NO312559B1 - Rörhåndteringsutstyr - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et rørhåndteringsutstyr tilrettelagt for automatiserte rørhåndteringsoperasjoner på en borerigg, der rørvarer håndteres mellom en tilnærmet horisontal stilling på boreriggen og en tilnærmet vertikal stilling i et boretårn og vice versa, hvilket rørhåndteringsutstyr innbefatter en langstrakt bom med minst én tilordnet gripeklo for grep om rørvaren, der bommen i hvert endeparti er anordnet med bærende føringsorganer som løper i føringer på boreriggen og i boretårnet respektivt, og bommen er kjørbar mellom en tilnærmet horisontal stilling på boreriggen og en tilnærmet vertikal stilling i boretårnet og vice versa.

Oppfinnelsen er spesielt utviklet i forbindelse med petroleumsutvinning med tanke på å effektivisere rørhåndteringen om bord på en rigg. Det er flere kilometer med rør av forskjellig lengder og diametere som håndteres fra horisontal til vertikal stilling og vice versa. Rørhåndteringsområdet er en meget farlig arbeidsplass, derfor er det de siste årene blitt installert en rekke fjernstyrt og delvis automatisert mekanisk utstyr for å erstatte muskelkraft. Dette utstyr er laget slik at det håndterer rørene nesten slik som menneskene gjorde det, men bevegelsen er ikke optimal når den skal gjøres mekanisk. Oppfinneren av den foreliggende oppfinnelse har tatt utgangspunkt i den for han mest ideelle måten å håndtere rør på, og så utviklet mekanisk utstyr deretter.

Det er etter hvert blitt vanlig at tre og tre borerør blir koblet sammen til en "stand", i det etterfølgende benevnt som en rørseksjon. Under boring lagres borerørene som skal benyttes som rørseksjoner på et rørdekk, ofte vertikalt i fingerbord eller i horisontale stabler. Under boring må hele borestrengen med visse mellomrom trekkes opp igjen fra brønnen, for eksempel for å skifte borekrone. Under denne operasjon må rørene føres tilbake til et rørlager.

Det benyttes også flere kilometer foringsrør i en brønn for å danne vegger i borehullet. Dersom det gjøres drivverdige funn i brønnen vil det senere også bli benyttet flere kilometer med produksjonsrør for å hente opp petroleumsproduktet. Oppfinnelsen er også tilrettelagt for håndtering av disse typer rørvarer. I tillegg kan den benyttes til å hente opp enkeltgjenstander av betraktelig tyngde fra et hoveddekk og bringe de inn i boretårnet og fire de ned på boredekket eller omvendt.

Fra norsk patent 161 872, med samme innehaver og oppfinner som den foreliggende oppfinnelse, er det kjent et rørhåndteirngsutstyr tilrettelagt for automatiserte boreoperasjoner. Utstyret innbefatter en oventil montert boreinnretning som er dreibar om en horisontal akse og en bom som i sin ene ende er dreibart festet om den samme akse som boreinnretningen. Dermed beveger bommen seg opp og ned i boretårnet sammen med boreinnretningen. Det er følgelig avhengighet mellom boreinnretningens og bommens bevegelser. Samtidig okkuperer innretningen boresenter til enhver tid. Dette betyr at nye borerør kan ikke bli supplert før boreinnretningen er frigjort fra borestrengen og skal heises opp i tårnet.

GB 1 292 107 viser et rørhåndteirngsutstyr som innbefatter en bom som har påmonterte gripeklør for å gripe om og fastholde et rør. Videre har bommen hjul i hver ende som løper i skinner på boredekket og i tårnet. Bommen kan bringe rørene fra en horisontal stilling på boredekket og opp til en vertikal stilling i boretårnet. Utstyret er slik innrettet at det bringer røret direkte inn i boresenter og firer røret ned mot borestrengen nedenfor. Dette er et tidlig utstyr fra 1972 som ikke benyttet en "top drive", men et rotasjonsbord på boredekket som var det vanlige på den tid.

FR 2.092.611 viser et boreskip med et rørhåndteirngsutstyr. I likhet med utstyret nevnt i avsnittet ovenfor, er dette fra 1970 hvor boringen foregikk med et rotasjonsbord på boredekket. Som det fremgår av fig.3A trekkes borerøret opp i tårnet langs en renne og direkte inn i boresenter.

Et formål med oppfinnelsen har vært å tilveiebringe et rørhåndteringsutstyr som kan operere uavhengig og parallelt med den boreaktivitet som måtte pågå i boretårnet. Dette betyr at rørvarer skal kunne bringes mellom en horisontal stilling og vertikal stilling i eller ved boretårnet, og vice versa, mens en boremaskin og borestreng er under arbeide i boresenter i boretårnet. Under en uttrekkingsoperasjon av hele rørstrengen far dette spesiell betydning da dette vil kunne skje betydelig hurtigere enn hva som har vært mulig frem til i dag.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen har vært å tilveiebringe et rørhåndteirngsutstyr som er i stand til å plukke opp et horisontalt beliggende rør direkte fra rørlageret på hoveddekket, bringe det til vertikal stilling, og bringe det inn i boresenter klar for innkopling i en rørstreng i en enkelt og kontinuerlig operasjon, dvs uten å måtte skifte tak med gripeklørne eller veksle rørstrengen mellom flere verktøy. Og alt dette uten den begrensende avhengighet som er nevnt med tidligere utstyr i avsnittet ovenfor. Med kjente løsninger blir rørene gjerne håndtert av flere mekaniske innretninger som griper og skifter tak flere ganger. Dette innebærer også en sikkerhetsrisiko, for det arbeider mennesker i området hele tiden. Dersom løsningen er en mengde mekaniske innretninger, er det en større sjanse for at ting kan feile. Det kan være gripeklør som ikke får tak i rørene, eller skyveinnretninger som skader gjenger på rørene. I tillegg må flere mekanikere, elektrikere og instrumentfolk ut i farlig område for å foreta service. Jo mer utstyr jo flere folk. Kravene går stadig mer i retning av at alt skal håndteres av fjernstyrt mekanisk utstyr.

Nok et formål med oppfinnelsen har vært å tilveiebringe et rørhåndteringsutstyr som er i stand til å håndtere rørvarer av ulik lengde, dvs. enkeltrør og rørseksjoner, tyngde og beskaffenhet uten vesentlige modifikasjoner av utstyret. Videre vil man slippe å ha et fingerbord i boretårnet og et mellomlager på boredekket.

Dette er, i følge oppfinnelsen, tilveiebrakt med et rørhåndteringsutstyr av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved at hver gripeklo er anordnet på en respektiv manøvrerbar arm innfestet til bommen, der hver arm og gripeklo som er i aksjon er i stand til å hente opp et på boreriggen horisontalt beliggende rør, og etter at bommen er kjørt opp til vertikal beredskapsstilling og på et egnet tidspunkt, er hver arm manøvrerbar til å bringe røret fra den vertikale beredskapsstilling i eller ved boretårnet og inn mot boreaksen for påfølgende kopling til en rørstreng, og vice versa.

For å ta hånd om rør av ulike lengder og vekt, kan bommen med fordel være anordnet slik at den i sin lengderetning er teleskopisk anordnet for å korte inn eller forlenge bommen.

I en utførelse er hver arm forbundet til en arbeidssylinder som ved aktivisering bringer gripekloen ut fra eller inn mot bommen.

For å kunne tilpasses forskjellige rørlengder og tyngder, kan hver arm være uavhengig forflyttbart anordnet til bommen.

Andre og ytterligere formål, særtrekk og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse av en for tiden foretrukken utførelse av oppfinnelsen, som er gitt for beskrivelsesformål, og gitt i forbindelse med de vedlagte tegninger, hvor: Fig.l viser et sideriss av rørhåndteringsutstyret i følge oppfinnelsen når det håndterer en borerørseksjon,

Fig.2 viser rørhåndteringsutstyret i følge fig.l når det håndterer et stigerør,

Fig.3 viser rørhåndteringsutstyret i følge fig.l når det håndterer enkeltgjenstander,

Det vises nå til fig.l for en nærmere beskrivelse av rørhåndteringsutstyret 1 som er plassert på en borerigg (ikke vist). Boreriggen innbefatter et hoveddekk 10 som omfatter et rørlager 15 med et stort antall horisontalt liggende rørseksjoner 3 som igjen er satt sammen av tre enkeltrør. Et boretårn 11 står vertikalt ragende oppad i en ende av hoveddekket 10. En tradisjonell toppmontert boremaskin (ikke vist) arbeider langs boresenter C i boretårnet 11. En elevator 13 som henger i boremaskinen kan håndtere en vertikalt stående rørseksjon 3 i boretårnet 11 og kan heise rørseksjonen 3 opp og ned langs boresenter C. En spinne- og momenttang 12 står på et boredekk 16 nær boresenter C og kan forflyttes inn i og ut fra boresenter C. Spinne- og momenttangen 12 blir benyttet til å spinne inn og tilspenne korrekt moment i rørskjøtene 14 mellom rørseksjonene 3, samt atter løsgjøring og utspinning av rørskjøtene 14.

Selve rørhåndteringsutstyret 1 omfatter en langstrakt bom 2 som er vist i tre forskjellige transportposisjoner på riggen. Bommen 2 har to tilordnete gripeklør 4 som er i stand til å gå inn mot en rørseksjon 3, gripe rundt denne og plukke den opp fra rørlageret 15 og holde rørseksjonen 3 fast under den påfølgende transport. Hver gripeklo 4 er anordnet i enden av en arm 5 som kan aktiveres til bevegelse av gripekloen 4 bort fra og inn mot bommen 2. Hver arm 5 blir aktivert av en arbeidssylinder 6 som i sin ene ende er leddet forbundet til bommen 2 og i sin andre ende leddet forbundet til armen 5.

Bommen 2 er videre teleskopisk anordnet langs sin lengdeakse som antydet med.pilen P. Dette innebærer at bommen 2 kan kortes inn når rørvarer av mindre lengdeutstrekning skal håndteres. På figuren er dette antydet ved at den ene halvdel av bommen 2 har noe mindre freirsrn^sdimensjon enn den andre halvdel av bommen 2. Den ene halvdel kan skyves inn i og styres i den andre halvdel og låses til hverandre ved ønskede lengder. Forskyvningen kan skje manuelt, ved hjelp av tannstangmekanismer eller ved bruk av arbeidssylindre som virker mellom de to halvdeler.

I bommens 2 ene endeparti er det anordnet føringsorganer i form av hjul 7 som løper i motsvarende føringer i form av føringsskinner 8 som er festet til toppen av to horisontale og parallelle bærebjelker 20 som i den ene enden er festet til boretårnstrukturen og i den andre enden til støtter 21 som står på hoveddekket 10. Føringsskinnene 8 må gå så langt mot boresenter C at bommen 2 kan bringes til parallell stilling med boresenter C. I bommens 2 andre endeparti er det også anordnet hjul T som løper i føringsskinner 8' som er plassert i hovedsak vertikalt langsetter boretårnet 11. De vertikale føringsskinnene 8' avbøyer i sin nedre ende ut på bærebjelkene 20 og den siste del av føringsskinnene 8' går i hovedsak horisontalt ut på bærebjelkene 20 i en kort lengde.

For å beskrive en rørhåndteringsoperasjon med rørhåndteringsutstyret 1, starter vi med en utgangsposisjonen når bommen 2 ligger horisontalt nede på bærebjelkene 20. Armene 5 blir manøvrert til å bringe gripeklørne 4 ned i rørlageret 15 på hoveddekket 10. Gripeklørne 4 griper om en rørseksjon 3 og løfter denne opp og inntil bommen 2. Deretter kjøres bommen 2 langsetter føringsskinnene 8,8' fra sin horisontale stilling over til gradvis mer og mer skrå stilling til bommen 2 ender opp i hovedsakelig vertikal stilling langsetter boretårnet 11. Hele veien er gripeklørne 4, som holder rørseksjonen 3, brakt inntil bommen 2.

Når bommen 2 er i endelig vertikal posisjon, blir armene 5 manøvrert til å bringe gripeklørne 4, som fortsatt holder rørseksjonen 3, bort fra bommen 2 og plasserer rørseksjonen 3 i boresenter. Boremaskinen med elevatoren 13 kjøres ned og elevatoren 13 anbringes bærende rundt den øvre rørskjøt. Gripeklørne 4 løsner sitt grep om rørseksjonen 3 og armene 5 blir aktivert til å trekke gripeklørne 4 inn mot bommen 2. Bommen 2 kan nå kjøres tilbake ned til rørlageret 15 og hente opp nok en rørseksjon 3 og gjenta operasjonen beskrevet ovenfor.

Rørseksjonen 3 er nå avhengt i elevatoren 13 og rørseksjonen 3 blir senket ned mot en nedenfor beliggende vertikal rørstreng 17, kalt "stick up". Normalt vil rørstrengen 17 ha en rørmuffe i toppen og rørseksjonen 3 en spissende i bunnen. Når spissenden er ført inn i rørmuffen kjøres spinne- og momenttangen 12 inn mot rørskjøten. Spinnetangen utfører først en spinneoperasjon som skrur spissenden inn i rørmuffen. Deretter innspennes rørskjøten med korrekt tiltrekkingsmoment med momenttangen.

Det skal forstås at bommen 2 kan kjøres helt uavhengig av hva som pågår i boresenter C. Således er bommens 2 endeutstikk og føringsskinnenes 8,8' plassering beregnet slik at rørseksjonen 3 ikke kommer inn i eller i konflikt med boresenteret C under bommens 2 kjøring mellom rørlageret 15 og boretårnet 11, dvs. mellom horisontal og vertikal stilling og vice versa. Fig.2 viser det samme rørhåndteringsutstyr 1 som i fig. 1 og like komponenter er gitt de samme henvisningstall. Det er rørvaren som håndteres som er forskjellig fra fig.l. Rørvaren er nå et stigerør eller produksjonsrør 3'. Figuren vil også være representativ for håndtering av foringsrør. Stigerøret 3' har betraktelige dimensjoner og har påklamret utvendige mindre rør 22 og flyteelementer 23. Den bakre gripeklo 4 kan holde rundt et stroppeverktøy 9 som holder og styrer stigerøret 3'. Den fremre gripeklo 4 kan holde i et verktøy 24 hvor enden av verktøyet 24 kjøres inn i stigerøret 3' og spenner seg fast innvendig i røret 3' ved hjelp av bakker. Her er det vist en situasjon hvor armene 5 som bærer gripeklørne 4 hele tiden er utkjørt fra bommen 2 mens den kjøres opp og inn i boretårnet 11 og setter dermed stigerøret 3' direkte inn i boresenter C. Fig.3 viser også det samme rørhåndteringsutstyr 1 som i fig.l og 2. Her blir imidlertid ikke en rørvare håndtert, men en gjenstand 3" som blir brakt fra rørlageret 15 på hoveddekket 10, litt opp og inn i boretårnet 11 og ned på boredekket 16, men i nærheten av boresenteret C. Gjenstanden 3", for eksempel et verktøy, blir holdt av den bakre gripekloen 4 ved hjelp av et rørstykke 18, som vender i fartsretningen, og en stropp 19 som holder en kurv eller gjenstanden 3". Armen 5 holdes i utstrakt posisjon og når bommen 2 er i vertikal stilling er kurven brakt direkte inn i boresenteret C. Deretter kan elevatoren 13 bringes ned og gripe om rørskjøten, gripekloen 4 kan slippe taket og kurven fires ned på boredekket 16.

For rørhåndteringsutstyret 1 i følge oppfinnelsen, ser man tydelig hvordan boremaskinen og elevatoren 13 håndterer gjenstander vertikalt, mens bommen 2 og gripeklørne 4 håndterer gjenstander fra vertikal stilling og ut på rørdekket til horisontal stilling og vice versa. Det er denne bevegelsen det hele tiden er behov for.

Claims (5)

1. Rørhåndteringsutstyr (1) tilrettelagt for automatiserte rørhåndteringsoperasjoner på en borerigg, der rørvarer (3) håndteres mellom en tilnærmet horisontal stilling på boreriggen og en tilnærmet vertikal stilling i et boretårn (11) og vice versa, hvilket rørhåndteirngsutstyr (1) innbefatter en langstrakt bom (2) med minst én tilordnet gripeklo (4) for grep om rørvaren (3), der bommen (2) i hvert endeparti er anordnet med bærende føringsorganer (7,7') som løper i føringer (8,8') på boreriggen og i boretårnet (11) respektivt, og bommen (2) er kjørbar mellom en tilnærmet horisontal stilling på boreriggen og en tilnærmet vertikal stilling i boretårnet (11) og vice versa, karakterisert ved at hver gripeklo (4) er anordnet på en respektiv manøvrerbar arm (5) innfestet til bommen (2), der hver arm (5) og gripeklo (4) som er i aksjon er i stand til å hente opp et på boreriggen horisontalt beliggende rør (3), og etter at bommen (2) er kjørt opp til vertikal beredskapsstilling og på et egnet tidspunkt, er hver arm (5) manøvrerbar til å bringe røret (3) fra den vertikale beredskapsstilling i eller ved boretårnet (11) og inn mot boreaksen (C) for påfølgende kopling til en rørstreng (17), og vice versa.

2. Rørhåndteringsutstyr som angitt i krav 1, karakterisert v e d at bommen (2) i sin lengderetning er teleskopisk anordnet for å korte inn eller forlenge bommen (2).

3. Rørhåndteringsutstyr som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at hver arm (5) er forbundet til en arbeidssylinder (6) som ved aktivisering bringer gripekloen (4) ut fra eller inn mot bommen (2).

4. Rørhåndteirngsutstyr som angitt i krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at hver arm (5) er langs bommen (2) uavhengig forflyttbart anordnet.

5. Rørhåndteringsutstyr som angitt i ett av kravene 1-4, karakterisert ved at føringsorganene er i form av ruller (7,7') og føringene er i form av føringsskinner (8,8').