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Diese Erfindung bezieht sich allgemein
auf Verfahren und Vorrichtungen zum Installieren und Entfernen einer
Bohrloch-Rohrleitung, und bezieht sich insbesondere auf ein Druckverriegelungssystem mit
einer verbesserten Ansprechzeit, wobei die Anheber-Klemmteile pneumatisch
betätigt
werden, und die Keilkranz-Klemmkeile pneumatisch oder hydraulisch
betätigt
werden können,
und wobei der Keilkranz bündig
montiert sein kann.
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Pneumatische Ummantelungswerkzeuge bzw.
Gehäusewerkzeuge
sind Greifvorrichtungen, die dazu verwendet werden, Rohre oder ein
rohrförmiges
Bohrlochgehäuse
zu halten und in ein vorgebohrtes Loch herabzulassen. Die Werkzeuge
werden in Sätzen
verwendet, die aus einer Anheber-Klemmkeil-Anordnung und einer Keilkranz-Klemmkeil-Anordnung bestehen.
Die Anheber- und Keilkranz-Klemmkeil-Anordnungen sind funktionell
identische Werkzeuge mit Ausnahme deren Zubehörteile, die dazu verwendet
werden, jedes Werkzeug zu betätigen.
Ein Problem, das der Verwendung dieser Werkzeuge zugeordnet ist,
ist das Ergreifen des Gehäusekragens,
der von einem größerem Durchmesser
als der Außendurchmesser
des Bohrlochgehäuses
ist. Das Problem wird dann hervorgerufen, wenn die Anheber-Klemmkeil-Anordnung
nicht ausreichend unterhalb des Kragens herabgelassen ist. Die Klemmkeil-Anordnungen
sind so ausgelegt, dass die greifenden Kräfte, die erzeugt sind, für ein geeignetes
Ergreifen nur dann ausreichen, wenn die Klemmkeile ausreichend unterhalb
eines Gehäusekragens abgelassen
sind, um so vollständig
den Außendurchmesser
des Bohrlochgehäuses,
und nicht den Kragen, zu ergreifen. Wenn der Kragen ergriffen ist,
werden die Klemmkeile nicht ausreichend in das Gehäuse eingreifen,
um ausreichende Greifkräfte
zu erzeugen. Das Ergebnis ist dasjenige, dass ein Teileingriff der
Klemmkeile gegen die Gehäusefolge
dazu führen kann,
dass das Gehäuse
von dem Werkzeug abgleitet und in das Bohrloch herabfällt, was
eine wesentliche Stillstandzeit und Reparatur verursacht.
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Die Person, die mit dem Derrick bzw.
Hebebock, bezeichnet als „Stabber", arbeitet, betätigt die Steuerventile,
die die Anheber-Klemmkeile schließen. Wenn einmal die Anheber-Klemmkeile
geschlossen sind und das Gewicht des Gehäuses auf dem Anheber liegt,
betätigt
der Stabber manchmal das Steuerventil zu der offenen Richtung hin.
Allerdings wird, mit dem Gehäusegewicht
an dem Anheber hängend,
der Luftdruck alleine nicht die Klemmkeile öffnen. Die geeignete Zeit,
um das Steuerventil zu betätigen,
ist diejenige, nachdem der Strang herabgesenkt ist und die Keilkranz-Anordnungs-Klemmkeile
geschlossen sind, und nicht vorher.
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Dabei ist ein Fall vorhanden, bei
dem dieses Problem auftritt. Dieser Fall würde dann auftreten, wenn das
Gehäuse
in das Bohrloch herabgelassen werden soll und auf irgendein bestimmtes
Hindernis oder einen Anschlag auftrifft, was eine nach unten gerichtete
Bewegung des Gehäuses
verhindert. Der Anheber fährt
allerdings damit fort, sich nach unten einen kurzen Weg zu bewegen,
und zwar aufgrund des Bohrer-Personals, das die Bewegung des Werkzeugs
kontrolliert. Diese Situation ist ein Problem dann, wenn die Klemmkeile
in die offene Richtung betätigt
worden sind, allerdings durch das Gewicht des Gehäuses nach
unten gehalten worden sind. Das Gewicht ruht nicht länger auf
dem Anheber und die Klemmkeile öffnen
sich demzufolge. Wenn sich das Gehäuse plötzlich selbst auf diese Art
und Weise freigeben sollte und herabfällt, finden sich weder der Keilkranz
noch der Anheber in der geschlossenen Position und das Gehäuse fällt in das
Bohrloch herab.
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Ein anderes Problem ist dasjenige,
dass dann, wenn einmal der Anheber oder der Keilkranz zu der offenen
oder geschlossenen Position gebracht worden sind, eine Zeit vorhanden
ist, die erforderlich ist, um dem Werkzeug zu ermöglichen,
die eingegriffene Position zu erreichen, zu erfassen, dass dies aufgetreten
ist, und damit das Verriegelungssystem entsprechend ansprechen zu
lassen. Während
dieser Zeit kann das Verriegelungssystem nicht geeignet arbeiten.
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Bündig
befestigte Keilkränze
verwenden eine Reihe von hydraulischen Zylindern im Gegensatz zu
pneumatischen Zylindern, um Klemmkeile nach oben zu der offenen
Position oder nach unten zu der geschlossenen Position zu bringen.
Eine besondere Gefahr, die spezifisch für einen bündig montierten Keilkranz ist,
ist die Fähigkeit
der Keilkranz-Klemmkeile,
unbeabsichtigt geöffnet
zu werden, trotz dass sie in der nach unten gerichteten Position
mit dem Gehäuse,
aufgehängt
in den Klemmkeilen, in Eingriff gebracht sind. Dies ist aufgrund
der im Wesentlichen nach unten gerichteten Kraft möglich, die
auf die Klemmkeile aufgebracht werden kann, was sie demzufolge gegenüber der
geschlossenen Position verschiebt. Die wesentliche Kraft ist die
Folge der hohen Arbeitsdrücke,
die typischerweise für
hydraulische Systeme 138 bar bis 207 bar (2000 bis 3000 psi) betragen,
im Gegensatz zu den niedrigeren Betriebsdrücken von 5,5 bar bis 10,4 bar (80
bis 150 psi), die für
pneumatisch betätigte
Anheber und Keilkränze
typisch sind. Zusätzliche
Probleme entstehen aufgrund der Tatsache, dass die Betriebssteuerungen
für diese
Keilkränze
innerhalb einer gesonderten Steuertafel angeordnet sind, im Gegensatz
dazu, dass sie an dem Werkzeug selbst befestigt sind.
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Pneumatische Kanäle zwischen dem Anheber und
dem Keilkranz sind typischerweise 36,5 m (120 feet) lang und 19
mm (0,75 inch) im Durchmesser. Die Fluidvolumina für solche
Kanäle
sind groß und
das Ansprechen auf einen Betrieb von Steuerventilen kann träge sein,
was möglicherweise
den Bediener in Gefahr bringt. Die vorliegende Erfindung umfasst
Druckkanäle,
bei denen Kanäle,
die 19 mm (0,75 inch) im Durchmesser gewesen wären, ungefähr 13 mm (0,5 inch) im Durchmesser
anstelle davon sind, und Kanäle,
die 36,5 m (120 feet) lang gewesen wären, nun ungefähr 90 cm
(3 feet) lang sind. Die geringeren Kanallängen und -durchmesser, die
durch die vorliegende Erfindung ermöglicht werden, verringern die
Fluidvolumina, die durch die Vorrichtung gehandhabt werden müssen. Geringere
Fluidvolumina wiederum führen
zu einer verbesserten Ansprechzeit und einem sicheren Betrieb der
Vorrichtung.
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Der passende und derzeit bekannte
Stand der Technik zu dieser Erfindung sind die US-A-3,215,203; die
US-A-3,708,020; die US-A-3,722,603; die US-A-4,676,312; die US-A-4,842,058 und die
US-A-5,343,962, ebenso wie Varco BJ Oil Tools Broschure mit dem
Titel FMS 375 Flush Mounted Spider.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist eine Vorrichtung zum Ergreifen und Freigeben von Rohren, so
dass ein Satz von Rohr-Greif-Klemmkeilen das Rohr zu allen Zeiten
ergreift und dass ein Satz von Klemmkeilen nicht von dem Rohr freigegeben
werden kann, bis der andere Satz von Klemmkeilen einen festen Eingriff
an dem Bohrlochgehäuse besitzt.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, die Anheber-Klemmkeile und/oder die Keilkranz-Klemmkeile
gegenüber
einer unbeabsichtigten Betätigung
zu deaktivieren, ohne dass der andere Satz der Klemmkeile vollständig in
der Greifposition eingestellt ist.
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Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist eine Vorrichtung, die eine verbesserte Funktionsweise des Verriegelungssystems
durch Verbessern der Ansprechzeit besitzt.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist eine Vorrichtung zum Ergreifen und Freigeben eines
Rohrs, wobei mindestens ein Satz von Klemmkeilen durch einen Hydraulikfluiddruck
betätigt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird eine Vorrichtung zum Steuern des Ergreifens und des Freigebens
eines rohrförmigen
Elements geschaffen, wobei die Vorrichtung umfasst:
einen Anheber
(elevator) mit einer Gruppe von Klemmkeilen zum wahlweisen Ergreifen
und Freigeben eines röhrenförmigen Elementes;
einen Keilkranz (spider) mit einem Satz Klemmkeilen zum wahlweisen
Ergreifen und Freigeben des röhrenförmigen Elementes;
einen Druckkreis, der mit den Anheber-Klemmkeilen und den Keilkranz-Klemmkeilen in Verbindung
steht, um die Zufuhr von Druck zum Freigeben einer Gruppe von Klemmkeilen
nur dann zu steuern, wenn die andere Gruppe von Klemmkeilen das
röhrenförmige Element
ergreift, wobei der Druckkreis eine Vielzahl miteinander verbundener Anheber-Ventile,
Keilkranz-Ventile und Leitungssysteme umfasst, dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens eines der Anheber-Ventile und der Keilkranz-Ventile
von einem Pilotventil gespeist wird und dass eine erste Druckquelle
vorhanden ist, die pneumatischen Druck zuführt, und eine zweite Druckquelle
vorhanden ist, die hydraulischen Druck zuführt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
weist der Druckkreis eine Anheber- und Keilkranz-Druckkammer zum
Betätigen
des Anhebers oder der Keilkranz-Klemmkeile auf, um das Rohr zu ergreifen
oder freizugeben. Der Druckkreis umfasst eine Mehrzahl von miteinander
verbundenen Anheber-Ventilen, Keilkranz-Ventilen und Kanalsystemen.
Die Kanalsysteme weisen Mehrfach-Positions-Fluid-Drucksteuerventile
auf, um den Druckfluss durch den Kreis zu steuern oder zu regulieren
und um Ventile und Klemmkeile in unterschiedlichen Positionen zu
betätigen.
Die Vorrichtung kann auch ein Bohrgestell umfassen, das einen Laufblock
und einen tragenden Gestellboden, eine ein Gehäuse ergreifende, mittels Fluid
betätigte
Gehäuse-Anheber-Anordnung,
getragen durch den Laufblock, und eine ein Gehäuse ergreifende, mittels Fluid
betätigte
Gehäuse-Keilkranz-Anordnung,
befestigt an dem Gestell-Boden, umfassen. Die Anheber-Anordnung
und die Keilkranz-Anordnung
besitzen jeweils einen Kolben in einer unter Druck setzbaren, geschlossenen
Kammer, um Klemmkeile in einen greifenden Eingriff mit dem Bohrlochgehäuse zu betätigen, wenn
die Schließkammer
unter Druck gesetzt ist, und auch eine unter Druck setzbare Öffnungskammer,
die auch einen Kolben enthält,
um die Klemmkeile von dem Gehäuse
freizugeben, wenn die Öffnungskammer
unter Druck gesetzt ist. Die Öffnungs-
und die Schließ-Kammer
können
manchmal zusammen hier als die Anheber- oder Keilkranzdruck-Kammer bezeichnet
werden. Der Keilkranz kann entfernt von dem Keilkranz gesteuert
werden. Der Keilkranz kann ein bündig
montierter Keilkranz sein. Ein Satz der Klemmkeile kann durch einen
hydraulischen Druck betätigt
werden und der andere Satz der Klemmkeile kann durch einen pneumatischen
Druck betätigt
werden. Die Kommunikations- und Steuerschaltung der Vorrichtung
kann elektrisch sein.
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Der Druckkreis der Vorrichtung kann
umfassen:
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- (a) ein Anheber-Schaltventil, verbunden mit
dem zweiten Anheber-Ventil, und mit einer Druckversorgung. Das Anheber-Schaltventil
wird betätigt, um
Druck zu dem ersten Anheber-Ventil nur dann zuzuführen, wenn
sich der Keilkranz in der Greifposition befindet. Das Anheber-Schaltventil
kann ein Feder-Offset-Schaltventil sein, das die Ansprechzeit der
Vorrichtung verbessert, indem das Volumen eines Fluiddrucks reduziert
wird, das zu der Atmosphäre
hin belüftet
werden muss, wenn die Vorrichtung betätigt wird. Der Kanal, der das zweite
und das Pilot-Anheber-Ventil verbindet, ist nur ungefähr drei
Feet lang und ungefähr
einen halben Inch im Innendurchmesser;
- (b) das zweite Anheber-Ventil ist mit der Anheber-Druckkammer
verbunden, um einen Druck so zu richten, um die Anheber-Klemmkeile
in eine ergreifende oder freigebende Position zu betätigen. Dieses
zweite Anheber-Ventil kann ein manuell betätigtes Steuerventil sein, das,
in einer Position, Druck in die Öffnungskammer
des Anhebers zuführt
und zu dem Atmosphärenfluiddruck
von der Schließkammer
des Anhebers hin belüftet,
und in der anderen Position Fluiddruck in die Schließkammer
des Anhebers zuführt
und zu dem Atmosphärenfluiddruck
von der Öffnungskammer
des Anhebers aus belüftet;
- (c) ein drittes Anheber-Ventil, betätigbar verbunden mit dem Keilkranz
und verbunden mit einer Druckversorgung und mit dem Anheber-Steuerventil.
Das dritte Anheber-Ventil ist ein eine Gleitposition erfassendes
Ventil, betätigt
in einer Position so, um einen Fluiddruck zuzuführen, um das zweite Anheber-Ventil
nur dann zu betätigen, wenn
der Keilkranz vollständig
in Eingriff ist. Der Kanal, der das dritte und das zweite Anheber-Ventil
verbindet, ist ungefähr
36,5 m (120 feet) lang, ist allerdings nur 6 mm (0,25 inch) im Durchmesser;
- (d) ein Keilkranz-Schaltventil, verbunden mit einem zweiten
Schaltventil und mit einer Druckversorgung, wobei das Keilkranz-Schaltventil
so betätigt
wird, um einen Druck zu dem zweiten Keilkranz-Ventil nur dann zuzuführen, wenn
sich der Anheber in einer Greifposition befindet. Das Keilkranz-Schaltventil
ist ein Schaltventil, das funktional im Wesentlichen so wie das
zweite Anheber-Ventil ist. Der Kanal, der das Schalt- und das zweite
Keilkranz-Ventil verbindet, ist nur 0,9 m (3 feet) lang und ungefähr 13 mm
(0,5 inch) im Innendurchmesser;
- (e) das zweite Keilkranz-Ventil ist mit dem Keilkranz-Schaltventil
und der Keilkranz-Druckkammer
verbunden, um den Druck so zu richten, um den Keilkranz in eine
Greif- oder Freigabeposition hin
zu betätigen.
Das zweite Keilkranz-Ventil ist funktional im Wesentlichen so wie
das zweite Anheber-Ventil; und
- (f) ein drittes Keilkranz-Ventil, befestigt an dem Anheber und
verbunden mit einer Druckversorgung und mit dem Keilkranz-Schaltventil,
wobei das dritte Keilkranz-Ventil ein eine Gleitposition erfassendes
Ventil ist, betätigt
so, um Druck zuzuführen,
um das zweite Keilkranz-Ventil nur dann zu betätigen, wenn der Anheber vollständig eingreift.
Der Kanal, der das dritte und das zweite Keilkranz-Ventil verbindet,
ist ungefähr
36,5 m (120 feet) lang, allerdings nur 6 mm (0,25 inch) im Innendurchmesser.
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Der Druckkreis kann auch ein zusätzliches Anheber-Ventil
und ein zusätzliches
Keilkranz-Ventil umfassen, wobei jedes davon so verwendet werden kann,
um optional einen Satz von Klemmkeilen ungeachtet der Position des
anderen Satzes der Klemmkeile zu öffnen und zu schließen. Diese
Ventile sind manuelle Bypass-Ventile, die sich gewöhnlich immer in
einer Position so befinden, um Druck durch den Kreis als die Zwischenverriegelungs-Ventile
direkt zuzuführen,
können
allerdings manuell betätigt
werden, um zu einer direkten Druckzuführung umzuschalten, um den
gewöhnlichen
Betrieb des Zwischenverriegelungskreises zu übergehen. Das Anheber-Bypass-Ventil
kann zwischen dem zweiten und dem dritten Anheber-Ventil verbunden
sein, und das Keilkranz-Bypass-Ventil kann zwischen dem zweiten und
dem dritten Keilkranz-Ventil verbunden sein.
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Die Vorrichtung kann auch eine bündig montierte
Keilkranz-Anordnung umfassen, wobei die Keilkranz-Klemmkeil-Position
direkt erfasst wird. Die Vorrichtung mit einem bündig montierten Keilkranz umfasst
eine Anheber-Anordnung, im Wesentlichen dieselbe wie diejenige,
die zuvor beschrieben ist, und einen bündig montierten Keilkranz mit
einer Keilkranz-Steuerkonsole, entfernt verbunden mit dem Keilkranz,
umfassend:
- (a) eine erste Druckversorgung,
verbunden mit einem Anheber-Schaltventil und mit einem Keilkranz-Schaltventil;
- (b) ein zweites Anheber-Ventil, verbunden mit dem Anheber-Schaltventil
und mit der Anheber-Druckkammer, um Druck so zuzuführen, um die
Anheber-Klemmkeile so zu betätigen,
um das rohrförmige
Element zu ergreifen oder freizugeben;
- (c) ein zweites Keilkranz-Ventil, betätigbar mit den Anheber-Klemmkeilen
verbunden, wobei das zweite Klemmkeil-Ventil mit der ersten Druckversorgung
und mit dem Keilkranz-Schaltventil
verbunden ist, um Druck von der ersten Versorgung zu dem Keilkranz-Schaltventil nur
dann zuzuführen,
wenn sich die Anheber-Klemmkeile in der Greifposition befinden;
- (d) ein drittes Keilkranz-Ventil, verbunden mit dem Keilkranz-Schaltventil
und mit einem vierten Keilkranz-Ventil, um optional Druck von der
ersten Versorgung zu dem vierten Keilkranz-Ventil zuzuführen oder
zu blockieren;
- (e) ein fünftes
Keilkranz-Ventil, verbunden mit dem vierten Keilkranz-Ventil, mit
einer zweiten Druckversorgung, mit der Keilkranz-Druckkammer, und
verbunden mit der Keilkranz-Druckkammer, um die Keilkranz-Klemmkeile
so zu betätigen,
um das rohrförmige
Element freizugeben; und
- (f) ein drittes Anheber-Ventil, betätigbar verbunden mit den Keilkranz-Klemmkeilen,
wobei das dritte Anheber-Ventil mit der ersten Versorgung und mit
dem Anheber-Schaltventil
verbunden ist, um Druck von der ersten Versorgung zu dem Anheber-Schaltventil nur
dann zuzuführen,
wenn sich die Keilkranz-Klemmkeile in der Greifposition befinden.
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Das fünfte Keilkranz-Ventil kann
mit einer Druckversorgung, unterschiedlich zu derjenigen, die mit
dem zweiten Anheber-Ventil verbunden ist, verbunden sein. Das fünfte Keilkranz-Ventil
kann mit einer Hydraulikdruckversorgung, zum Beispiel, verbunden
sein, während
das zweite Anheber-Ventil mit einer Pneumatikdruckversorgung verbunden
ist. Die zweiten Anheber- und Keilkranz-Ventile können Schaltventile
sein, die schmale Kanal-Durchmesser und
kurze Kanal-Längen
ermöglichen,
wie dies vorstehend beschrieben ist, was zu kleinen Fluid-Volumina
führt,
um den Kreis zu versorgen oder zu der Atmosphäre hin zu belüften. Kleine
Fluid-Volumen liefern eine schnelle Ansprechzeit und eine verbesserte Betriebsweise
der Vorrichtung.
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In der bevorzugten Ausführungsform
der Vorrichtung werden die Anheber-Klemmkeile pneumatisch gesteuert und
die Keilkranz-Klemmkeile werden hydraulisch und entfernt von der
Keilkranz-Anordnung betätigt
und die Keilkranz-Klemmkeil-Position wird in den Keilkranz-Hydrauliken
erfasst, wobei der Druckkreis dann umfasst:
- (a)
eine erste Druckversorgung, verbunden mit einem Anheber-Schaltventil
und mit einem Keilkranz-Schaltventil;
- (b) ein zweites Anheber-Ventil, verbunden mit dem Anheber-Schaltventil
und mit der Anheber-Druckkammer, um Druck zuzuführen, um die Anheber-Klemmkeile
so zu betätigen,
um das rohrförmige
Element zu ergreifen oder freizugeben;
- (c) ein zweites Keilkranz-Ventil, betätigbar verbunden mit den Anheber-Klemmkeilen,
wobei das zweite Keilkranz-Ventil mit der ersten Druckversorgung
und mit dem Keilkranz-Schaltventil
verbunden ist, um Druck von der ersten Versorgung zu dem Keilkranz-Schaltventil nur
dann zuzuführen,
wenn sich die Anheber-Klemmkeile in der Greifposition befinden;
- (d) ein drittes Keilkranz-Ventil, verbunden mit dem Keilkranz-Schaltventil
und mit einem vierten Keilkranz-Ventil, um optional Druck von ersten
Versorgung zu dem vierten Keilkranz-Ventil zuzuführen oder zu blockieren;
- (e) ein fünftes
Keilkranz-Ventil, mit einer zweiten Druckversorgung, mit der Keilkranz-Druckkammer und mit
einem sechsten und einem siebten Keilkranz-Ventil, um Keilkranz-Klemmkeile so zu betätigen, um
das rohrförmige
Element freizugeben;
- (f) ein achtes Keilkranz-Ventil, verbunden mit dem fünften Keilkranz-Ventil,
um Druck so zuzuführen, um
ein neuntes Keilkranz-Ventil zu betätigen; und
- (g) wobei das neunte Keilkranz-Ventil mit der ersten Druckversorgung
so verbunden ist, um das Anheber-Schaltventil zu betätigen.
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Die bevorzugte Ausführungsform
umfasst auch ein zusätzliches
Keilkranz-Ventil und ein zusätzliches
Anheber-Ventil, verbunden mit dem Druckkreis, um optional einen
Satz der Klemmkeile, ungeachtet der Position des anderen Satzes
der Klemmkeile, zu öffnen
und zu schließen.
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Damit die Erfindung gut verstanden
werden kann, werden nun einige Ausführungs- formen davon, die als
Beispiel angegeben sind, beschrieben werden, und zwar unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen, in denen:
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1 zeigt
eine teilweise angehobene Ansicht eines Bohrgestells, einen Anheben
darstellend, getragen durch Verbindungen von einem Laufblock und
einer Keilkranz-Klemmkeil-Anordnung,
getragen durch den Gestellboden;
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2 stellt
die geeignete und richtige Einstellung von Klemmkeilen in einer
Schale dar, um sich um ein Bohrlochgehäuse herum anzulegen;
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3 zeigt
eine Aufrissansicht ähnlich
zu 2, die allerdings
die Klemmkeile nicht korrekt und ungeeignet um den Kragen eines
Bohrlochgehäuses
angelegt und nicht geeignet in die Klemmkeil-Schale eingesetzt darstellt;
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A zeigt
eine schematische Darstellung der Anheber-Klemmkeil-Anordnung und
der Keilkranz-Klemmkeil-Anordnung zusammen mit Fluiddruckverbindungen
der durch den Bediener betätigten
Ventile, der Schaltventile und der durch die Klemmkeil-Position
betätigten
Ventile der vorliegenden Erfindung;
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B-1 zeigt
eine schematische Darstellung der Anheber-Klemmkeil-Anordnung und
der Keilkranz-Klemmkeil-Anordnung, wobei der Keilkranz bündig mit
dem Keilkranz montiert ist, und die Ventile und die Verbindungen
für die
Fernsteuerkonsole und das Zwischenverrieglungssystem der vorliegenden Erfindung
darstellend, wenn dieses in Verbindung mit einem hydraulisch betätigten,
bündig
montierten Keilkranz verwendet ist;
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B-2A zeigt
eine schematische Darstellung der Ventile und Verbindungen einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wenn sie in Verbindung mit einem hydraulisch
betätigten, bündig montierten
Keilkranz verwendet wird, wobei die Anheber-Klemmkeile offen sind
und die Keilkranz-Klemmkeile geschlossen sind;
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B-2B zeigt
eine schematische Darstellung der Ventile und Verbindungen einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wenn sie in Verbindung mit einem hydraulisch
betätigten, bündig montierten
Keilkranz verwendet wird, wobei die Anheber-Klemmkeile geschlossen
sind und die Keilkranz-Klemmkeile offen sind; und
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B-2C zeigt
eine schematische Darstellung der Ventile und Verbindungen einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wenn sie in Verbindung mit einem hydraulisch
angetriebenen, bündig
montierten Keilkranz verwendet ist, wobei sowohl der Anheben als
auch die Keilkranz-Klemmkeile geschlossen sind.
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Nur zur Vereinfachung wird Bezug
auf Tabelle 1 genommen, wo einige Ventile und Steuerfunktionen für die nachfolgende
Offenbarung angegeben sind.
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TABELLE 1
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VENTIL-BESCHREIBUNGEN
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58-4-Wege, 2-Positions-Pneumatik-Richtungs-Steuerventil,
manueller Hebel, verwendet dazu, untere Klemmkeile anzuheben, funktioniert
nur dann, wenn das Ventil 72 das Steuersignal besitzt
158-4
Wege, 2-Positions-Pneumatik-Richtungs-Steuerventil, manueller Hebel;
verwendet dazu, untere Klemmkeile anzuheben oder abzusenken, funktioniert
nur dann, wenn das Ventil 72 ein Steuersignal besitzt
72-3-Wege-Zwei-Positions-Pneumatik-Richtungs-Steuerventil,
Feder-Offset, gesteuert betätigt; blockiert
eine Luftversorgung zu dem Ventil 58, bis Klemmkeile auf
dem Keilkranz eingestellt sind, Ventil 60 betätigt
160-3-Wege-Zwei-Positions-Pneumatik-Richtungs-Steuerventil,
Feder-Offset, mittels Nocken betätigt;
schickt Pilotsignal zu Ventil 78, wenn sich Ventil 76 in
einer Verriegelungsposition befindet
74-3-Wege-Manuell-Kugelventil;
wählt eine
Luftquelle aus, entweder eine Luftversorgung oder gesteuert von
Ventil 84
88-3-Wege-Zwei-Positions-Hydraulik-Richtungs-Steuerventil,
Feder-Offset, hydraulisch gesteuert; schickt Steuer-Öl, um Ventil 84 anzusteuern, schickt
Luft-Signal zu Ventil 74 und Ventil 72, wenn sich
Ventil 74 in einer Verriegelungsposition befindet
84-3-Wege-Pneumatik-Richtungs-Steuerventil,
Feder-Offset, hydraulisch gesteuert; schickt Pilot-Signal zu Ventil 72 über Ventil 74
86-4-Wege-Hydraulik-Richtungs-Steuerventil,
pneumatisch gesteuert; verwendet dazu, um Klemmkeile anzuheben oder
abzusenken, funktioniert nur dann, wenn Ventile 80 und 82 zu
sowohl einer nach oben als auch einer nach unten gerichteten Position
verschoben sind
82-5-Wege-Pneumatik-Richtungs-Steuerventil,
zwei Positionen, arretiert; verwendet in Verbindung mit Ventil 80,
um Klemmkeile anzuheben oder abzusenken
80-5-Wege-Pneumatik-Richtungs-Steuerventit,
zwei Positionen, arretiert; verwendet in Verbindung mit Ventil 82,
um Klemmkeile anzuheben oder abzusenken
78-3-Wege-Pneumatik-Richtungs-Steuerventil,
Feder-Offset, pneumatisch gesteuert; blockiert eine Luftversorgung
zu Ventilen 82 und 80, bis Klemmkeile an dem Anheben
eingestellt sind, Ventil 160 betätigt ist und sich Ventil 76 in
der Verriegelungsposition befindet
76-3-Wege-Manuell-Kugelventil;
wählt Luftquelle aus,
entweder Luftversorgung oder gesteuert von Ventil 160
90-Hydraulik-Selektor-Ventil,
Dual-Druck; verringert verfügbaren
Druck, um Klemmkeile einzustellen, bis Ventil 60 betätigt ist
60-4-Wege-Zwei-Positions-Hydraulik-Richtungs-Steuerventil,
mittels Nocken betätigt;
wählt hohen
Druck aus, wenn Klemmkeile geeignet auf dem Rohrkörper eingestellt
sind.
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In 1 zunächst ist
der passende Teil eines Bohrgestells 10 dargestellt, das
so aufgestellt ist, um ein Bohrlochgehäuse mit einer Anheber-Klemmkeil-Anordnung 12,
aufgehängt
von Verbindungen 28 und einem Laufblock 26 (angegeben
in unterbrochenen Linien) und eine Keilkranz-Klemmkeil-Anordnung 18,
getragen an der Gestellgehäuseführung 16, laufen
zu lassen. Die Keilkranz-Anordnung 18 trägt eine
Boden-Führung 20,
dargestellt in unterbrochenen Linien, und eine obere Keilkranz-Führung 22,
wie dies dargestellt ist.
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Wie auch in 1 dargestellt ist, werden der Anheber
und der Keilkranz mittels Luft von einer Luftversorgung 42 betätigt, die
durch einen Kanal oder einen Schlauch 38 zu dem Anheben 12 und über einen
Kanal oder einen Schlauch 40 zu dem Keilkranz 18 führt. Verbunden
zwischen dem Anheber 12 und dem Keilkranz 18 sind
Kanäle
oder Schläuche 44A und 46A,
die einen Zweck haben, der unter Bezugnahme auf 4 deutlicher
gemacht wird.
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2 stellt
schematisch ein Klemmkeil-Element 30, eingesetzt in eine
Klemmkeil-Schale 32 und fest
in einen eingreifenden Kontakt mit einem Bohrlochgehäuse 34 unmittelbar
unterhalb eines Gehäusekragens 36 gebracht,
dar. Diese 2 stellt
die, innere Konfiguration sowohl des Anhebers 12 als auch des
Keilkranzes 18 dar, wenn die Klemmkeile 30 korrekt
eingesetzt sind.
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3 stellt
schematisch eine Situation dar, bei der das Klemmkeil-Element 30 mit
dem Gehäusekragen 36 in
Eingriff gebracht ist, nicht korrekt mit der Klemmkeil-Schale 32 in
Eingriff gebracht worden ist und nicht korrekt um das Gehäuse 34 herum
eingesetzt worden ist. Die „Verkämmung" („cocking") des Klemmkeils 30 ist übertrieben
dargestellt, allerdings kann gesehen werden, dass der Greifvorgang
des Klemmkeil-Elements 30 unsi cher bzw. bedenklich ist und
mit einem geringen „Schlagen" des Gehäuses gegen
irgendein Hindernis in dem Bohrloch verschoben werden kann.
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Die Anheber-Klemmkeil-Anordnung 12 und die
Klemmkeil-Keilkreuz-Anordnung 18 sind in 4 nur
zur Funktionalität
dargestellt und geben nicht den tatsächlichen, inneren Aufbau des
Anhebers 12 und des Keilkranzes 18 wieder, wie
in 1 ersichtlich ist.
Es wird gesehen werden, dass die schematische Darstellung des Anhebers 12 und
des Keilkranzes 18 ähnlich
zu entsprechenden Anordnungen ist, wie diese in der US-A-4,676,312
dargestellt sind. Obwohl der Anheber 12 und der Keilkranz 18,
die in 4 dargestellt sind, schematisch
und funktional sind, entsprechen sie exakt der Funktion derselben
Elemente oder Teile davon, wie sie in den 1–3 dargestellt sind.
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In 4 dient
der Anheber 12 dazu, eine Mehrzahl von Klemmkeilen 30 aufzunehmen,
die so angepasst sind, um zu einer Klemmkeil-Schale 82 geführt zu werden,
um mit dem Bohrlochgehäuse 34 in
Eingriff und aus diesem gelöst
zu werden. In dieser besonderen Ansicht sind die Klemmkeile 30 nach oben
in eine zurückgezogene
Position gezogen, um so frei von dem Gehäuse 34 und dem Gehäusekragen 36 zu
sein.
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Der Anheber 12 ist mit zwei
Klemmkeil-Kolbenzylinder-Anordnungen 48 ausgestattet, die
jeweils eine Klemmkeil-Freigabe-Druckkammer 50 und eine
Klemmkeil-Schließ-Druckkammer 52 bilden.
Die Klemmkeil-Freigabe-Kammern 50 sind über einen Kanal 54 zu
einem manuell betätigten
Zwei-Positions-Klemmkeil-Betätigungsventil 58 verbunden.
Die Klemmkeil-Schließ-Kammern 52 sind über einen Klemmkeil-Schließkanal oder
eine Leitung 56 auch mit dem Zwei-Positions-Ventil 58 verbunden.
Das Ventil 58 ist so angepasst, um einen Fluiddruck in
die Klemmkeil-Freigabekammern 50 einzulassen, während ein
Fluiddruck von den Klemmkeil-Schließkammern 52 über die
Leitung 56 zu der Atmosphäre hin belüftet wird. Wenn das Ventil 58 zu
seiner zweiten Position verschoben ist, wird Fluiddruck zu den Klemmkeil-Schließkammern 52 eingelassen,
während
Druck von den Freigabekammern 50 über die Leitung 54 zu
der Atmosphäre
hin belüftet
wird.
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BEISPIEL 1
-
BETRIEBSSEQUENZ ZUM LAUFENLASSEN
EINES MITTELS LUFT BETÄTIGTEN
ANHEBERS EINES GEHÄUSES
ODER EINER ROHRLEITUNG UND EINES HERKÖMMLI- CHEN, MITTELS LUFT BETÄTIGTEN KEILKRANZES
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Das folgende Beispiel wird die Schritte
auflisten, die dann verwendet werden, wenn ein Gehäuse oder
eine Rohrleitung nach unten in ein Loch hinein laufengelassen wird. (Der
Vorgang, der nachfolgend beschrieben ist, ist derselbe unabhängig davon,
ob ein Gehäuse
oder eine Rohrleitung laufengelassen wird, wobei deshalb zur Vereinfachung
auf ein Gehäuse
Bezug genommen wird, wenn genau genommen auf eine Rohrleitung, die
laufengelassen wird, Bezug genommen wird, allerdings ist dies nicht
dazu vorgesehen, den Schutzumfang dieses Vorgangs auf Anwendung
zum Aufbau einer Gehäusefolge
zu beschränken.)
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Es wird mit den Keilkranz-Klemmkeilen,
aufgesetzt auf das Gehäuse,
und einer Verbindung, installiert oberhalb des Keilkranzes, begonnen.
Der Anheber ist oberhalb der Verbindung vorhanden, die gerade oberhalb
des Keilkranzes installiert worden ist. Die Anheber-Klemmkeile befinden
sich in der offenen Position. Die Steuerventile sind in 4 dargestellt.
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SCHRITT 1
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Herablassen des Anhebers über ein
Gehäuse
hinter eine Verbindung und Einstellen von Klemmkeilen durch manuelles
Verschieben des Ventils 58 in eine nach unten gerichtete
Position. Das Ventil 58 wird mit Luft über die Leitung 502 über ein
Ventil 72 versorgt, das durch ein Ventil 60 gesteuert
wird, das physikalisch an dem Keilkranz befestigt ist.
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Das Ventil 60 wird durch
den den Klemmkeil herablassenden/öffnenden Mechanismus an dem Keilkranz
betätigt.
Wenn einmal die Keilkranz-Klemmkeile geeignet eingestellt sind,
oder das Ventil 60 mechanisch so betätigt ist, um ein Signal zu dem
Ventil 72 zu schicken, was das Ventil 72 öffnet, um
so zu ermöglichen,
dass Luft zu dem Ventil 58 und weiter zu dem Stangenende
der Pneumatikzylinder an dem Anheber-Klemmkeil-Schließ-Mechanismus fließt, was
die Klemmkeile nach unten in einen Eingriff mit der Rohrleitung
drückt.
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SCHRITT 2
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Wenn einmal der Anheber eingestellt
ist, werden Klemmkeile an dem Keilkranz durch manuelles Verschieben
des Ventils 158 einem Standard-Luft-Keilkranz zu der Aufwärts-Position
freigegeben. Das Ventil 158 wird eine Luftquelle haben, wenn
das Ventil 160 an dem Anheber durch den Anheber-Klemmkeil-Schließ-Mechanismus
betätigt worden
ist, was signalisiert, dass die Anheber-Klemmkeile geeignet an dem
Rohrleitungskörper eingestellt
worden sind. Das Signal von dem Ventil 160 steuert das
Ventil 78 an, um so eine Luftströmung durch die Leitung 501 zu
dem Ventil 158 zu ermöglichen.
Wenn der Anheber nicht geeignet an dem Rohr eingestellt ist, wird
das Ventil 160 nicht verschoben werden und keine Ansteuerluft
wird zu dem Ventil 78 verfügbar sein, was es nicht möglich macht,
die Klemmkeile an dem Keilkranz zu öffnen.
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SCHRITT 3
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Wenn einmal der Keilkranz offen ist,
wird die Rohrfolge über
den Keilkranz herabgelassen, bis sich der Anheber unmittelbar oberhalb
des Keilkranzes befindet. Die Keilkranz-Klemmkeile werden so eingestellt,
wie dies im Schritt 1 beschrieben ist, und die nächste Verbindung
wird in eine Position, um dies vorzunehmen, angehoben. Sollte irgendjemand
das Keilkranz-Ventil 158 an dem Keilkranz verschieben, bevor
sich der Anheber in seiner Position befindet und die Klemmkeile
geeignet eingestellt worden sind, wird sich der Keilkranz nicht öffnen, da
das Ventil 160 an dem Anheber nicht betätigt worden ist, was signalisiert,
dass der Anheber-Klemmkeil geeignet eingestellt worden ist. Dies
würde verhindern,
dass die Rohrfolge nach unten in das Loch hineinfällt.
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Wie nun die 5, 6, 7 und 8 zeigen, wird ein Fluiddruck das Steuerventil 58 über einen
Kanal oder eine Leitung 502 von einem Zwei-Wege-Feder-Offset-Schaltventil 72 eingeführt, das
zu einer Position hin so betätigt
wird, um einen Fluiddruck zu dem Steuerventil 58 einzulassen,
und zwar über
einen Fluiddruck, eingelassen über
ein Drei-Wege-Anheber-Verriegelungs-Ventil 74,
verbunden mit dem optional eingelassenen Fluiddruck entweder von
einer direkten Versorgung, wie beispielsweise einer Druckluft (6) über
eine Leitung 46A, oder von einem Zwei-Wege-Keilkranz-Steuerkonsolen-Ventil 84 (7) über
eine Leitung 46A. Eine Leitung 502 kann ungefähr 90 cm
(3 feet) kurz in der Länge
sein und ungefähr
12,5 mm (0,5 inch) im Durchmesser klein sein, verglichen mit 19
mm (0,75 inch) im Durchmesser für
typische Anheber-Kanäle.
Die Leitung 44A kann ungefähr 36,5 m (120 feet) in der
Länge sein,
allerdings nur ungefähr
6 mm (0,25 inch) im Durchmesser, verglichen mit 19 mm (0,75 inch)
sein, wie dies typisch für
Anheber-Keilkranz-Kanäle ist.
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Das Schaltventil 84 wird
so betätigt,
um einen Fluiddruck zu dem Anheber-Verriegelungsventil 74 durch
einen Fluiddruck, eingelassen über
ein Zwei-Wege-Feder-Offset-Schaltventil 88,
einzulassen, das wiederum durch einen Fluiddruck betätigt wird,
der durch das Druck-Auswahl-Einrichtungs-Ventil 90 führt. Das
Druck Auswahl-Einrichtungs-Ventil 90 lässt Fluiddruck
zu der Keilkranz-Schließkammer 192 ein,
um den Keilkranz zu schließen,
und wird durch einen Fluiddruck betätigt, eingelassen über das
Steuerventil 60, zu einer Position, um einen verringerten,
hydraulischen Druck zu den Keilkranz-Klemmkeilen 30 zuzuführen, wenn sich
der Keilkranz 18 vollständig
geschlossen in einer eingreifenden Position befindet (6). Das Ventil 60 ist ein Sicherheitsmerkmal
der Vorrichtung. Da hydraulischer Druck wesentlich größer als
pneumatischer Druck ist, ist das Ventil 90 nützlich,
die Kraft des hydraulischen Drucks auf die Keilkranz-Klemmkeile
anzupassen. Das Schaltventil 78 lässt Fluiddruck von einer direkten,
pneumatischen Fluiddruckquelle über
eine Leitung oder einen Kanal 501 zu manuell betätigten Zwei-Wege-Steuerkonsolen-Ventilen 80 und 82 nur
dann ein, wenn sich der Anheben 160 vollständig geschlossen
in einer Kreisposition befindet. Die Leitung 501 kann ungefähr 90 cm
(3 feet) kurz in ihrer Länge
sein und ungefähr
12,5 mm (0,5 inch) schmal in ihrem Durchmesser sein. Die Steuerkonsolen-Ventile 80 und 82 müssen sich
beide in einer Position so befinden, um einen Fluiddruck einzulassen,
um das Zwei-Wege-Feder-Offset-Schaltventil 86 zu betätigen, um
einen Fluiddruck von einer Hydraulikquelle einzulassen, um den Keilkranz 18 zu öffnen und
zu schließen.
Das Schaltventil 78 wird über ein Verriegelungsventil 76 nur
dann betätigt, wenn
der Anheber 12 geschlossen ist, und zwar durch einen Fluiddruck,
eingelassen dann, wenn das Anheber-Klemmkeil-Positions-Erfassungsventil 160 in
eine Position so betätigt
wird, um einen Fluiddruck durch den Anheber 12 einzulassen,
der vollständig geschlossen
in der Eingriffsposition ist. Ein Positions-Erfassungsventil 160 ist
ein Zwei-Wege-Feder-Offset-Ventil, das mechanisch zu einer Position betätigt wird,
um einen Fluiddruck zu dem Zwischenverriegelungsventil 76 nur
dann einzulassen, wenn der Anheber vollständig in seiner Greifposition
geschlossen ist. Wenn sich der Anheber in irgendeiner Position,
eine andere als vollständig
geschlossen in der Greifposition, befindet, blockiert das Ventil 160 eine
Fluiddruckzuführung
zu dem Ventil 76 von einer direkten, pneumatischen Quelle
und belüftet
Atmosphärenfluiddruck
von der Anheber-Schließkammer 52 aus.
Schaltventile 72 und 78 ermöglichen Kanäle, die insgesamt von geringerem
Fluidvolumen in der Vorrichtung sind und von einem besseren Ansprechverhalten
sind.
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BEISPEIL 2
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BETRIEBSSEQUENZ FÜR EINEN
MITTELS LUFT BETÄTIGTEN
ANHEBER ZUM LAUFENLASSEN EINES GEHÄUSES ODER EINER VERROHRUNG UND
EINES BÜNDIG
BEFESTIGTEN KEILKRANZES MIT DIREKTER POSITIONSERFASSUNG IN DEM KEILKRANZ
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Das nachfolgende Beispiel wird die
Schritte auflisten, die dann verwendet werden, wenn ein Gehäuse oder
eine Verrohrung ein Loch herunterläuft. Der Anheber, der verwendet
wird, ist ein herkömmlicher
Anheber, vom mit Luft betriebenen Typ und der Keilkranz ist ein
Flush Mount Type Spider (Keilkranz vom bündig befestigten Typ), angetrieben
durch Hydrauliken. Die Keilkranz-Hydraulik-Steuerventile sind innerhalb
einer separaten Steuerkonsole angeordnet. Die Keilkranz-Verriegelungs-Funktion
wird durch die Verwendung eines die Position eines pneumatischen
Klemmkeils erfassenden Ventils durchgeführt, das in der Keilkranz-Vorrichtung
selbst befestigt ist. (Der Vorgang, der nachfolgend beschrieben
ist, ist derselbe unabhängig
davon, ob ein Gehäuse (Casing)
oder eine Verrohrung (Tubing) laufengelassen wird, weshalb zur Vereinfachung
auf ein Gehäuse
Bezug genommen wird, wenn darauf Bezug genommen wird, dass die Verrohrung
läuft,
allerdings ist dies nicht dazu vorgesehen, den Umfang dieses Vorgangs
auf Gehäuse-Anwendungen
einzuschränken.)
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Es wird mit den Keilkranz-Klemmkeilen,
aufgesetzt auf das Gehäuse,
und einer Verbindung, installiert oberhalb des Keilkranzes, begonnen.
Der Anheber ist oberhalb der Verbindung aufgenommen, die unmittelbar
oberhalb des Keilkranzes installiert worden ist. Die Anheber-Klemmkeile
befinden sich in der offenen Position. Die Steuerventile sind in 5 dargestellt.
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SCHRITT 1
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Erniedrige Anheben über dem
Gehäuse
hinter die Verbindung und stelle Klemmkeile durch manuelles Verschieben
des Ventils 58 zu einer nach unten gerichteten Position
ein. Das Ventil 58 wird mit Luft über die Leitung 502 über ein
Ventil 72 versorgt, das durch ein Ventil 60 geschaltet
wird, das physikalisch an dem Keilkranz befestigt ist. Das Ventil 60 wird
durch den die Klemmkeile erniedrigenden/öffnenden Mechanismus auf dem
Keilkranz betätigt. Wenn
einmal die Keilkranz-Klemmkeile geeignet eingestellt sind, oder
das Ventil 60 mechanisch so betätigt ist, um ein Signal zu
dem Ventil 72 zu schicken, was das Ventil 72 öffnet, um
so eine Strömung
von Luft zu dem Ventil 58 weiter zu dem Stangenende der pneumatischen
Zylinder an dem Anheber-Klemmkeil-Schließ-Mechanismus zu ermöglichen,
was die Klemmkeile nach unten in einen Eingriff mit der Rohrleitung
drückt.
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SCHRITT 2
-
Wenn einmal der Anheber eingestellt
ist, Freigabe der Klemmkeile an dem Keilkranz durch manuelles Verschieben
des Ventils 80 und 82 an der Keilkranz-Steuertafel
zu der Aufwärts-Position.
Ventile 80 und 82 werden mit Luft über Ventil 78 versorgt und
Ventil 78 wird so angesteuert, um Luft zuzuführen, wenn
das Ventil 160 an dem Anheber durch den Anheber-Klemmkeil-Schließmechanismus
betätigt worden
ist, was signalisiert, dass die Anheber-Klemmkeile geeignet an dem
Rohrleitungskörper eingestellt
worden sind. Wenn der Anheber nicht geeignet an der Rohrleitung
eingestellt ist, wird das Ventil 160 nicht verschoben werden
und keine Schalt- bzw. Steuerluft wird zu dem Ventil 78 verfügbar sein,
was es unmöglich
macht, die Klemmkeile an dem Keilkranz zu öffnen.
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SCHRITT 3
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Wenn einmal der Keilkranz offen ist,
wird die Rohrleitungs-Folge über
den Keilkranz herabgelassen, bis sich der Anheber unmittelbar oberhalb
des Keilkranzes befindet. Die Keilkranz-Klemmkeile sind so eingestellt,
wie dies im Schritt 1 beschrieben ist, und die nächste Verbindung
wird in eine Position, um sie vorzunehmen, angehoben. Sollte irgendetwas
die Ventile 80 und 82 an der Keilkranz-Steuerkonsole verschieben,
bevor sich der Anheber in seiner Position befindet, und die Klemmkeile
geeignet eingestellt worden sind, wird sich der Keilkranz nicht öffnen, da das
Ventil 160 an dem Anheben nicht betätigt worden ist, was signalisiert,
dass die Anheber-Klemmkeile geeignet eingestellt worden sind. Dies
würde verhindern,
dass die Folge der Rohrleitung herunter in das Loch fällt.
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BETRIEBSWEISE DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Wie nun die 4, 6, 7 und 8 in Zusammenschau mit den 1 und 2 zeigen,
ist der Keilkranz 18 an dem Gestellboden eingestellt und
der Anheber 12 ist von dem Laufblock 26 in Verbindungen 28 herabhängend, wie
dies dargestellt ist. Im Betrieb wird die Gehäusefolge 34 in das
Loch von dem Anheber 12 hineingehängt und durch den Laufblock 26 herabgelassen.
Während
dieser Zeit sind die Klemmkeile in dem Keilkranz 18 geöffnet und
die Rohrleitung 34 läuft
frei hindurch. Die Klemmkeile des Anhebers sind geschlossen und
greifen fest in das Gehäuse 34 ein.
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Wenn die Gehäusefolge 34 zu dem
Punkt herabgelassen ist, wo kein Spalt zwischen dem Anheber 12 und
dem Keilkranz 18 vorhanden ist, werden die Klemmkeile an
dem Keilkranz 18 durch Betätigen der Keilkranz-Steuerventile 80 und 82 zusammen
geschlossen (7), was demzufolge ermöglicht,
dass das Gehäuse 34 von
dem Keilkranz frei herabhängt.
Keilkranz-Steuerventile 80 und 82 sind mit dem
Keilkranz 18 entfernt ver bunden, was dem Bediener ermöglicht,
die Keilkranz-Klemmkeile von einem sicheren Abstand aus zu steuern
bzw. zu kontrollieren. Um eine nachteilige Öffnung der Klemmkeile zu verhindern,
müssen
beide Ventile 80 und 82 betätigt werden, um die Klemmkeile 80 des
Keilkranzes 18 in die freigegebene Position zu öffnen. Die Klemmkeile 30 in
dem Anheber 12 werden durch Betätigen des Anheber-Steuerventils 58 geöffnet, um
einen pneumatischen Druck zu der Anheber-Öffnungskammer 50 zuzuführen. Der
Laufblock 26 wird mit dem befestigten Anheber 12 angehoben.
Eine andere, einzelne Verbindung des Gehäuses 34 wird in die Oberseite
der Gehäusefolge 34 hineinverschraubt.
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Wenn einmal die Gehäuseverbindung
an Ort und Stelle verschraubt ist, wird der Anheber 12 über das
Gehäuse
zu einem Punkt unterhalb des Kragens an der Oberseite der letzten
Verbindung herabgelassen. Die Anheber-Klemmkeile 30 werden
dann durch Betätigen
der Anheber-Steuerung 58 geschlossen, um pneumatischen
Druck zu der Anheber-Schließkammer 52 zuzuführen, und
der Anheben wird dazu verwendet, das Gehäuse 34 einen sehr
kurzen Weg anzuheben. Dieser kurze Weg dient dazu, zu ermöglichen,
dass die Klemmkeile 130 und der Keilkranz 18 geöffnet werden.
Nun wird die Gehäusefolge 34 wieder
von dem Anheber 12 herabgehängt, was demzufolge ermöglicht,
dass die gesamte Folge herabgelassen werden kann, um die Sequenz
erneut für
eine andere, einzelne Verbindung des Gehäuses zu beginnen.
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Das Greifsystem, dargestellt in den 4 bis 8,
stellt sicher, dass zu allen Zeitpunkten ein Satz der Klemmkeile 30 und 130 in
einen fest eingreifenden Kontakt mit dem Körper des Gehäuses 34 geschlossen
ist. Falls ein Satz nicht geschlossen ist, dann wird der andere
Satz nicht in der Lage sein, mit Energie beaufschlagt zu werden,
um freigegeben zu werden.
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Die gesteuerten Ventile 72 und 78,
dargestellt in den 4 bis 8, verringern das Volumen von komprimiertem
Fluid, das zu der Atmosphäre
zu jedem Zeitpunkt abgegeben werden muss, zu dem der Anheber oder
der Keilkranz betätigt
wird, was zu einer verbesserten Ansprechzeit der Greifanordnung führt.
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Das Keilkranz-Steuerkonsolen-Ventil 86 wird durch
einen pneumatischen Druck, zugeführt
von einem Ventil 82, betätigt, um hydraulischen-Druck
von einer-Hydraulikdruckversorgung zuzuführen, um die Keilkranz-Klemmkeile 130 zu öffnen und
zu schließen.
Ein Keilkranz-Ventil 88 wird durch den hydraulischen Druck,
zugeführt über das
Ventil 86, be tätigt, um
hydraulischen Druck so zuzuführen,
um das Keilkranz-Steuerventil 84 zu betätigen, um pneumatischen Druck
zu dem Anheber-Steuerventil 72 zuzuführen.
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Es sollte angemerkt werden, dass
die Positionierung des Zwischenverriegelungsventils 60 und 160 durch
deren jeweilige Verbindungen 70 und 170 kritisch
ist, so dass die jeweiligen Betätigungsventile 58 und 158 nur
dann betätigt
werden können,
wenn der andere der jeweiligen Klemmkeile 30 und 130 in einem
festen Eingriff mit dem Rohrleitungskörper geschlossen ist. Ein Schließen jedes
Satzes der Klemmkeile an einem größeren Durchmesser, wie beispielsweise
einem Kragen 36, würde
nicht ermöglichen,
das das jeweilige Positionsventil 60 oder 160 betätigt werden
kann, wie dies beschrieben ist. Das System stellt deshalb sicher,
dass mindestens entweder der Anheben 12 oder der Keilkranz 18 fest
das Gehäuse 34 zu
allen Zeitpunkten ergreifen wird.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM
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BETRIEBSSEQUENZ ZUM LAUFENLASSEN
EINES MITTELS LUFT BETÄTIGTEN
ANHEBERS FÜR
EINE GEHÄUSEFOLGE
ODER EINE VERROHRUNG UND EINES BÜNDIG
BEFESTIGTEN KEILKRANZES MIT EINER DRUCKERFASSUNG IN DEN KEILKRANZ-HYDRAULIKEN
ALS EINE EINRICHTUNG FÜR
EINE KLEMMKEIL-POSITIONS-ERFASSUNG
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Das nachfolgende Beispiel wird die
Schritte auflisten, die dann verwendet werden, wenn die Gehäusefolge
oder Verrohrung herunter in das Loch laufengelassen wird. (Der Vorgang,
der nachfolgend beschrieben ist, ist derselbe unabhängig davon,
ob eine Gehäusebildung
oder eine Verrohrung laufengelassen wird, wobei deshalb zur Vereinfachung
auf eine Gehäusefolge
Bezug genommen wird, wenn darauf Bezug genommen wird, dass die Verrohrung
läuft,
allerdings ist nicht beabsichtigt, den Umfang dieses Vorgangs auf
Gehäusebildungs-Anwendungen
zu beschränken.)
Der Anheber, der verwendet wird, ist ein herkömmlicher, mittels Luft betätigter Typ
eines Anhebers und der Keilkranz ist ein Flush Mount Type Spider,
angetrieben durch Hydrauliken. Die Keilkranz-Hydraulik-Steuerventile sind
innerhalb einer separaten Steuerkonsole angeordnet. Die Keilkranz-Zwischenverriegelungs-Funktion
wird durch die Verwendung eines Hydraulik-Klemmkeil-Positions-Erfassungsventils 60 durchgeführt, das
in der Keilkranz-Vorrichtung selbst befestigt ist. Das die Position
des Klemmkeils erfassende Ventil reguliert den Hydraulikzylinderdruck
(über Steuerung
des Ventils 90), der auf die Stabenden der Keilkranz-Klemmkeil-Einstellzylinder
angewandt wird. Ein die Klemmkeil-Position erfassendes Ventil 60 be schränkt den Druck,
der auf die Zylinder aufgebracht wird, auf ein niedriges Niveau
von ungefähr
34,5 bar (500 psi), bis die Keilkranz-Klemmkeile geeignet eingestellt
sind, wobei dann das Zeitventil 60 betätigt wird und der Druck, der
auf die Zylinder aufgebracht werden soll, auf ungefähr 138 bar
(2000 psi) erhöht
wird. Ein Ventil 88, angeordnet in der Keilkranz-Steuerkonsole, überwacht
diesen variierenden Druck, und wird bei 69 bar (1000 psi) betätigt, um
ein Signal zu dem Ventil 84, auch angeordnet an der Konsole,
zu schicken. Deshalb wird, wenn einmal die Keilkranz-Klemmkeile geeignet
eingestellt sind, das Ventil 60 betätigt, und der hydraulische
Druck steigt von 34,5 Bar (500 psi) eines Einstellpunkts auf 138
Bar (2000 psi) an, was dazu führt,
dass das Ventil 88 betätigt
wird, was ein Signal abschickt, um das Ventil 84 zu betätigen. Eine Betätigung des
Ventils 84 schickt ein Signal über eine Leitung 44A zu
einem Ventil 72, angeordnet an dem Anheber, der wiederum
einen Luftdruck zu dem Einlass eines manuellen Ventils 58 zuführt, was
es möglich
macht, die Anheber-Klemmkeile zu öffnen.
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Es wird mit der Keilkranz-Klemmkeil-Einstellung
an dem Gehäuse
und einer Verbindung, installiert oberhalb des Keilkranzes, begonnen.
Der Anheben ist oberhalb der Verbindung angeordnet, die gerade zuvor
oberhalb des Keilkranzes installiert worden ist. Die Anheber-Klemmkeile
befinden sich in der offenen Position. Die Steuerventile sind in 6 dargestellt.
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SCHRITT 1
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Herabsenken des Anhebers über das
Gehäuse
hinter die Verbindung und Einstellen von Klemmkeilen durch manuelles
Verschieben des Ventils 58 zu einer unteren Position. Das
Ventil 58 wird mit Luft über die Leitung 502 über ein
Ventil 72 versorgt, das durch ein Ventil 84 angesteuert
wird, das durch ein Ventil 88 angesteuert wird. Das Ventil 88 spricht
auf die Änderung
eines hydraulischen Drucks an, wenn die Keilkranz-Klemmkeile geeignet
eingestellt sind. Wenn die Keilkranz-Klemmkeile geeignet eingestellt
sind, wird das Ventil 60 mechanisch betätigt, was den Druck des hydraulischen
Systems von 34,5 bar (500 psi) auf 138 bar (2000 psi) anhebt, und entsprechend
der Schaltungsbeschreibung, vorstehend, führt dies dazu, dass das Ventil 72 an
dem Anheber betätigt
wird, was demzufolge ermöglicht,
dass Luft zu dem Ventil 58 und weiter zu dem Stabende der
pneumatischen Zylinder an dem Anheber-Klemmkeil-Schließmeachnismus
fließt,
was demzufolge die Klemmkeile nach unten in einen Eingriff mit der
Rohrleitung drückt.
Die Steuerventile sind nun so, wie dies in 8 dargestellt
ist.
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SCHRITT 2
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Wenn einmal der Anheben eingestellt
ist, Freigabe der Keilkranz-Klemmkeile durch manuelles Verschieben
der Ventile 80 und 82 an der Keilkranz-Steuerkonsole
zu der oberen Position. Die Ventile 80 und 82 werden
mit Luft über
das Ventil 78 versorgt und das Ventil 78 wird
so angesteuert, um Luft zuzuführen,
falls das Ventil 160 an dem Anheber durch den Anheber-Klemmkeil-Schließmechanismus betätigt worden
ist, was signalisiert, dass die Anheber-Klemmkeile geeignet an dem
Rohrleitungskörper eingestellt
worden sind. Wenn der Anheben nicht geeignet an der Rohrleitung
eingestellt ist, wird das Ventil 160 nicht verschoben werden,
und keine Steuerluft wird zu dem Ventil 78 hin verfügbar sein,
was es nicht möglich
macht, die Klemmkeile an dem Keilkranz zu öffnen. Die Steuerventile sind
nun so, wie dies in 7 dargestellt
ist.
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SCHRITT 3
-
Wenn einmal der Keilkranz offen ist,
wird die Rohrleitungsfolge über
den Keilkranz herabgelassen, bis sich der Anheben unmittelbar oberhalb
des Keilkranzes befindet. Die Keilkranz-Klemmkeile werden so eingestellt,
wie dies im Schritt 1 beschrieben ist, und die nächste Verbindung
wird in eine Position, um dies vorzunehmen, angehoben. Sollte irgendjemand die
Ventile 80 und 82 an der Keilkranz-Steuerkonsole verschieben,
bevor sich der Anheber in seiner Position befindet und die Klemmkeile
geeignet eingestellt worden sind, wird sich der Keilkranz nicht öffnen, da das
Ventil 160 an dem Anheber nicht betätigt worden ist, was signalisiert,
dass die Anheber-Klemmkeile geeignet eingestellt worden sind. Dies
würde verhindern,
dass die Folge aus Rohren in das Loch hineinfällt.
-
Die Leitung 44A kann ungefähr 36,5
m (120 feet) in der Länge,
allerdings nur 6 mm (0,25 inch) im Durchmesser, sein, verglichen
mit 109 mm (0,75 inch) Durchmessern, die typischerweise für Anheber-Keilkranz-Kanäle verwendet
werden.
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Das System, das vorstehend beschrieben ist,
ist ein solches, das komprimierte Luft verwendet, um die Klemmkeile
zu öffnen
und zu schließen
ebenso wie es eine Maßnahme
verwendet, um Signale von einem Werkzeug zu dem anderen zu übertragen. Es
kann leicht gesehen werden, dass dasselbe Verriegelungssystem, wie
es hier beschrieben ist, ebenso gut in einem Hydraulikkreis verwendet
werden könnte,
vorausgesetzt, dass die verschiedenen Bauelemente für einen
hydraulischen Betrieb ausgelegt sind. Ein hydraulisch betätigter Flush
Mount Spider kann in Verbindung mit einem pneumatisch betätigten Anheber
verwendet werden, und, wie in den 5, 6 und 7 dargestellt
ist, kann eine Steuerkonsole 270, entfernt von dem bündig befestigten
Keilkranz 18, verbunden sein. Es ist auch leicht ersichtlich,
dass das System, das hier beschrieben ist, ein elektropneumatisches
System oder ein elektrohydraulisches System sein könnte, wobei
die Ventile, die offenbart sind, durch elektrische Solenoide, verbunden über geeignete
Begrenzungsschalter, betätigt werden.