DE602005006198T2 - Oberantrieb zur Verbindung von Futterrohren - Google Patents

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/16Connecting or disconnecting pipe couplings or joints
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/02Rod or cable suspensions
    • E21B19/06Elevators, i.e. rod- or tube-gripping devices
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/24Guiding or centralising devices for drilling rods or pipes

Description

  • QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der gleichzeitig anhängigen vorläufigen US-Patentanmeldung 60/589,495, eingereicht am 20. Juli 2004.
  • Diese Anmeldung ist auch eine Teilfortführung der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung 10/738,950, eingereicht am 17. Dezember 2003, die eine Fortführung der US-Patentanmeldung 10/354,226 ist, jetzt US-Patent 6,688,398 , eingereicht am 29. Januar 2003, das eine Fortführung der US-Patentanmeldung 09/762,698 ist, jetzt US-Patent 6,527,047 , eingereicht am 10. Mai 2001, welches das nationale Stadium der internationalen Anmeldung PCT/GB99/02704 ist, eingereicht am 16. August 1999 und veröffentlicht unter PCT Art. 21(2) in Englisch, und beansprucht die Priorität der britischen Anmeldung 9818366.8 , eingereicht am 24. August 1998.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Bohren mit Oberantriebssystemen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Verfahren und Vorrichtungen zum Anpassen eines Oberantriebs zur Verwendung mit einem Schiebefutterrohr. Noch genauer bezieht sich die Erfindung auf ein Oberantriebssystem mit einem Verdrillkopf und einer Futterrohrzuführung, die geeignet ist, das Futterrohr in den Verdrillkopf einzuführen.
  • 2. Beschreibung des verwandten Fachgebiets
  • Bei Brunnen-Fertigstellungsarbeiten wird ein Bohrloch gebildet, um kohlenwasserstoffhaltige Formationen durch Zuhilfenahme von Bohren zugänglich zu machen. Das Bohren wird durch Verwendung eines Bohrmeißels bewerkstelligt, der am Ende einer Bohrgeräthalterung montiert ist, allgemein bekannt als Bohrstrang. Um innerhalb des Bohrlochs auf eine vorbestimmte Tiefe zu bohren, wird der Bohrstrang oft durch einen Oberantrieb oder Drehtisch auf einer Flächen-Plattform oder -Anlage oder durch einen zum unteren Ende des Bohrstrangs hin montierten Bohrlochmotor gedreht. Nach Bohren bis zu einer vorbestimmten Tiefe werden Bohrstrang und Bohrmeißel entfernt und ein Futterrohrabschnitt in das Bohrloch abgesenkt. Auf diese Weise wird ein ringförmiger Bereich zwischen dem Bohrröhrenzug und der Formation gebildet. Der Rohrstrang wird vorübergehend von der Oberfläche des Brunnens abgehängt. Dann wird ein Zementiervorgang durchgeführt, um den ringförmigen Bereich mit Zement zu füllen. Unter Verwendung von auf dem Fachgebiet bekannten Vorrichtungen wird der Rohrstrang durch Zirkulieren von Zement in den zwischen der Außenwand des Futterrohrs und dem Bohrloch definierten ringförmigen Bereich in das Bohrloch zementiert. Die Kombination von Zement und Futterrohr festigt das Bohrloch und erleichtert die Isolierung bestimmter Bereiche der Formation hinter dem Futterrohr für die Gewinnung von Kohlenwasserstoffen.
  • Es ist üblich, mehr als einen Bohrröhrenzug in einem Bohrloch zu verwenden. Dabei schließt ein herkömmliches Verfahren zur Fertigstellung eines Brunnens das Bohren bis auf eine erste bezeichnete Tiefe mit einem Bohrmeißel an einem Bohrstrang ein. Dann wird der Bohrstrang entfernt und ein erster Bohrröhrenzug in das Bohrloch getrieben und in dem ausgebohrten Teil des Bohrlochs angeordnet. Zement wird in die ringförmige Öffnung hinter dem Rohrstrang zirkuliert und aushärten gelassen. Als Nächstes wird der Brunnen bis zu einer zweiten bezeichneten Tiefe gebohrt und ein zweiter Bohrröhrenzug oder Einstecklauf in den ausgebohrten Teil des Bohrlochs eingetrieben. Der zweite Strang wird auf einer Tiefe derart angeordnet, dass der obere Teil des zweiten Bohrröhrenzugs den unteren Teil des ersten Bohrröhrenzugs überlappt. Der zweite Strang wird dann fixiert oder von dem bestehenden Futterrohr "abgehängt" durch Zuhilfenahme von Abfangkeilen, die Abfangkeilelemente und Konusse verwenden, um den zweiten Bohrröhrenzug in Art einer Keilverbindung in dem Bohrloch fixieren. Dann wird der zweite Rohrstrang zementiert. Dieser Vorgang wird typischerweise mit zusätzlichen Rohrsträngen wiederholt, bis der Brunnen auf eine gewünschte Tiefe gebohrt ist. Daher sind zwei Einläufe in das Bohrloch pro Rohrstrang erforderlich, um das Futterrohr in das Bohrloch einzusetzen. Auf diese Art und Weise werden Brunnen typischerweise mit zwei oder mehreren Futterrohrsträngen mit stetig steigendem Durchmesser gebildet.
  • Wenn mehr Rohrstränge in dem Bohrloch angeordnet werden, werden die Rohrstränge zunehmend kleiner im Durchmesser, damit sie in den vorigen Rohrstrang hineinpassen. Bei einem Bohrvorgang muss der Bohrmeißel zum Bohren auf die nächste vorbestimmte Tiefe bei abnehmendem Durchmesser jedes Rohrstrangs somit zunehmend kleiner werden, damit er in den vorigen Rohrstrang hineinpasst. Daher sind zum Bohren bei Brunnen-Fertigstellungsarbeiten gewöhnlich vielerlei Bohrmeißel mit unterschiedlichen Größen notwendig.
  • Ein anderes Verfahren der Durchführung von Brunnen-Fertigstellungsarbeiten bezieht das Bohren mit Futterrohr ein, im Gegensatz zu dem ersten Verfahren mit Bohren und dann Anordnen des Futterrohrs. In diesem Verfahren wird der Rohrstrang zusammen mit einem Bohrmeißel in das Bohrloch eingetrieben, um das nachfolgende, im Innern des bestehenden Rohrstrangs gelegene durchmesserkleinere Loch zu bohren. Der Bohrmeißel wird durch Drehen des Bohrstrangs von der Oberfläche des Bohrlochs aus betrieben. Sobald das Bohrloch gebildet ist, kann der angebrachte Rohrstrang in dem Bohrloch zementiert werden. Der Bohrmeißel wird entweder entfernt oder durch das Bohren eines nachfolgenden Bohrlochs zerstört. Das nachfolgende Bohrloch kann durch einen zweiten Arbeitsstrang gebohrt werden, der einen zweiten Bohrmeißel umfasst, der am Ende eines zweiten Futterrohrs angeordnet ist, das von ausreichender Größe ist, um die Wand des gebildeten Bohrlochs auszukleiden. Der zweite Bohrmeißel sollte kleiner sein als der erste Bohrmeißel, so dass er in den bestehenden Rohrstrang hineinpasst. Dabei erfordert dieses Verfahren pro in das Bohrloch eingesetztem Rohrstrang wenigstens ein Eintreiben in das Bohrloch.
  • Es ist in der Industrie bekannt, Oberantriebssysteme zu verwenden, um einen Bohrstrang zum Bilden eines Bohrlochs zu drehen. Oberantriebssysteme sind mit einem Motor ausgerüstet, um das Drehmoment zum Drehen des Bohrstrangs bereitzustellen. Die Hohlwelle des Oberantriebs ist typischerweise über ein Gewinde an ein oberes Ende des Bohrgestänges angeschlossen, um das Drehmoment an das Bohrgestänge zu übertragen. Oberantriebe können auch beim Bohren mit Futterrohrbetrieb zum Drehen des Futterrohrs verwendet werden.
  • Zum Bohren mit Futterrohr erfordern die meisten existierenden Oberantriebe einen Gewinde-Überleitungsadapter zum Anschluss an das Futterrohr. Dies ist so, weil die Hohlwelle des Oberantriebs nicht zur Verbindung mit den Gewinden des Futterrohrs bemessen ist. Der Überleitungsadapter ist vorgesehen, um dieses Problem zu verringern. Typischerweise ist ein Ende des Überleitungsadapters zur Verbindung mit der Hohlwelle ausgelegt, während das andere Ende zur Verbindung mit dem Futterrohr ausgelegt ist.
  • Jedoch ist der Prozess des Verbindens und Trennens eines Futterrohrs mit einem Gewinde zeitraubend. Zum Beispiel muss jedes Mal, wenn ein neues Futterrohr hinzugefügt wird, der Rohrstrang vom Überleitungsadapter getrennt werden. Danach muss die Überleitung in das neue Futterrohr eingeschraubt werden, bevor der Rohrstrang eingetrieben werden kann. Des Weiteren erhöht dieser Prozess auch die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Gewinde und erhöht dadurch das Nutzungsausfallpotenzial.
  • US-B1-6 527 047 zeigt eine Vorrichtung zum Erleichtern der Verbindung von Rohren, wobei die Vorrichtung eine Winde (15), wenigstens ein Drahtseil (4, 5) und eine Vorrichtung (2) zum Greifen eines Rohrs (3) umfasst und die Anordnung derart ist, dass die Winde (15) im Gebrauch zum Winden des wenigstens einen Drahtes (4, 5) und der Vorrichtung (2) verwendet werden kann, um ein Rohr (3) unter dem Oberantrieb zu positionieren.
  • In jüngster Zeit sind Oberantriebsadapter entwickelt worden, um den Futterrohreintreibeprozess zu erleichtern. Oberantriebsadapter, die den äußeren Teil des Futterrohrs greifen, sind allgemein als Verdrillköpfe bekannt, während Adapter, die den inneren Teil des Futterrohrs greifen, allgemein als Lanzen bekannt sind. Ein beispielhafter Verdrillkopf ist in der US-Patentanmeldung 10/850,347 mit dem Titel "Casing Running Head" offenbart, die am 20. Mai 2004 von demselben Erfinder der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde. Eine beispielhafte Lanze ist in der US-Patentoffenlegung 2005/0051343 von Pietras et al. offenbart. Diese Anmeldungen sind auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragen.
  • Eine der Herausforderungen des Treibens von Futterrohren unter Verwendung eines Oberantriebsadapters ist das Positionieren des Futterrohrs zum Eingriff mit dem Oberantriebsadapter. Zum Angreifen am Futterrohr muss der Oberantriebsadapter relativ zu dem Futterrohr abgesenkt oder das Futterrohr relativ zu dem Oberantriebsadapter angehoben werden.
  • Es besteht daher ein Bedarf für Verfahren und Vorrichtungen zum Positionieren eines Futterrohrs zur Handhabung durch einen Oberantriebsadapter während der Futterrohr-Treibvorgänge. Es besteht ferner ein Bedarf für Verfahren und Vorrichtungen zum effizienten Treiben von Futterrohren mit einem Oberantrieb.
  • WESEN DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bohren mit einem Oberantriebssystem. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Verfahren und Vorrichtungen zum Handhaben von Rohren unter Verwendung eines Oberantriebssystems.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein rohrförmiges Greifelement zur Verwendung mit einem Oberantrieb zur Handhabung eines Rohres ein betriebsfähig mit dem Oberantrieb verbundenes Gehäuse und eine Vielzahl von radial in dem Gehäuse angeordneten Greifelementen zum Angreifen an dem Rohr, wobei das Verschieben des Gehäuses relativ zu der Vielzahl von Greifelementen bewirkt, dass die Vielzahl von Greifelementen das Rohr erfasst.
  • In einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Handhaben eines Rohres unter Verwendung eines Oberantriebs bereitgestellt. Das Verfahren schließt ein: Bereitstellen eines ersten rohrförmigen Greifelementes und eines zweiten Rohrelementes, die an einen Oberantrieb gekuppelt sind; Festhalten des Rohres mit dem zweiten Greifelement; Bewegen des Rohres in den Eingriff mit dem ersten Greifelement; und Drehen des Rohres unter Verwendung des Oberantriebs.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Handhaben eines Rohres die Bereitstellung eines betriebsfähig mit einem Greifkopf verbundenen Oberantriebs. Der Greifkopf weist ein Gehäuse, eine Vielzahl von radial in dem Gehäuse angeordneten Greifelementen zum Angreifen an dem Rohr und eine Vielzahl von beweglich an jedem der Vielzahl von Greifelementen angeordneten Eingriffselementen auf. Das Verfahren schließt ferner das Anordnen des Rohres innerhalb der Vielzahl von Greifelementen, Bewegen des Gehäuses relativ zu der Vielzahl von Greifelementen, Erfassen des Rohres und Verschwenken der Vielzahl von Eingriffselementen ein.
  • In einer anderen Ausführungsform wird eine Rohrfördervorrichtung zur Verwendung mit einem Oberantrieb zur Handhabung eines Rohres bereitgestellt. Die Vorrichtung schließt ein Paar Förderelemente mit einem Halteelement zum Angreifen an dem Rohr ein, wobei die Förderelemente betätigbar sind, um das Rohr zwischen dem Halteelement jedes Förderelements zu erfassen. Die Vorrichtung schließt auch ein Antriebselement zum Ansteuern des Halteelements ein, wodurch das Rohr relativ zu der Fördervorrichtung gefördert wird.
  • In einer anderen Ausführungsform wird eine Futterrohrzuführung zum Positionieren eines Futterrohrs für den Eingriff mit einem rohrförmigen Greifelement bereitgestellt. Die Futterrohrzuführung schließt ein Paar Förderarme für den Eingriff mit dem Futterrohr ein. Jeder Förderarm kann durch einen Zylinder angehoben oder abgesenkt werden. Die Förderarme sind mit einer motorgetriebenen Laufrolle zum Erfassen und Heben des Futterrohrs ausgerüstet. Die Futterrohrzuführung kann auch mit einer Zählvorrichtung ausgerüstet sein, um die Positionierung des Futterrohrs in dem Verdrillkopf zu bestimmen.
  • In einer anderen Ausführungsform wird eine Rohrfördervorrichtung zur Verwendung mit einem Oberantrieb zur Handhabung eines Rohrs bereitgestellt. Die Rohrfördervorrichtung schließt ein Paar Arme mit einer Laufrolle zum Angreifen an dem Rohr ein, wobei die Arme betätigbar sind, um das Rohr zwischen der Laufrolle jedes Armes zu erfassen. Die Fördervorrichtung schließt auch einen Motor zum Drehen der Laufrolle ein, wodurch das Rohr relativ zur Fördervorrichtung gefördert wird.
  • In noch einer anderen Ausführungsform umfasst die Fördervorrichtung ferner eine Zählvorrichtung. Die Zählvorrichtung kann einen Sensor zum Aktivieren eines Zählers einschließen. Die Zählvorrichtung kann ferner ein Zählelement einschließen, um eine Position des Rohres zu bestimmen.
  • In einer anderen Ausführungsform schließt ein Verfahren zum Fördern eines Rohres ein: Bereitstellen einer Vielzahl von Förderwerkelementen, wobei jedes der Förderwerkelemente ein Halteelement aufweist; Anordnen des Rohres zwischen den Halteelementen; Erfassen des Rohres mit den Halteelementen; und Drehen der Halteelemente zur axialen Förderung des Rohres.
  • In einer anderen Ausführungsform schließt ein Oberantriebssystem zum Handhaben eines Rohres ein: einen Oberantrieb; ein an den Oberantrieb gekuppeltes rohrförmiges Greifelement, das imstande ist, das Rohr zu greifen und das Drehmoment von dem Oberantrieb zu übertragen; und ein betriebsbereit an den Oberantrieb gekuppeltes Rohrförderelement, das geeignet ist, das Rohr zum Eingriff mit dem rohrförmigen Greifelement zu positionieren.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Damit die Art und Weise, wie die oben aufgezählten Merkmale und andere hierin betrachtete und beanspruchte Merkmale erfüllt werden und im Einzelnen verständlich werden, kann eine eingehendere Beschreibung der oben kurz zusammengefassten Erfindung mit Bezug auf deren Ausführungsformen gegeben werden, die in den angehängten Zeichnungen dargestellt sind. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die angehängten Zeichnungen nur typische Ausführungsformen dieser Erfindung darstellen und daher nicht als ihren Schutzbereich einschränkend anzusehen sind, da die Erfindung den Zugang zu anderen, gleichermaßen wirksamen Ausführungsformen gestatten kann.
  • 1A1B zeigen eine beispielhafte Ausführungsform eines Oberantriebssystems.
  • 2 zeigt einen beispielhaften Verdrillkopf zur Verwendung mit dem Oberantriebssystem. Wie gezeigt, ist der Verdrillkopf in einer teilweise betätigten Stellung.
  • 3 ist eine Perspektivansicht des Greifelements des Verdrillkopfes gemäß 2.
  • 4 ist eine Perspektivansicht des Verdrillkopfes gemäß 2.
  • 5 zeigt den Verdrillkopf gemäß 2 in einer unbetätigten Stellung.
  • 6 zeigt den Verdrillkopf gemäß 2 in einer betätigten Stellung.
  • 7 zeigt eine andere Ausführungsform eines Verdrillkopfes.
  • 8A–B sind zwei unterschiedliche Ansichten eines beispielhaften Greifelements zur Verwendung mit dem Verdrillkopf gemäß 7.
  • 9 ist eine Querschnittansicht einer anderen Ausführungsform eines Greifelementes.
  • 10 ist eine Perspektivansicht einer Ausführungsform einer Futterrohrzuführung.
  • 11 ist eine andere Perspektivansicht der Futterrohrzuführung mit entfernter Frontplatte.
  • 12 ist eine andere Perspektivansicht der Futterrohrzuführung.
  • 13 ist eine Seitenansicht der Futterrohrzuführung.
  • 14 ist eine Querschnittansicht der Futterrohrzuführung.
  • 15 zeigt eine andere Ausführungsform einer Futterrohrzuführung.
  • 16 ist eine andere Perspektivansicht der Futterrohrzuführung gemäß 15.
  • 17 ist eine Seitenansicht der Futterrohrzuführung gemäß 15.
  • 18A–B zeigen ein beispielhaftes Förderelement.
  • 19 zeigt ein beispielhaftes Oberantriebssystem, das mit einer Futterrohrzuführung ausgerüstet ist.
  • 20 ist eine Seitenansicht des Oberantriebssystems gemäß 19.
  • 21 zeigt das Oberantriebssystem gemäß 19 im Betrieb.
  • 22 zeigt die Futterrohrzuführung vor dem Eingriff mit dem Futterrohr.
  • 23 zeigt die Futterrohrzuführung im Eingriff mit dem Futterrohr.
  • 24 zeigt, wie das Futterrohr gerade zum Verdrillkopf hochgehoben wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • In einer Ausführungsform schließt ein Oberantriebssystem zum Bohren einen Oberantriebsadapter zum Greifen und Drehen des Futterrohrs ein. In einer anderen Ausführungsform wird eine Futterrohrzuführung zur Positionierung eines Futterrohrs zur Handhabung durch den Oberantriebsadapter bereitgestellt.
  • Die Futterrohrzuführung schließt ein Paar Förderelemente zum Eingriff mit dem Futterrohr ein. Das Förderelement schließt einen Förderarm und eine motorgetriebene Laufrolle zum Erfassen und Hochheben des Futterrohrs ein. Die Förderarme können durch einen Zylinder angehoben oder abgesenkt werden, um die Laufrolle mit dem Futterrohr in Eingriff zu bringen. Eine Betätigung der Laufrollen bewegt das Futterrohr relativ zu der Futterrohrzuführung. Die Futterrohrzuführung kann auch mit einer Zählvorrichtung ausgerüstet sein, um die Positionierung des Futterrohrs in dem Verdrillkopf zu bestimmen.
  • 1A1B zeigen ein geeignetes Oberantriebssystem 10 zum Bohren bei Futterrohrarbeiten oder einer Bohrlochoperation, die das Aufnehmen/Ablegen von Rohren einbezieht. Das Oberantriebssystem 10 kann durch einen verfahrbaren Block über der Oberfläche eines Brunnens aufgehängt sein. Allgemein schließt der Oberantrieb 15 einen Motor 18 ein, der zum Drehen eines Futterrohrs 30 in verschiedenen Stadien des Betriebs verwendet wird, wie während des Bohrens mit Futterrohr oder während des Zusammensetzens oder Ausbrechens einer Verbindung zwischen den Futterrohren. Ein Schienensystem (nicht gezeigt) ist an den Oberantrieb 15 gekuppelt, um die Axialverschiebung des Oberantriebs 15 zu führen und den Oberantrieb 15 während der Rotation der Futterrohre an der Drehbewegung zu hindern. Wie hierin verwendet, kann jedes Futterrohr 30 ein einzelnes Futterrohr oder einen Rohrstrang mit mehr als einem Futterrohr einschließen. Des Weiteren ist festzuhalten, dass Aspekte der vorliegenden Erfindung gleichermaßen auf andere Bohrlochrohrtypen wie Bohrgestänge anwendbar sind.
  • Wie in 1A1B gezeigt, schließt das Oberantriebssystem 10 einen Oberantriebsadapter und eine Futterrohrzuführung ein, um den Futterrohreintreibbetrieb zu erleichtern. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Oberantriebsadapter ein Verdrillkopf 40. Der Verdrillkopf 40 kann verwendet werden, um einen oberen Teil des Futterrohrs 30 zu greifen und das Drehmoment vom Oberantrieb an das Futterrohr 30 weiterzugeben. Der Verdrillkopf 40 kann unter Verwendung eines oder mehrerer Bügel 22 an die Futterrohrzuführung 20 gekuppelt sein. Die Futterrohrzuführung 20 kann verwendet werden, um das Futterrohr 30 für den Eingriff mit dem Verdrillkopf 40 zu positionieren. Es ist festzuhalten, dass der Oberantriebsadapter eine Lanze oder andere zum Greifen des Futterrohrs geeignete Greifvorrichtung sein kann.
  • FUTTERROHRLAUFKOPF
  • 2 stellt eine Querschnittansicht eines beispielhaften Verdrillkopfes 40 dar, der zur Verwendung mit dem Oberantriebssystem geeignet ist. Der Verdrillkopf 40 schließt einen Aufspanndorn 103 ein, der zum Anschluss an den Oberantrieb 15 an eine drehbare Einheit 109 gekuppelt ist. Dabei kann der Oberantrieb 15 den Verdrillkopf 40 zum Bohren mit dem Futterrohr drehen, anheben oder absenken. Der Aufspanndorn 103 schließt einen Einspannbund 113 zum Kuppeln eines oder mehrerer Greifelemente 105 an den Aufspanndorn 103 ein. Wie in 2 gezeigt, schließt ein oberer Teil des Greifelementes 105 eine Ausnehmung 114 für den Eingriff mit dem Einspannbund 113 des Aufspanndorns 103 ein. Die Greifelemente 105 sind um den Umfang des Aufspanndorns 103 herum angeordnet.
  • Ein Gehäuse 104 umgibt die Greifelemente 105 und stellt sicher, dass die Greifelemente 105 am Aufspanndorn 103 angekuppelt bleiben. Das Gehäuse 104 ist durch einen auf dem Aufspanndorn 103 angeordneten Hydraulikzylinder 110 betätigbar. Insbesondere ist ein oberer Teil des Gehäuses 104 an den Kolben 111 des Hydraulikzylinders 110 gekuppelt. Die Betätigung des Kolbens 111 bewirkt, dass sich das Gehäuse 104 axial zum Aufspanndorn 103 bewegt.
  • Die Greifelemente 105 sind geeignet, das Futterrohr 30 zu erfassen und festzuhalten, sobald das Futterrohr 30 in das Gehäuse 104 eingesetzt wird. Wie in 3 gezeigt, schließen die Greifelemente 105 ein oberes Ende mit einer Ausnehmung 114 zum Kuppeln an den Aufspanndorn 103 und ein unteres Ende mit einem oder mehreren Eingriffselementen 106 ein. Eine Breite der Greifelemente 105 kann von der Form her gewölbt sein, so dass die Greifelemente 105 umfangsmäßig angeordnet werden können, um eine im Wesentlichen rohrförmige Struktur zum Erfassen eines Rohres wie eines Futterrohres oder einer Rohrleitung zu bilden. 4 ist eine Perspektivansicht des Verdrillkopfes 40 und zeigt die Greifelemente 105 umfangsmäßig im Innern des Gehäuses 104 angeordnet.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 3 schließen die Greifelemente 105 eine gewölbte Innenfläche 131 zum Erfassen des Rohres und eine gewölbte Außenfläche 132 zum Angreifen an dem Gehäuse 104 ein. In einer Ausführungsform schließt die Innenfläche 131 einen oder mehrere Schlitze 115 zur Aufnahme eines oder mehrerer Eingriffselemente 106 ein. Vorzugsweise sind die Eingriffselemente 106 innerhalb der Schlitze 115 schwenkbar. Anfangs sind die Eingriffselemente 106 in einem ansteigenden Winkel in einer Richtung zum oberen Teil des Aufspanndorns 103 angeordnet. Mit anderen Worten, das distale Ende 161 der Eingriffselemente 106 ist höher als das proximale Ende 162. Noch bevorzugter ist jedes Eingriffselement 106 in demselben Winkel angeordnet. Wenn die Eingriffselemente 106 den Rohrstrang erfassen, bewirkt die Last des Rohrstrangs, dass die Eingriffselemente 106 in den Schlitzen 115 verschwenken und dadurch die Rohrstranglast tragen. Es wird angenommen, dass diese Anordnung den Eingriffselementen 106 erlaubt, eine gleichmäßige Teillast des Futterrohrs 30 zu tragen. Die Eingriffselemente 106 können mit jeder geeigneten Kontaktfläche gestaltet sein, wie sie einem normalen Fachmann bekannt ist. Zum Beispiel kann die Kontaktfläche eine glatte Oberfläche oder eine Zahnstruktur aufweisen, um die Tragfähigkeit zu erhöhen.
  • Die Außenfläche 132 der Greifelemente 105 ist geeignet, an die Innenfläche des Gehäuses 104 anzuschließen, um die Greifelemente 105 radial relativ zu dem Gehäuse 104 zu bewegen. In einer Ausführungsform können die Greifelemente 105 unter Verwendung eines komplementären Passfeder-und-Nutsystems an das Gehäuse 104 anschließen. Wie in 3 und 4 gezeigt, schließt der untere äußere Teil der Greifelemente 105 eine oder mehrere darauf ausgebildete Passfedern 108 ein. Die Passfedern 108 sind geeignet, in eine auf der Innenfläche des Gehäuses 104 ausgebildete komplementäre Nut 116 zu passen, wenn der Verdrillkopf 40 in der unbetätigten oder "entriegelten" Stellung ist, wie in 5 dargestellt. Mit Bezug auf 2 schließt das Gehäuse 104 eine oder mehrere zwischen den Nuten 116 ausgebildete Passfedern 117 ein. Wenn der Verdrillkopf 40 in der entriegelten Stellung ist, befinden sich die Passfedern 117 des Gehäuses 104 zwischen den Passfedern 108 der Greifelemente 105.
  • Gemäß einem Aspekt kann das Gehäuse 104 betätigt werden, um die Passfedern 108 des Gehäuses 104 und die Passfedern 117 des Greifelementes 105 in eine betätigte oder verriegelnde Stellung zu bewegen. 2 zeigt die Passfedern 108, 117 in einer teilweise verriegelten Stellung. Zu diesem Zweck schließen die Passfedern 108 der Greifelemente 105 eine Oberseite 121 und eine Gegenlagerfläche 123 ein. Die Oberseite 121 der Passfedern 108 kann abwärtsgeneigt sein, um das Verschieben der Passfedern 108 der Greifelemente 105 aus den Nuten 116 des Gehäuses 104 heraus zu erleichtern. In ähnlicher Weise schließen die Passfedern 117 des Gehäuses 104 eine Unterseite 122 und eine Gegenlagerfläche 124 ein. Die Unterseite 122 ist geeignet, an der Oberseite der Passfeder 108 des Greifelementes 105 anzugreifen, wenn das Gehäuse 104 abgesenkt wird. Aufgrund der Neigung der Oberseite 121 bewegen sich die Greifelemente 105 radial einwärts, um das Futterrohr 30 zu erfassen, während das Gehäuse 104 abgesenkt wird.
  • Die Gegenlagerflächen 123, 124 sind geeignet, eine selbstsichernde Funktion bereitzustellen. In einer Ausführungsform ist die Gegenlagerfläche 123 der Greifelemente 105 leicht abwärtsgeneigt, und die Gegenlagerfläche 124 des Gehäuses 104 weist eine komplementäre Neigung auf. Wenn die zwei Gegenlagerflächen 123, 124 in Eingriff gehen, bewirkt die Neigung, dass die Greifelemente 105 sich radial zur axialen Mitte bewegen, um die Haftung am Futterrohr 30 zu begründen. Vorzugsweise ist die Gegenlagerfläche 122 der Greifelemente 105 um ca. 10° oder weniger relativ zu einer Vertikalachse abgewinkelt. Noch bevorzugter ist die Gegenlagerfläche 122 der Greifelemente 105 um ca. 7° oder weniger relativ zu einer Vertikalachse geneigt.
  • Im Betrieb, wenn das Futterrohr 30 in den Verdrillkopf 40 eingesetzt wird, zwingt die Kupplung 32 des Futterrohrs 30 die Greifelemente 105 zur radialen Ausdehnung. Dabei bewegen sich die Passfedern 108 der Greifelemente 105 in die Nuten 116 des Gehäuses 104, um den Eintritt des Futterrohrs 30 zu erleichtern. 5 zeigt das Futterrohr 30 in den Verdrillkopf 40 eingesetzt. Es ist ersichtlich, dass die Kupplung 32 über den Greifelementen 105 gelegen ist.
  • Um das Futterrohr 30 zu greifen, wird der Hydraulikzylinder 110 betätigt, um den Kolben 111 abwärtszubewegen. Der Reihe nach wird das Gehäuse 104 relativ zu den Greifelementen 105 abgesenkt. Zunächst trifft die Unterseite 122 des Gehäuses 104 auf die Oberseite 121 der Greifelemente 105. Die Neigung der Ober- und Unterseiten 121, 122 erleichtert das Verschieben der Greifelemente 105 aus der Nut 116 und das Absenken des Gehäuses 104. Zusätzlich bewirkt die Neigung auch, dass die Greifelemente 105 sich radial verschieben, um eine Greifkraft an das Futterrohr 30 anzulegen. Wie in 2 gezeigt, ist das Gehäuse 104 relativ zu den Greifelementen 105 abgesenkt worden. Zusätzlich haben sich die Passfedern 108 der Greifelemente 105 aus der Nut 116 herausbewegt. Das Gehäuse 104 wird abgesenkt, bis die Gegenlagerflächen 123, 124 der Passfedern 108, 117 im Wesentlichen ineinandergreifen, wie in 6 gezeigt. In 6 ist ersichtlich, dass der Kolben 111 voll betätigt ist.
  • Während des Bohrbetriebs zieht dann die Rohrstranglast das Futterrohr 30 nach unten. Aufgrund dieser Verschiebung schwenken die Eingriffselemente 106 im Schlitz 115 der Greifelemente 105, um das Futterrohr 30 festzuklemmen. Dabei wirken die Eingriffselemente 106 als axiales Freilaufgetriebe. Da die Eingriffselemente 106 außerdem alle in demselben Winkel angeordnet sind, trägt jedes der Eingriffselemente 106 eine gleiche Menge des Rohrstranggewichtes. Zudem wird die radiale Klemmkraft durch das Gehäuse 104 ausgeglichen. In einer Ausführungsform, bei der der Kippwinkel zwischen der Passfeder 117 des Gehäuses 104 und der Passfeder 108 des Greifelementes 105 weniger als 7° beträgt, wird die Radialkraft über das Gehäuse 104 verteilt.
  • Wenn die Rohrstranglast entfernt wird, wie z. B. durch Betätigen der Klemme zum Festhalten des Rohrstrangs, entlasten die Eingriffselemente 106 sofort die auf das Futterrohr 30 ausgeübte Radialkraft. Danach wird der Kolben abgeschaltet, um das Gehäuse 104 relativ zu den Greifelementen 105 anzuheben. Wenn die Passfedern 108 der Greifelemente 105 zu ihren jeweiligen Nuten 116 zurückkehren, kann das Futterrohr 30 entfernt werden.
  • Gemäß einem anderen Aspekt kann der Verdrillkopf 40 zur Drehmomentübertragung verwendet werden. Dabei kann ein angemessener Hydraulikzylinder ausgewählt werden, um eine ausreichende Kraft zum Festklemmen des Futterrohrs 30 anzulegen.
  • 7 präsentiert eine andere Ausführungsform eines Verdrillkopfes 240. Der Verdrillkopf 240 schließt eine drehbare Einheit 209 zur Verbindung mit dem Oberantrieb 15 und Drehmomentübertragung ein. Ein Aufspanndorn 203 erstreckt sich unterhalb der drehbaren Einheit 209 und ist unter Verwendung einer Keil-und-Nut-Verbindung 237 an ein oberes Ende eines Rohrkörpers 235 gekuppelt. Die Keil-und-Nut-Verbindung 237 erlaubt dem Körper 235, sich axial relativ zu dem Aufspanndorn 203 zu bewegen und erlaubt dabei noch eine Drehmomentübertragung zum Rotationsantrieb des Körpers 235. Der untere Teil des Körpers 235 schließt ein oder mehrere Fenster 240 ein, die durch eine Wand des Körpers 235 hindurch ausgebildet sind. Die Fenster 240 sind geeignet, ein Greifelement 205 zu enthalten. Vorzugsweise sind acht Fenster 240 ausgebildet, um acht Greifelemente 205 zu enthalten.
  • Die Außenfläche des Körpers 235 schließt einen Flansch 242 ein. Ein oder mehrere Ausgleichszylinder 245 schließen den Flansch 242 an die drehbare Einheit an. Dabei steuern die Ausgleichszylinder 245 die Axialverschiebung des Körpers 235. Der Ausgleichszylinder 245 ist besonders nützlich während des Zusammensetzens oder Ausbrechens von Rohren. Zum Beispiel kann der Ausgleichszylinder 245 dem Körper 235 eine Axialbewegung erlauben, um die Änderung des Axialabstands zwischen den Rohren aufzunehmen, wenn die Gewinde gebildet werden. Ein beispielhafter Ausgleichszylinder ist eine Kolben-und-Zylinder-Anordnung. Die Kolben-und-Zylinder-Anordnung kann hydraulisch, pneumatisch oder in jeder anderen, einem normalen Fachmann bekannten Art und Weise betätigt werden. Ein geeigneter alternativer Ausgleichszylinder ist im US-Patent 6,056,060 offenbart, das auf denselben Rechtsnachfolger übertragen ist wie die vorliegende Erfindung.
  • Um die Fenster 240 des Körpers 235 herum ist ein Gehäuse 204 angeordnet. Das Gehäuse 204 ist unter Verwendung eines oder mehrerer Stellzylinder 210 an den Flansch 242 gekuppelt. Dabei kann das Gehäuse 204 relativ zu dem Körper 235 angehoben oder abgesenkt werden. Das Innere des Gehäuses 204 schließt eine Passfeder-und-Nut-Konfiguration zur Verbindung mit dem Greifelement 205 ein. In einer Ausführungsform schließt die Passfeder 217 eine geneigte Gegenlagerfläche 224 und eine geneigte Unterseite 222 ein. Der Übergang zwischen der Unterseite 222 und der Gegenlagerfläche 224 ist vorzugsweise bogenförmig, um das Absenken des Gehäuses 204 relativ zu dem Körper 235 zu erleichtern.
  • In jedem der Fenster 240 in dem Körper 235 ist ein Greifelement 205 angeordnet. In einer Ausführungsform weist das Greifelement 205 eine geeignete Außenfläche zur Verbindung mit der Passfeder-und-Nut-Konfiguration des Gehäuses 204 auf, wie in 7 und 8 gezeigt. Insbesondere sind Passfedern 208 auf der Außenfläche ausgebildet, und zwischen den Passfedern 208 sind Nuten, die die Passfeder 217 des Gehäuses 204 aufnehmen können. Die Passfedern 208 des Greifelementes 205 schließen eine Oberseite 221 und eine Gegenlagerfläche 223 ein. Die Oberseite 221 ist abwärtsgeneigt, um das Verschieben der Passfedern 217 des Gehäuses 204 zu erleichtern. Die Gegenlagerfläche 223 weist eine zur Gegenlagerfläche 224 des Gehäuses 204 komplementäre Neigung auf. Ein Bund 250 erstreckt sich von den oberen und unteren Enden der Außenfläche der Greifelemente 205. Die Bünde 250 greifen an der Außenfläche des Körpers 235 an, um die radiale Einwärtsverschiebung der Greifelemente 205 zu begrenzen. Vorzugsweise ist zwischen dem Stellring und dem Körper 235 ein Vorspannelement 255 angeordnet, um das Greifelement 205 vom Körper 235 weg vorzuspannen. In einer Ausführungsform kann das Vorspannelement 255 eine Feder sein.
  • Die Innenfläche des Greifelementes 205 schließt ein oder mehrere Eingriffselemente 206 ein. In einer Ausführungsform ist jedes Eingriffselement 206 in einem Schlitz 215 angeordnet, der in der Innenfläche des Greifelementes 205 ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die Eingriffselemente 206 in dem Schlitz 215 schwenkbar. Der im Innern des Schlitzes 215 angeordnete Teil des Eingriffselementes 206 kann von der Form her gewölbt sein, um die Schwenkbewegung zu erleichtern. Die Rohrkontaktfläche der Eingriffselemente 257 kann glatt oder rau sein oder Zähne darauf ausgebildet haben.
  • Gemäß einem anderen Aspekt kann das Greifelement 205 einen Rückzugsmechanismus zum Steuern der Verschiebung der Eingriffselemente 206 einschließen. In einer Ausführungsform ist angrenzend an die Innenfläche des Greifelements 205 eine Axialbohrung 260 ausgebildet. In der Bohrung 260 und durch eine Ausnehmung 267 der Eingriffselemente 206 hindurch ist eine Regelstange 265 angeordnet. Die Regelstange 265 schließt einen oder mehrere Träger 270 mit einem Außendurchmesser größer als die Ausnehmung 267 der Eingriffselemente 206 ein. Ein Träger 270 ist auf einer Ebene unter jedem Eingriffselement 206 an der Regelstange 265 positioniert, so dass die Eingriffselemente 206 auf ihrem jeweiligen Träger 270 ruhen.
  • An einem oberen Ende der Bohrung 260 ist ein an die Regelstange 265 gekuppeltes Vorspannelement 275 angeordnet. In der entspannten Stellung spannt das Vorspannelement 275 die Regelstange 265 in der Aufwärtsstellung vor. Dabei platziert die Regelstange 265 die Eingriffselemente 206 in der eingezogenen Stellung oder verschwenkten Aufwärtsstellung, wie in 8A–B gezeigt. Wenn das Vorspannelement 275 zusammengedrückt wird, wird die Regelstange 265 in der Abwärtsstellung platziert. Dabei sind die Eingriffselemente 206 in der Eingriffsstellung oder nach unten verschwenkt, so dass sie relativ näher an einer Horizontalachse ist als die eingezogene Stellung.
  • Im Betrieb wird das Futterrohr 230 in den Körper 235 des Verdrillkopfs 240 eingesetzt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Passfedern 208 des Greifelementes 205 in ihrer jeweiligen Nut 216 in dem Gehäuse 204 angeordnet. Zudem ist die Regelstange 265 in der Aufwärtsstellung, wodurch die Eingriffselemente 206 in der eingezogenen Stellung platziert werden. Während das Futterrohr 230 in den Verdrillkopf 240 eingesetzt wird, bewegt sich die Kupplung über die Greifelemente 205 und zwingt die Greifelemente 205, sich radial nach außen zu bewegen. Nachdem sich die Kupplung an den Greifelementen 205 vorbeibewegt, spannen die Vorspannelemente 255 die Greifelemente 205 vor, um den Eingriff mit dem Futterrohr 30 aufrechtzuerhalten.
  • Sobald das Futterrohr 230 in den Verdrillkopf 240 aufgenommen ist, wird der Stellzylinder 210 betätigt, um das Gehäuse 204 relativ zum Körper 235 abzusenken. Zunächst trifft die Unterseite 222 des Gehäuses 204 auf die Oberseite 221 der Greifelemente 205. Die Neigung der Ober- und Unterseiten 221, 222 erleichtert das Verschieben der Greifelemente 205 aus der Nut 216 und das Absenken des Gehäuses 204. Zusätzlich bewirkt die Neigung auch, dass sich die Greifelemente 205 radial verschieben, um eine Greifkraft an das Futterrohr 30 anzulegen. Vorzugsweise bewegen sich die Greifelemente 205 radial in eine Richtung im Wesentlichen lotrecht zur Vertikalachse des Futterrohrs 30. Das Gehäuse 204 wird weiter abgesenkt, bis die Gegenlagerflächen 223, 224 der Passfedern 208, 217 einander im Wesentlichen erfassen, wie in 7 gezeigt. Während des Verschiebens des Gehäuses 204 werden die Vorspannelemente 255 zwischen den Bünden 250 und dem Körper 235 zusammengedrückt. Zusätzlich kann das Gewicht des Futterrohrs 30 die Eingriffselemente 205 zwingen, leicht nach unten zu verschwenken, was wiederum bewirkt, dass die Regelstange 265 das Vorspannelement 275 zusammendrückt. Dabei wird eine radiale Klemmkraft angelegt, um die axiale Last des Futterrohrs 30 zu stützen.
  • Zum Ansetzen des Futterrohrs 230 an den Rohrstrang 65 kann der Oberantrieb 15 betätigt werden, um das Drehmoment zum Drehen des Futterrohrs 230 relativ zu dem Rohrstrang 65 bereitzustellen. Während des Zusammensetzens wird der Ausgleichszylinder 245 betätigt, um die Änderung des Axialabstands infolge des Gewindeeingriffs auszugleichen. Dabei wird dem Körper 235 ermöglicht, sich unter Verwendung der Keil-und-Nut-Verbindung 237 axial relativ zu dem Aufspanndorn 203 zu bewegen.
  • Während des Bohrvorgangs wird die gesamte Rohrstranglast vom Verdrillkopf 240 getragen. Insbesondere verschwenkt die schwerere Rohrstranglast ferner die Eingriffselemente 206 in dem Schlitz 215 der Greifelemente 205. Dabei wird die Rohrstranglast auf die Eingriffselemente 206 verteilt, wodurch es dem Verdrillkopf 240 möglich wird, als axiales Freilaufgetriebe zu arbeiten. Da außerdem alle Eingriffselemente 206 in demselben Winkel angeordnet sind, trägt jedes der Eingriffselemente 206 eine gleiche Menge des Rohrstranggewichtes. Zusätzlich wird die radiale Klemmkraft durch das Gehäuse 204 ausgeglichen. In einer Ausführungsform, wenn der Winkel zwischen der Passfeder 217 des Gehäuses 204 und der Passfeder 208 des Greifelementes 205 weniger als 7° beträgt, wird die Radialkraft über das Gehäuse 204 verteilt. Auf diese Art und Weise kann der Verdrillkopf verwendet werden, um Rohre zu verbinden, und allgemein verwendet werden, um Rohrhandhabungsarbeiten durchzuführen.
  • In einer anderen Ausführungsform kann das Greifelement 305 einen Bund 350 auf beiden Seiten anstelle des oberen oder unteren Endes einschließen. Wie in 9 gezeigt, ist ein Vorspannelement 355 zwischen zwei angrenzenden Greifelementen 305 angeordnet. Zusätzlich ist das Vorspannelement 355 zwischen den Seitenbünden 350 und dem Körper 335. Dabei kann das Vorspannelement 355 zum Steuern der Position der Greifelemente 305 verwendet werden. In einer Ausführungsform kann das Vorspannelement 355 eine oder mehrere Rückführblattfedern umfassen.
  • Gemäß einem anderen Aspekt kann der Verdrillkopf 40 wahlweise ein Zirkulationswerkzeug 280 verwenden, um Fluid zum Auffüllen des Futterrohrs 30 zuzuführen und das Fluid zu zirkulieren, wie in 7 gezeigt. Das Zirkulationswerkzeug 220 kann an einen unteren Teil des Aufspanndorns 203 angeschlossen und wenigstens teilweise in dem Körper 235 angeordnet sein. Das Zirkulationswerkzeug 280 schließt ein erstes Ende und ein zweites Ende ein. Das erste Ende ist an den Aufspanndorn 203 gekuppelt und steht in Fluidverbindung mit dem Oberantrieb 15. Das zweite Ende ist in das Futterrohr 30 eingesetzt. Eine Außenringdichtung 285 ist an dem zweiten Ende innen zum Futterrohr 30 angeordnet. Die Außenringdichtung 285 greift während des Betriebs abdichtend an der Innenfläche des Futterrohrs 30 an. Insbesondere kann Fluid in dem Futterrohr 30 die Außenringdichtung 285 nach außen in Kontakt mit dem Futterrohr 30 erweitern. Das Zirkulationswerkzeug 280 kann auch eine Düse 288 zum Einspritzen von Fluid in das Futterrohr 30 einschließen. Die Düse 288 kann auch als Schlammsicherungsadapter für den Anschluss eines Schlammsicherungsventils (nicht gezeigt) an das Zirkulationswerkzeug 280 dienen.
  • ROHRFÖRDERVORRICHTUNG
  • Gemäß einem anderen Aspekt ist das Oberantriebssystem mit einer Futterrohrzuführung 20 ausgerüstet, um das Futterrohr 30 zur Handhabung durch den Verdrillkopf 40 zu positionieren. 1A1B zeigen eine beispielhafte Ausführungsform einer Futterrohrzuführung 20. Die Futterrohrzuführung 20 ist durch zwei an den Oberantrieb 15 gekuppelte Bügel 22 unter dem Verdrillkopf 40 aufgehängt. Eine auf jeder Seite des Gehäuses 21 der Futterrohrzuführung 20 angebrachte Welle 52 (in 10 gezeigt) kuppelt die Futterrohrzuführung 20 an die Ösen 23 der Bügel 22. In einer Ausführungsform sind die Wellen 52 an einen Schwenkantrieb 45 angeschlossen, der zum Drehen der Futterrohrzuführung 20 relativ zu den Bügeln 22 geeignet ist. Vorzugsweise schließt der Schwenkantrieb 45 einen Hydraulikmotor 46 und eine Buchse an seiner Antriebswelle ein. Das Drehmoment des Motors 46 wird unter Verwendung einer in die Nut 53 der Welle 52 der Futterrohrzuführung 20 eingesetzten Passfeder übertragen. Dabei kann die Futterrohrzuführung 20 auf den richtigen Winkel gedreht werden, um das Einfügen des Futterrohrs 30 von der V-Tür oder dem Anlageboden aus zu erleichtern. Es wird in Betracht gezogen, dass andere Arten von Drehmoment-Übertragungsmechanismen gleichermaßen geeignet sind, ohne von den Aspekten der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Wie in 1 gezeigt, ist die Futterrohrzuführung 20 an der Oberseite und der Unterseite offen, um die Axialverschiebung des Futterrohrs 30 dort hindurch zu erlauben. In einer Ausführungsform ist die Öffnung 35 an der Unterseite der Futterrohrzuführung 20 mit einer konisch geformten Führung 38 versehen, um das Einfügen des Futterrohrs 30 in die Futterrohrzuführung 20 zu unterstützen. Wenn das Futterrohr 30 nicht mit der Öffnung ausgerichtet ist, führt der Kontakt mit der konischen Führung 38 das Futterrohr 30 in Richtung der Öffnung zum Einfügen in die Futterrohrzuführung 20. Zusätzlich kann die Front der Futterrohrzuführung 20 zur Ansicht und zum Zugang in das Innere der Futterrohrzuführung 20 teilweise offen sein.
  • Die Futterrohrzuführung 20 ist zur axialen Verschiebung des Futterrohrs 30 relativ zu dem Gehäuse 21 geeignet. 1014 zeigen unterschiedliche Ansichten der in 1A gezeigten beispielhaften Futterrohrzuführung 20. Wie in 11 gezeigt, die eine Perspektivansicht der Futterrohrzuführung 20 mit entfernter Stirnseite ist, schließt die Futterrohrzuführung 20 ein Paar Förderelemente 50 ein. In einer Ausführungsform umfasst das Förderelement 50 einen Förderarm 60 und eine Laufrolle 65. Ein Ende jedes der Arme 60 ist unter Verwendung eines Bolzens 61 schwenkbar an das Äußere des Gehäuses 21 angeschlossen. Das andere Ende der Arme 60 ist mit einer Antriebsrolle 65 zum Angreifen an dem Futterrohr 30 ausgerüstet. Die Arme 60 werden durch ein Paar Hydraulikzylinder 70 betätigt, die sich von einem oberen Teil des Gehäuses 21 weg erstrecken. Dabei wirken die Förderarme 60 als Hebel zum Anheben oder Absenken der Laufrollen 65. Die Bewegung der Förderelemente 50 ist vorzugsweise synchronisiert. In einer Ausführungsform ist ein Durchflussverteiler vorgesehen, um die Fluidquelle gleichermaßen auf die Zylinder 70 zu verteilen und die Zylinder 70 dadurch gleichzeitig zu betätigen. In einer anderen Ausführungsform können mechanische Teile wie Getriebe zur Synchronisierung der Hebelarmbewegung verwendet werden. Andere geeignete Verfahren des Synchronisierens der Hebelarmbewegung, wie sie einem Durchschnittsfachmann bekannt sind, fallen unter den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
  • Die an die Förderarme 60 gekuppelten Laufrollen 65 können durch hydraulisch angetriebene Motoren 75 angetrieben sein. Auf der Rückseite der Futterrohrzuführung 20 können Führungsschlitze 76 ausgebildet sein, um die Positionierung und Bewegung der Motoren 75 aufzunehmen, wenn die Förderarme 60 von den Zylindern 70 betätigt werden. In einer Ausführungsform sind die Antriebsmotoren 75 der Laufrollen 65 mit einem integrierten Bremssystem ausgerüstet. Durch Verwendung eines Getriebesystems können die Motoren 75 selbst abriegelnd sein. Wenn die Laufrollen 65 gesperrt oder angehalten werden, drückt das Gewicht des Futterrohrs 30 nach unten auf die Förderarme 60, wodurch das Futterrohr 30 zwischen die Laufrollen 65 geklemmt wird. In Situationen, wo der Hydraulikdruck des Zylinders 70 abfällt, bleibt das Futterrohr 30 durch Herunterdrücken auf die Förderarme 60 ebenfalls in seiner Position. Wenn darüber hinaus sowohl die Motorbremsen versagen als auch der Hydraulikdruck abfällt, gleitet das Futterrohr 30 zwischen den Laufrollen 65 nach unten, bis die Kupplung 32 des Futterrohrs 30 mit den Laufrollen 65 in Kontakt kommt. Da die Kupplung 32 i. Allg. größer im Durchmesser ist als das Futterrohr 30, ruht die Kupplung 32 auf den Laufrollen 65 und stoppt die Abwärtsbewegung des Futterrohrs 30. Dabei verringert die Futterrohrzuführung 20 die Wahrscheinlichkeit der unbeabsichtigten Freigabe des Futterrohrs 30. Es ist festzuhalten, dass auch Motoren in Betracht gezogen werden, die auf andere Art und Weise betrieben werden, wie z. B. durch Elektrik und Mechanik.
  • Nachdem die Laufrollen 65 das Futterrohr 30 erfassen, werden die Antriebsmotoren 75 betätigt, um die Laufrollen 65 zu drehen. Die Umdrehung der Laufrollen 65 hebt das Futterrohr 30 in Richtung des Verdrillkopfs 40 zum Eingriff damit. In einer Ausführungsform haben die Laufrollen 65 eine glatte Oberfläche für den Reibungseingriff des Futterrohrs 30. In einer anderen Ausführungsform sind die Laufrollen mit einer rauen Oberfläche für das Erfassen des Futterrohrs 30 versehen. Die Laufrollen 65 schieben das Futterrohr 30 weiter axial in Richtung des Verdrillkopfes 40, bis die Oberseite des Futterrohrs einen Futterrohranschlag 80 in dem Verdrillkopf 40 berührt. Geeignete Futterrohranschläge 80 sind u. a. eine Feder oder ein elastisches Material wie ein Elastomer. Vorzugsweise ist das durch die Antriebsmotoren 75 gelieferte Drehmoment nur etwas höher als das erforderliche Drehmoment zum Hochheben des Futterrohrs 30. Als solches stoppen die Antriebsmotoren 75 automatisch, wenn das Futterrohr 30 den Futterrohranschlag 80 berührt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt kann die Futterrohrzuführung 20 mit einer Zählvorrichtung 90 ausgerüstet sein, um die richtige Positionierung des Futterrohrs 30 in dem Verdrillkopf 40 sicherzustellen. In einer Ausführungsform schließt die Zählvorrichtung 90 einen Betätigungshebel 91 ein, der schwenkbar an eine Basis 92 gekuppelt ist, die auf der Oberseite der Futterrohrzuführung 20 montiert ist. Insbesondere kuppelt die Basis 92 an einen Mittelteil des Betätigungshebels 91. Der Vorderteil des Betätigungshebels 91 schaut zum Inneren der Futterrohrzuführung 20 und ist mit einem Zählelement und einem Zähler 94 versehen. Vorzugsweise umfasst das Zählelement eine Laufrolle 93 und der Zähler 94 ist geeignet, die Umdrehungszahl der Zählwalze 93 zu messen. Der hintere Teil des Betätigungshebels 91 ist an ein geeignetes Vorspannelement 95 gekuppelt, um die Laufrolle 93 zum Inneren der Futterrohrzuführung 20 hin vorzuspannen, wenn das Vorspannelement 95 in der entspannten oder ungespannten Stellung ist. Ein geeignetes Vorspannelement 95 ist eine Feder. Die Zählvorrichtung 90 schließt auch einen Sensor 96 für das Aktivieren des Zählers 94 ein. Der Sensor 96 kann ein berührungsfreier Sensor sein, der durch das Verschieben einer am hinteren Teil des Betätigungshebels 91 angebrachten Platte 97 aktiviert wird.
  • Wenn das Futterrohr 30 durch die Laufrollen 65 hochgehoben wird, kommt die Kupplung 32 in Kontakt mit der Zählwalze 93. Die Zählwalze 93 wiederum wird vom Inneren der Futterrohrzuführung 20 weg verschwenkt, was bewirkt, dass der hintere Teil des Betätigungshebels 91 die Feder 95 zusammendrückt. Zusätzlich wird die Platte 97 in die Stellung verschwenkt, dass sie die Oberfläche des Sensors 96 bedeckt, was als Startsignal für den Zähler 94 wirkt, mit dem Zählen der Umdrehungen der Zählwalze 93 zu beginnen, während das Futterrohr 30 kontinuierlich hochgehoben wird. Dabei kann die Stellung des Futterrohrs 30 als Funktion der Drehzahl der Zählwalze 93 ausgedrückt werden. Wenn die Antriebsmotoren 75 aufgrund des Kontaktes des Futterrohrs 30 mit dem Futterrohranschlag 80 automatisch stoppen, kann die gezählte Drehzahl mit einer voreingestellten Drehzahl verglichen werden, um zu bestimmen, ob das Futterrohr 30 richtig in dem Verdrillkopf 40 platziert ist. Ein Vorteil der Zählvorrichtung 90 ist, dass die Zählung durch mögliches Abrutschen der Antriebsrollen 65 während des Hebens nicht negativ beeinflusst wird. Es ist jedoch festzuhalten, dass ein Zähler geeignet sein kann, die Drehzahl der Antriebsrolle 65 als Alternative zu einer separaten Zählvorrichtung zu zählen.
  • Im Betrieb kann der Oberantrieb 15 in Richtung des Anlagebodens abgesenkt werden, damit die Bügel 22 die Futterrohrzuführung 20 zur V-Tür der Anlage schwenken können, um ein Futterrohr 30 aufzunehmen. Die Bügel 22 können durch einen Hydraulikzylinder betätigt werden, der oft am Oberantrieb 15 angebracht ist. Um das Einfügen des Futterrohrs 30 in die Futterrohrzuführung 20 zu erleichtern, kann der Schwenkantriebsmotor 45 betätigt werden, um die Futterrohrzuführung 20 in dem gewünschten Winkel zum Aufnehmen des Futterrohrs 30 zu positionieren.
  • Sobald das Futterrohr 30 eingesetzt ist, werden die Zylinder 70 betätigt, um die Förderarme zum Erfassen des Futterrohrs 30 abzusenken. Dann wird der Oberantrieb durch den verfahrbaren Block hochgehoben, wodurch die Futterrohrzuführung 20 und das Futterrohr 30 angehoben werden. Nachdem das Futterrohr 30 vom Boden abgehoben ist, werden die Futterrohrzuführung 20 und das Futterrohr 30 zur Mitte des Brunnens geschwenkt.
  • Danach werden die Antriebsrollen 65 gedreht, um das Futterrohr 30 in Richtung des Verdrillkopfes 40 zum Eingriff damit hochzuheben. Wenn die Kupplung 32 die Zählwalze 93 berührt, wird bewirkt, dass der Zähler 94 beginnt, die Anzahl von Umdrehungen zu zählen, die die Zählwalze 93 ausführt, bis das Futterrohr 30 stoppt. Das Futterrohr 30 wird angehalten, wenn es den Futterrohranschlag 80 in dem Verdrillkopf 40 berührt. Wenn die Zählwalze 93 ungefähr mit derselben Drehzahl dreht wie ein vorliegender Betrag, dann ist das Futterrohr 30 richtig in dem Verdrillkopf 40 positioniert. Auf diese Art und Weise kann das Futterrohr 30 für den Eingriff mit dem Verdrillkopf 40 schnell und sicher positioniert werden.
  • 1517 zeigen eine andere Ausführungsform einer Rohrfördervorrichtung für die Positionierung eines Rohres. Wie in 15 gezeigt, ist die Rohrfördervorrichtung eine Futterrohrzuführung 420, die zum Einbringen des Futterrohrs in den Verdrillkopf 40 geeignet ist. Die Futterrohrzuführung 420 schließt ein Gehäuse 421 ein, das schwenkbar an einem Stützrahmen 412 montiert ist. Ein an dem Gehäuse 421 angebrachtes Schwenkelement 424 kuppelt das Gehäuse 421 an einen unteren Teil des Rahmens 412. Das Schwenkelement 424 ist an den am Rahmen 412 angebrachten Zylinder 426 angeschlossen. Dabei bringt das Ausfahren oder Zurückziehen des Zylinders 426 das Schwenkelement 424 zum Umlaufen. Der Reihe nach wird das Gehäuse 421 relativ zu dem Rahmen 412 zum Drehen gebracht. Auf diese Art und Weise kann die Futterrohrzuführung 420 in den richtigen Winkel gedreht werden, um das Einfügen des Futterrohrs 30 von der V-Tür oder dem Anlageboden aus zu erleichtern. Auch andere einem normalen Fachmann bekannte geeignete Arten von Drehmechanismen werden in Betracht gezogen.
  • Das Gehäuse 421 schließt eine Öffnung 430 für das Einfügen und Entfernen des Rohres ein. In 16 und 17 sind ein oder mehrere Führungselemente 431 vorgesehen, um das Verschieben des Rohres zu erleichtern. In einer Ausführungsform umfassen die Führungselemente 431 eine Laufrolle 432, die am Ende einer Zylinderanordnung 434 angebracht ist. Wie gezeigt, sind drei Führungselemente 431 für die Führung des Verschiebens des Rohres um die Öffnung 430 herum positioniert. Gemäß einem Aspekt kann die Zylinderanordnung 434 betätigt werden, um die Führungsrollen 432 zum Erfassen des Rohres zur Öffnung 430 hin zu verlängern und dadurch die Ausrichtung des Rohres für das Einfügen in den Verdrillkopf 40 zu unterstützen.
  • Die Futterrohrzuführung 420 ist geeignet, das Futterrohr 30 relativ zu dem Rahmen 412 axial zu verschieben, wie in 15 dargestellt. Die Futterrohrzuführung 420 ist mit einem oder mehreren Förderelementen 450 zum Festhalten und Fördern des Futterrohrs ausgerüstet. In der bevorzugten Ausführungsform schließt die Futterrohrzuführung 420 ein Paar Förderelemente 450 ein. Es wird jetzt auf 18A und 18B Bezug genommen, wo das Förderelement 450 einen Förderarm 460 einschließt, der schwenkbar an ein Tragelement 455 gekuppelt ist. Der Förderarm 460 ist mit einem Halteelement wie einer Antriebsrolle 465 für das Erfassen des Futterrohrs 30 ausgerüstet. Jeder Förderarm 460 wird durch einen Hydraulikspannzylinder 470 betätigt. Ein Ende des Zylinders 470 kann schwenkbar an den Förderarm 460 gekuppelt sein, und das andere Ende des Zylinders 470 kann beweglich an das Tragelement 455 angeschlossen sein. Wie gezeigt, ist der Zylinder 470 zwischen zwei Führungsblöcken 457 relativ zu dem Tragelement 455 bewegbar. Dabei ist es dem Zylinder 470 möglich, seine Stellungswechsel infolge des Anhebens oder Absenkens des Förderarms 460 abzustimmen. Wie in 16 gezeigt, kann in dem Gehäuse 421 ein Schlitz zur Aufnahme des Zylinders 470 ausgebildet sein. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Bewegung der Förderarme 460 synchronisiert. In einer Ausführungsform ist ein Durchflussteiler vorgesehen, um die Fluidquelle gleichermaßen auf die Zylinder 470 zu verteilen, wodurch die Zylinder 470 gleichzeitig betätigt werden. In einer anderen Ausführungsform können mechanische Teile wie Getriebe für die Synchronisierung der Förderarmbewegung verwendet werden. Andere geeignete Verfahren zum Synchronisieren der Förderarmbewegung, wie sie einem Durchschnittsfachmann bekannt sind, fallen unter den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Obwohl ein fluidbetriebener Zylinder 470 bevorzugt wird, werden auch andere Arten von einem normalen Fachmann bekannten Zylindern in Betracht gezogen.
  • Unter Rückbezug auf 18 können die an die Förderarme 460 gekuppelten Laufrollen 465 durch Hydraulikmotoren 475 angetrieben sein. In einer Ausführungsform sind die Antriebsmotoren 475 der Laufrollen 465 mit einem integrierten Bremssystem ausgerüstet. Ein beispielhafter Antriebsmotor 475 schließt einen Standard-Windenantrieb ein. Wenn die Laufrollen 465 gesperrt oder angehalten werden, drückt das Gewicht des Futterrohrs 30 nach unten auf die Förderarme 460, wodurch das Futterrohr 30 zwischen die Laufrollen 465 geklemmt wird. Durch Herunterdrücken auf die Förderarme 460 bleibt das Futterrohr 30 auch in Situationen, wo der Hydraulikdruck des Zylinders 470 abfällt, in seiner Position. Wenn des Weiteren sowohl die Motorbremsen versagen als auch der Hydraulikdruck abfällt, gleitet das Futterrohr 30 zwischen den Laufrollen 465 nach unten, bis die Kupplung 32 des Futterrohrs 30 mit den Laufrollen 465 in Kontakt kommt. Da die Kupplung 32 i. Allg. größer im Durchmesser ist als das Futterrohr 30, ruht die Kupplung 32 auf den Laufrollen 465 und stoppt die Abwärtsbewegung des Futterrohrs 30. Dabei verringert die Futterrohrzuführung 420 die Wahrscheinlichkeit, dass das Futterrohr 30 unbeabsichtigt losgelassen wird. Es ist festzuhalten, dass auf andere Art und Weise betriebene Motoren wie elektrisch und mechanisch auch in Betracht gezogen werden.
  • In einer Ausführungsform ist das Tragelement 455 in einem vertieften Teil des Gehäuses 421 angeordnet, wie in 15 dargestellt. In einer Ausführungsform ist das Förderelement 450 einstellbar, um Futterrohre oder Rohre unterschiedlicher Größen aufzunehmen. Wie in 15 gezeigt, ist das Tragelement 455 auf einer Schiene 458 in dem vertieften Teil des Gehäuses 421 angeordnet und an eine Spindel 459 angeschlossen. Ein geeignetes Beispiel einer Spindel 459 schließt eine Kolben-und-Zylinder-Anordnung ein. Die Spindel 459 kann betätigt werden, um das Tragelement 455 entlang der Schiene 458 zu bewegen und dadurch das Förderelement 450 relativ zu der Öffnung 430 der Futterrohrzuführung 420 zu verschieben. Dabei kann das Förderelement 450 eingestellt werden, um Rohre verschiedener Durchmesser zu handhaben.
  • In einer anderen Ausführungsform ist die Futterrohrzuführung 420 wahlweise mit einer Zählvorrichtung 490 ausgerüstet, um die richtige Positionierung des Futterrohrs 30 in dem Verdrillkopf 40 sicherzustellen. Die Zählvorrichtung 490 ist auf einer Brücke 433 angeordnet, die über dem Gehäuse 421 positioniert ist. Wie in 16 dargestellt, schließt die Zählvorrichtung 490 einen Betätigungshebel 491 ein, der schwenkbar an eine Basis 492 gekuppelt ist, die an der Brücke 433 montiert ist. Das Vorderteil des Betätigungshebels 491 ist der Öffnung 430 des Gehäuses 421 zugewandt und mit einem Zählelement und einem Zähler 494 versehen. Vorzugsweise umfasst das Zählelement eine Laufrolle 493, und der Zähler 494 ist geeignet, die Drehzahl der Zählwalze 493 zu messen. Der hintere Teil des Betätigungshebels 491 ist an ein geeignetes Vorspannelement gekuppelt, um die Laufrolle 493 zu der Öffnung 430 der Futterrohrzuführung 420 hin vorzuspannen, wenn das Vorspannelement in der entspannten oder ungespannten Stellung ist. Ein geeignetes Vorspannelement ist eine Feder. Die Zählvorrichtung 490 kann auch einen Sensor für das Aktivieren des Zählers 494 einschließen. Der Sensor kann ein kontaktfreier Sensor sein, der aktiviert wird, wenn das Rohr die Zählwalze 493 berührt.
  • 19 und 20 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform eines Oberantriebssystems für das Bohren mit Futterrohr. Ein Verdrillkopf 40 ist an einen unteren Teil des Oberantriebs 15 angeschlossen und zwischen zwei Bügeln 422 angeordnet. Ein an der Seite der Bügel 422 angebrachter Zylinder 415 ist gegen den Oberantrieb 15 positioniert. Wenn der Zylinder 415 gegen den Oberantrieb 15 ausgefahren wird, werden die Bügel 422 relativ zu dem Oberantrieb 15 verschwenkt, wie in 21 dargestellt. Ein Verbindungselement 423 ist vorgesehen, um die Bügel 422 an den Rahmen 412 der Futterrohrzuführung 420 zu kuppeln. Wie gezeigt, sind die Verbindungselemente 423 geeignet, den Rahmen 412 relativ zu den Bügeln 422 schwenken zu lassen. Zylinder 417 sind vorgesehen, um den Rahmen 412 relativ zu den Bügeln 422 zu verschwenken. In einer Ausführungsform ist der Zylinder 417 mit einem Ende an dem Bügel 422 und mit einem anderen Ende an dem Verbindungselement 423 angebracht. Vorzugsweise wirkt das Verbindungselement 423 wie ein Hebel, so dass Ausfahren oder Zurückziehen des Zylinders 417 den Rahmen 412 relativ zu den Bügeln 422 verschwenkt, wie in 21 gezeigt. Es ist festzuhalten, dass anstelle des Verdrillkopfes eine Lanze, wie einem normalen Fachmann bekannt, an den Oberantrieb gekuppelt sein kann.
  • Im Betrieb kann der Oberantrieb 15 zum Anlageboden hin abgesenkt werden, um den Bügeln 422 zu erlauben, die Futterrohrzuführung 420 zur V-Tür der Anlage zu schwenken, um ein Futterrohr 30 aufzunehmen. Zunächst werden die Bügel 422 von dem Oberantrieb 15 weg verschwenkt, wie in 21 dargestellt. Zusätzlich wird der Rahmen 412 durch Betätigen des jeweiligen Zylinders 417 relativ zu den Bügeln 422 verschwenkt. Ferner wird das Gehäuse 421 relativ zu dem Rahmen 412 verschwenkt, so dass das Rohr in die Öffnung 430 eingesetzt werden kann.
  • Sobald das Futterrohr 30 eingesetzt ist, werden die Spannzylinder 470 betätigt, um die Förderarme 460 abzusenken, um das Futterrohr 30 zu erfassen. 22 zeigt die Position der Förderarme und der Laufrollen vor dem Eingriff mit dem Futterrohr 30. Es ist auch ersichtlich, dass die Führungsrollen 432 der Führungselemente 431 mit dem Futterrohr 30 in Eingriff sind. In 23 sind die Klemmrollen 465 an einer Stelle unterhalb der Kupplung in Eingriff mit dem Futterrohr 30 abgesenkt. Danach wird der Oberantrieb 15 von dem verfahrbaren Block hochgehoben, wodurch die Futterrohrzuführung 420 und das Futterrohr 30 angehoben werden. Nachdem das Futterrohr 30 vom Boden abgehoben ist, werden die Futterrohrzuführung 420 und das Futterrohr 30 zur Mitte des Brunnens geschwenkt.
  • In 24 sind das Gehäuse 421, der Rahmen 412 und die Bügel 422 in Ausrichtung mit dem Oberantrieb 15 positioniert. Nun werden die Antriebsrollen 465 durch die Antriebsmotoren 475 gedreht, um das Futterrohr 30 zum Verdrillkopf 40 hin für den Eingriff damit hochzuheben. Wenn die Kupplung 32 die Zählwalze 493 berührt, wird der Zähler 494 veranlasst, mit der Zählung der Anzahl von Umdrehungen zu beginnen, die die Zählwalze 493 vollführt, bis das Futterrohr 30 stoppt. Das Futterrohr 30 wird angehalten, wenn es den Futterrohranschlag 80 in dem Verdrillkopf 40 berührt. Wenn die Zählwalze 493 mit etwa derselben Drehzahl läuft wie ein vorliegender Betrag, dann ist das Futterrohr 30 richtig in dem Verdrillkopf 40 positioniert. Auf diese Art und Weise kann das Futterrohr 30 schnell und sicher für den Eingriff mit dem Verdrillkopf 40 positioniert werden.
  • In einer anderen Ausführungsform kann die Futterrohrzuführung einen mit einem oder mehreren Förderelementen ausgerüsteten Heber umfassen. Zum Beispiel kann der Heber einen Körper mit einer hindurchgehenden Bohrung zum Aufnehmen eines Rohres aufweisen. Der Körper schließt ein Paar Haltearme ein, die betätigt werden können, um den Heber zu öffnen und zu schließen. Die Förderelemente sind an einen unteren Teil des Hebers angeschlossen. Ein Zylinder kann vorgesehen sein, um die Förderelemente mit dem vom Heber gehaltenen Rohr radial in Eingriff zu bewegen. Nach dem Eingriff dreht die Betätigung des Antriebsmotors die Laufrollen des Förderelementes, wodurch das Rohr zum Verdrillkopf hin hochgehoben wird.
  • In einer anderen Ausführungsform kann die Futterrohrzuführung eine Kombination aus einem geeigneten Heber zum Abstützen des Gewichtes des Rohrstrangs und geeigneten Förderelementen zum Versetzen des Rohrstrangs umfassen. Zum Beispiel kann der Heber abfangkeilartige Greifelemente einschließen, die auf einer Kugel angeordnet sind, um das Futterrohr zu erfassen. Die Abfangkeile können angepasst sein, um das Gewicht des Rohrstrangs abzustützen, wenn der Rohrstrang vom Heber abgehängt wird, und den Rohrstrang loszulassen, wenn der Rohrstrang vom Heber hochgehoben wird. Dabei kann der Rohrstrang von dem Heber getragen werden, bis die Förderelemente zum Anheben des Rohrstrangs aktiviert sind.
  • Neben dem Futterrohr sind Aspekte der vorliegenden Erfindung gleichermaßen geeignet, um Rohre wie Bohrgestänge, Rohrleitungen und andere Arten von Rohren zu handhaben, die einem normalen Fachmann bekannt sind. Darüber hinaus können die hierin betrachteten Rohrhandhabungsarbeiten die Verbindung und Trennung von Rohren sowie das Eintreiben oder Herausziehen von Rohren aus dem Brunnen einschließen.
  • Obwohl das Vorstehende auf Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gerichtet ist, können andere und weitere Ausführungsformen der Erfindung zuwege gebracht werden, ohne von deren Schutzbereich abzuweichen, und dieser Schutzbereich wird durch die hieran anschließenden Ansprüche bestimmt.

Claims (34)

  1. System zum Handhaben eines Rohres, umfassend eine Rohrfördervorrichtung, wobei die Rohrfördervorrichtung umfasst: – ein Paar Förderelemente (50), wobei jedes Förderelement (50) ein Halteelement aufweist, das zum Angreifen an das Rohr ausgelegt ist, wobei die Förderelemente (50) betätigbar sind, um das Rohr zwischen dem Halteelement (65) jedes Förderelements (50) zu erfassen; und – ein Antriebselement (75) das zum Ansteuern wenigstens eines der Halteelemente (65) ausgelegt ist, um dadurch das Rohr axial zur Fördervorrichtung zu bewegen; und – einen oder mehrere Bügel (22, 422), die zur betriebsbereiten Kupplung der Fördervorrichtung an einen Oberantrieb (15) ausgelegt sind.
  2. System nach Anspruch 1, das ferner eine Zählvorrichtung (90) umfasst.
  3. System nach Anspruch 2, wobei die Zählvorrichtung einen Sensor (96) zum Aktivieren eines Zählers (94) umfasst.
  4. System nach Anspruch 3, wobei die Zählvorrichtung (90) ferner ein Zählelement (93, 94) umfasst, das zur Bestimmung einer Position des Rohrs ausgelegt ist.
  5. System nach Anspruch 4, wobei das Zählelement (93, 94) eine Zählwalze (93) umfasst.
  6. System nach Anspruch 5, wobei der Zähler (94) eine durch die Zählwalze (93) erbrachte Umdrehungszahl bestimmt.
  7. System nach Anspruch 6, wobei die Umdrehungszahl eine Funktion der Position des Rohrs ist.
  8. System nach Anspruch 1, wobei das Rohr ein Futterrohr (30) umfasst.
  9. System nach Anspruch 1, das ferner einen Zylinder (70) umfasst, der zum Betätigen der Förderelemente (50) ausgelegt ist.
  10. System nach Anspruch 1, das ferner ein Schwenkantriebssystem (45) umfasst, das zum Drehen der Fördervorrichtung ausgelegt ist.
  11. System nach Anspruch 1, wobei der Motor ferner ein Bremssystem umfasst.
  12. System nach Anspruch 1, das ferner ein Führungselement (431) umfasst, um das Einfügen des Rohrs in die Fördervorrichtung zu erleichtern.
  13. System nach Anspruch 1, wobei das Halteelement (65) eine Laufrolle (65) umfasst.
  14. System nach Anspruch 1, wobei das Förderelement (50) ferner einen Förderarm (60) umfasst.
  15. System nach Anspruch 1, das ferner umfasst: – ein an den Oberantrieb (15) gekuppeltes rohrförmiges Greifelement (40), wobei das rohrförmige Greifelement (40) zum Angreifen an dem Rohr und Übertragen des Drehmoments von dem Oberantrieb (15) geeignet ist; und – wobei die Fördervorrichtung geeignet ist, das Rohr (30) in den Eingriff mit dem rohrförmigen Greifelement (40) zu bewegen.
  16. System nach Anspruch 15, wobei das rohrförmige Greifelement (40) ferner umfasst: – ein Gehäuse (104), das betriebsfähig mit dem Oberantrieb (15) verbunden ist; – eine Vielzahl von Greifelementen (105), die radial in dem Gehäuse (104) zum Angreifen an dem Rohr ausgelegt angeordnet sind, wobei das Verschieben des Gehäuses (104) relativ zu der Vielzahl von Greifelementen (105) bewirkt, dass die Vielzahl von Greifelementen (105) an dem Rohr angreift.
  17. System nach Anspruch 16, das ferner ein oder mehrere Eingriffselemente (106) umfasst, die auf der Vielzahl von Greifelementen (105) angeordnet sind.
  18. System nach Anspruch 17, wobei das eine oder mehrere Eingriffselemente (106) schwenkbar sind.
  19. System nach Anspruch 18, das ferner einen Rückzugsmechanismus (265, 270, 275) umfasst, der zum Zurückziehen der Eingriffselemente (106) ausgelegt ist.
  20. System nach Anspruch 18, wobei eine auf die Eingriffselemente (106) wirkende axiale Last ein Verschwenken der Eingriffselemente (106) bewirkt.
  21. System nach Anspruch 15, wobei das rohrförmige Greifelement (40) ein rohrförmiges Anschlagteil (80) umfasst.
  22. System nach Anspruch 15, wobei das rohrförmige Greifelement (40) geeignet ist, eine Außenfläche des Rohrs (30) zu greifen.
  23. System nach Anspruch 15, wobei das rohrförmige Greifelement (40) geeignet ist, eine Innenfläche des Rohrs (30) zu greifen.
  24. System nach Anspruch 15, wobei das Rohr (30) relativ zu der Rohrfördervorrichtung in den Eingriff mit dem rohrförmigen Greifelement (40) verschoben wird.
  25. System nach Anspruch 15, wobei die Rohrfördervorrichtung mit dem Oberantrieb (15) bewegbar ist.
  26. Verfahren zum Handhaben eines Rohres, umfassend: – Bereitstellen eines Paars von Förderelementen (50), die durch einen oder mehrere Bügel (22) an einen Oberantrieb (15) gekuppelt sind, wobei jedes der Förderelemente (50) ein Halteelement (65) aufweist; – Anordnen des Rohres zwischen den Halteelementen (65); – Erfassen des Rohres mit den Halteelementen (65); und – Drehen der Halteelemente (65), um das Rohr axial zu fördern.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, das ferner das Bestimmen einer Position des Rohrs (30) umfasst.
  28. Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Bestimmung der Position des Rohres (30) das Messen einer Anzahl von Umdrehungen von wenigstens einem der Halteelemente (65) mit einem Zählelement (93, 94) umfasst.
  29. Verfahren nach Anspruch 26, ferner umfassend: – Bewegen des Rohres in den Eingriff mit einem Greifelement (40); und – Drehen des Rohres unter Verwendung des Oberantriebs (15).
  30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Halteelemente (65) einen Antriebsmechanismus (75) einschließen.
  31. Verfahren nach Anspruch 30, das ferner ein Betätigen des Antriebsmechanismus (75) umfasst, um das Rohr in den Eingriff mit dem Greifelement (40) zu bewegen.
  32. Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Drehen des Rohres (30) ein Drehen des ersten rohrförmigen Greifelements (40) umfasst.
  33. Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Rohr axial zum ersten Greifelement (40) verschoben wird.
  34. Verfahren nach Anspruch 29, das ferner ein axiales Verschieben des zweiten Greifelements (40) zusammen mit dem Oberantrieb (15) umfasst.
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