NL8403859A - Boortoren. - Google Patents

Description

P

« ♦ ** -T- 24385/CV/vb

Korte aanduiding: Boortoren.

De uitvinding heeft betrekking op een boortoren voor het boren en het onderhoud van olie en/of gasputten, in het bijzonder bestand voor aanbrenging 5. op een zeeplatform voorzien van een boormachine voor een* boorstreng, waarbij de boormachine is verbonden met een vertikaal beweegbaar heforgaan dat wordt aangedreven met behulp van motoren, bij voorkeur hydraulische motoren om het heforgaan en daarbij de boormachine in een vertikale richting te verplaatsen.

10. De momenteel voor dit doel gebruikte boortorenconstructie omvat een hefmechanisme dat wordt aangedreven door verschillende gelijkstroommotoren.

Het elektrische vermogen wordt overgebracht via dure en gecompliceerde gecontroleerde gelijkrichtsystemen . Het trekmechanisme van het hefmechanisme zelf bestaat uit verschillende dure en zware onderdelen. Een krachtige door 15. een ketting aangedreven lier wordt gebruikt, waaraan vermogen wordt toegevoerd via grote overbrengingstandwielen en de lier drijft een trommel aan, welke de boorkabel ophijst. De boorkabel beweegt over een kroonblok en via een bewegend blok voordat het wordt bevestigd aan het zogenaamde ndode anker”. De boorkabel moet regelmatig worden vervangen.. Alle momenteel gebruikt uit- 20. rusting is zeer duur. De uitrusting is ook bijzonder zwaar en dit maakt het nodig, dat de boortoren zelf dienovereenkomstig wordt bemeten, zodat de boortoren groot, massief en zwaar en duur is.Hedendaagse uitrusting is niet aangepast voor het opnemen van uitrusting voor het reinigen van produktie-pijpen.Zowel de kosten als de risico's,die optreden bij het uitvoeren van deze 25. reinigingsoperatie zijn zeer hoog. De enige beschikbare uitrusting is bijzonder duur, tijdrovend om samen te bouwen en te gebruiken en uit veilig-heidsoogpunt niet tevredenstellend. Bovendien vereist het een zware ver-mogensbron. Het vermogen dat verloren gaat door de ketting aandrijvingen en de blokken waaro ver de boorkabel moet bewegen , komt nagenoeg overeen met de 30. helft van het totale vermogensverbruik. Bij drijvende booruitrustingen kmoeten zware compensatieorganen (samenstellen om te compenseren voor vertikale beweging ten gevolge van golfslag) worden gebruikt gedurende de boorhandelingen en bij het installeren van een eruptieafsluiter in de put. Een deining compen-satieorgaan kost momenteel ongeveer 10 miljoen NOK. Een ander nadeel van het 35· gebruikelijke trekwerk van een hefmechanisme is zijn zeer hoge geluidsniveau.

8403859 -2- 24385/CV/vb ί * t.

Het Zwitsers octrooi 495.278 openbaart algemeen een heforgaan van het compartiment type, welke hydraulische motoren draagt uitgerust met tandwielen die in ingrijping zijn met vertikale heugels en die . het heforgaan langs de heugels aandrijven.

5_ Amerikaans octrooi 2-514.498 openbaart een heforgaan voor gebruik in mijnschachten,waarbij onder meer gebruik wordt gemaakt van stationaire vertikale tandheugels, die in ingrijping zijn met tandwielen, die worden aangedreven door- het belasting dragende orgaan van het heforgaan.

Het britse octrooi 1.431.759 beschrijft een hefmechanisme voor het 10. heffen vanaf een referentiepunt onder omstandigheden waarin het referentiepunt en de hefinrichtirg vertikaal ten opzichte van elkaar kunnen bewegen, zoals bijvoorbeeld het geval kan zijn indien een zware last wordt opgehesen van het dek van een stampend schip op zee.Deze publicatie suggereert het gebruik van een zware compensator om te compenseren voor golfslag.

15- Het oogmerk van de huidige uitvinding is de nadelen van bekende boor torenconstructies en hun daarmede samenhangende uitrusting te verminderen.

Het doel van de uitvinding is aanzienlijke vermindering in gewicht, werk en kosten te verkrijgen, in aanzulling op een aanzienlijke vermindering van het geluidsniveau, dit in vergelijking met bekende boortorenconstructies. Een 20. bijzonder doel is het geheel elimineren van een boorkabel, waardoor de tijd en het werk, dat wordt vereist iedere keer dat de boorkabel moet worden vervangen, kan worden bespaard.

Volgens de uitvinding kan dit worden bereikt door een portaalvormige boortorenconstructie gevormd door een bovenste traverse en twee op afstand 25. van elkaar gelegen althans nagenoeg evenwijdige rechtopstaande boortoren -onderdelen, welke tesamen een ruimte vormen waarin het bij voorkeur hydraulische heforgaan is aangepast om te bewegen langs stationaire zich omhoog uit strekkende tandrepen.

Verdere kenmerken van de uitvinding zijn onder meer genoemd in de 30. onderconclusies.

De boortoren omvat op op jichzelf bekende wijze een boormachine voor de boorstreng.De boormachine is verbonden met een vertikaal beweegbaar heforgaan, dat wordt aangedreven door middel van hydraulische motoren,die zijn voorzien van tandwielen, die in ingrijping zijn met stationaire zich 35. omhoog uistrekkende tandheugels om het heforgaan en de daarmede verbonden boormachine vertikaal langs de tandheugels te bewegen. Het heforgaan is aan- 8403859 -3- 24385/CV/vb gepast om langs de tandheugels te bewegen, waarbij de tandheugels zijn opgesteld bij de begrenzingen van een ruimte, begrensd door twee op afstand van elkaar geplaatste althans nagenoeg evenwijdige, zich omhoog uitstrekkende boortorenonderdelen. Deze boortorenonderdelen vormen tesamen met een bovenste 5. traverse, welke deze boortorenonderdelen onderling verbindt, een bokvormige boortorenconstructie.De portaalvormige boortorenconstructie heeft in samenhang met het heforgaan en de daarbij behorende tandrepen eei groot aantal voordelen bij het boren en soortgelijke handelingen aan boord van een boor-kraan.

10. De combinatie boortoren/heforgaan maakt het mogelijk een lager, klei ner, lichter gewicht bezittende en eenvoudigere-· boortoren te vervaardigen, welke de zelfde capaciteit heeft als een gebruikelijke grote zware boortoren. De boortoren volgens de uitvinding vereist slechts steunbalken voor de geleidingsrails waarlangs het hydraulische heforgaan beweegt. Dit vermin-15. dert zowel de kosten als het gewicht. Het is niet noodzakelijk om gecompliceerde, dure gecontroleerde gelijkrichtersystemen aan te brengen en de nieuwe constructie vereist slechts ongeveer de helft van het vermogen,dat wordt vereist voor gebruikelijke trekwerken van hef organen. Dit resulteert in aanzienlijke besparingen, zowel in de aanvankelijke investeringen 20. als in de onderhoud en bedrijfskosten.Het gecombineerde boortoren/heforgaan van de uitvinding is gemakkelijke aanpasbaar voor het opnemen van uitrusting om het reinigen van de produktiepijpen eenvoudiger te maken en, wat nog belangrijker is, ook veiliger. Dit bespaart kosten in verband met het pijpreinigingsproces. De combinatie van de boortoren en heforgaan volgens 25. de uitvinding kan ook gemakkelijk worden aangepast voor het dragen van nieuwe uitrusting welke een "terugtrekken" -dat wil zeggen terugtrekken van het bewegende blok van het heforgaan, onnodig zal maken. Het gebruik van een hydraulisch heforgaan zal het lawaai op de booruitrusting aanzienlijk verminderen. De combinatie van boortoren en heforgaan volgens de uit-30. vinding maakt het onnodig een zware compensator voor de boorstreng aan te brengen, hetgeen verder een aanzienlijke vermindering van investeringskosten met zich meebrengt.Daarbij kan de combinatie van boortoren en heforgaan gemakkelijk worden geïnstalleerd op bestaande boorplatforms.

Hydraulische motoren worden bij voorkeur gebruikt volgens de uit-35. vinding, maar om de kosten nog verder te verminderen, is er in principe niets op tegen, om elektromotoren te gebruiken in plaats van hydraulische motoren, waarbij deze elektromotoren dan kunnen worden bekrachtigt door j 8403859 -4- 24385/CV/vb *4 v

V

het bestaande elektrische vermogenssysteem van de boorinstallatie.

Het heforgaan wordt aangedreven via overbrengingstandwielen, langs twee rails, die aan beide zijden tanden hebben. Bij een overbrengingsver-houding van ongeveer 1:50 en bij gebruikmaking van bijvoorbeeld 8 tand- 5. wielen in de twee boortorenonderdelen zal het vermogensverbruik slechts ongeveer de helft zijn van het vermogensverbruik vereist bij bekende constructies. Bovendien kan de boorkabel worden weggelaten, hetgeen een aanzienlijke gewichtsvermindering met zich meebrengt. Het bewegende blok alleen moet zeer zwaar zijn, zodat het zo snel mogelijk kan versnellen gedurende 10. de vrije val. De "dode tijd" voor het vervangen van de boorkabel is uiteraard eveneens geëlimineerd. Aangezien de boortoren volgens de uitvinding geen kroonblok vereist, is geen extra koporgaan nodig, waarin bij de gebruikelijke boortorens het kroonblok wordt opgehesen. Dit draagt eveneens bij tot het verminderen van de'hoogte, het gewicht en de prijs van de boor- 15. toren.

Bij gebruikmaking van het hydraulische heforgaan kan de last langs de tandrepen naar beneden worden gelaten, hetgeen betekent, dat de afmetingen van de boortoren tot .een minimum dat geschikt is voor het dragen van de be-; lastingen, kan worden verminderd.Aangezien het heforgaan op en neer beweegt 20. op de tandrepen, die belastingen in beide richtingen kunnen dragen, is het mogelijk nieuwe uitrusting aan te brengen voor het reinigen van de produk-tiepijpen. Dit maakt de reinigingshandeling eenvoudiger, sneller, veiliger en goedkoper.

Het heforgaan vereist geen mechanisch remsysteem anders dan een nood-25. remsysteem, en dit vermindert het geluidsniveau aanzienlijk. Aangezien het hydraulische heforgaan zelf werkt als een compensator, en zowel een grotere , slaglengte en capaciteit heeft dan de gebruikelijke samenstellen, worden de kosten van de zware compensator op drijvende booruitrustingen verminderd. Omdat het gewicht van de boortoren aanzienlijk is verminderd, zal het zwaar-30. tepunt van de constructie aanzienlijk lager zijn dan bij bekende drijvende booruitrustingen, hetgeen een belangrijk voordeel is. Het terugtrekken wordt vereenvoudigd door een op het heforgaan aangebrachte uitsparing (conclusie 3).

Door de boormachine op te stellen zoals omschreven in conclusie 4, 35. verkrijgt men het voordeel, dat het koppel van de boorstreng wordt overgebracht op de geleidingsranden langs de tandrepen. De dwarse steunbalk of traverse waarop de boormachine rust boven het heforgaan kan op zichzelf bekende wijze zijn uitgerust met een zware compensator '(conclusie 5).

- 8403859 ff ♦ -5- 24385/CV/vb

De uitvinding zal hieronder nader worden uiteengezet aan de hand van in bijgaande figuren weergegeven uitvoeringsmogelijkheden van de constructie volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont een uitvoeringsvoorbeeld van een boortorenconstructie 5. en daarbij behorende uitrusting aangebracht op een zeeplatform, gezien in perspectief.

Figuur 2 toont een enigszins gewijzigd tweede uitvoeringsvoorbeeld, eveneens in perspectief weergegeven, op enigszins grotere schaal en gezien vanuit een andere hoek.

10. Figuur 3 is een horizontale dwarsdoorsnede, gezien volgens de lijn III-III in figuur 2.

De boortorenconstructie 1 is een portaalvormige constructie. De boortoren 1 omvat een bovenste vaste traverse 2 en twee op afstand van elkaar gelegen, althans nagenoeg evenwijdig aan elkaar verlopende , zich omhoog 15· uitstrekkende boortorenonderdelen 3 en 4 , welke tesamen een ruimte 5 voor het opnemen van een vertikaal beweegbaar heforgaan 6 begrenzen, zoals meer gedetailleerd in figuur 3 weergegeven. Het op zich bekende hydraulische heforgaan 6 is aangepast om te worden aangedreven door een aantal - in het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld vier hydraulische motoren 7.Iedere motor 2Q. drijft een desbetreffend overbrengingstandwiel 8 aan, dat op zijn beurt een desbetreffende tandwiel 9 aandrijft. De tandwielen 9 heffen het hydraulische heforgaan 6 omhoog of verplaatsen het heforgaan 6 omlaag, omdat zij in ingrijping zijn met en afrollen langs vertikale stationaire tandrepen 10, die zijn aangebracht op geleidingsrails voor de tandwielen 9 op de boortoren 25. t. Het hydraulische heforgaan 6 wordt geremd door het blokkeren van de hydraulische motoren 7- Het kan ook worden geremd door niet nader weergegeven remschijven, die zijn aangepast om automatisch in werking te worden gesteld indien de hydraulische druk wegvalt, in werking te stellen. De assen van de tandwielen 8 en 9 zijn aangebracht met rollegers en zijn ondergedompeld 30. in een af gedicht oliebad.

Het heforgaan 6 kan in het gebied van de boorstreng 15 zijn uitgevoerd met een uitsparing welke het mogelijk maakt, om booruitrusting aan te brengen en verder vrije doorgang van het heforgaan 6 langs de boorstreng 15 waarborgt. Niet nader weergegeven geleidingswielen kunnen ook 35. zijn aangebracht zodanig, dat zij in ingrijping zullen zijn met de tandrepen 10. om e.en horizontale regeling van het heforgaan te waarborgen. Ook kunnen niet nader weergegeven geleidingsrails zijn aangebracht, die zijn uitgevoerd om de tandwielen 9 in de juiste stand en in ingrijping met de 8403859 * * ς -6- 24385/CV/vb tandheugels 10 te houden.

In het figuur 1 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld is het heforgaan 6 rechtstreeks verbonden met een hydraulische boormachine 18 voor de boor-streng 15.· 5· In figuur 2 is de boormachine 18 aangebracht op een vrijstaande dwars verlopende steunbalk 23 boven het heforgaan 6. De boormachine 18 is bevestigd aan de dwarsbalk of traverse 23 welke op het heforgaan 6 rust. Indien er niet wordt geboord, kan de traverse 23 met de boormachine 18 in een bovenste "parkeer" stand worden vergendeld. Een voordeel van het ge- 10. bruik van een traverse, waarvan de uiteinden zich uitstrekken tot de gelei-dingsranden van de tandrepen 10, is dat het koppel van de boorstreng via de traverse 23 zal worden overgebracht op deze geleidingsranden. De dwarsbalk of traverse 23 is op op zichzelf bekende wijze voorzien van een dei-ningcompensator 24. Verbindings en geleidingsraiddelen 25 zijn aangebracht 15. tussen de boormachine en het heforgaan.

Verder is een doorvoergat 19 aangebracht evenals een gebruikelijke pijpverwerkingsinrichting 20 voor het verwerken en opslaan van boorpijpen 21..

Een.regelkamer 22 is gebouwd in de basis van een boortorenonderdeel 20. (3 in figuur 1,of 4 in figuur 2). Het regelsysteem omvat in het heforgaan 6 geplaatste ' weegcellen welke voorzien in de noodzakelijke impulsen om te bewerkstelligen dat het heforgaan 6 in de boortoren beweegt in overeenstemming' met de golfbeweging en eventueel automatisch boren.

25.

8403859

Claims (5)

1. Boortoren voor het boren en onderhoud van olie en/of gasputten,in het bijzonder bestemd voor aanbrenging op een zeeplatform, voorzien van een 5. boormachine (18) voor een boorstreng (15), waarbij de boormachine (18) is verbonden met een vertikaal beweegbaar heforgaan (6), dat is aan te drijven met behulp van motoren (7), hij voorkeur hydraulische motoren, om het hef-orgaan (6) en daardoor de boormachine (18) in een vertikale richting te bewegen, gekenmerkt door een portaalvormige boortorenconstructie (1) ge- 10. vormd door een bovenste traverse (2) en twee op afstand van elkaar geplaatste , althans nagenoeg evenwijdig aan elkaar verlopende, rechtopstaande boortorenonderdelen (3, 4), welke tesamen een ruimte begrenzen, binnen welke het heforgaan langs stationaire zich omhoog uitstrekkende tandrepen (10) kan bewegen. 15.

2. Boortoren volgens conclusie 1, voorzien van een deiningcompensator voor het compenseren van golfslag, gekenmerkt door in het heforgaan (6) opgestelde weegcellen, die zijn aangepast om impulsen te geven aan een regeleenheid, welke bewerkstelligt, dat het heforgaan in de boortoren (1) beweegt in overeenstemming met de golfbeweging en naar keuze met automatisch 20. boren.

3. Boortoren volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het heforgaan (6) is voorzien van een uitsparing, welke vrije beweging van het heforgaan (6) langs de boorstreng (15) toestaat.

4. Boortoren volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat 25. de boormachine (18) is opgesteld op een dwarse steunbalk (23) boven het heforgaan (6) waarbij de steunbalk of traverse (23) zich uitstrekt tot de geleidingsranden van de tandrepen (10), zodanig dat het koppel van de boorstreng via de traverse (23) op de geleidingsranden zal worden overgebracht.

5. Boortoren volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de traverse (23) 30. is voorzien van een deiningcompensator (25)· 8403859