NO311539B1 - Anordning ved spinner - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en anordning ved spinner/spinnertang for bruk ved innskruing eller utskruing av gjengefor-bindelser i form av innvendig gjengede muffeender som hver skal bringes i/ut av gjengeinngrep med en utvendig gjenget tappende på tilstøtende rørlengde eller rørseksjon, særlig borerørslengder av den art som skrues sammen til dannelse av en sammenhengende borestreng for benyttelse i forbindelse med boring etter olje- og gassforekomster.

I det følgende betegner spinner en spinner eller spinnertang om ikke annet er eksplisitt angitt.

Når en borestreng skal hales ut av borehullet eller settes sammen umidddelbart over dette, for eksempel i tilknytning til utskifting av borekrone, må hele den benyttede bore-strengslengde heises opp eller senkes ned ved hjelp av heisespill i riggens boretårn.

Skruing av gjengeforbindelsene (muffer og rørendetapper) sikrer sammenkopling av borerørslengder eller oppdeling av borestreng, alt etter hva det er behov for i det enkelte til-felle. Skruing utføres ved hjelp av en rørkoplingsmaskin (iron roughneck) som omfatter dels en hurtigroterende inn-skruingsinnretning/utskruingsinnretning med lite moment i form av en spinner og en innretning som kan utføre tiltrek-ning/løsskruing til ønsket maksimalt moment på rørmuffen, i form av en såkalt momentnøkkel (torque wrench) .

En spinner utformes i prinsippet med fire ruller som drives av hver sin hydrauliske motor. Rullene klemmes mot borerørs-veggen ved hjelp av hydrauliske stempelsylindre.

Det foreligger flere kjente utførelser hvor anordninger er innrettet til å klemme ruller mot borerøret.

Fra NO patentskrift nr. 306 573 er det kjent en momentnøkkel for momenttiltrekking av borerør med muffer, hvor øvre og nedre klembakker betjenes av hydrauliske sylindre og hvor det til en hovedstruktur er anordnet en spinner. En momentnøkkel er montert med hurtigkopling til en teleskopisk manipulator-arm som kan svinges om en vertikal akse ved hjelp av en svingkrans som er fast forbundet med et boredekk på en sjøba-sert installasjon.

I forbindrelse med momentnøkkelen ifølge NO 306 573 har man tilsiktet å anordne momentnøkkelen slik at den er tildelt og dekker et stort arbeidsområde. Det er anordnet klembakker som roteres ved hjelp av en tannkrans som er tilkoplet et tann-hjul. Sistnevnte settes i rotasjon av et planetgir som derved via klembakkenes rotasjon sikrer den for innskruingen (ut-skruingen) nødvendige rotasjonsbevegelse. En spinner er her utstyrt med et mekanisk synkroniserende tannhjulsdrev mellom divrullene.

Av andre kjente anordninger for innskruing av rørskjøteanord-ninger på borerørsender kan eksempelvis nevnes GB 1 416 245, GB 1 469 661, GB 1 519 086 og NO 143 235.

Et ufordelaktig fellestrekk ved kjente utførelser er imidler-tid at de ikke er utformet til å kunne sentrere det borerør som skal settes ned i motstående gjengemuffe når to borerør skrues sammen.

Når borerørene skal skrues fra hverandre, er det viktig at borerørsvekten frigjøres når siste gjenge forlater muffen, slik at det ikke oppstår slag mot gjengeforbindelsen.

Disse problemstillinger ligger til grunn for den foreliggende oppfinnelse hvis generelle formål det har vært, med enkle og rimelige midler, å skaffe til veie en spinner som både rote-rer og sentrerer angjeldende borerørlengde som skal skrues sammen med motstående gjengemuffe. Spinneren skal også være innrettet til å kunne avlaste gjengene med hensyn på vektbe-lastning når siste gjenge forlater muffen ved fraskruing av muffeskjøter.

For nevnte formål er oppfinnelsen kjennetegnet ved de trekk som er angitt i den karakteriserende del av det selvstendige patentkrav 1. Fordelaktige, men underordnede trekk som ikke er kritiske for oppfinnelsens tilsiktede funksjon og tekniske effekt, fremgår av etterfølgende uselvstendige underkrav.

En spinner av denne art omfatter en rammedel/ struktur med styre-/føringsruller montert på to vertikale føringer og inn-befattende fortrinnsvis fire drevne rotasjonsruller for rotasjon av et borerør, hvilke rotasjonsruller er fremstilt i stål eller lignende hardt metall eller metallegering og drives ved hjelp av fortrinnsvis hydrauliske motorer. Ifølge oppfinnelsen er de drevne rotasjonsruller opplagret på boggier montert på klemarmer som manøvreres ved hjelp av en man-øverinnretning i form av en tverrgående hydraulisk stempelsylinder eller annen aktuator, og hvor det for nevnte klemarmer er anordnet parallellføringsstag og sentreringsstag.

Til spinnertangen kan det være tilordnet en ytterligere stempelsylinder som oppviser tilstrekkelig løftekraft til å kunne heve spinneren samt borerøret. Derved kan spinner og rørsek-sjon løftes .fri fra gjengepartiet når rørene skrues fra hverandre .

Nevnte parallellføringsstag og sentreringsstag kan være forsynt med en fjærbasert sentreringsinnretning eksemplevis omfattende to enkeltfjærer.

Anordningen ifølge oppfinnelsen er likeledes utformet med

henblikk på å redusere skade på gjengeforbindelsene ved innskruing og utskruing av borerørsseksjoner. Skader av den art som reduseres eller til og med elimineres gjennom nærværende oppfinnelse, har til enhver tid representert økt risiko for borestrenghavari, med derav følgende store økonomiske konse-kvenser.

Ikke-begrensende eksempler på foretrukne utførelsesformer for anordninger utformet og innrettet i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse forklares nærmere i det etterfølgen-de under henvisning til vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 i sideriss viser en prinsippskisse som illustrerer et sterkt forenklet boretårn med tilordnet heisespill, rørkop-lingsmaskin og en opphengningsanordning for opphengning av borerørslengder som skal skrues sammen og trekkes til i gjengeforbindelsene ved hjelp av rørkoplingsmaskinen for dannelse av en sammenhengende borestreng; Fig. 2 viser rørkoplingsmaskinen sett forfra; Fig. 3 viser den i fig. 2 viste rørkoplingsmaskin sett i sideriss; Fig. 4 viser rørkoplingsmaskinen i planriss ovenfra; Fig. 5 viser et koplingskjerna over en trykkluftkrets til spinnerens løftesylinder; Fig. 6 viser selve spinneren i oppriss; Fig. 7A er et planriss ovenfra av spinneren vist i en mer de-taljert utforming, og med drivrullene svingt inn mot hverandre, slik at de inntar indre, virksomme posisjoner for rotasjon av et ikke vist borerør; Fig. 7B svarer til fig. 7A, bortsett fra at drivrullene her er ført ut fra hverandre og anbrakt i innbyrdes avstand i tverretningen, idet de derved inntar sine uvirksomme bered-skapsstillinger; Fig. 8 viser separat et parallellstag for parallellføring av driv-/rotas jonsrullene; Fig. 9 viser separat et synkroniseringsstag, for ikke viste klemarmer som bærer de drevne, dreibare driv-/rotasjons-rullene via boggier.

Det henvises til fig. 1 hvor henvisningstallet 10 betegner et boretårn med tilordnet heisespill 12 på boredekket 14 av en ikke nærmere vist plattform, og hvor det fra heisespillet 12 fører en vaier 16 opp til en talje 18 som er hengt opp i boretårnet 10 og via vaieren 16 bærer en underliggende talje 20 hvori en borerørslengde/-seksjon 22 er hengt opp.

En rekke slike borerørslengder/-seksjoner 22 skal skjøtes til hverandre via skjøtemuffer som består av en øvre del 22a og en nedre del 22b i form av en hanngjengedel, "pinne", og en hunngjengedel, "muffe", til dannelse av en sammenhengende borestreng 24.

Til å skrue sammen borerørslengdene/-seksjonene 22 og trekke til gjengeforbindelsene ved endene benyttes en rørkoplingsma-skin som generelt er betegnet med henvisningstallet 26, som i prinsippet omfatter to hovedkomponenter, en nedre komponent i form av momentnøkkelen 28, og en øvre komponent i form av en spinner 30. Borestrengen 24 heises opp og settes ned i borehullet (ikke vist) ved hjelp av heisespillet 12 hvis vaier 16 løper over de i boretårnet 10 opphengte taljer 18, 20. Dette representerer velkjent teknikk.

Selve momentnøkkelen 28 omfatter to deler, nemlig en øvre del 32 og en nedre del 34, fig. 2 og 3. Den nedre delen 34 av mo-mentnøkkelen 28 er fast forbundet med en rammedel eller struktur 36, mens den øvre momentnøkkeldelen 32 kan svinges gjennom en gitt vinkel i forhold til den nedre momentnøkkel-delen 34, idet momentnøkkelen 28 er utstyrt med klembakker 38 som bringes til å gripe og klemme om et borerør 22 ved hjelp av hydrauliske stempelsylindre 40.

Når borerørslengder/-seksjoner 22 skal skrues sammen til dannelse av en sammenhengende borestreng 24, vil først den nedre delen 34 av momentnøkkelen 28 bringes til å gripe om det nedre partiet av muffeskjøtdelen 22b. Deretter anbringes rør-seksjonen/-lengden 22 i spinneren 30 ved hjelp av en ikke vist rørhåndteringsanordning av kjent utførelse.

Spinneren 30 er ifølge oppfinnelsen utformet og innrettet til å kunne sentrere respektive rør 22, og ved mottagelsen av rø-ret sørger den for sentrering av dette samtidig som det med sin skjøtdel, den utvendig gjengede pinne-/tappende 22a settes ned i den underliggende muffedel 22b av skjøten/gjengeforbindelsen.

Spinnerens 30 drevne ruller 42 som skal rotere røret 22, de såkalte spinnerrullene, er anordnet i et antall av fire, ord-net i par, to på hver side av røret 22, henført til rørkop-lingsmaskinens tverretning, fig. 4 og 6, drives av hver sin hydrauliske dreiemotor 44, og iverksetter en rotasjon av rø-ret 22 inntil øvre og nedre muffeskjøtdel 22a, 22b går til anslag.

Deretter bringes den øvre delen 32 av momentnøkkeldelen 28 til å klemme til under rotasjon inntil ønsket tiltrekkings-moment er oppnådd.

Den ovennevnte sentrering av røret 22 inne i spinneren 30 ut-føres ved hjelp av to klemarmer 46, fig. 7A og 7B, som er tilordnet en stempelsylinder 4 8 hvormed klemarmene 46 kan klemmes sammen og føres bort fra hverandre, og som hver danner opplagring for en boggi 50 som bærer hver sine to spinnerruller 42. Hver boggi 50 er montert til tilgrensende klemarms 46 ytterende med en boltforbindelse 52.

Spinnerrullenes 42 forskyvning iverksettes ved hjelp av parallellstag 54, fig. 7A og 7B samt fig. 8, som er festet til en rammedel eller struktur 56 og til hver sin boggi 50. Sen-treringen ivaretas av et sentreringsstag (synkroniseringsstag) 58, fig. 7A og 7B samt fig. 9, som ved sine aksiale ender er leddforbundet med klemarmene 46, slik at sistnevnte sentreres tvangsmessig når stempelsylinderen 48 forkortes og trekker klemarmene 46 sammen. Et slikt handlingsforløp er representert ved fig.7A med utgangspunkt i fig. 7B hvor klem-armmanøversylinderen 48 er vist i forlenget tilstand, med klemarmer 46 og spinnerruller 42 i uvirksomme posisjoner, i maksimal eller tilnærmet maksimal avstand fra hverandre.

Både parallellstag 54 og sentreringssstag 58 er utstyrt med en innvendig støtdemperfjær 60 henholdsvis 62, se fig. 7A, 7B og fig. 8 henholdsvis 9.

En pneumatisk stempelsylinder 64, fig . 3, sørger for å brin-ge spinneren 30 tilbake i utgangsposisjon når rørskjøtens gjengeforbindelse er ferdig trukket til, og spinnerrullene 42 slipper taket i røret 22. Hele spinnerenheten 30 forflyttes vertikalt langs styreskinner 66 ved hjelp av føringsruller 68, fig. 3.

Når borestrengen skal deles opp ved utskruing av gjengeforbindelsene/muffeskjøtene, sørger momentnøkkelen 28 først for løsgjøring av muffeskjøtene, slik at spinneren 30 deretter kan ta over og skrue løs de i hverandre gripende gjengene. Dette iverksettes ved at spinneren 30 bringes til å gripe om borerøret med rullene 42 i anlegg mot dettes ytter-flate, samtidig som den pneumatiske stempelsylinder 64, fig. 3, er dimensjonert og aktivert for en kraft som er tilstrekkelig til å løfte både spinner 30 og borerør 22 fritt opp når dets endegjengeparti 22a løper ut av underliggende muffeskjøt 22b.

Trykkluftsylinderen 64 aktiveres ved hjelp av en ventil 70 og en vekselventil 72. I én ventilposisjon trykksettes sylinder-kammerne på begge sider av stemplet. I denne posisjonen er trykkluftsylinderens 64 løftekraft bare tiltstrekkelig til å løfte spinneren 30 tilbake i øvre posisjon, fig. 5. Ved en annen ventilposisjon trykksettes énsidig sylinderkammeret på stempelsiden, slik at løftekraften blir tilstrekkelig høy til å løfte.båe spinneren 30 og borerørseksjonen 22 fri fra muffeskjøten 22b ved utskruing. Av fig. 5 går det videre frem at en strupedyse 74 er anordnet for å begrense stempelhastig-heten til ønsket nivå.

Claims (9)

1. Anordning ved spinnertang/spinner av den art som inngår i en rørkoplingsmaskin, for bruk ved innskruings-/utskru-ingsoperasjoner i forbindelse med borerørs (22) muffe-skjøter/gjengeforbindelser (22a,22b) ved tildannelse av en sammenhengende borestreng (24) henholdsvis dennes oppdeling i enkeltborerør (22) etter bruk, omfattende fortrinnsvis fire roterbare, drevne spinnerruller (42) som er tilordnet en styre-/føringsanordning (68, 66) for verti-kalretningen og utformet for å kunne tildele borerøret (22) rotasjonsbevegelse, karakterisert ved at spinnerrullene (42), fortrinnsvis parvis, via boggier (50) eller lignende dreibare mellomstykker er montert til drevne klemarmer (46) som ved én ende er svingbart opplagret i en rammedel/struktur (56) for å kunne bevege seg mot og bort fra hverandre, mellom hvilke klemarmer (46) og leddforbundet med samme det er anordnet en aktuator, for eksempel en trykkfluiddrevet stempelsylinder (48), som iverksetter klemarmenes (46) forserte bevegelser, idet klemarmene (46) for sentrering av respektive borerør (22) er tilordnet et felles leddstag (58), som ved den ene ende er leddforbundet med den ene klemarm (46) og med den annen ende med den annen klemarm (46), mens det for parallellforskyvning av rullene (42) er tilordnet et styrestag (54) for hver av boggiene (50), idet hver boggis (50) styrestag (54) med den ene ende er leddforbundet med nevnte rammedel/struktur (56) og med sin annen ende med respektive boggi (50).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte aktuator (48) med sine aksiale ender an-griper på et mellomparti av hver klemarm (46), idet nevnte mellomparti er beliggende mellom respektive klemarms (46) opplagringsende og boggi-bærende ende.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at klemarmene (46) har i det vesentlige innbyrdes identisk omkretsform (i horisontalplanet) fra den ene ytterende ende til den annen ytterende.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at sentreringsstagets (58) ene ytterende er leddforbundet-med den ene klemarm (46) i et punkt som ligger på den motsatte side av denne klemarms (46) opplagringspunkt på nevnte faste rammedel/struktur (56) i forhold til nevnte aktuators (48) angrepspunkt på denne klemarm (46) og er dannet av et lagerøre som danner en forlengel-se/fortsettelse av denne klemarmen, mens sentreringsstagets (58) annen ytterende er leddforbundet med den annen klemarm (46) i et punkt som ligger på samme side av denne klemarms (46) opplagringspunkt på den faste rammedel/struktur (56) som aktuatorens (48) angrepspunkt og er dannet av et lagerrøre som rager sideveis ut fra denne klemarmen (46) og befinner seg mellom dens opplagringspunkt og aktuatorens (48) angrepspunkt.

5. Anordning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at spinneren/ spinnertangen (30) er innrettet til å kunne forflyttes vertikalt langs føringer eller styreskinner (66).

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at spinnertangen/spinneren (30) er tilordnet en løfteinn-retning, for eksempel i form av en trykkfluiddrevet, eksempelvis pneumatisk, stempelsylinder (64), som oppviser en løftekraft for samtidig heving av spinner (30) og borerør (22).

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at løfteinnretningen i form av en pneumatisk stempelsylinder (64) er tilordnet en aktiveringsventil (70) og en vekselventil (72), idet trykklufttilførsels-/ven-tilarrangementet er slik at i en første posisjon kan begge sylinderkammere trykksettes og i en andre posisjon kun kammeret på stempelsiden, idet første posisjon svarer til en løftekraft som kun er tilstrekkelig til å løfte spinneren (30) alene tilbake i øvre posisjon, mens andre posisjon svarer til en løftekraft som er tilstrekkelig til å løfte både spinner og borerør (22) fri fra muffeskjøten (22b) ved utskruing.

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at det i den pneumatiske stempelsylinders (64) trykkluftskrets og ventilarrangement inngår en strupedyse (74) innrettet til å begrense sylinderens stempelhastighet til ønsket nivå.

9. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at både styrestag (54)og leddstag (58) anordnet for spinnerrulleaksenes parallellforskyvning hver er forsynt med hver sin innebygde sentreringsanordning, bestående av to fjærer (60 henholdsvis 62).