungsabschnitt zum Übertragen des Einrichtdrehmoments vorgesehen ist, während nur der Einfassungsabschnitt von dem Drehkreuzaufzug aufgehängt ist, ist der Rohrstrangaufzug eine Bauart, die zum aktiven Induzieren von Klemmkräften zwischen Klemmen des Drehkreuzaufzugs und der Einfassungsabschnitte geeignet ist. Eine solche Klemmeinrichtung ist nach dem Stand der Technik als ein festmontiertes Teil der Antriebseinheit bekannt und wird daher weitergehend nicht genauer beschrieben. Alternativ kann beispielsweise die Angreifeinheit mit einem konischen Gewinde, das zum Eingreifen eines konischen Gewindes eines Bohrrohrs oder eines anderen Rohrabschnitts geeignet ist, um den Rohrabschnitt sowohl axial als auch in Drehrichtung zu halten, oder mit einem Rohrstrangaufzug und einer Winde getrennt davon versehen sein.
Die Antriebseinheit 1 ist des weiteren mit Führungsläufern 14 zum Führen der Antriebseinheit 1 entlang der Führung 8 ausgestattet.
Zum Eingreifen eines Einfassungsabschnitts 13, der radial in Richtung auf die Rohrstrangachse 10 gefördert wird, und zum Anheben des Einfassungsabschnitts 13 auf eine Position, die entlang der Rohrstrangachse 10 aufgehängt ist, ist die vorgeschlagene Antriebseinheit 1 mit einem Greifer 15 versehen. Der Greifer 15 ist an der Antriebseinheit 1 in einer bewegbaren Beziehung zu der Angreifeinheit 12 zwischen einer ersten Position, die in Fig. 3 gezeigt ist, zum Greifen einer Einfassung 13, die sich entlang der Rohrstrangachse 10 erstreckt und an der Angreifeinheit 12 eingegriffen ist, und einer zweiten Position, die in Fig. 1 gezeigt ist, zum Greifen eines Einfassungsabschnitts 13 montiert, der radial in Richtung auf die Rohrstrangachse 10 vorsteht.
Die Rampe 2 ist geeignet, um Rohrabschnitte 13 in eine vorbestimmte Transferposition, die in Fig. 1 gezeigt ist, entsprechend der zweiten Position des Greifers 15 zu bringen.
Derartige Rampen sind ebenso nach dem Stand der Technik bekannt und werden daher nicht genauer beschrieben. Bei dem vorliegenden Beispiel ist eine Führungsschiene 34 oberhalb der Rampe 2 angeordnet. Ein Läufer 35 ist bewegbar an der Führungsschiene 34 montiert, um entlang der Führungsschiene 34 zu laufen, und trägt einen Rohrabschnittsträger 36, der an einem an dem Läufer 35 angebrachten Kabel oder einem Stab 37 aufgehängt ist. Beim Betrieb arbeitet das gezeigte Gestell, wie es im folgenden beschrieben ist, für einen einzelnen Zyklus zum Handhaben eines Einfassungsabschnitts. Zuerst wird ein Einfassungsabschnitt 13 in die in Fig. 1 gezeigte Transferposition gebracht, wobei in dieser Position der Einfassungsabschnitt 13 radial in die Richtung der Rohrstrangachse 10 gerichtet ist. In diesem Beispiel wird der Einfassungsabschnitt 13 ebenso nach oben gerichtet, um den Winkel zu verringern, über den der Einfassungsabschnitt zu kippen ist, um parallel zu der Rohrstrangachse 10 orientiert zu werden. Das führende Ende des Einfassungsabschnitts 13 ist durch den Rohrabschnittsträger 36 gehalten, der an der Führungsschiene 34 aufgehängt ist. Der Einfassungsabschnitt 13 kann an die Tranferposition zu jedem Zeitpunkt vor der Bewegung gebracht werden, bei dem er durch den Greifer 15 zu greifen ist, und nachdem ein vorhergehender Einfassungsabschnitt in eine Linie mit der Antriebseinheit 1 und der Bohrlochachse 10 gebracht ist.
Der Einfassungsabschnitt 13 wird an der Tranferposition durch den Greifer 15 gegriffen, so dass eine Verbindung zu der Antriebseinheit 1 gebildet wird. Es ist anzumerken, dass, da der Pfad der Bewegung des Greifers 15 genau gesteuert wird, eine genaue Steuerung der Position, an der der Greifer 15 den Einfassungsabschnitt 13 an einer Tranferposition durch die Rampe gestützt greift, auf eine einfache Weise durch genaues Steuern der Position in einer Längsrichtung des Einfassungsabschnitts 13 an der Tranferposition durch die Rampe 2 gestützt vorgesehen wird.
Wenn Einfassungsabschnitte von verschiedenen Längen in einer zufälligen Reihenfolge einzubauen sind oder wenn Toleranzen von der Länge der Einfassungen relativ groß sind, ist es vorteilhaft, wenn der Greiferarm 31 oder die Rampe 2 mit einem Sensor zum Erfassen der Position des vorderen Endes eines Einfassungsabschnitts versehen ist, der gerade zu der Tranferposition befördert wird.
Nachfolgend wird die Antriebseinheit 1 angehoben, die den Einfassungsabschnitt 13 mitnimmt, und wird der Greifer 15 von der zweiten Position den Einfassungsabschnitt 13 an der Tranferposition greifend zu der ersten Position den Einfassungsabschnitt 13 an der Position greifend, die vertikal an der Angreifeinheit 12 aufgehängt ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, bewegt. Während die Antriebseinheit 1 angehoben wird, wird der Greifer 15 durch das Anheben der Antriebseinheit 1 mitgenommen, so dass die Hauptversetzung des Greifers 15 entlang der Rohrstrangachse durch Laufen unter Stillstand der Antriebseinheit 1 erhalten wird. Während dieser Bewegung wird ein Hauptteil des Gewichts des Einfassungsabschnitts durch den Rohrabschnittsträger 36 getragen, so dass die Bewegung des Greifers 15, die ausgeübt werden muss, um die erforderliche Bewegung durchzuführen, im Wesentlichen reduziert wird. Da der Rohrabschnittsträger 36 entlang der Führungsschiene 34 translationsbewegbar ist und frei schwenkbar ist, stört er die Bewegung des Einfassungsabschnitts nicht, die durch den Greifer 15 ermittelt wird, aber stützt dennoch den Einfassungsabschnitt 13 zum Unterstützen des Greifers 15.
Der Greifer 15 wird aktiv gesteuert, um die Einfassungsabschnitte von der Tranferposition in Eingriff mit der Angreifeinheit 12 zu bewegen und zu führen, die vertikal daran aufgehängt ist. Somit wird der Prozess des Anhebens und des Verbindens eines Einfassungsabschnitts 13 im Wesentlichen vereinfacht und erfordert wenig oder keine Handarbeit in einem gefährlichen Bereich. Da die Einfassungsabschnitte 13 relativ zu der Angreifeinheit 12 durch ein Greifelement 15 ausgerichtet und Positioniert sind, das einen Teil derselben Antriebseinheit 1 als die Angreifeinheit 12 bildet, ist es relativ einfach, eine genaue axiale Positionierung und Ausrichtung zwischen der Einfassung 13 und der Angreifeinheit 12 zu erzielen. Des weiteren sind Erfordernisse hinsichtlich der Genauigkeit der Tranferposition der Einfassungsabschnitte 13 (Fig. 1) relativ gering, da die abschließende Positionierung und Ausrichtung durch den Greifer 15 der Antriebseinheit 1 vorgesehen werden können.
Der Greifer 15 ist translationsbewegbar entlang der Rohrstrangachse 10 relativ zu der Angreifeinheit 12 zum Bewegen eines Einfassungsabschnitts entlang der Rohrstrangachse 10. Das gestattet zuerst ein Bewegen des Greifers 15 von der Position, die den Einfassungsabschnitt 13 an der Tranferposition greift (Fig. 1) zu einer Position in einer Linie mit der Angreifeinheit 12 und unter dieser (Fig. 2), und nachfolgend das Bewegen des Greifers 15 nach oben zu einer Position, an der der Einfassungsabschnitt 13 durch die Angreifeinheit 12 eingegriffen ist (Fig. 3). Außer dem Vorsehen einer einfachen Form einer Bewegung, die einfach zu steuern ist, stellt das außerdem sicher, dass die Einfassungsabschnitte 13 genau in einer Linie mit der Angreifeinheit 12 sind, bevor sie dadurch eingegriffen werden.
Die Bewegung des Greifers 15 relativ zu der Angreifeinheit 12 entlang der Rohrstrangachse 10 wird auf eine einfache Weise durch einen Betätigungszylinder 16 parallel zu der Rohrstrangachse erzielt. Zum Antreiben der Schwenkbewegung des Greifers 15 um ein Gelenk 17 ist ein zweiter Betätigungszylinder 18 vorgesehen. Zum Vermeiden einer Belastung des Zylinders 16 parallel zu der Rohrstrangachse mit Querlasten, wenn ein Einfassungsabschnitt gerade angehoben wird, wobei der Greifer an der Position zum Greifen des Einfassungsabschnitts 13 an der Tranferposition ist, die in Fig. 1 gezeigt ist, kann ein (nicht gezeigter) Läufer vorgesehen sein, der das Gelenk 17 entlang der Antriebseinheit 1 führt. Zwischen der Angreifeinheit 12 und der Motoreinheit 11 ist eine Querverbindung 19 zum Übertragen einer Drehbewegung um die Bohrstrangachse 10 vorgesehen, die durch die Motoreinheit 11 auf eine Zirkulationskappe 20 aufgeprägt wird, die wiederum die Angreifeinheit 12 trägt. Die Zirkulationskappe 12 ist in Fig. 4 genauer gezeigt.
Der Hauptzweck der Zirkulationskappe 20 ist es, ein oberes Ende 21 eines Einfassungsabschnitts 13 abzudichten, der durch die Angreifeinheit 12 eingegriffen ist. Die Zirkulationskappe 12 gemäß dem vorliegenden Beispiel hat eine zylindrische Bohrung 22 mit einem Umfangseinschnitt 23, der eine Hochdruckumfangsdichtung 24 aufnimmt, und einen Durchlass 25 zum Fördern von Schlamm zu dem oberen Einfassungsabschnitt 13. In diesem Beispiel erstreckt sich ein Schlammfüllrohr 26 nach unten durch den Schlammförderdurchlass 25. Die Zirkulationskappe 20 ist geeignet, um einen Lüftungsdurchlass 27 vorzusehen, um das obere Ende 21 des Einfassungsabschnitts 13 bei einer ersten Betriebsbedingung zum normalen Füllen eines neu verbundenen Einfassungsabschnitts 13 zu belüften. Die Umfangsdichtung 25 ist geeignet, um den Lüftungsdurchlass 27 bei einer zweiten Betriebsbedingung zum Treiben von Hochdruckschlamm mit beispielsweise einem Druck von 40-75 bar oder höher in den Einfassungsabschnitt 13 abzusperren.
Es ist anzumerken, dass prinzipiell anstelle von oder zusätzlich zu der nach innen weisenden Dichtung 24 auch eine nach außen weisende Richtung an der Zirkulationskappe vorgesehen werden kann.
Im Vergleich mit herkömmlichen Bohrgestellen, bei denen das obere Ende 21 der obersten Einfassung deutlich unter der Kappe bei der ersten Betriebsbedingung und an einer höheren Position liegt, die in die Zirkulationskappe zum Eingreifen mit der Kappe beider zweiten Betriebsbedingung vorsteht, sieht die Kappe 20 mit einem schließbaren Lüftungsdurchlass 27 den Vorteil dahingehend vor, dass die Einfassungsabschnitte 13 ständig mit der Angreifeinheit 12 an der gleichen Position unabhängig von dem Bedarf zum nachfolgenden Auswaschen des Einfassungsstrangs eingegriffen werden können. In Verbindung mit der Verwendung eines bewegbaren Greifers 15 zum Bewegen der Einfassungsabschnitte 13 in Eingriff mit der Angreifeinheit 12 sieht das den Vorteil vor, dass der Greifer ständig auf die gleiche Weise betätigt werden kann, um den Einfassungsabschnitt 13 in die gleiche Position zu bringen, bevor die Angreifeinheit 12 den positionierten Einfassungsabschnitt 13 eingreift. Das vereinfacht die Steuerung der Bewegung des Greifers. Ein allgemeiner Vorteil unabhängig von der Verwendung eines bewegbaren Greifers, um Rohrabschnitte in Eingriff mit einer Angreifeinheit der Antriebseinheit zu bringen, der Verwendung einer Kappe 20 mit einer schließbaren Lüftungseinheit ist der, dass die einzelne Eingreifposition der Einfassungsabschnitte gestattet, dass die Angreifeinheit in axiale Richtung kompakter wird, was wiederum ein Absenken des Einfassungsstrangs weitergehend nach unten relativ zu dem Boden 3 des Gestells gestattet. Das vereinfacht die Arbeit an dem oberen Ende eines Einfassungsstrangs, der an dem Boden 3 aufgehängt ist, da das obere Ende weniger weit über den Boden 3 vorsteht.
Der schließbare Lüftungsdurchlass kann in vielen Formen vorgesehen sein, beispielsweise in der Form eines getrennten Durchlasses in der Kappe mit einem Ventil in diesem Durchlass. In dem vorliegenden Beispiel erstreckt sich bei der ersten Betriebsbedingung zum Füllen des neu verbundenen Einfassungsabschnitts mit Schlamm der Durchlass 27 zum Belüften des oberen Endes 21 des Einfassungsabschnitts 13 über die Umfangsrichtung 24, insbesondere zwischen der Umfangsdichtung 24 und dem Einfassungsabschnitt 13. Um in der Lage zu sein, den Lüftungsdurchlass 27 zu schließen, ist die Umfangsdichtung 24 radial dehnbar, und ist ein Aufbau 28, 30 (schematisch dargestellt) zum Dehnen der Umfangsdichtung 24 vorgesehen. Die Verwendung einer dehnbaren Dichtung 24 sieht den Vorteil vor, dass eine Abnutzung der Dichtung 24 verringert wird, da ein Kontakt zwischen der Dichtung 24 und einem Einfassungsabschnitt 13 nur auftritt, wenn die Zirkulation von Hochdruckschlamm erforderlich ist.
Gemäß dem vorliegenden Beispiel enthält die Umfangsdichtung 24 ein aufblasbares Element 29. Der Aufbau zum Dehnen der Umfangsdichtung 24 wird durch einen Verdichter 28 und einen Kanal 30 gebildet, der mit der Kammer 29 zum Übertragen eines druckbeaufschlagten Fluids zu der Kammer 29 in Verbindung steht. Durch Vorsehen einer aufblasbaren Dichtung als die dehnbare Dichtung wird die gewünschte Dehnung auf eine einfache Weise mit sehr wenigen sich bewegenden Teilen erzielt, die dem Schlamm ausgesetzt sind. Die Bewegbarkeit des Greifers kann auf verschiedene Arten gesteuert werden. Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, ist der Greifer 15 an einem Stellarm 31 montiert, der eine genaue Steuerung der Schwenk- und Translationsbewegung des Greifers 15 gestattet und einen einfachen kosteneffektiven Aufbau bildet.
Insbesondere hat zum Handhaben von Einfassungsabschnitten, die typischerweise feine Gewinde an ihren Enden haben, die Angreifeinheit 12 Eingreifflächen 32, die um eine Öffnung koaxial zu der Rohrstrangachse 10 für einen Eingriff der Außenseite eines Einfassungsabschnitts 13 angeordnet sind, und ist die Angreifeinheit 12 drehbar durch die Motoreinheit 11 angetrieben. Durch Eingreifen des Einfassungsabschnitts 13 von außen wird der Bedarf eines Gewindeeingriffs zwischen feinen Gewinden der Antriebseinheit 1 und dem oberen Ende jedes Einfassungsabschnitts 13 vermieden, und wird durch Drehen der Angreifeinheit 12 die Verbindung zwischen einer Einfassungseinheit, die zu verbinden ist, und einem Einfassungsstrang, der von dem Gestellboden 3 aufgehängt ist, ohne Einsetzen von getrennten Einfassungszangen durchgeführt werden, die für jeden Einfassungsabschnitt 13, der zu verbinden und zu trennen ist, in eine Betriebsposition gebracht werden müssen und zurückgestellt werden müssen. Des weiteren ist die Drehbewegung um die Bohrachse 10, die auf den Einfassungsstrang durch die Antriebseinheit 1 aufgebracht wird, von der sie aufgehängt ist, vorteilhaft zum Vereinfachen des weiteren Einsetzens des Einfassungsstrangs in das Bohrloch.
Es ist anzumerken, dass jedoch die Verwendung eines bewegbaren Greifers 15, um Einfassungsabschnitte oder andere Rohrabschnitte in Eingriff mit der Angreifeinheit zu bringen, auch vorteilhaft ist, wenn das Aufbauen und Aufbrechen der Verbindungen zwischen den Einfassungsabschnitten und dem Strang unter Verwendung von herkömmlichen Zangen durchgeführt wird.
Der Greifer 15, wie er gezeigt ist, hat einen Einlass 33, der nach oben weist, wenn der Greifer 15 sich in der Position befindet, die in Fig. 1 gezeigt ist, um einen Einfassungsabschnitt zu greifen, der radial in Richtung auf die Rohrstrangachse 10 vorsteht. Das schafft den Vorteil, dass ein vorstehendes Ende eines Einfassungsabschnitts 13, das zu greifen ist, in den Greifer 13 ohne Umkehren einer nach oben weisenden Bewegung des Greifers 15, der durch die obere Hubeinheit 1 mitgenommen wird, eingetragen werden kann.
Die vorgeschlagene Antriebseinheit und das Bohrgestell sind ebenso zum Entfernen von Einfassungsabschnitten oder Bohrrohrabschnitten von einem Strang in einem Bohrloch vorteilhaft. Der Betrieb weist dann die Schritte des Greifens eines Einfassungsabschnitts 13, der von dem Strang zu entfernen und zu lösen ist, an einer durch die Angreifeinheit 12 gehaltenen Position und des Absenkens der Antriebseinheit 1 und des Bewegens des Greifers 15 auf, bis der Einfassungsabschnitt 13 sich an der Tranferposition befindet.

Claims

1. Antriebseinheit für ein Tiefbohrgestell, mit:

- einer Verbindungsstruktur (7, 9) zum Verbinden mit einer Hebeeinrichtung (5) zum Heben der Antriebseinheit (1);

- einer Motoreinheit (11) zum Antreiben der Drehung eines angeschlossenen Rohrabschnitts, der sich entlang der Rohrstrangachse (10) erstreckt;

- einer Angreifeinheit (12) zum lösbaren Angreifen an einem Rohrabschnitt (13), der sich entlang der Rohrstrangachse (10) erstreckt; und

- einer Führungsläufereinrichtung (14) zum Führen der Antriebseinheit (1) entlang einer Führung;

- wobei die Antriebseinheit (1) derart ausgebildet ist, dass sie an einem Rohrabschnitt (13) angreift, der radial in Richtung der Rohrstrangachse (10) gerichtet ist, und diesen Rohrabschnitt (13) in eine entlang der Rohrstrangachse (10) gerichtete Position hebt;

gekennzeichnet durch

- einen Greifer (15), eine Führungseinrichtung (17, 31) zum Führen der Bewegungen des Greifers (15) in bezug auf die Angreifeinheit (12) und Antriebseinrichtungen (16, 18) zum Antreiben der Bewegungen des Greifers (15) in bezug auf die Angreifeinheit (12), wobei die Führungseinheit (17, 31) und die Antriebseinheit (16, 18) zum Bewegen des Greifers (15) zwischen einer ersten Position zum Greifen eines sich entlang der Rohrstrangachse (10) erstreckenden und von der Angreifeinheit (12) gegriffenen Rohrabschnitts (13) und einer zweiten Position zum Greifen eines radial zur Rohrstrangachse (10) gerichteten Rohrabschnitts (13) ausgebildet sind.

2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, bei der der Greifer (15) entlang der Rohrstrangachse (10) relativ zur Angreifeinheit (12) verschiebbar ist, um einen Rohrabschnitt (13) entlang der Rohrstrangachse (10) zu bewegen.

3. Antriebseinheit nach Anspruch 2, ferner mit einem sich in der Richtung der Rohrstrangachse (10) erstreckenden Betätigungszylinder (16) zum Antreiben des Greifers (15) parallel zur Rohrstrangachse (10).

4. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Zirkulationskappe (20) zum Abdichten eines proximalen Endes (21) eines von der Angreifeinheit (12) gegriffenen Rohrabschnitts (13), wobei die Zirkulationskappe (20) eine umfangsmäßig verlaufende Hochdruckdichtung (24) und einen Durchlass (25) aufweist, um Schlamm zu dem durch die Zirkulationskappe (20) abgedichteten proximalen Rohrabschnitt (13) zu leiten, wobei die Zirkulationsklappe (20) derart ausgebildet ist, dass sie einen Lüftungsdurchlass (27) zum Lüften des oberen Endes (21) des Rohrabschnitts (13) in einem ersten Betriebszustand und das Schließen des Lüftungsdurchlasses (27) in einem zweiten Betriebszustand bewirkt.

5. Antriebseinheit nach Anspruch 4, bei der, im ersten Betriebszustand, der Durchlass zum Lüften des oberen Endes des Rohrabschnitts (13) sich über die Umfangsdichtung (24) hinaus erstreckt, und bei der die Einrichtung zum Schließen des Lüftungsdurchlasses (27) die Umfangsdichtung (24), die dehnbar ist, und Einrichtungen (28, 30) zum Dehnen der Umfangsdichtung (24) umfassen.

6. Antriebseinheit nach Anspruch 5, bei der die Umfangsdichtung (24) eine aufblasbare Kammer (29) aufweist und die Einrichtungen zum Dehnen der Umfangsdichtung (24) durch eine Druckquelle (28) und einen Kanal (30) gebildet sind, der die Druckquelle (28) mit der Kammer (29) zum Fördern eines druckbeaufschlagten Fluids zur Kammer (28) verbindet.

7. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Greifer (15) an einem bewegbaren Betätigungsarm (31) angebracht ist.

8. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Angreifeinheit (12) mit um eine Öffnung koaxial zur Rohrstrangachse (10) angeordneten Angreifflächen (32) zum Angreifen an der Außenseite eines Rohrabschnitts (13) versehen ist, und wobei die Angreifeinheit drehend antreibbar ist.

9. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Greifer (15) einen Einlass (33) hat, der von der Bohrrichtung abgewandt ist, wenn der Greifer (15) sich in der Position zum Greifen eines radial in Richtung der Rohrstrangachse (10) vorstehenden Rohrabschnitts (13) befindet.

10. Tiefbohrgestell mit einer Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, einer Rohrabschnittstransfervorrichtung (2) zum Verbringen von Rohrabschnitten (13) in eine vorbestimmte Transferposition entsprechend der zweiten Position des Greifers (15), und einer Führung (8) zum Führen der Antriebseinheit (1) entlang der Rohrstrangachse (15).

11. Bohrgestell nach Anspruch 10, bei dem die Transfervorrichtung (2) einen schwenkbar aufgehängten Rohrabschnittträger (36) aufweist.

12. Bohrgestell nach Anspruch 11, bei dem die Transfervorrichtung (2) ferner eine lineare Führung (34) aufweist, die radial relativ zur Rohrstrangachse (10) gerichtet ist, wobei der Rohrabschnittträger (36) entlang der Führung (34) geführt ist.

13. Verfahren zum Handhaben von Rohrabschnitten (13) in einem Tiefbohrgestell mit einer Antriebseinheit (1) zum Antreiben der Drehung eines Rohrabschnitts, der sich in Bohrrichtung entlang der Rohrstrangachse (10) erstreckend von einer Angreifeinheit (12) der Antriebseinheit (1) gegriffen ist, mit den folgenden Schritten zur Handhabung jedes Rohrabschnitts (13):

- Bereitstellen des Rohrabschnitts (13) in einer radial zur Rohrstrangachse (10) gerichteten Transferposition;

- Bewegen der Antriebseinheit (1) entgegengesetzt zur Bohrrichtung, während der Rohrabschnitt -(13) mitgenommen wird, bis der Rohrabschnitt (13) von der Antriebseinheit (1) in einer zur Rohrstrangachse (10) koaxialen Position gehalten wird;

dadurch gekennzeichnet, dass

- der Rohrabschnitt (13) von einem Greifer (15) der Antriebseinheit (1) in bezug auf die Angreifeinheit (12) bewegbar gegriffen wird; und

- der Greifer (15) aus einer Position, in der erden Rohrabschnitt (13) in der Transferposition greift, in eine Position bewegt und geführt wird, in der er den Rohabschnitt (13) in einer Position greift, in der der Rohrabschnitt (13) von der Angreifeinheit (12) gegriffen wird und sich koaxial zur Rohrstrangachse (10) erstreckt, wobei der Greifer (15) ebenfalls von der Antriebseinheit (1) entgegengesetzt zur Bohrrichtung mitgenommen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Greifer (15) zuerst aus der Position, in der er den in der Transferposition befindlichen Rohrabschnitt (13) greift, in eine Position bewegt wird, in der er den Rohrabschnitt (13) in einer mit der Rohrstrangachse (10) fluchtenden Position greift, und wobei der Greifer (15) aufwärts in die Position bewegt wird, in der der Rohrabschnitt (13) von der Angreifeinheit (12) der Antriebseinheit (1) gegriffen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, ferner mit den folgenden Schritten zum Entfernen eines Rohrabschnitts (13) von einem Strang:

- Greifen des Rohrabschnitts (13) in einer koaxial zur Rohrstrangachse (10) gerichteten Position; und

- Absenken der Antriebseinheit (1) und Bewegen des Greifers (15), bis sich der Rohrabschnitt (13) in der Transferposition befindet.