NO333823B1

NO333823B1 - Kraftsluring for borerør.

Info

Publication number: NO333823B1
Application number: NO20051217A
Authority: NO
Inventors: Jaroslav V Belik
Original assignee: Nat Oilwell Lp
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2013-09-23
Also published as: CA2499940A1; MXPA05002822A; EP1577487B1; CA2499940C; DE602005003040D1; BRPI0500719A; NO20051217D0; DE602005003040T2; NO20130133L; EP1577487A1; NO343590B1; NO20051217L; US7293618B2; DK1577487T3; ATE377132T1; US20050199397A1

Abstract

Det er vist et mekanisk apparat for å gripe og håndtere rørformede legemer, slik som et borerør. Dette apparat utgjøres hovedsakelig av en automatisert sluretrekker, som da hovedsakelig omfatter en slurebasis, en trekkmekanisme, svingbart forbundet med slurebasisen, samt minst én sylinder eller fjær festet til trekkmekanismen. Apparatet som helhet er løsbart forbundet med et rotsjonsbord anordnet over et borehull. Ved et typisk brønnboringsarbeide blir den automatiserte sluretrekker festet til sluresammenstilling, som deretter plasseres omkring et borerør og posisjonsinnstilles i rotasjonsrørets bøssing. Når den automatiserte sluretrekker blir aktivert, vil trekkmekanismen fjerne sluresammenstillingen fra rotasjonsbordets bøssing samt fra området omkring borerøret, slik at borerøret derved tillates å føres inn i eller ut av brønnboringen. Under drift vil intet parti av den automatiserte sluretrekker befinne seg på utsiden av rotasjonsbordets grensekant.

Description

l-UK Urri-IININtLitlN

Foreliggende oppfinnelse gjelder generelt et apparat av sluretype for å gripe og manipulere rørformede legemer, slik som borerør, og komponenter for bunn-hullssammenstilling. Nærmere bestemt gjelder foreliggende oppfinnelse et automatisert apparat for å håndtere rørlegemer inn i og ut av petroleumsbrønner.

Et typisk apparat av sluretype omfatter fortrinnsvis flere omkretsfordelte slu-relegemer som kan plasseres rundt omkretsen av et borerør eller annet rørformet legeme. Innsidene av slurelegemene bærer gripelegemer, vanligvis i form av tenner, for friksjonsinngrep med borerøret eller det rørformede legeme. Utsidene av slurelegemene har vanligvis avskrånede overflater som er skråstilt innover ovenfra og nedover.

I et typisk borebrønnsarbeid blir apparatet av sluretype festet rundt rør-legemet og plassert i den andel av rotasjonsbordet som betegnes som rotasjonsbordets bøssing eller "skål". På grunn av at slurelegemene kan bevege seg både i lengderetningen og radialt i forhold til skålen, vil disse skråstilte overflater tjene som kamflater. Når således vekten av rørlegemet er satt ned på apparatet av sluretype, slik at dette vil ha en tendens til å bevege slurelegemene nedover i forhold til skålen, vil kamflatene drive slurelegemene radialt innover og inn i tettere inn-grep med rørlegemet. Når det først er påsatt, vil slurelegemene understøtte bore-rørets vekt og/eller andre rørformede legemer som er opphengt fra disse.

Tidligere ble slike innretninger av sluretype håndtert manuelt av personer som arbeidet på rigg-gulvet og ble da kalt "grovnakker". Arbeidet med å fastgjøre apparatet av sluretype rundt rørlegemet samt inn i og ut av skålen, oppviser en viss grad av fare for grovnakkene, og ulykker var vanlig. For å oppleve denne farlige situasjon, ble automatiserte "sluretrekkere" utviklet. Disse innretninger sørget for sikkert feste av slureinnretningene rundt rørlegemet samt inn i og ut av skålen uten direkte menneskelig medvirkning. Skjønt dette var en forbedring fremfor den manuelle prosess, opphevet denne automatiserte sluretrekker ikke risikoen fullstendig.

De automatiserte sluretrekkere i tidligere teknikk ble utført slik at innretningen ble sluret over rotasjonsbordet, vanligvis via drivbøssingene eller "drivrøret". På grunn av den særegne drift at de tidligere kjente innretninger, vil sluretrekker-nes legemer strekke seg utover grensene for det nedenforliggende rotasjonsbord. En innretning i henhold til en slik tidligere kjent teknikk er vist i fig. 1 (a-c).

Denne utførelse oppviser en potensiell farlig situasjon. Hvis rotasjonsbordet skulle begynne å spinne med den automatiserte sluretrekker påført, vil det parti av innretningen som strekker seg utover rotasjonsbordets grense også bli satt i drei-ning og vil da kunne forårsake skade på hvilke som helst utstyr eller skade enhver person som befinner seg nær vedkommende område. Foreliggende oppfinnelse eliminerer denne potensielt farlige situasjon.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Foreliggende oppfinnelse gjelder et automatisk sluretrekkapparat for å håndtere rørformede legemer, innbefattet borerør og vektrør. Det foretrukkede apparat omfatter en slurebasis, en trekkmekanisme svingbart festet til slurebasisen, samt minst én sylinder eller fjær festet til trekkmekanismen. Denne trekkmekanisme omfatter vanligvis en øvre arm, minst én nedre arm og en trekkarm, som alle er sammenkoplet med de andre komponenter og slurebasisen. Alternative utførelser kan omfatte ytterligere komponenter og/eller flere segmenter. Apparatet som helhet er løsbart festet til et rotasjonsbord plassert over borehullet.

Ved typisk brønnutboringsarbeide, blir det automatiske sluretrekkapparat festet til en sluresammenstilling som er velkjent i den tidligere teknikk. Sluringene er plassert rundt borerøret og festet til rotasjonsbordets bøssing. Når den automatiserte sluretrekker blir aktivert, vil trekkmekanismen fjerne slureenhetene fra rotasjonsbordets bøssing samt fra området omkring borerøret, slik at borerøret derved tillates å kjøres inn i og ut av borebrønnen. Under drift befinner intet parti av den automatiserte sluretrekker seg på utsiden av rotasjonsbordets ytterkant. På grunn av at den automatiserte sluretrekker i sin helhet befinner seg klart innenfor rotasjonsbordets yttergrenser, sørger foreliggende oppfinnelsesgjenstand for en sik-rere arbeidsomgivelse enn ved de tidligere mekaniske sluretrekkere.

Andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av de tilhørende selv-stendige patentkravene.

Ytterligere formål og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå klart fra den følg-ende detaljerte beskrivelse av den foretrukne utførelse, hvis den leses i sammenheng med de vedføyde tegninger, som anskueliggjør den foretrukne utførelse.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1(a-c) viser ikke den foreliggende oppfinnelsesgjenstand, men er angitt for å anskueliggjøre den tidligere kjente teknikk,

fig. 2(a-b) viser oversiden av den automatiserte sluretrekkersammenstilling i henhold til foreliggende oppfinnelse,

fig. 3 viser den automatiserte sluretrekkersammenstilling i henhold til foreliggende oppfinnelse sett fra siden,

fig. 4 er en sideskisse av en alternativ utførelse av den automatiserte sluretrekkersammenstilling i henhold til foreliggende oppfinnelse,

fig. 5(a-d) viser virkemåten for den automatiserte sluretrekkersammenstilling i henhold til oppfinnelsen, sett fra siden,

fig. 6(a-c) viser den automatiserte sluretrekkersammenstilling i henhold til foreliggende oppfinnelse innkapslet i et beskyttelseshylster, og

fig. 7 viser en uttrukket skisse av en sluresammenstilling som brukes i sammenheng med foreliggende oppfinnelse.

BESKRIVELSE AV ANSKUELIGGJØRENDE UTFØRELSER

En automatisk sluretrekkersammenstilling i henhold til foreliggende oppfinnelse er generelt vist i fig. 2(a-b) og 3. I en første utførelse er slurebasisen 1 mon-tert på toppen av rotasjonsbordet 21 og kan være festet til dette ved hjelp av pinner (ikke vist) på undersiden av glidebasisen 1 og som passer sammen med mottakere 19 i rotasjonsbordet 21 for drivrørbøssingen, eller eventuelle andre egnede midler. I en alternativ utførelse kan slurebasisen 1 inneholde magneter 12 som sikkert fester sluretrekkeren til rotasjonsbordet 21 og eliminerer eventuelle kraftige vibreringer under drift. Magnetene 12 kan anvendes alene eller i sammenheng med festepinner som tidligere beskrevet.

Slurebasisen 1 er hovedsakelig sirkelformet og inneholder en U-formet utskjæring som gjør det mulig å frilegge rotasjonsbordets bøssing eller skål 18. Slurebasisen 1 har for øvrig samme diameter som rotasjonsbordet 21. Slurebasisen 1 omfatter også en vertikal forlengelse 17 for å tilkople ytterligere sluretrekkerkom-ponenter. I den første utførelse vil slurebasisen 1 effektivt understøtte en øvre arm 2, to nedre armer 3 (bare én er vist), en trekkarm 5 og en trekkarmforlengelse 8. Denne kombinasjon av komponenter betegnes da generelt som en trekkmeka nisme. Denne trekkmekanisme er festet til det vertikale utragende parti 17 av slurebasisen 1.

Den øvre arm 2 av den automatiserte sluretrekker er hovedsakelig gjort U-formet og avspeiler effektivt den U-formede utskjæring i slurebasisen 1. Den øvre arm er plassert på oversiden av den nedre arm 3, på undersiden av trekkarmen 5 og er sikkert festet til de øvrige komponenter ved hjelp av pinner eller en likeartet koplingsenhet. Den øvre arm 2 kan være opprettet ved hjelp av sveising, støping eller hvilke som helst andre egnede midler. Den nedre arm 3 er plassert direkte under den øvre arm og forløper i lengderetningen og radialt parallelt med grenpartiene 13 av den øvre arm 2. Bunnarmene 3 er festet til slurebasisen 1 og andre komponenter ved hjelp av pinner eller en tilsvarende effektiv enhet.

To sluresylindere 6 og 7 er plassert mellom grenpartiene 13 av den øvre arm 2 og de nedre armer 3, samt er koplet til den øvre arm 2 og de nedre armer 3 ved hjelp av pinner eller en effektiv tilsvarende koplingsenhet. Sluresylindrene 6 og 7 forløper i lengderetningen og radialt parallelt med grenpartiene 13 av den øvre arm 2 og de nedre armer 3. Sluresylindrene kan være hydrauliske, pneumat-iske eller sylindere av lignende type. Sluresylindrene er fortrinnsvis hydrauliske sylindere på grunn av deres kompakte utførelse av de mest kommersielt tilgjenge-lige hydrauliske sylindere. Fortrinnsvis aktiveres de hydrauliske sylindere ved hjelp av vann.

I den alternative utførelse som er vist i fig. 4, er sluresylindrene 6 og 7 er-stattet av to fjærer 6a (bare én er vist i fig. 4). Som ved sluresylindrene 6 og 7, er fjærene 6a forbundet med topparmen 2 og bunnarmene 3 ved hjelp av pinner eller en tilsvarende effektiv forbindelse og ført i lengderetningen og radialt parallelt med grenpartiene 13 av øvre 2 og nedre armer 3.

Det skal nå vises tilbake til fig. 2 og 3, hvor det er angitt at trekkarmen 5 er plassert på toppen av den automatiserte sluretrekker på oversiden av topparmen 2. På lignende måte som topparmen 2, er trekkarmen 5 effektivt U-formet. I den foretrukne utførelse er imidlertid bunnen av U-en plassert nærmere utskjærings-partiet av slurebasisen 1 når den automatiske sluretrekker betraktes ovenfra. Grenene 14 av trekkarmen 5 løper i lengderetningen og radialt parallelt med grenene 13 på den øvre arm 2 og de nedre armer 3, bortsett fra koplingspartiet 16 som befinner seg ved ytterenden av grenene 14. Dette parti av trekkarmen 5 er rettet ned over mot slurebasisen 1 og forbinder de nedre armer 3 og den øvre arm 2 med trekkarmen 5.

Ved bunnpartiet av U-delen av trekkarmen 5, befinner seg trekkarmfremspringet 8. Dette trekkarmfremspring 8 strekker seg nedover fra trekkarmen 5 og forbinder trekkarmen 5 med et tilpasningsledd 15 (vist i fig. 4). Tilpasningsleddet 15 forbinder i sin tur trekkarmfremspringet 8 med sluringen 9. Tilpasningsleddet 15 er fortrinnsvis anordnet i en konfigurasjon som muliggjør en viss bevegelsesfrihet, slik som et kjedeledd eller en konfigurasjon med slisset ledd. Denne type konfigurasjon muliggjør varierende størrelser av sluringene 9 å hvile inne i rotasjonsbord-bøssingen når den er plassert rundt et borerør eller annet rørformet legeme. Dette unngår i sin tur å anbringe noen som helst påkjenning på den automatiserte sluretrekker ut i fra vekten av det rørformede legeme.

Det skal nå henvises til figurene 5a til og med 5d, hvor den foretrukne utfør-else av foreliggende oppfinnelsesgjenstand er vist i drift. Det skal spesielt henvises til fig. 5a, hvor det vist en sluresylinder 6 i en uttrukket stilling. Denne stilling av sluresylinderen 6 anbringer sluringene 9 inne i rotasjonsbordbøssingen eller -skålen. Denne stilling betegnes som den "deaktiverte" stilling. Fig. 5b og 5c viser bevegelsen av sluretrekkeren etter hvert som sluresylinderen 6 manipuleres inn i den tilbaketrukkede posisjon og sluringene 9 fjernes fra skålen samt fra området omkring et rørformet legeme, slik som et borerør (ikke vist). Som disse figurer viser, blir de nedre armer 3 og den øvre arm 2 manipulert effektivt oppover av sluresylinderen 6. Etter hvert som disse legemer manipuleres, vil de nedre armer 3 og grenene på den øvre arm 2 forblir hovedsakelig parallelle med hverandre og effektivt danne parallellogram. I motsetning til dette vil trekkarmen 5 forbli hovedsakelig parallell med slurebasisen 1.

Fig. 5d viser sluresylinderen 6 i fullt tilbaketrukket stilling mens sluringene 9 er fullstendig fjernet fra skålen og borerøret. Denne posisjon betegnes da som den "aktiverte" stilling. I denne posisjon vil den nedre arm 3 og grenene på den øvre arm 2 fremdeles være hovedsakelig parallelle med hverandre (oppviser atter effektivt en parallellogramgeometri) mens trekkarmen 5 løper hovedsakelig parallelt med slurebasisen 1. Trekkradius R for trekkarmen 5 er vist i fig. 5a. Etter hvert som den automatiserte sluretrekker blir manipulert fra deaktivert til aktivert posisjon, vil det fremgå av fig. 5(a-d) at hovedsakelig intet parti av apparatet strekker seg utover rotasjonsbordets grensekanter.

I en utførelse av oppfinnelsen som er beskrevet ovenfor, vil sluresylinderne 6 og 7 i den automatiserte sluretrekker bli fjernstyrt fra boregulvet ved hjelp av en pedal. Alternativt kan sluresylinderne 6 og 7 i den automatiserte sluretrekker dri-ves fra borerens reguleringspanel eller et annet egnet sted.

I en alternativ utførelse av oppfinnelsen av den art som er vist i fig. 4, er den automatiserte sluretrekker hovedsakelig den samme som beskrevet ovenfor, men den manipuleres mellom aktivert og deaktivert posisjon ved hjelp av én eller flere fjærer 6a (bare én er vist i fig. 4). Denne fjær er forspent i en uttrukket stilling, hvil-ket fører til at den automatiserte sluretrekker forspennes i den aktiverte stilling, slik som vist i fig. 4. Når sluringene 9 deretter plasseres rundt et rørformet legeme, vil vekten av dette rørformede legeme overvinne den naturlige forspenning for fjærene 6a og plassere sluringene 9 inne i roterbordets bøssing eller skål. Når først det rørformede legeme er løftet ut fra skålen, vil forspenningen av fjærene 6a manipulere den automatiserte sluretrekker tilbake til den aktiverte posisjon og fjerne sluringene 9 fra skålen.

Figurene 6a og 6c viser den automatiserte sluretrekker i henhold til foreliggende oppfinnelse dekket av et beskyttelseshylster 10 utført i rustfritt stål, plast, gummi eller annet egnet materiale. Når den befinner seg i deaktivert stilling, vil beskyttelseshylsteret 10 beskytte komponentene i sluretrekkeren fra å bli utsatt for borefluider eller andre farlige og/eller korroderende materialer som forekommer i forbindelse med vanlige brønnboringsarbeider. Fig. 6b viser den automatiserte sluretrekker i den aktiverte stilling. Et beskyttelsesdeksel 11 skjermer de nedre armer, den øvre arm og glidesylinderen mot borefluider og lignende. Dette beskyttelsesdeksel 11 kan anordnes separat fra beskyttelseshylsteret 10 eller utgjøre en integrert del av dette.

Det skal nå henvises til fig. 7, hvor det er vist i detalj et standardsett av slureenheter 9 i uttrukket detaljvisning. Sluringene 9 omfatter tre separate slureseg-menter med hengsler som forbinder de tre komponenter. På det indre parti av slu-rekomponenten befinner det seg tenner 20 for friksjonsinngrep med borerør eller andre rørformede legemer. Denne konfigurasjon har vært i bruk i flere år og vil være velkjent i den tidligere teknikk.

Den slurekonfigurasjon som er vist i fig. 7 kan lett omformes fra en manuell sluretype til en som tilpasses den automatiske sluretrekker i henhold til foreliggende oppfinnelse. Håndtakene (ikke vist) for slureenhetene 9 er fjernet og slure enhetene 9 er da opphengt fra trekkarmfremspringet 8 ved å forbinde tilpasningsleddet 15 med et egnet festepunkt på det ytre sluresegment blant sluringene 9 (slik som vist i fig. 5(a-d)).

Skjønt foretrukne utførelser av apparatet er blitt omtalt med henblikk på denne fremstilling, vil tallrike forandringer i arrangementet og konstruksjonen av den automatiserte sluretrekker kunne gjøres av fagkyndige på området. Alle slike forandringer vil ligge innenfor følgende patentkravs omfangsramme og idéinnhold.

Claims

1. Automatisert sluretrekkerapparat, som omfatter: (a) en slurebasis (1) som er plassert på et rotasjonsbord (21), (b) en trekkmekanisme omfattende en nedre arm (3) og en øvre arm (2), som begge er svingbart festet til slurebasisen ved sine første ender og en trekkarm (5) svingbart festet til den nedre og øvre arm ved sine andre ender, (c) slureenheter (9) forbundet med trekkarmen, og (d) minst én sylinder (6,7) som er forbundet med trekkmekanismen og er innrettet for å bevege denne trekkmekanisme mellom en aktivert og en deaktivert stilling, karakterisert vedat trekkarmen (5) strekker seg i en retning fra de andre ender mot de første ender, hvorved ingen del av trekkmekanismen befinner seg på utsiden av rotasjonsbordets (21) grensekant.

2. Automatisert sluretrekkerapparat som angitt i krav 1, karakterisert vedat slurebasisen (1) er koplet til rotasjonsbordet (21) ved hjelp av drivrørbøssingens mottakere.

3. Automatisert sluretrekkerapparat som angitt i krav 1, karakterisert vedat slurebasisen (1) er forbundet med rotasjonsbordet ved hjelp av magneter (12).

4. Automatisert sluretrekkerapparat som angitt i krav 1, karakterisert vedat sylinderen (6,7) omfatter en hydraulisk sylinder.

5. Automatisert sluretrekkerapparat som angitt i krav 1, karakterisert vedat sylinderen (6,7) omfatter en pneumatisk sylinder.

6. Automatisert sluretrekkerapparat som angitt i krav 1, karakterisert vedat slureenhetene er opphengt fra tilpasningsledd koplet til et trekkarmfremspring.

7. Automatisert sluretrekkerapparat som angitt i krav 1, karakterisert vedat i det minste den nedre arm (3) og den øvre arm (2) oppviser en parallellogramgeometri, så vel i aktivert som deaktivert stilling.

8. Automatisert sluretrekkerapparat som angitt i krav 1, karakterisert vedat trekkmekanismen er innelukket i et beskyttelseshylster (10,11).

9. Automatisert sluretrekkerapparat som angitt i krav 1, karakterisert vedat apparatet reguleres over fjernstyring.

10. Automatisert sluretrekkerapparat som angitt i krav 1, karakterisert vedat intet partis trekkmekanisme befinner seg på utsiden av rotasjonsbordet når den er i aktivert stilling.

11. Automatisert sluretrekkerapparat som angitt i krav 1, karakterisert vedat intet parti av den automatiserte glidetrekker befinner seg på utsiden av rotasjonsbordets (21) grensekant.

12. Brønnboringsprosess som omfatter prosesstrinn for å konstruere et kraftslu-ringsapparat som i det minste omfatter: (a) en slurebasis (1) som befinner seg på et rotasjonsbord (21), (b) en trekkmekanisme omfattende en nedre arm (3) og en øvre arm (2), som begge er svingbart festet til slurebasisen ved sine første ender, og en trekkarm (5) svingbart festet til den nedre og øvre armen ved sine andre ender (c) slureenheter (9) forbundet med trekkmekanismen,karakterisert vedat trekkarmen (5) strekker seg i en retning fra de andre ender mot de første ender, og manipulerer trekkemekanismen mellom en aktivert og en deaktivert stilling, hvor da intet parti av trekkmekanismen befinner seg på utsiden av rotasjonsbordets grensekant.

13. Brønnboringsprosess som angitt i krav 12, karakterisert vedat trekkmekanismen monteres ved hjelp av en sylinder (6,7).

14. Brønnboringsprosess som angitt i krav 12, karakterisert vedat trekkmekanismen håndteres ved hjelp av en fjær.

15. Brønnboringsprosess som angitt i krav 13, karakterisert vedat sylinderen (6,7) omfatter en hydraulisk sylinder.

16. Brønnboringsprosess som angitt i krav 13, karakterisert vedat sylinderen (6,7) omfatter en pneumatisk sylinder.

17. Brønnboringsprosess som angitt i krav 12, karakterisert vedat trekkmekanismen reguleres via fjernstyring.

18. Brønnboringsprosess som angitt i krav 12, karakterisert vedat trekkmekanismen oppviser en parallellogramgeometri både i aktivert og deaktivert stilling.

19. Brønnboringsprosess som angitt i krav 12, karakterisert vedat intet parti av trekkmekanismen befinner seg utenfor rotasjonsbordets grensekant når mekanismen befinner seg i aktivert posisjon.