EP2438263B2 - Device and method for handling rod-shaped elements - Google Patents
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- EP2438263B2 EP2438263B2 EP10719936.6A EP10719936A EP2438263B2 EP 2438263 B2 EP2438263 B2 EP 2438263B2 EP 10719936 A EP10719936 A EP 10719936A EP 2438263 B2 EP2438263 B2 EP 2438263B2
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
- E21B19/14—Racks, ramps, troughs or bins, for holding the lengths of rod singly or connected; Handling between storage place and borehole
- E21B19/15—Racking of rods in horizontal position; Handling between horizontal and vertical position
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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- E21B19/15—Racking of rods in horizontal position; Handling between horizontal and vertical position
- E21B19/155—Handling between horizontal and vertical position
Definitions
- the present invention relates to a device and a method for handling rod-like components, in particular for a deep drilling device used either onshore or offshore.
- Such deep drilling devices can be used, for example, for vertical drilling with a view to developing deposits.
- the term "deposit” includes, in particular, the occurrence of a substance in liquid, gaseous, or solid form or the presence of energetically usable conditions in geological structures, in particular with regard to crude oil, natural gas, or geothermal energy.
- the term "rod-like component” is understood below to mean, in particular but not exclusively, components whose longitudinal dimension is greater than their transverse dimension. Such components are preferably tubular and are used, for example, for drilling boreholes.
- Vertical drilling is primarily used for the exploitation of oil and gas fields and for the extraction of geothermal energy.
- the principle of the present invention is not limited to use in deep drilling, but can also be used for other drilling devices, for example horizontal drilling devices or inclined drilling devices.
- a vertical drilling device is known, for example, according to the patent specification EP1387924 B1
- a method is known in which a plurality of pipes forming a pipe string in the ground are arranged substantially vertically on a drilling platform prior to installation.
- This patent describes a device and method that ensure that, during the installation or removal of pipes, one of each pair of pipes is securely held by a fastening device.
- a typical method for vertically arranging the pipes involves a conveyor system that has a gripper and that brings the pipes into the desired vertical position.
- a drilling mast 1 is mounted on a substructure 2 made of individual segments.
- a carriage 4, on which a top drive is provided, is movable vertically on the drilling mast 1. If a drill rod 6 is located below the top drive on the carriage 4, this can be inserted into the borehole and a corresponding drilling process can be carried out by the top drive.
- Adjacent to the substructure 2 and at ground level is a drill rod magazine 8 in which the drill rods to be inserted are stored and on which drill rods removed from the borehole are deposited.
- the above-mentioned design of the device can prevent the drilling rig or devices located nearby from being damaged or destroyed during transport to the storage device, and can ensure that the rod-like components are deposited in the storage device with greater safety. This allows increased safety to be implemented even when inserting the rod-like components into the storage device.
- the storage device has at least one conveyor device by which at least two rod-like components can be transported to the transfer device.
- a rod-like component can be removed by the receiving device, and a further rod-like component can be positioned in the storage device either simultaneously or with a slight time delay by a transport device.
- the storage device has a plurality of conveyors, so that the rod-like components can be moved by the conveyor in at least two positions each. In this way, tilting of the rod-like components in the storage device can be avoided.
- a reliable detection of a rod-like component at the predetermined position can be carried out while excluding mechanical errors in a mechanical detection device.
- the present device is preferably further developed in such a way that the mechanical detection device has a lever preloaded in a recess for a rod-like component, the movement of which triggers a detection signal when the rod-like component is attached.
- This simple mechanical design allows for the implementation of a cost-effective detection system with a low failure rate.
- the detection device for contactless detection comprises a light barrier. This allows for the cost-effective implementation of a contactless detection system.
- the length measuring device in addition to the detection device for contactless detection, has a movement device for moving the component inserted in the storage device in its longitudinal direction or for moving the length measuring device in the longitudinal direction of the inserted rod-like component.
- the rod-like component can be moved to a desired position, which can be determined by the length measuring device, or the exact position of the rod-like component can be determined, so that a receiving device for gripping the rod-like component from the storage device can grip it at the desired relative position with respect to its longitudinal direction.
- the length measuring device has a control device by which the movement device can be controlled, so that the rod-like component is arranged in the storage device to be gripped by a receiving device at a defined location.
- the length measuring device, movement device, and control device can interact to bring about a defined state for receiving by the receiving device.
- a device for handling rod-like components on a drilling rig preferably corresponding to the aforementioned basic structure, which device has a receiving device by which the rod-like component can be received by several, preferably two, pairs of gripper arms.
- a receiving device can have a detection lever for the rod-like component in the receiving device, the pivot point of which is fixed with respect to a gripper arm. In this way, reliable detection of rod-like components with different diameters can be implemented in the receiving device.
- a control device can be provided that allows operation of the receiving device only when a rod-like component is detected in the receiving device. This reduces the frequency of errors and prevents accidents.
- a pressure detection device for the hydraulic control pressure or closing pressure for closing the gripper arms can be provided on the receiving device, wherein the control device permits movement of the receiving device only when the rod-like component is detected in the receiving device and at the predetermined detected control pressure. In this way, it can be ensured that movement of the rod-like component can take place not only when the rod-like component is detected in the receiving device, but also only when a desired holding pressure for the rod-like component is applied by the receiving device, thus reducing the susceptibility to errors of the overall system.
- one or more gripper arms are provided with a detection lever, wherein the gripper arm(s) are preferably arranged opposite the receiving opening for the rod-like component. This prevents the presence of the rod-like component in the receiving device from being incorrectly detected if the front pair of gripper arms only loosely grips the rod-like component, thus making safe transport of the rod-like component impossible.
- the invention further provides a device for handling rod-like components on a drilling rig, preferably with the basic structure, which comprises a detection device for the rod-like component on a lifting device arranged above the borehole.
- a device for handling rod-like components on a drilling rig preferably with the basic structure, which comprises a detection device for the rod-like component on a lifting device arranged above the borehole.
- the above-mentioned device is preferably further developed in such a way that the detection device a mechanical lever attached to the lifting device and pivotable in a plane perpendicular to the lifting device, which triggers a detection device for the presence of the rod-like component in the lifting device. In this way, detection can be carried out using simple mechanical means.
- the aforementioned device is preferably further developed in such a way that the detection device has a hydraulic pressure sensor for ensuring the closed state of the lifting device. This allows an assessment of the insertion of the rod-like component based on the state of the lifting device. It is particularly preferred if this is provided in addition to the mechanical lever, because in this way, the presence of the rod-like component in the lifting device can be determined based on two detection signals.
- the detection device comprises a switch for detecting the closed holding device for the rod-like component on the lifting device. This further increases safety, since the closed state of the lifting device can be detected as an alternative or in addition to the aforementioned detection device for the hydraulic pressure.
- the aforementioned device can be further developed in such a way that it has a receiving device for the rod-like component, through which the rod-like component can be transferred to the lifting device and which can be moved upwards by the lifting device.
- a control device is additionally provided which only permits movement of the lifting device with the rod-like component independent of the receiving device after the receiving device has been lifted above the rod-like component by the lifting device. In this way, it can be determined through a mechanical coupling between the lifting device via the rod-like component and the receiving device that the rod-like component is being securely held by the lifting device above the borehole. As a result, it is possible to release the receiving device from the rod-like component with a high degree of reliability, without the risk of the rod-like component moving downwards in an uncontrolled manner.
- the present invention further relates to a device for handling rod-like components on a drilling rig, preferably with the basic structure described above, wherein a detection device for the position of the receiving device and a control device are provided which allows opening of the receiving device with inserted rod-like components only above the storage device, preferably directly above or on this and adjacent to a lifting device above the borehole. In this way, release of the rod-like component on the receiving device outside the desired area can be prevented, thus increasing the safety of the drilling rig.
- control device preferably in a region outside the position above the storage device and preferably in a region adjacent to a lifting device above the borehole, allows a hydraulic pressure to be maintained for holding the rod-like component to the receiving device. In this way, losses can be compensated for without causing an undesired release of the rod-like component.
- a device for handling rod-like components on a drilling rig is further provided, preferably corresponding to the basic structure with two guide elements, preferably designed as a double cone, for the rod-like component, by means of which the rod-like component located above the borehole in a guide or centering device can be centered with respect to a rod-like component located in the borehole.
- Such centering prevents the uncontrolled placement of a rod-like component on a work platform or on a rod located in the borehole.
- it also allows for the automatic screwing of several rod-like components above the borehole.
- the guide elements can be moved synchronously toward each other. This control allows for precise predetermination of the position of the rod-like component and requires minimal equipment complexity.
- a device for handling rod-like components on a drilling rig is further provided, preferably corresponding to the basic structure, which device has a lifting device located above the borehole and a control device that can be controlled by the lifting device, so that after an upward movement of the lifting device with rod-like components located in the borehole, securing wedges can be removed, the removal of the wedges can be confirmed, and a further lowering or lifting of the rod-like component into or out of the borehole can take place.
- a controlled introduction of rod-like components into the borehole or removal of the rod-like components from the borehole can be implemented with a high degree of safety.
- Fig. 2 shows a perspective view of a drilling insert 20 in which the device for handling rod-like components and the inventive method for handling rod-like components can be implemented. It should be noted that in the representation of the drilling rig in Fig. 2 A representation was chosen that depicts elements of the drilling rig and its surroundings relevant to the handling of rod-like components. However, a drilling rig, for example for deep drilling, also has additional units, such as a generator, electrical control units, electrical power distribution modules, pressure accumulators, and the like.
- a Fig. 2 not shown blowout preventer and a Fig. 2 A trip tank may be provided in the substructure.
- the substructure is located on the borehole to be drilled, which continues into the work platform 32 provided above the substructure in the borehole 30. Also arranged on the work platform are a control cabin 34 and a crane 36 for handling objects on the work platform 32.
- the preferably modularly constructed drilling mast 24 Adjacent to the borehole 30 in the longitudinal direction X, as described above, is the preferably modularly constructed drilling mast 24, which in the illustrated embodiment has two interconnected drilling mast segments. Attached to the drilling mast 24 in its longitudinal direction Z, which runs perpendicular to the longitudinal direction X and the transverse direction Y, are toothed racks 38 and guide rails, along which a feed carriage 40 can be moved. At least one gear on the feed carriage 40 is driven by at least one feed motor. Furthermore, holding brakes are formed on the feed carriage, via which the feed carriage 40 can be fixedly arranged on the drilling mast 24.
- the feed carriage further includes a top drive 42 with a receiving device for attaching a drill rod, as well as a rod shaft 44 with an attached elevator 46 for lifting drill rods.
- the elevator is used for rapid installation and removal of the drill rod relative to the borehole.
- the elevator is pivoted away from a connecting line between the top drive and the borehole 30.
- Fig. 2 Not shown is a screwing device, by means of which drill rods are connected to each other at the borehole can be screwed together.
- a drill rod already in the borehole is held to the work platform by wedges (not shown).
- the additional drill rod is positioned vertically above the borehole on the drill rod inserted into the borehole via the pipe handler 26 or the drill rod handling device 26 and screwed to the drill rod in the borehole by means of the screwing device.
- the installation of the drill rods is monitored via the control cabin 34.
- a multitude of monitoring and correction processes were previously necessary, from the insertion of the drill rod into the drill rod magazine 28 to the screwing of the drill rod to another drill rod located in the borehole 30.
- the present invention proposes a multitude of measures to reduce these monitoring and correction processes to a minimum or to eliminate them entirely, so that the operating personnel in the control cabin 34 can concentrate on the tasks associated with creating the borehole or removing drill rods from it, without the focus of their activity being on monitoring the drill rod transport.
- a rotary crane is used to form stacks of drill rods. From this drill rod stack, the drill rods are then transported via another rotary crane, which is an exemplary embodiment of the transport device described below, from the stack to the drill rod magazine 28, in which the drill rods are deposited for collection by the drill rod handling device 26.
- Various safety aspects must be taken into account during transport with the additional crane. First of all, it must be ensured that the drill rods may only be released by the additional crane above the drill rod magazine 28 when the drill rod has been deposited.
- a further possibility is to provide a detection device on the drill rod magazine 28, the output signal of which causes the drill rod to be released on the second crane.
- This additional detection device can be provided as an alternative or in addition to the device for detecting the unloading on the transport device.
- the drill rod can only be released from the second crane above the storage device if the holding device for the drill rod on the second crane is located in a predetermined spatial area above the storage device.
- only a predetermined area above the storage device and towards the stack from which the drill rods are removed by the second crane can be provided for the movement of the drill rod by the second crane. Movement of the drill rod out of this area is prevented by blocking the corresponding translational or rotational movement of the second crane. This latter measure allows the speed of drill rod transport from the stack to the drill rod magazine to be increased while simultaneously ensuring a high level of safety.
- the error rate can be significantly reduced according to the present invention.
- the present invention is not limited to the second crane transporting only one drill rod at a time to the storage device, but two or more rods can be transported by the second crane as required.
- the The drill rods loaded into the drill rod magazine 28 are separated in such a way that they can be individually grasped by a gripper 48 provided on the drill rod handling device 26 and arranged above the borehole 30.
- a gripper 48 provided on the drill rod handling device 26 and arranged above the borehole 30.
- the longitudinal extent X' of the drill rod magazine 28 runs parallel to the longitudinal direction of the arrangement of the borehole center 30 and the center of the drilling mast 24. In this way, the separated drill rod can be grasped from the drill rod magazine 28 by the gripper in the immediate vicinity of the substructure 22, from which the drill rod magazine 28 is a short distance away, and transported to the intended position with minimal space requirements.
- the boring bar magazine 28 has, according to the design, Fig. 3 three conveyor devices 50a, 50b and 50c, each extending in the transverse direction Y and each having a transfer device which is arranged in Fig. 3 is designed as a transfer trough 51a, 51b, 51c and has a respective conveyor chain 54a, 54b, 54c.
- the conveyor devices 50a, 50b, 50c run parallel to one another and their transfer troughs 51a, 51b and 51c are aligned with one another.
- drill rods mounted on the conveyor chains 54a, 54b, 54c can be conveyed by the conveyor chains in the transverse direction Y.
- a separating device is triggered, which can be a cylinder, for example, so that the movement of an individual drill rod into the transfer trough 51a, 51b, 51c is enabled.
- the arrangement of the gripper 48 of the drill rod handling device is preferably carried out in such a way that the gripper 48 can engage in a section between two of the three conveyor devices 50a, 50b, 50c and can grip the drill rod. In the embodiment of Fig. 3 These are the conveyor devices 50a and 50b.
- the gripper 48 with the drill rod then rotates in such a way that the drill rod reaches a vertical position with the shorter end of the drill rod pointing downward. This ensures that a minimum stroke for the gripper 48 is sufficient to position the drill rod above the borehole 30, thus preventing contact with other components of the drilling rig.
- Carriers are preferably arranged on the conveyor chain, which can transport one or a specific number of drill rods on the conveyor chain to the transfer chute 51a, 51b, 51c.
- a drill rod As an alternative to using a separating device on the conveyors, it is possible for a drill rod to be inserted directly into the transfer chute by the second crane, or for predetermined compartments, such as predetermined chambers, to be provided on the conveyor chain, each of which can accommodate only one drill rod. This allows for the drill rod to be safely inserted into the transfer chute 51a, 51b, 51c during further transport by the size of one chamber.
- the present invention is not limited to a transfer chute 51a, 51b, 51c, but can also be used when using any transfer device.
- Fig. 5 discloses the top view of a conveyor device 50d, which instead of the conveyor device 50a in Fig. 3 can be used.
- the conveyor devices 50b and 50c are then designed in a correspondingly comparable manner.
- the conveyor device has a transfer device 51d which is roller-shaped.
- the roller is preferably formed by a double cone whose sections with a smaller diameter are connected to one another.
- Such a transfer device 51d in roller form makes it possible for a drill rod to be placed thereon for reception by the gripper 48.
- the drill rod can be transported in the longitudinal direction X' and thus the drill rod can be aligned so that gripping by the gripper 48 in a defined position is facilitated.
- the separation of the drill rods can also be triggered by a corresponding forward movement of the conveyor chain.
- the position of the drill rod is recorded beforehand.
- the detection device 58 shown in the perspective view has an angle lever 60 which is actuated by the insertion of a drill rod into a recess 62 in the holder for the angle lever 60 in Figure 6 is pressed downward.
- a switch flag 66 is attached to this angle lever 60 and is movable with it. When this switch flag 66 comes close to a sensor 68 attached to the holder 66, this sensor 68 is triggered and emits a signal indicating the presence of the drill rod in the recess 62.
- the angle lever 60 is preloaded by a spring 70 in such a way that it projects into the recess 62.
- the aforementioned detection device 58 is not limited to indicating the presence of a drill rod in the transfer chute.
- FIG. 7 In the top view of Figure 7 is a variant of the design of the boring bar magazine 28 of Figure 3 displayed in which a variety of recording devices 58a-g are arranged both between the conveyor devices 50a, 50b, 50c and outside of them. The distance between the detection devices 58a-g is determined by a stop 72, which is Figure 7 on the right-hand side.
- the two detection devices 58g and 58f which are provided outside the area between the conveyor devices 50a, 50b and 50c, are intended for the case that, for example, the drill rod is positioned too far out of alignment.
- the corresponding detection devices 58a-g are triggered depending on the drill rod length. Due to the arrangement of the drill rod in the transfer chute 51a, 51b, 51c, either the drilling gripper 48 can grip the drill rod in one position or the stroke of the gripper 48 can be adjusted accordingly so that a suitable transfer to the elevator on the drilling mast can take place.
- an error message can be generated.
- An error message can also be generated if signals from proximity switches or detection devices are detected, which is not possible if they are triggered together when inserting a continuous drill rod.
- FIG. 5 A light barrier 74 is shown, which triggers a detection signal when the boring bar is applied to the transfer device 51d.
- the use of a light barrier 74 is particularly advantageous in connection with the translational movement of a boring bar in the transfer device.
- the boring bar can be set to the exact position in which, for example, after the boring bar has been detected by the light barrier, it is no longer in the light barrier. In this way, a predefined position of the boring bar can be provided in the boring bar magazine 28, thus enabling it to be picked up by the gripper 48 in a defined position.
- the drill rod As an alternative to the fixed arrangement of one or more light barriers 74, it is also possible to move the drill rod, for example, via a motor 56 in Figure 5 to move the light barrier. In this way, the drill rod remains in the same relative position in the drill rod magazine, but its position in the drill rod magazine 28 can be predicted with accuracy, thus enabling appropriate actuation of the receiving device and precise positioning of the drill rod above the borehole 30.
- Figure 8 1 shows a plan view of a drilling rig with the drill rod magazine 28, in which a drill rod 76 is held by the gripper 48 in the longitudinal direction X above the drill rod magazine 28 and in which the light barrier 74 is shown. From this plan view, it can be seen that due to the parallel arrangement of the longitudinal direction X of the drilling rig and the longitudinal direction X' of the drill rod magazine, a space-saving arrangement of the drill rod magazine 28 next to the substructure is possible and the gripper 48 and the drill rod 76 can grip without movement in the transverse direction Y and can pivot towards the borehole 30 with little space requirement.
- the drill rod handling device 26 which is also referred to below as the receiving device, has a guide frame 80, a lifting carriage 82, a pivot arm 84, a gripper rotating device 86, and the gripper 48.
- the guide frame 80 is mounted in a lateral recess 88 of the base 22 and is preferably of modular construction, so that the guide frame 80 can be assembled from several parts.
- the guide frame 80 In its lower section, in which the guide frame is located in the substructure, it can be attached directly to the substructure. In the area above the work platform 32, the guide frame 80 is attached to a lattice mast 90.
- both guide surfaces and, for example, racks are provided for moving the lifting carriage on the guide frame in the Z direction.
- the guide surfaces and the racks can also be arranged in a modular manner.
- the pivot arm 84 can be pivoted on the lifting carriage 82, preferably by 180° or less.
- the gripper 48 can be rotated via the gripper rotation device 86.
- the drill rod magazine 28 be adjacent to the base in such a way that a change in the length of the pivot arm 84 is not necessary to perform the described movement.
- the present invention increases the safety and/or the degree of automation.
- Figure 9a shows a side view of the drilling gripper 48 according to the invention in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the gripper.
- Figure 9b shows a lever mechanism for gripping the existing drill rod in the gripper in the front view and
- Figure 9c shows the top view of the lever arrangement for the gripper according to the invention.
- the gripper 48 essentially comprises a gripper body 100 and a plurality of Figure 3 four gripper arm assemblies 102 attached thereto. These gripper arm assemblies 102 are Figure 9A operated by hydraulic cylinders 102a, 104b. Each gripper arm assembly has two pairs of gripper arms, which can be moved by the same angular amount under the control of the hydraulic cylinders 104, 104b.
- Figure 9A A pair of gripper arms 106a, 106b and a pair of gripper arms 108a, 108b are shown. In this Figure 9A In the open position of the gripper 48 shown, the gripper arm 108b belonging to the gripper arm 108a is not visible. When the gripper arm pairs 106, 106b and 108a, 108b are actuated, they move toward a drill rod center point that is independent of the diameter of the drill rod.
- the lever assembly 110 is provided on the gripper arm 108a.
- the lever assembly 110 has an element 112 that can be rigidly attached to the gripper arm 108a and a lever 114 that is rotatably attached thereto.
- the lever 114 is preloaded at its pivot point via a rubber spring element 116 toward the space 118 between the gripper arms for inserting the drill rod.
- a signal is triggered in a sensor 120 provided on the lever 114 and element 112, which indicates the presence of the drill rod in the gripper 48.
- the present invention is not limited to a rubber spring element 116; any desired preloading device for the lever in the space 118 between the gripper arms can be provided.
- the sensor 120 is preferably an inductive proximity switch.
- the lever is provided on a gripper arm pair 108a, 108b arranged adjacent to the boom 100 in order to avoid misdetection which would occur if it were provided on the outer gripper arm pair 106a, 106b.
- the object is a safe transfer between the Figure 4 illustrated drill rod handling device 26 and the elevator 46, which represents a lifting device for drill rods above the borehole.
- Figure 10 shows the elevator 46 with inserted drill rod 76 in more detail.
- the elevator 46 has two half-shells 130a, 130b, which are hydraulically closed to grip the drill rod 76.
- a lever 132 is provided above the half-shells 130a, 130b, which is preloaded toward the drill rod 76.
- the preload can be generated, for example, by a square that is preloaded in one direction by rubber elements.
- the lever Since the drill rod 76 is pivoted between the half-shells 130a, 130b by the gripper 48, the lever must be arranged in such a way that it is pushed back during the pivoting-in process.
- a predetermined pressure builds up in the locking cylinders for the half-shells. This pressure can be measured and used, in addition to an actuation signal generated by the lever 132, for example via proximity sensors, to determine the drill rod 76 located in the elevator.
- the safety brackets 134, 136 provided on the drilling mast are also brought into the locked position when the drill rod is in the elevator, so that regardless of the type of error, the drill rod can be prevented from falling from the drilling mast.
- the position of the drill rod handling device 26 and/or the gripper 48 be detected before the drill rod is loaded onto the drill rod magazine 26 or released at the elevator 46. This circumstance further increases safety.
- the circuit arrangement for the hydraulic supply of the drill rod handling device can be designed in such a way that in the area outside the defined spaces for release, only a supply of pressure in the closing direction is possible, for example, to compensate for leaks, but not the opening of the gripper.
- the drill rod is centered relative to a screwing device above the borehole 30. Furthermore, a secure removal of the wedges should be possible.
- a rod centering device shown schematically in plan view, is provided above the borehole 30 and a screwing device (not shown).
- Figure 11 a whose individual element in Figure 11b is shown.
- Such a rod centering device is intended to position a drill rod arranged off-center from the borehole 30 centrally above the borehole.
- the rod centering device 140 has two centering elements 142a, 142b, of which the centering element 142a is shown in the perspective view in Figure 11b
- the centering element 142a has a guide element 144a that is rotatably mounted in a fork 146a and is preferably designed as a double cone with a groove between the small diameters of the cone.
- the fork 146a is actuated by a hydraulic cylinder 148a and held in constant alignment by two guide rods 150a.
- Two of these centering elements 142a, 142b are arranged opposite one another and are subjected to hydraulic pressure in a path-synchronized manner. In this way, the drill rod is positively guided over the borehole 30.
- the rod centering device 140 is used after the drill rod has been detected in the elevator 46 and before it is screwed to another drill rod located in the borehole 30.
- the inserted drill rod is screwed to the drill rod located in the borehole 30.
- the top drive is then moved upwards with the drill rod.
- the wedges used to wedge the drill string located in the borehole 30 are then removed, and a detection device detects that the wedges have been removed. Only after this detection signal is the drill rod, last inserted by the drill rod handling device 26, lowered into the borehole. During this lowering, force detection can be performed to detect any wedges still located in the borehole. If such an obstacle is detected, the top drive can be shut down in an emergency.
- the present invention is not limited to the insertion of a drill rod into a borehole, but can also be carried out in the opposite direction, with the recording procedure being reversed. To better compare the installation and removal processes, the installation and removal methods are described below.
- the installation process is described. After the length of the drill rod is recorded in the drill rod magazine, the drill rod is picked up by the drill rod handling device. If the existing drill rod is detected in the drill rod handling device and, optionally, the corresponding hydraulic pressure is applied, the drill rod handling device moves to the waiting position. Upon receiving a corresponding installation signal, the drill rod handling device pivots to the transfer position, while the top drive moves to the takeover position. The elevator is pivoted in and closed. The "Elevator closed" signal is generated depending on the sensor signals mentioned, and the drill rod is detected in the elevator. If a drill rod is detected in the elevator, the top drive moves upwards. If the drill rod handling device moves with it, it is detected and decelerated. of the top drive, followed by the opening of the gripper of the drill rod handling device. The gripper of the drill rod handling device then pivots toward the drill rod magazine to receive a new rod.
- the top drive is first pulled upwards, and the wedges above the borehole are opened.
- the wedge opening signal is given, the top drive is moved downwards, and the rods are re-attached to the wedges.
- the elevator is then opened and its open position is confirmed. This is followed by the elevator swinging out, and with the elevator still in the swing, the top drive is moved upwards to the waiting position. Further rod installation is then possible.
- the elevator moves upwards to relieve the wedges, the wedges are opened, and the top drive moves upwards by one rod length.
- the drill string is suspended in the wedges.
- the drill string is then unscrewed.
- the grab then pivots in.
- the grippers of the drill rod handling device are closed, and when a drill rod is detected in the drill rod handling device, the elevator is opened and pivoted away. With the elevator pivoted out, the top drive is pulled upward, the gripper pivots out, and the rod is deposited in the drill rod magazine. If a signal is generated that no drill rod is present in the gripper and the rod is present in the drill rod magazine, the drill rod gripper is moved to the waiting position and the top drive is moved down to the receiving position to prepare for the removal of additional rod.
- a further device and a further method for handling rod-like components can be provided.
- This device and this method relate to the removal of the drill rods and the provision of the drill rods with caps, respectively.
- the drill rod handling device can be provided, for example, adjacent to the gripper, with a drilling fluid receiving device, for example, a trough-shaped element.
- a drilling fluid receiving device for example, a trough-shaped element. This trough-shaped element allows pipe fluid to escape from the drill rod when the drill rod is removed and prevents the work platform 32 and the surrounding area from becoming contaminated with drilling fluid.
- a device is provided on the drill rod magazine that provides protective caps to either one or both sides of the drill rods loaded into the drill rod magazine. This makes it possible to avoid manual work by the operating personnel.
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Handhabung von stangenartigen Bauteilen, insbesondere für eine Tiefbohrvorrichtung, die entweder im Onshore-Bereich oder im Offshore-Bereich zum Einsatz kommt. Der Einsatz derartiger Tiefbohrvorrichtungen kann beispielsweise zum Vertikalbohren im Hinblick auf die Erschließung von Lagerstätten erfolgen. Der Begriff "Lagerstätte" beinhaltet dabei insbesondere das Vorkommen eines Stoffes in flüssiger, gasförmiger oder fester Form oder das Vorliegen von energetisch nutzbaren Verhältnissen in geologischen Strukturen, insbesondere in Bezug auf Erdöl, Erdgas oder geothermische Energie. Mit der Bezeichnung "stangenartiges Bauteil" werden nachfolgend insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, derartige Bauteile verstanden, deren Längsausdehnung größer als deren Querausdehnung ist. Derartige Bauteile sind bevorzugt rohrartig ausgestaltet und dienen beispielsweise zum Einbringen von Bohrungen.The present invention relates to a device and a method for handling rod-like components, in particular for a deep drilling device used either onshore or offshore. Such deep drilling devices can be used, for example, for vertical drilling with a view to developing deposits. The term "deposit" includes, in particular, the occurrence of a substance in liquid, gaseous, or solid form or the presence of energetically usable conditions in geological structures, in particular with regard to crude oil, natural gas, or geothermal energy. The term "rod-like component" is understood below to mean, in particular but not exclusively, components whose longitudinal dimension is greater than their transverse dimension. Such components are preferably tubular and are used, for example, for drilling boreholes.
Das Vertikalbohren gelangt bevorzugt zur Ausbeutung von Öl- und Gasfeldern und bei der Gewinnung von geothermischer Energie zum Einsatz.Vertical drilling is primarily used for the exploitation of oil and gas fields and for the extraction of geothermal energy.
Das Prinzip der vorliegenden Erfindung ist nicht auf einen Einsatz beim Tiefbohren beschränkt, sondern kann beispielsweise auch für andere Bohrvorrichtungen, zum Beispiel für horizontale Bohrvorrichtungen oder Schrägbohrvorrichtungen, verwendet werden.The principle of the present invention is not limited to use in deep drilling, but can also be used for other drilling devices, for example horizontal drilling devices or inclined drilling devices.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vertikalbohrvorrichtung beispielsweise entsprechend der Patentschrift
Eine Verbesserung in Bezug auf das in der
Zwar entfällt bei einem derartigen Pipehandlingsystem, wie es in dem nächstkommenden Stand der Technik D
Es ist zu beachten, dass bei herkömmlichen Onshore-Bohranlagen das Einbringen von Bohrstangen in das Magazin 8 häufig manuell oder vermittels Gabelstapler vorgenommen wird, was das sichere einzelne Greifen von Bohrstangen zusätzlich erschwert.It should be noted that in conventional onshore drilling rigs, the insertion of drill rods into
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Handhabung von stangenartigen Bauteilen, insbesondere für Tiefbohrvorrichtungen, vorzusehen durch die eine automatisierte und/oder sichere Handhabung der stangenartigen Bauteile, insbesondere Bohrstangen, bis zum Einbringen in ein Bohrloch und ab dem Entfernen aus dem Bohrloch sicherstellt. Es wird ferner bevorzugt, wenn durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Handhabung von stangenartigen Bauteilen eine Umsetzung sowohl bei Onshore-Bohranlagen als auch bei Offshore-Bohranlagen möglich ist.The object of the invention is to provide a device and a method for handling rod-like components, in particular for deep drilling devices, which ensure automated and/or safe handling of the rod-like components, in particular drill rods, up to and including their insertion into a borehole and from their removal from the borehole. It is further preferred if the device and method according to the invention for handling rod-like components allow implementation in both onshore and offshore drilling rigs.
Diese Aufgabe wird durch Verfahren und Vorrichtungen zur Handhabung von stangenartigen Bauteilen entsprechend den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by methods and devices for handling rod-like components according to the independent claims. Further developments according to the invention are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Handhabung von stangenartigen Bauteilen vorgesehen, die eine Ablageeinrichtung für stangeartige Bauteile, in der stangenartige Bauteile ablegbar sind, eine Hubeinrichtung, die einen Hubschlitten, eine Führungseinrichtung zum Führen des Hubschlittens und einen Antrieb zum Verfahren des Hubschlittens aufweist, und einer an dem Hubschlitten angebrachte Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen eines stangenartigen Bauteils von der Ablageeinrichtung aufweist, wobei die Aufnahmeeinrichtung in Bezug auf den Hubschlitten in einer zu der Verfahrrichtung des Hubschlittens senkrechten Ebene in einer solchen Weise schwenkbar ist, dass ein stangenartiges Bauteil oberhalb eines Bohrloches anordenbar ist. Auf diese Weise kann der Transport von stangenartigen Bauteilen von der Ablageeinrichtung bis oberhalb des Bohrloches durch eine Einrichtung vorgenommen werden und ein Höhenunterschied überwunden werden. Es wird bevorzugt, dass die stangenartigen Bauteile in der Ablageeinrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Verbindungslinie zwischen Bohrlochmitte und Mitte des Bohrmastes ablegbar sind. Durch eine derartige Anordnung ist neben einer kompakten Bauweise der Bohranlage mit Ablageeinrichtung auch ein raumökonomisches Entnehmen aus der Ablageeinrichtung möglich. Die vorstehend genannte Vorrichtung zur Handhabung von stangenartigen Bauteilen wird nachfolgend als Grundstruktur bezeichnet.According to the invention, a device for handling rod-like components is provided, which comprises a storage device for rod-like components, in on which rod-like components can be deposited, a lifting device which has a lifting carriage, a guide device for guiding the lifting carriage and a drive for moving the lifting carriage, and a receiving device attached to the lifting carriage for receiving a rod-like component from the depositing device, wherein the receiving device can be pivoted with respect to the lifting carriage in a plane perpendicular to the direction of travel of the lifting carriage in such a way that a rod-like component can be arranged above a borehole. In this way, the transport of rod-like components from the depositing device to above the borehole can be carried out by one device and a height difference can be overcome. It is preferred that the rod-like components can be deposited in the depositing device essentially parallel to a connecting line between the center of the borehole and the center of the drilling mast. Such an arrangement not only enables a compact design of the drilling rig with the depositing device but also space-efficient removal from the depositing device. The above-mentioned device for handling rod-like components is hereinafter referred to as the basic structure.
Erfindungsgemäß kann ferner eine Vorrichtung zur Handhabung von stangenartigen Bauteilen an einer Bohranlage, vorzugsweise mit der vorstehenden Grundstruktur, vorgesehen werden, wobei diese Vorrichtung eine Transporteinrichtung und eine Steuereinrichtung aufweist. Die Transporteinrichtung ist für den Transport der stangenartigen Bauteile von einer Zwischenablageeinrichtung zu einer Ablageeinrichtung für stangenartige Bauteile bestimmt, wobei ein oder mehrere stangenartige Bauteile von der Ablageeinrichtung durch eine Aufnahmeeinrichtung abnehmbar sind. Die Steuereinrichtung ist zur Steuerung der Transporteinrichtung bestimmt und durch diese ist die Transporteinrichtung mit einer solchen Weise steuerbar, dass eine Freigabe eines stangenartigen Bauteils bei der Ablageeinrichtung in Abhängigkeit von einer Relativposition der Transporteinrichtung in Bezug auf die Ablageeinrichtung erfolgen kann. Durch die vorstehend genannte Gestaltung der Vorrichtung kann verhindert werden, dass während eines Transportes zur Ablageeinrichtung die Bohranlage oder in der Nähe von diesen befindliche Einrichtungen beschädigt oder zerstört werden und kann ein Ablegen der stangenartigen Bauteile mit höherer Sicherheit in der Ablageeinrichtung sichergestellt werden. Dadurch lässt sich bereits beim Einbringen der stangenartigen Bauteile in die Ablageeinrichtung eine erhöhte Sicherheit umsetzen.According to the invention, a device for handling rod-like components on a drilling rig, preferably with the above basic structure, can be provided, wherein this device has a transport device and a control device. The transport device is intended for transporting the rod-like components from an intermediate storage device to a storage device for rod-like components, wherein one or more rod-like components can be removed from the storage device by a receiving device. The control device is intended for controlling the transport device, and the transport device can be controlled by this in such a way that a rod-like component can be released from the storage device depending on a relative position of the transport device with respect to the storage device. The above-mentioned design of the device can prevent the drilling rig or devices located nearby from being damaged or destroyed during transport to the storage device, and can ensure that the rod-like components are deposited in the storage device with greater safety. This allows increased safety to be implemented even when inserting the rod-like components into the storage device.
Es wird bevorzugt, wenn die vorstehend genannte Vorrichtung eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen in Bezug auf das Aufbringen auf die Ablageeinrichtung aufweist. Dabei wird bevorzugt, dass die Entlastung an der Transporteinrichtung erfasst wird. Beim Erfassen der Entlastung an der Transporteinrichtung, beispielsweise an einem Kran, kann sichergestellt werden, dass das stangenartige Bauteil aufliegt und somit eine unkontrollierte Abwärtsbewegung des stangenartigen Bauteils bei der Freigabe durch die Transporteinrichtung mit höherer Sicherheit ausgeschlossen wird.It is preferred if the aforementioned device has a detection device for detecting the application to the depositing device. In this case, it is preferred that the unloading be detected at the transport device. By detecting the unloading at the transport device, for example, at a crane, it can be ensured that the rod-like component is resting, thus preventing an uncontrolled downward movement of the rod-like component upon release by the transport device with greater certainty.
Alternativ oder in Ergänzung dazu kann in der vorstehend genannten Vorrichtung eine Erfassungseinrichtung an der Ablageeinrichtung vorgesehen sein, die das Aufbringen eines oder mehrerer stangenartiger Bauteile auf die Ablageeinrichtung erfasst. Durch eine derartige Erfassung kann sichergestellt werden, dass das stangenartige Bauteil auf die Ablageeinrichtung und nicht beispielsweise durch eine unkontrollierte Neigung des stangenartigen Bauteils auf einen Abschnitt in der Umgebung der Ablageeinrichtung aufsitzt.Alternatively or additionally, the aforementioned device may provide a detection device on the depositing device that detects the placement of one or more rod-like components onto the depositing device. Such detection can ensure that the rod-like component rests on the depositing device and not, for example, due to an uncontrolled inclination of the rod-like component onto a section in the vicinity of the depositing device.
Es wird ferner bevorzugt, wenn bei der vorstehend genannten Vorrichtung die Steuereinrichtung die Freigabe des oder der stangenartigen Bauteile in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Relativposition zur Ablageeinrichtung gestattet. Diese Abhängigkeit der Freigabe von der Relativposition ermöglicht es, einen nahen Bereich oberhalb der Ablageeinrichtung festzulegen, indem nur eine Freigabe erfolgen kann. Dadurch kann auch im stärkeren Maße sichergestellt werden, dass sich das stangenartige Bauteil in einer gewünschten Position an der Ablageeinrichtung befindet.It is further preferred if, in the aforementioned device, the control device allows the release of the rod-like component(s) depending on a predetermined relative position to the storage device. This dependence of the release on the relative position makes it possible to define a close area above the storage device in which only one release can occur. This also makes it possible to ensure to a greater extent that the rod-like component is located in a desired position on the storage device.
Die vorstehend genannte Vorrichtung kann in einer solchen Weise weitergebildet sein, dass diese eine Erfassungseinrichtung für die Relativposition der/des stangenartigen Bauteils an der Transporteinrichtung in Bezug auf die Ablageeinrichtung aufweist. Ferner kann eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Erfassungseinrichtung für die Relativposition eine Bewegung des stangenartigen Bauteils bzw. der stangenartigen Bauteile an der Transporteinrichtung nur in einem bestimmten Raum gestatten. Auf diese Weise kann dreidimensional festgelegt werden, in welchem Bereich sich das stangenartige Bauteil oberhalb der Ablageeinrichtung und in einem benachbarten Bereich befinden kann. Somit können eine Fehlbedienung der Transporteinrichtung und eine Beschädigung der Bohranlage mit höherer Sicherheit ausgeschlossen werden und die Automatisierung der Bohranlage und des Pipehandlings im verstärkten Maße umgesetzt werden.The aforementioned device can be further developed in such a way that it has a detection device for the relative position of the rod-like component(s) on the transport device with respect to the storage device. Furthermore, a control device can permit movement of the rod-like component(s) on the transport device only within a specific space depending on an output signal of the detection device for the relative position. In this way, it is possible to define three-dimensionally in which area the rod-like component can be located above the storage device and in an adjacent area. Thus, incorrect operation of the transport device and damage to the drilling rig can be ruled out with greater certainty, and the automation of the drilling rig and pipe handling can be implemented to a greater extent.
Es wird bevorzugt, dass bei der vorstehend genannten Vorrichtung die Erfassungseinrichtung für die Relativposition eine oder mehrere Positionsgeber an der Transporteinrichtung aufweist. Derartige Positionsgeber sind beispielsweise Drehgeber oder Längenmesssysteme. Durch eine derartige Detektierung des Haltelementes für ein stangenartiges Bauteil an der Transporteinrichtung kann die Position des stangenartigen Bauteils im Raum effizient bestimmt werden, ohne dass eine Ermittlung der realen Lage des stangenartigen Bauteils beispielsweise durch berührungslose Abtastung notwendig ist. Alternativ dazu lässt sich natürlich auch die Position des stangenartigen Bauteils im Raum durch mechanische Elemente, beispielsweise einer Transporteinrichtung, oder berührungslos erfassen.It is preferred that, in the aforementioned device, the detection device for the relative position comprises one or more position sensors on the transport device. Such position sensors are, for example, rotary encoders or length measuring systems. By detecting the holding element for a rod-like component on the transport device in this way, the position of the rod-like component in space can be efficiently determined without the need to determine the actual position of the rod-like component, for example, by contactless scanning. Alternatively, the position of the rod-like component in space can of course also be determined by mechanical elements, for example, a transport device. or contactless detection.
Die Transporteinrichtung ist bevorzugt ein Kran, wodurch beengten Raumverhältnissen bei einer Offshore-Bohranlage, jedoch auch bei einer Onshore-Bohranlage Rechnung getragen werden kann und Fehlbedienungen beispielsweise bei einem Transport der stangenartigen Bauteile mittels Gabelstapler ausgeschlossen werden können.The transport device is preferably a crane, which allows for the confined space conditions of an offshore drilling rig, but also of an onshore drilling rig, and eliminates the risk of operating errors, for example when transporting the rod-like components using a forklift.
Erfindungsgemäß wird ferner eine Vorrichtung zur Handhabung von stangenartigen Bauteilen in einer Bohranlage, vorzugsweise entsprechend der Grundstruktur vorgesehen, die eine Ablageeinrichtung für stangenartige Bauteile aufweist, die zumindest eine Übergabeeinrichtung für die einzelne Entnahme des stangenartigen Bauteils durch eine Aufnahmeeinrichtung aufweist. In eine derartige Übergabeeinrichtung, die beispielsweise eine Übergaberinne sein kann, ist ein stangenartiges Bauteil entweder durch eine Transporteinrichtung für den Transport der stangenartigen Bauteile zur Ablageeinrichtung einbringbar oder durch eine in der Ablageeinrichtung vorgesehene Vereinzeleinrichtung in Abhängigkeit von einem Erfassungssignal für die Position des stangenartigen Bauteils an der Ablageeinrichtung einbringbar. Eine derartige Vereinzeleinrichtung kann beispielsweise einen Hubzylinder aufweisen. Beim Einbringen des stangenartigen Bauteils in die Übergabeeinrichtung durch die Transporteinrichtung lässt sich ein stangenartiges Bauteil bereits in einer Weise einbringen, dass eine sichere einzelne Entnahme des stangenartigen Bauteils durch die Aufnahmeeinrichtung sichergestellt werden kann. Bei der Verwendung von Vereinzelungseinrichtungen an der Ablageeinrichtung lässt sich eine Vielzahl von stangenartigen Bauteilen in der Ablageeinrichtung zuerst vorsehen, und in Abhängigkeit von der Position eines einzelnen stangenartigen Bauteils an der Ablageeinrichtung eine Vereinzelung vornehmen. Dadurch können die Genauigkeitsanforderungen beim Transport von stangenartigen Bauteilen in die Ablageeinrichtung verringert werden und dennoch eine einzelne Aufnahme der stangenartigen Bauteile durch die Aufnahmeeinrichtung sichergestellt werden.According to the invention, a device for handling rod-like components in a drilling rig is further provided, preferably corresponding to the basic structure, which has a storage device for rod-like components, which has at least one transfer device for the individual removal of the rod-like component by a receiving device. Into such a transfer device, which can be a transfer chute, for example, a rod-like component can be introduced either by a transport device for transporting the rod-like components to the storage device or by a separating device provided in the storage device depending on a detection signal for the position of the rod-like component on the storage device. Such a separating device can, for example, have a lifting cylinder. When the rod-like component is introduced into the transfer device by the transport device, a rod-like component can already be introduced in such a way that a safe individual removal of the rod-like component by the receiving device can be ensured. When using separation devices on the storage device, a large number of rod-like components can be initially positioned in the storage device, and separation can be performed depending on the position of an individual rod-like component on the storage device. This reduces the accuracy requirements for transporting rod-like components into the storage device while still ensuring that the receiving device picks up the rod-like components individually.
Bei der vorstehend genannten Vorrichtung wird bevorzugt, wenn die Ablageeinrichtung zumindest eine Fördereinrichtung aufweist, die zumindest einen an einer Förderkette angeordneten Mitnehmer bzw. eine Vielzahl von an einer Förderkette angeordnete Mitnehmern aufweist, durch den/die jeweils ein stangenartiges Bauteil zur Position der Aufnahme durch die Aufnahmeeinrichtung transportierbar ist. Dadurch lässt sich eine parallele Anordnung der stangenartigen Bauteile auf der Ablageeinrichtung realisieren.In the aforementioned device, it is preferred if the storage device comprises at least one conveyor device having at least one carrier arranged on a conveyor chain or a plurality of carriers arranged on a conveyor chain, by means of which a rod-like component can be transported to the receiving position by the receiving device. This allows a parallel arrangement of the rod-like components on the storage device to be realized.
Es wird ferner bevorzugt, wenn die Ablageeinrichtung zumindest eine Fördereinrichtung aufweist, durch die zumindest zwei stangenartige Bauteile zu der Übergabeeinrichtung transportierbar sind. Auf diese Weise lässt sich durch die Aufnahmeeinrichtung ein stangenartiges Bauteil entnehmen und entweder gleichzeitig oder mit geringem Zeitversatz durch eine Transporteinrichtung ein weiteres stangenartiges Bauteil in der Ablageeinrichtung positionieren.It is further preferred if the storage device has at least one conveyor device by which at least two rod-like components can be transported to the transfer device. In this way, a rod-like component can be removed by the receiving device, and a further rod-like component can be positioned in the storage device either simultaneously or with a slight time delay by a transport device.
Ferner wird bevorzugt, wenn die Ablageeinrichtung eine Vielzahl von Fördereinrichtungen aufweist, so dass die stangenartigen Bauteile an zumindest jeweils zwei Positionen durch die Fördereinrichtung bewegbar sind. Auf diese Weise lässt sich ein Schrägstellen der stangenartigen Bauteile in der Ablageeinrichtung vermeiden.Furthermore, it is preferred if the storage device has a plurality of conveyors, so that the rod-like components can be moved by the conveyor in at least two positions each. In this way, tilting of the rod-like components in the storage device can be avoided.
Es wird besonders bevorzugt, wenn die Ablageeinrichtung drei Fördereinrichtungen aufweist und die Ablageeinrichtung in Bezug auf die Aufnahmeeinrichtung mit einer solchen Weise angeordnet ist, dass das stangenartige Bauteil durch die Aufnahmeeinrichtung zwischen zwei Fördereinrichtungen und der Ablageeinrichtung entnehmbar ist. Die Lagerung eines stangenartigen Bauteils auf drei Fördereinrichtungen ermöglicht ein sicheres Halten des stangenartigen Bauteils bei dem insbesondere bei Tiefbohranlagen üblichen Längen von Bohrstangen. Die Entnahme des stangenartigen Bauteils zwischen zwei der drei Fördereinrichtungen ermöglicht eine Entnahme außerhalb des Massenmittelpunktes und somit einen vereinfachten Transport des stangenartigen Bauteils und eine geringe Bauhöhe einer Hubeinrichtung für die stangenartigen Bauteile an der Aufnahmeeinrichtung.It is particularly preferred if the storage device has three conveyor devices and the storage device is arranged with respect to the receiving device in such a way that the rod-like component can be removed by the receiving device between two conveyor devices and the storage device. The storage of a rod-like component on three conveyor devices enables the rod-like component to be securely held, particularly with drill rod lengths that are common in deep drilling rigs. The removal of the rod-like component between two of the three conveyor devices enables removal outside the center of mass and thus simplified transport of the rod-like component and a low overall height of a lifting device for the rod-like components on the receiving device.
Erfindungsgemäß wird ferner eine Vorrichtung zur Handhabung von stangenartigen Bauteilen an einer Bohranlage, vorzugsweise entsprechend der Grundstruktur, mit einer Ablageeinrichtung vorgesehen, die eine Einrichtung zum Messen der Länge des stangenartigen Bauteils aufweist. Die Längenmesseinrichtung weist entweder zumindest zwei mechanische Erfassungseinrichtungen auf, durch die jeweils das eingebrachte stangenartige Bauteil erfassbar ist, oder weist eine Erfassungseinrichtung zum berührungslosen Erfassen des stangenartigen Bauteils an einer vorbestimmten Position auf. Durch mechanische Erfassungseinrichtungen kann mit akzeptabler Genauigkeit die Position eines stangenartigen Bauteils in der Ablageeinrichtung bestimmt werden und somit eine genaue Entnahme durch die Aufnahmeeinrichtung erleichtert werden.According to the invention, a device for handling rod-like components on a drilling rig, preferably corresponding to the basic structure, is further provided with a storage device that has a device for measuring the length of the rod-like component. The length-measuring device either has at least two mechanical detection devices, each of which can detect the inserted rod-like component, or has a detection device for contactless detection of the rod-like component at a predetermined position. Mechanical detection devices can determine the position of a rod-like component in the storage device with acceptable accuracy, thus facilitating precise removal by the receiving device.
Beim berührungslosen Erfassen von stangenartigen Bauteilen an einer vorbestimmten Position lässt sich unter Ausschluss mechanischer Fehler bei einer mechanischen Erfassungseinrichtung ein sicheres Detektieren eines stangenartigen Bauteils an der vorbestimmten Position vornehmen.When contactless detecting rod-like components at a predetermined position, a reliable detection of a rod-like component at the predetermined position can be carried out while excluding mechanical errors in a mechanical detection device.
Die vorliegende Vorrichtung ist vorzugsweise in einer solchen Weise weitergebildet, dass die mechanische Erfassungseinrichtung jeweils einen in einer Einbringvertiefung für ein stangenartiges Bauteil vorgespannten Hebel aufweist, durch dessen Bewegung bei angebrachten stangenartigen Bauteil ein Erfassungssignal auslösbar ist. Durch diese einfache mechanische Gestaltung lässt sich ein kostengünstiges Erfassungssystem mit geringer Ausfallrate umsetzen.The present device is preferably further developed in such a way that the mechanical detection device has a lever preloaded in a recess for a rod-like component, the movement of which triggers a detection signal when the rod-like component is attached. This simple mechanical design allows for the implementation of a cost-effective detection system with a low failure rate.
Es wird ferner bevorzugt, wenn zumindest zwei Erfassungseinrichtungen zum berührungslosen Erfassen vorgesehen sind, durch die in Längsrichtung des stangenartigen Bauteils entgegengesetzt liegende Abschnitte des stangenartigen Bauteils erfassbar sind. Auf diese Weise kann mit einem Messvorgang festgestellt werden, in welcher Richtung ein stangenartiges Bauteil von der gewünschten Position des stangenartigen Bauteils auf der Ablageeinrichtung abweicht.It is further preferred if at least two Detection devices for contactless detection are provided, by means of which sections of the rod-like component located opposite each other in the longitudinal direction of the rod-like component can be detected. In this way, a single measuring process can determine the direction in which a rod-like component deviates from the desired position of the rod-like component on the storage device.
Bei der vorstehend genannten Vorrichtung wird bevorzugt, wenn die Erfassungseinrichtung zum berührungslosen Erfassen eine Lichtschranke aufweist. Dadurch lässt sich kostengünstig ein berührungsloses Erfassungssystem umsetzen.In the aforementioned device, it is preferred if the detection device for contactless detection comprises a light barrier. This allows for the cost-effective implementation of a contactless detection system.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ferner bevorzugt, wenn die Längenmesseinrichtung neben der Erfassungseinrichtung zum berührungslosen Erfassen eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen des in der Ablageeinrichtung eingebrachten Bauteils in seiner Längsrichtung oder zum Bewegen der Längenmesseinrichtung in Längsrichtung des eingebrachten stangenartigen Bauteils aufweist. Auf diese Weise lässt sich entweder das stangenartige Bauteil in eine gewünschte Position verschieben, die durch die Längenmesseinrichtung feststellbar ist, oder es lässt sich die genaue Lage des stangenartigen Bauteils ermitteln, so dass eine Aufnahmeeinrichtung zum Greifen des stangenartigen Bauteils aus der Ablageeinrichtung dieses an der gewünschten Relativposition in Bezug auf seine Längsrichtung greifen kann.In the device according to the invention, it is further preferred if the length measuring device, in addition to the detection device for contactless detection, has a movement device for moving the component inserted in the storage device in its longitudinal direction or for moving the length measuring device in the longitudinal direction of the inserted rod-like component. In this way, either the rod-like component can be moved to a desired position, which can be determined by the length measuring device, or the exact position of the rod-like component can be determined, so that a receiving device for gripping the rod-like component from the storage device can grip it at the desired relative position with respect to its longitudinal direction.
Darüber hinaus wird bevorzugt, wenn die Längenmesseinrichtung eine Steuereinrichtung aufweist, durch die die Bewegungseinrichtung ansteuerbar ist, so dass das stangenartige Bauteil in der Ablageeinrichtung angeordnet wird, um durch eine Aufnahmeeinrichtung an einer definierten Stelle gegriffen zu werden. Somit können Längenmesseinrichtung, Bewegungseinrichtung und Steuereinrichtung zusammenwirken um einen definierten Zustand für die Aufnahme durch die Aufnahmeeinrichtung herbeizuführen.Furthermore, it is preferred if the length measuring device has a control device by which the movement device can be controlled, so that the rod-like component is arranged in the storage device to be gripped by a receiving device at a defined location. Thus, the length measuring device, movement device, and control device can interact to bring about a defined state for receiving by the receiving device.
Erfindungsgemäß wird ferner eine Vorrichtung zur Handhabung von stangenartigen Bauteilen an einer Bohranlage, vorzugsweise entsprechend der vorstehend genannten Grundstruktur, vorgesehen, die eine Aufnahmeeinrichtung aufweist, durch die das stangenartige Bauteil mit mehreren, vorzugsweise zwei, Greiferarmpaaren aufnehmbar ist. Eine derartige Aufnahmeeinrichtung kann einen Erfassungshebel für das stangenartige Bauteil in der Aufnahmeeinrichtung aufweisen, dessen Drehpunkt in Bezug auf einen Greiferarm ortsfest ist. Auf diese Weise kann auch bei stangenartigen Bauteilen mit unterschiedlichem Durchmesser ein sicheres Detektieren von diesem in der Aufnahmeeinrichtung umgesetzt werden.According to the invention, a device for handling rod-like components on a drilling rig, preferably corresponding to the aforementioned basic structure, is further provided, which device has a receiving device by which the rod-like component can be received by several, preferably two, pairs of gripper arms. Such a receiving device can have a detection lever for the rod-like component in the receiving device, the pivot point of which is fixed with respect to a gripper arm. In this way, reliable detection of rod-like components with different diameters can be implemented in the receiving device.
Es wird bevorzugt, wenn bei der vorstehend genannten Vorrichtung der Hebel in den zwischen den Greiferarmen definierten Raum hin vorgespannt ist, dadurch kann über ein Drücken des Hebels aus dem Raum zwischen den Greiferarmen heraus ein Detektieren des vorhandenen stangenartigen Bauteils in diesem Raum vorgenommen werden.It is preferred if, in the above-mentioned device, the lever is pre-tensioned into the space defined between the gripper arms, so that the rod-like component present in this space can be detected by pressing the lever out of the space between the gripper arms.
Ferner kann erFindungsgemäß eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, die eine Bedienung der Aufnahmeeinrichtung nur bei erfasstem stangenartigen Bauteil in der Aufnahmeeinrichtung gestattet. Dadurch lassen sich die Fehlerhäufigkeit verringern und Unfälle vermeiden.Furthermore, according to the invention, a control device can be provided that allows operation of the receiving device only when a rod-like component is detected in the receiving device. This reduces the frequency of errors and prevents accidents.
Darüber hinaus kann bei der vorstehend genannten Vorrichtung eine Druckerfassungseinrichtung für den hydraulischen Steuerdruck bzw. Schließdruck zum Schließen der Greiferarme an der Aufnahmeeinrichtung vorgesehen sein, wobei die Steuereinrichtung eine Bewegung der Aufnahmeeinrichtung nur bei erfassten stangenartigen Bauteil in der Aufnahmeeinrichtung und bei dem vorbestimmten erfassten Steuerdruck gestattet. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass nicht nur bei detektiertem stangenartigen Bauteil in der Aufnahmeeinrichtung sondern erst auch bei einem gewünschten Haltedruck für das stangenartige Bauteil durch die Aufnahmeeinrichtung eine Bewegung des stangenartigen Bauteils stattfinden kann, so dass sich die Fehleranfälligkeit des Gesamtsystems verringern lässt.Furthermore, in the aforementioned device, a pressure detection device for the hydraulic control pressure or closing pressure for closing the gripper arms can be provided on the receiving device, wherein the control device permits movement of the receiving device only when the rod-like component is detected in the receiving device and at the predetermined detected control pressure. In this way, it can be ensured that movement of the rod-like component can take place not only when the rod-like component is detected in the receiving device, but also only when a desired holding pressure for the rod-like component is applied by the receiving device, thus reducing the susceptibility to errors of the overall system.
Es wird ferner bevorzugt, wenn ein oder mehrere Greifarme mit Erfassungshebel versehen sind, wobei der Greiferarm oder die Greiferarme entgegengesetzt zur Aufnahmeöffnung für das stangenartige Bauteil bevorzugt angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich vermeiden, dass bei einem nur lockeren Greifen des stangenartigen Bauteils durch das vordere Greiferarmpaar das Vorhandensein des stangenartigen Bauteils in der Aufnahmeeinrichtung fehlerhaft detektiert wird und somit ein sicherer Transport des stangenartigen Bauteils nicht möglich ist.It is further preferred if one or more gripper arms are provided with a detection lever, wherein the gripper arm(s) are preferably arranged opposite the receiving opening for the rod-like component. This prevents the presence of the rod-like component in the receiving device from being incorrectly detected if the front pair of gripper arms only loosely grips the rod-like component, thus making safe transport of the rod-like component impossible.
Es wird bei der vorstehend genannten Vorrichtung ferner bevorzugt, wenn die Greiferarme von jedem Greiferarmpaar in einer solchen Weise mechanisch verbunden sind, dass diese nur um jeweils den gleichen Winkel bewegbar sind. Auf diese Weise lässt sich ein definiertes Halten des stangenartigen Bauteils durch die Aufnahmeeinrichtung mit einer vorgesehenen Kraft umsetzen und somit den Transport nochmals sicherer gestalten.It is further preferred in the aforementioned device if the gripper arms of each gripper arm pair are mechanically connected in such a way that they can only be moved by the same angle. In this way, a defined holding of the rod-like component by the receiving device with a predetermined force can be achieved, thus making transport even safer.
Es wird erfindungsgemäß ferner eine Vorrichtung zur Handhabung von stangenartigen Bauteilen an einer Bohranlage, vorzugsweise mit der Grundstruktur, vorgesehen, wobei diese eine Erfassungseinrichtung für das stangenartige Bauteil an einer über dem Bohrloch angeordneten Hubeinrichtung aufweist. Auf diese Weise lässt sich die Automatisierung der Handhabung des stangenartigen Bauteils an einer Bohranlage stärker umsetzen und die Fehlerquote, beispielsweise aufgrund einer unkontrollierten Abwärtsbewegung eines an der Hubeinrichtung vorgesehenen stangenartigen Bauteils, verringern.The invention further provides a device for handling rod-like components on a drilling rig, preferably with the basic structure, which comprises a detection device for the rod-like component on a lifting device arranged above the borehole. This allows for greater automation of the handling of the rod-like component on a drilling rig and reduces the error rate, for example, due to an uncontrolled downward movement of a rod-like component provided on the lifting device.
Die vorstehend genannte Vorrichtung ist bevorzugt in einer solchen Weise weitergebildet, dass die Erfassungseinrichtung einen an der Hubeinrichtung angebrachten und in einer Ebene senkrecht zur Hubeinrichtung verschwenkbaren mechanischen Hebel aufweist, die eine Erfassungseinrichtung für das Vorliegen des stangenartigen Bauteils in der Hubeinrichtung auslöst. Auf diese Weise kann mit einfachen mechanischen Mitteln eine Detektion durchgeführt werden.The above-mentioned device is preferably further developed in such a way that the detection device a mechanical lever attached to the lifting device and pivotable in a plane perpendicular to the lifting device, which triggers a detection device for the presence of the rod-like component in the lifting device. In this way, detection can be carried out using simple mechanical means.
Die vorstehend genannte Vorrichtung ist bevorzugt in einer solchen Weise weitergebildet, dass die Erfassungseinrichtung einen Sensor für den hydraulischen Druck zum Sicherstellen des geschlossenen Zustandes der Hubeinrichtung aufweist. Damit kann aufgrund des Zustands der Hubeinrichtung eine Einschätzung über das Einbringen des stangenartigen Bauteils vorgenommen werden. Insbesondere wird bevorzugt, wenn dieses in Ergänzung zu dem mechanischen Hebel vorgesehen ist, weil auf diese Weise aufgrund von zwei Erfassungssignalen das Vorhandensein des stangenartigen Bauteils in der Hubeinrichtung festgestellt werden kann.The aforementioned device is preferably further developed in such a way that the detection device has a hydraulic pressure sensor for ensuring the closed state of the lifting device. This allows an assessment of the insertion of the rod-like component based on the state of the lifting device. It is particularly preferred if this is provided in addition to the mechanical lever, because in this way, the presence of the rod-like component in the lifting device can be determined based on two detection signals.
Es wird ferner bevorzugt, dass bei der vorstehend genannten Vorrichtung die Erfassungseinrichtung einen Schalter zum Erfassen der geschlossenen Halteeinrichtung für das stangenartige Bauteil an der Hubeinrichtung aufweist. Dieses erhöht nochmals die Sicherheit, da alternativ oder in Ergänzung zur vorstehend genannten Erfassungseinrichtung für den hydraulischen Druck der geschlossene Zustand der Hubeinrichtung feststellbar ist.It is further preferred that, in the aforementioned device, the detection device comprises a switch for detecting the closed holding device for the rod-like component on the lifting device. This further increases safety, since the closed state of the lifting device can be detected as an alternative or in addition to the aforementioned detection device for the hydraulic pressure.
Ferner kann die vorstehend genannte Vorrichtung in einer solchen Weise weitergebildet sein, dass dies eine Aufnahmeeinrichtung für das stangenartige Bauteil aufweist, durch die das stangenartige Bauteil an die Hubeinrichtung übergebbar ist und die durch die Hubeinrichtung aufwärts bewegbar ist. Bei dieser Vorrichtung wird zusätzlich eine Steuereinrichtung vorgesehen, die eine von der Aufnahmeeinrichtung unabhängige Bewegung der Hubeinrichtung mit dem stangenartigen Bauteil erst gestattet, nachdem die Aufnahmeeinrichtung über das stangenartige Bauteil durch die Hubeinrichtung angehoben wurde. Auf diese Weise lässt sich durch eine mechanische Kopplung zwischen Hubeinrichtung über das stangenartige Bauteil zur Aufnahmeeinrichtung ermitteln, dass ein sicheres Halten des stangenartigen Bauteils durch die Hubeinrichtung oberhalb des Bohrlochs vorliegt. Im Ergebnis ist es möglich, mit hoher Sicherheit ein Freigeben der Aufnahmeeinrichtung von dem stangenartigen Bauteil vorzunehmen, ohne das die Gefahr eine Abwärtsbewegung des stangenartigen Bauteils in unkontrollierter Weise vorliegt.Furthermore, the aforementioned device can be further developed in such a way that it has a receiving device for the rod-like component, through which the rod-like component can be transferred to the lifting device and which can be moved upwards by the lifting device. In this device, a control device is additionally provided which only permits movement of the lifting device with the rod-like component independent of the receiving device after the receiving device has been lifted above the rod-like component by the lifting device. In this way, it can be determined through a mechanical coupling between the lifting device via the rod-like component and the receiving device that the rod-like component is being securely held by the lifting device above the borehole. As a result, it is possible to release the receiving device from the rod-like component with a high degree of reliability, without the risk of the rod-like component moving downwards in an uncontrolled manner.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Handhabung von stangenartigen Bauteilen an einer Bohranlage, vorzugsweise mit der Grundstruktur, die vorstehend beschrieben wurde, wobei eine Erfassungseinrichtung für die Position der Aufnahmeeinrichtung und eine Steuereinrichtung vorgesehen sind, die ein Öffnen der Aufnahmeeinrichtung mit einbrachten stangenartigen Bauteilen nur oberhalb der Ablageeinrichtung, vorzugsweise unmittelbar oberhalb bzw. auf dieser und benachbart zu einer Hubeinrichtung oberhalb des Bohrlochs gestattet. Auf diese Weise lässt sich eine Freigabe des stangenartigen Bauteils auf der Aufnahmevorrichtung außerhalb des gewünschten Bereiches verhindern und somit die Sicherheit der Bohranlage erhöhen.The present invention further relates to a device for handling rod-like components on a drilling rig, preferably with the basic structure described above, wherein a detection device for the position of the receiving device and a control device are provided which allows opening of the receiving device with inserted rod-like components only above the storage device, preferably directly above or on this and adjacent to a lifting device above the borehole. In this way, release of the rod-like component on the receiving device outside the desired area can be prevented, thus increasing the safety of the drilling rig.
Bei einer derartig ausgebildeten Vorrichtung wird bevorzugt, wenn die Steuereinrichtung vorzugsweise in einem Bereich außerhalb der Position oberhalb der Ablageeinrichtung und vorzugsweise in einem Bereich benachbart zu einer Hubeinrichtung oberhalb des Bohrlochs ermöglicht, dass ein hydraulischer Druck zum Halten des stangenartigen Bauteils an der Aufnahmeeinrichtung erhalten wird. Auf diese Weise lassen sich Verluste ausgleichen, ohne dass eine unerwünschte Freigabe des stangenartigen Bauteiles erfolgt.In a device designed in this way, it is preferred that the control device, preferably in a region outside the position above the storage device and preferably in a region adjacent to a lifting device above the borehole, allows a hydraulic pressure to be maintained for holding the rod-like component to the receiving device. In this way, losses can be compensated for without causing an undesired release of the rod-like component.
Erfindungsgemäß wird ferner eine Vorrichtung zur Handhabung von stangenartigen Bauteilen an einer Bohranlage, vorzugsweise entsprechend der Grundstruktur mit zwei, vorzugsweise als Doppelkonus ausgebildeten, Führungselementen für das stangenartige Bauteil vorgesehen, durch die das in einer Führungs- bzw. Zentriereinrichtung oberhalb des Bohrloches befindliche stangenartige Bauteil in Bezug auf ein im Bohrloch befindliches stangenartigen Bauteils zentrierbar ist. Durch eine derartige Zentrierung lässt sich ein unkontrolliertes Aufsetzen eines stangenartigen Bauteils auf eine Arbeitsbühne bzw. auf eine im Bohrloch befindliche Stange verhindern. Ferner kann auch dadurch eine automatische Verschraubung von mehreren stangenartigen Bauteilen oberhalb des Bohrlochs vorgenommen werden.According to the invention, a device for handling rod-like components on a drilling rig is further provided, preferably corresponding to the basic structure with two guide elements, preferably designed as a double cone, for the rod-like component, by means of which the rod-like component located above the borehole in a guide or centering device can be centered with respect to a rod-like component located in the borehole. Such centering prevents the uncontrolled placement of a rod-like component on a work platform or on a rod located in the borehole. Furthermore, it also allows for the automatic screwing of several rod-like components above the borehole.
Bei einer derartigen Vorrichtung wird bevorzugt, wenn die Führungselemente wegsynchron zueinander hin bewegbar sind. Diese Ansteuerung ermöglicht eine genaue Vorausbestimmung der Position für das stangenartige Bauteil und verlangt nur einen geringen gerätetechnischen Aufwand.In such a device, it is preferred if the guide elements can be moved synchronously toward each other. This control allows for precise predetermination of the position of the rod-like component and requires minimal equipment complexity.
Erfindungsgemäß wird ferner eine Vorrichtung zur Handhabung von stangenartigen Bauteilen an einer Bohranlage, vorzugsweise entsprechend der Grundstruktur vorgesehen, die eine über den Bohrloch befindliche Hubeinrichtung und eine Steuereinrichtung aufweist, durch die Hubeinrichtung ansteuerbar ist, so dass nach einer Aufwärtsbewegung der Hubeinrichtung mit im Bohrloch befindlichen stangenartigen Bauteilen Sicherungskeile entfernbar sind, das Entfernen der Keile bestätigt werden kann und ein weiteres Absenken bzw. Anheben des stangenartigen Bauteils in das Bohrloch oder aus diesem heraus erfolgen kann. Auf diese Weise kann ein kontrolliertes Einbringen von stangenartigen Bauteilen in das Bohrloch bzw. Herausnehmen der stangenartigen Bauteile aus dem Bohrloch mit hoher Sicherheit umgesetzt werden.According to the invention, a device for handling rod-like components on a drilling rig is further provided, preferably corresponding to the basic structure, which device has a lifting device located above the borehole and a control device that can be controlled by the lifting device, so that after an upward movement of the lifting device with rod-like components located in the borehole, securing wedges can be removed, the removal of the wedges can be confirmed, and a further lowering or lifting of the rod-like component into or out of the borehole can take place. In this way, a controlled introduction of rod-like components into the borehole or removal of the rod-like components from the borehole can be implemented with a high degree of safety.
-
Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht einer Bohranlage nach dem Stand der Technik.Fig. 1 shows a front view of a state-of-the-art drilling rig. -
Fig. 2 zeigt eine Perspektivansicht einer Bohranlage mit der erfingungsgemäßen Handhabevorrichtung,Fig. 2 shows a perspective view of a drilling rig with the handling device according to the invention, -
Die
Fig. 3 und4 zeigen Ausschnitte ausFig. 2 , d.h. die Ablageeinrichtung mit Bohrstangengreifer bzw. den Bohrstangengreifer mit Elevator,TheFig. 3 and4 show excerpts fromFig. 2 , ie the storage device with drill rod grab or the drill rod grab with elevator, -
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine Abwandlung der Ablageeinrichtung mit Lichtschranke und Bewegungseinrichtung für die Bohrstange.Fig. 5 shows a top view of a modification of the storage device with light barrier and movement device for the drill rod. -
Fig. 6 zeigt eine Einrichtung zum mechanischen Erfassen der Bohrstange in der Ablageeinrichtung.Fig. 6 shows a device for mechanically gripping the drill rod in the storage device. -
Fig. 7 zeigt eine Vielzahl von Einrichtungen zum mechanischen Erfassen der Bohrstange in der Ablageeinrichtung.Fig. 7 shows a variety of devices for mechanically gripping the drill rod in the storage device. -
Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf die Bohranlage und die Ablageeinrichtung bei im Greifer befindlicher Bohrstange.Fig. 8 shows a top view of the drilling rig and the storage device with the drill rod in the gripper. -
Die
Fig. 9A, 9B und 9C zeigen einen Greifer in der Seitenansicht, eine Hebelanordnung zum Erfassen der Bohrstange in der Vorderansicht sowie in der Draufsicht.TheFigs. 9A, 9B and 9C show a gripper in side view, a lever arrangement for gripping the drill rod in front view and in top view. -
Fig. 10 zeigt eine Perspektivansicht eines Elevators mit zugeordneter Erfassungseinrichtung.Fig. 10 shows a perspective view of an elevator with associated detection device. -
Die
Fig. 11A und 11B zeigen ein Zentriergestänge sowie eine Detailansicht von diesem zur Zentrierung der Bohrstange oberhalb des Bohrlochs.TheFig. 11A and 11B show a centering rod and a detailed view of it for centering the drill rod above the borehole.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Bezeichnungen beschrieben.The invention is described below using the attached designations.
Die in
Die vorliegende Bohranlage 20 kann entweder eine Offshore-Bohranlage oder eine Onshore-Bohranlage sein. Im Fall der Offshore-Bohranlage wird bevorzugt, dass der Unterbau 22 auf Schienen in Bezug auf einen Untergrund sowohl in einer Längsrichtung X als auch in einer Querrichtung Y verfahrbar ist. Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass unter der Längsrichtung X eine Richtung verstanden wird, in die sich auch eine Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkte des Bohrloches 30 benachbart zum Bohrmast 24 und einer Mittellinie des Bohrmastes 24 erstreckt. Die Querrichtung Y erstreckt sich rechtwinklig zur Längsrichtung X. Der Unterbau 22 weist in der in
Im Unterbau können ein in
In Längsrichtung X benachbart gemäß Vorbeschreibung zum Bohrloch 30 ist der bevorzugt modular aufgebaute Bohrmast 24 vorgesehen, der in der dargestellten Ausführung zwei miteinander verbundene Bohrmastsegmente aufweist. Am Bohrmast 24 sind in seiner Längsrichtung Z, die senkrecht zur Längsrichtung X und zur Querrichtung Y verläuft, Zahnstangen 38 und Laufschienen angebracht, an denen ein Vorschubschlitten 40 verfahrbar ist. Dabei wird zumindest ein Zahnrad am Vorschubschlitten 40 durch zumindest einen Vorschubmotor angetrieben. Ferner sind am Vorschubschlitten Haltebremsen ausgebildet, über die der Vorschubschlitten 40 am Bohrmast 24 ortsfest angeordnet werden kann.Adjacent to the borehole 30 in the longitudinal direction X, as described above, is the preferably modularly constructed
Der Vorschubschlitten weist ferner einen Topdrive 42 mit einer Aufnahmevorrichtung zum Anbringen einer Bohrstange sowie einen Stabschaft 44 mit angebrachtem Elevator 46 zum Anheben vor Bohrstangen auf. Der Elevator dient zum schnellen Einund Ausbau des Bohrgestänges in Bezug auf das Bohrloch. Während des Bohrvorgangs, bei dem das Drehmoment vom Topdrive 42 auf den im Bohrloch befindlichen Bohrkopf aufgebracht wird, wird der Elevator aus einer Verbindungslinie zwischen Topdrive und Bohrloch 30 weggeschwenkt. In
Das Anbringen der Bohrstangen wird über die Steuerkabine 34 überwacht. Neben dieser Überwachung in der Steuerkabine waren bisher eine Vielzahl von Überwachungs- und Korrekturvorgängen vom Einbringen der Bohrstange in das Bohrstangenmagazin 28 bis zum Verschrauben der Bohrstange mit einer weiteren im Bohrloch 30 befindlichen Bohrstange notwendig. Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Vielzahl von Maßnahme vorgeschlagen, um diese Überwachungs- und Korrekturvorgänge auf ein Minimum zu reduzieren bzw. vollständig weglassen zu können, so dass sich das Bedienpersonal in der Steuerkabine 34 auf die Aufgaben im Zusammenhang mit dem Erstellen des Bohrlochs bzw. mit dem Entfernen von Bohrgestänge aus diesem konzentrieren kann, ohne dass ein Schwerpunkt der Tätigkeit auf der Überwachung des Bohrstangentransportes liegt.The installation of the drill rods is monitored via the
In der nachfolgenden Beschreibung werden unterschiedliche Teilabschnitte der Automatisierung beim Bohrstangentransport beschrieben. Diese Teilabschnitte können in einer beliebigen Kombination ausgeführt werden.The following description describes different automation steps for drill rod transport. These steps can be implemented in any combination.
In der folgenden Beschreibung wird sich ebenfalls auf die
Unter Bezugnahme auf
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass an dem Bohrstangenmagazin 28 eine Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, deren Ausgangssignal eine Freigabe der Bohrstange am zweiten Kran bewirkt. Diese weitere Erfassungseinrichtung kann alternativ oder in Ergänzung zur Vorrichtung zum Erfassen der Entlastung an der Transporteinrichtung vorgesehen werden. In Ergänzung dazu oder alternativ dazu kann eine Freigabe der Bohrstange aus dem zweiten Kran oberhalb der Ablageeinrichtung nur dann erfolgen, wenn sich die Halteeinrichtung für die Bohrstange am zweiten Kran in einem vorbestimmten Raumbereich oberhalb der Ablageeinrichtung befindet.A further possibility is to provide a detection device on the
Alternativ oder in Ergänzung dazu kann für die Bewegung der Bohrstange durch den zweiten Kran nur ein vorbestimmter Raumbereich oberhalb der Ablageeinrichtung und hin zu dem Stapel, dem die Bohrstangen durch den zweiten Kran entnommen werden, vorgesehen sein. Eine Bewegung der Bohrstange aus diesem Bereich heraus ist durch eine Bewegungsblockierung der entsprechenden translatorischen oder rotatorischen Bewegung des zweiten Krans verhindert. Durch die letztgenannte Maßnahme lässt sich die Geschwindigkeit des Bohrstangentransportes vom Stapel zum Bohrstangenmagazin erhöhen und gleichzeitig eine hohe Sicherheit garantieren.Alternatively or in addition, only a predetermined area above the storage device and towards the stack from which the drill rods are removed by the second crane can be provided for the movement of the drill rod by the second crane. Movement of the drill rod out of this area is prevented by blocking the corresponding translational or rotational movement of the second crane. This latter measure allows the speed of drill rod transport from the stack to the drill rod magazine to be increased while simultaneously ensuring a high level of safety.
Somit kann mit dem ersten Teilabschnitt des im Vergleich zum Bohrstangentransport mittels Gabelstapler Bohrstangentransportes eine erhöhte Sicherheit erreicht werden. Im Vergleich zum Bohrstangentransport ausschließlich durch eine manuelle Bedienung des zweiten Kranes lässt sich entsprechend der vorliegenden Erfindung die Fehlerquote stark verringern.Thus, increased safety can be achieved with the first section of the drill rod transport compared to drilling rod transport using a forklift. Compared to drilling rod transport using only manual operation of the second crane, the error rate can be significantly reduced according to the present invention.
Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass durch den zweiten Kran lediglich eine Bohrstange gleichzeitig zur Ablageeinrichtung gebracht wird, sondern es können nach Bedarf zwei oder mehr Stangen durch den zweiten Kran transportiert werden.The present invention is not limited to the second crane transporting only one drill rod at a time to the storage device, but two or more rods can be transported by the second crane as required.
Unter Bezugnahme auf
Das Bohrstangenmagazin 28 weist entsprechend der Ausführung aus
Als Alternative zur Verwendung einer Vereinzelungseinrichtung an den Fördereinrichtungen ist es möglich, dass eine Bohrstange direkt durch den zweiten Kran in die Übergaberinne eingebracht wird oder dass auf der Förderkette vorbestimmte Abteilungen, beispielsweise vorbestimmte Kammern, vorgesehen sind, in denen jeweils nur eine Bohrstange abgelegt werden kann. Auf diese Weise kann beim Weitertransport um die Abmessung einer Kammer ein sicheres Einbringen der Bohrstange in die Übergaberinne 51a, 51b, 51c umgesetzt werden.As an alternative to using a separating device on the conveyors, it is possible for a drill rod to be inserted directly into the transfer chute by the second crane, or for predetermined compartments, such as predetermined chambers, to be provided on the conveyor chain, each of which can accommodate only one drill rod. This allows for the drill rod to be safely inserted into the
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine Übergaberinne 51a, 51b, 51c beschränkt, sondern kann auch bei der Verwendung einer beliebigen Übergabeeinrichtung eingesetzt werden.
Die Vereinzelung der Bohrstangen kann als Alternative beispielsweise zum Hubzylinder ebenfalls durch eine entsprechende Vorbewegung der Förderkette ausgelöst werden. Es wird auch hier bevorzugt, dass eine Erfassung der Position der Bohrstange zuvor erfolgt.As an alternative to the lifting cylinder, the separation of the drill rods can also be triggered by a corresponding forward movement of the conveyor chain. Here, too, it is preferable that the position of the drill rod is recorded beforehand.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 3, 6 und 7 in Bezug auf eine erste Variante beim dritten Teilabschnitt und unter Bezugnahme auf die Figuren 5 und 8 in Bezug auf eine zweite Variante des dritten Teilabschnitts beschrieben.The following is described with reference to Figures 3, 6 and 7 with respect to a first variant of the third subsection and with reference to Figures 5 and 8 with respect to a second variant of the third subsection.
Es ist günstig das Vorhandensein der Bohrstange in der Übergaberinne 51a, 51 b und 51 c in
Der Winkelhebel 60 ist durch eine Feder 70 in einer solchen Weise vorgespannt, dass dieser in die Vertiefung 62 hineinragt. Die genannte Erfassungseinrichtung 58 ist jedoch nicht darauf begrenzt, dass Vorhandensein einer Bohrstange in der Übergaberinne anzuzeigen. In der Draufsicht von
Entsprechend einer Abwandlung ist es möglich, die aufgrund der Signale an den Erfassungseinrichtungen 58a-g ermittelten Werte für die Länge der Bohrstange mit einem Sollwert für die Bohrstange zu vergleichen. Bei einer vorbestimmten Abweichung der Werte kann eine Fehlermeldung erzeugt werden. Eine Fehlermeldung kann auch erzeugt werden, wenn Signale von Näherungsschaltern bzw. Erfassungseinrichtungen erfasst werden, die bei gemeinsamer Auslösung beim Einbringen einer durchgehenden Bohrstange nicht möglich ist.According to a modification, it is possible to compare the values for the length of the drill rod determined based on the signals at the
Aufgrund einer derartigen Gestaltung lässt sich die Fehleranfäliigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Handhabung von stangenartigen Bauteilen verringern.Due to such a design, the susceptibility to errors of the device according to the invention for handling rod-like components can be reduced.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf den Einsatz von Erfassungseinrichtungen 58 entsprechend
Als Alternative zur ortsfesten Anordnung einer oder mehrerer Lichtschranken 74 ist es auch möglich statt einer Bewegung der Bohrstange über beispielsweise einen Motor 56 in
In
Unter Bezugnahme auf
In seinem unteren Abschnitt, in dem sich der Führungsrahmen in Unterbau befindet, kann dieser am Unterbau direkt befestigt sein. In dem Bereich oberhalb der Arbeitsbühne 32 ist der Führungsrahmen 80 an einem Gittermast 90 befestigt. Entlang des Führungsrahmens sind sowohl Führungsflächen als auch beispielsweise Zahnstangen zur Bewegung des Hubschlittens am Führungsrahmen in der Richtung Z vorgesehen. Die Führungsflächen und die Zahnstangen können ebenfalls modular angeordnet sein. An den Hubschlitten 82 ist der Schwenkarm 84, vorzugsweise um 180° oder kleiner, verschwenkbar. Der Greifer 48 ist über die Greifdrehvorrichtung 86 verdrehbar. Auf diese Weise lässt sich bei einem Verschwenken des Schwenkarms 84 in die in
Es wird bevorzugt, dass das Bohrstangenmagazin 28 in einer solchen Weise zum Unterbau benachbart ist, dass eine Längenänderung des Schwenkarms 84 nicht notwendig ist, um die beschriebene Bewegung auszuführen.It is preferred that the
Bei Betrieb des vorstehend beschriebenen Greifers wird mit der vorliegenden Erfindung die Sicherheit und/oder der Automatisierungsgrad erhöht.When operating the gripper described above, the present invention increases the safety and/or the degree of automation.
Zu diesem Zweck wird mit höherer Sicherheit das Vorliegen der Bohrstange im Greifer vor einer Transportbewegung von diesem ermittelt.
Der Greifer 48 weist im Wesentlichen einen Greiferkörper 100 und eine Vielzahl, in
Um nun zu erfassen, dass sich die Bohrstange im Greifer 48 befindet, ist am Greifarm 108a die Hebelanordnung 110 vorgesehen, die ein am Greifarm 108a starr befestigbares Element 112 und einen drehbar an diesem befestigten Hebel 114 aufweist. Der Hebel 114 ist an seinem Drehpunkt über ein Gummifederelement 116 zu dem Raum 118 zwischen den Greifarmen zum Einbringen der Bohrstange hin vorgespannt. Bei einer Bewegung des Hebels 114 in Bezug auf das Element 112 entgegen der Federvorspannkraft des Gummifederelementes 116 wird ein Signal in einem am Hebel 114 und Element 112 vorgesehenen Sensor 120 ausgelöst, der das Vorhandensein der Bohrstange im Greifer 48 anzeigt. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein Gummifederelement 116 beschränkt, sondern es kann eine beliebige Vorspanneinrichtung für den Hebel in den Raum 118 zwischen den Greiferarmen vorgesehen sein. Der Sensor 120 ist bevorzugt ein induktiver Näherungsschalter.In order to detect that the drill rod is located in the
Es wird bevorzugt, dass der Hebel an einem benachbart zum Ausleger 100 angeordneten Greiferarmpaar 108a, 108b vorgesehen ist, um eine Fehldetektierung zu vermeiden, die bei einem Vorsehen an dem äußeren Greifarmpaar 106a, 106b auftreten würde.It is preferred that the lever is provided on a
Es wird ferner bevorzugt, wenn die Drücke in den Hydraulikzylindern 104a, 104b erfasst werden und eine Bewegung des Greifers 48 in Bezug auf den Führungsrahmen 80 nur dann stattfindet, wenn sowohl durch die Hebelanordnung 110 das Vorhandensein der Bohrstange im Greifer 48 als auch der Druck zum Anpressen der Greiferarme mit einem vorbestimmten Wert detektiert wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Bohrstange mit einer ausreichenden Haltekraft transportiert wird.It is further preferred if the pressures in the
Bei dem fünften Teil des Bohrstangentransportes ist der Gegenstand eine sichere Übergabe zwischen der in
Da die Bohrstange 76 durch den Greifer 48 zwischen die Halbschalen 130a, 130b hereingeschwenkt wird, ist der Hebel in einer solchen Weise anzuordnen, dass dieser bei einem Hereinschwenkvorgang zurückgedrückt wird. Bei geschlossenen Halbschalen 130a, 130b baut sich ein vorbestimmter Druck in den Schließzylindern für die Halbschalen auf. Dieser Druck kann gemessen werden und zusätzlich zu einem Betätigungssignal, das durch den Hebel 132 beispielsweise über Näherungssensoren erzeugt wird, zur Ermittlung der im Elevator befindlichen Bohrstange 76 verwendet werden. Darüber hinaus ist es möglich, am Elevator 46, eine Schließklinke für die Halbschalen vorzusehen, durch die im geschlossenen Zustand ebenfalls ein Schließsignal für den Elevator erzeugbar ist.Since the
In Ergänzung oder alternativ zu dem vorstehend genannten Verfahren zum Erfassen der Bohrstange im Elevator ist es möglich, den Hubschlitten 82 im Führungsrahmen 80 mit einem in
Durch die vorstehend genannte mechanische Kopplung zwischen Elevator und Greifer kann mit höherer Sicherheit ein festes Greifen der Bohrstange durch den Elevator sichergestellt werden. Auf diese Weise kann die Gefahr einer Abwärtsbewegung der Bohrstange, die nicht fest durch den Elevator gegriffen wurde, verhindert werden.The aforementioned mechanical coupling between the elevator and the gripper ensures a firm grip of the drill rod by the elevator with greater reliability. This prevents the risk of downward movement of the drill rod if it is not firmly gripped by the elevator.
Aus Gründen der erhöhten Sicherheit wird es jedoch bevorzugt, dass am Bohrmast vorgesehene Sicherheitsbügeln 134, 136 bei im Elevator befindlicher Bohrstange ebenfalls in die verriegelte Position gebracht werden, so dass unabhängig von der Fehlerart ein Herabfallen der Bohrstange vom Bohrmast verhindert werden kann.However, for reasons of increased safety, it is preferred that the
Alternativ zum Freilauf des Hubschlittens am Führungsrahmen ist es möglich, die Aufwärtsbewegung des Greifers auf eine beliebige andere Art, beispielsweise durch Federelastizität bei der Bewegung zu gestatten.As an alternative to the freewheeling of the lifting carriage on the guide frame, it is possible to allow the upward movement of the gripper in any other way, for example by spring elasticity during the movement.
Für eine Sicherstellung des unfallfreien Betriebes der Bohranlage wird ferner bevorzugt, dass die Position der Bohrstangenhandhabevorrichtung 26 und/oder des Greifers 48 erfasst wird, bevor eine Aufnahme der Bohrstange auf den Bohrstangen-magazin 26 bzw. eine Freigabe am Elevator 46 gestattet wird. Dieser Umstand erhöht die Sicherheit zusätzlich. Die Schaltungsanordnung zur hydraulischen Versorgung der Bohrstangenhandhabevorrichtung kann dafür in einer solchen Weise ausgelegt werden, dass in dem Bereich außerhalb der definierten Räume für die Freigabe nur ein Nachspeisen von Druck in Schließrichtung, beispielsweise zum Leckageausgleich, möglich ist, jedoch kein Öffnen des Greifers.To ensure accident-free operation of the drilling rig, it is further preferred that the position of the drill
In diesem Teilabschnitt erfolgt ein zentriertes Aufbringen der Bohrstange in Bezug auf eine Verschraubeinrichtung oberhalb des Bohrlochs 30. Ferner soll ein gesichertes Entfernen der Keile ermöglicht werden.In this section, the drill rod is centered relative to a screwing device above the
Zu diesem Zweck ist oberhalb des Bohrloches 30 und einer nicht gezeigten Verschraubeinrichtung eine in der Draufsicht schematisch dargestellte Gestängezentriereinrichtung
Eine derartige Gestängezentriereinrichtung soll eine außermittig vom Bohrloch 30 angeordnete Bohrstange mittig über dem Bohrloch anordnen. Die Gestängezentrierung 140 weist zwei Zentrierelemente 142a, 142b auf, von denen das Zentrierelement 142a in der Perspektivansicht in
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Gestängezentrierung entfällt die bisher übliche manuelle Zentrierung der Bohrstange über dem Bohrloch.With the inventive design of the rod centering, the previously usual manual centering of the drill rod over the borehole is no longer necessary.
Nach dem Zentrieren der Bohrstange über der im Bohrloch 30 befindlichen Bohrstange ist ein sicheres Absenken der durch die Bohrstangenhandhabevorrichtung 26 als letztes eingebrachten Bohrstange notwendig.After centering the drill rod over the drill rod located in the
Anschließend findet das Verschrauben der eingebrachten Bohrstange mit der im Bohrloch 30 befindlichen Bohrstange statt. Danach wird eine Aufwärtsbewegung des Topdrives mit der Bohrstange bewirkt. Anschließend werden die Keile, mit denen der im Bohrloch 30 befindliche Bohrstrang verkeilt ist, entfernt und durch eine Detektionseinrichtung erfasst, dass die Keile entfernt sind. Erst nach diesem Erfassungssignal erfolgt ein Absenken der durch die Bohrstangenhandhabevorrichtung 26 als letztes eingebrachten Bohrstange in das Bohrloch. Bei diesem Absenken kann eine Kraftdetektion vorgenommen werden, um Keile, die sich noch im Bohrloch befinden, zu erfassen. Im Falle des Erfassens eines derartigen Hindernisses kann eine Notabschaltung des Top-Drives vorgenommen werden.Subsequently, the inserted drill rod is screwed to the drill rod located in the
Die vorliegende Erfindung mit den genannten Teilabschnitten ist nicht auf das Einbringen einer Bohrstange in ein Bohrloch beschränkt, sondern kann auch entgegengesetzt ausgeführt werden, wobei sich das Erfassungsprozedere umkehrt. Um den Einbauvorgang und den Ausbauvorgang besser vergleichen zu können, wird nachfolgend das Einbau bzw. Ausbauverfahren beschrieben.The present invention, with the aforementioned sections, is not limited to the insertion of a drill rod into a borehole, but can also be carried out in the opposite direction, with the recording procedure being reversed. To better compare the installation and removal processes, the installation and removal methods are described below.
Als erstes wird der Einbau beschrieben. Nach dem Erfassen der Länge der Bohrstange im Bohrstangenmagazin erfolgt eine Aufnahme der Bohrstange durch die Bohrstangenhandhabevorrichtung. Wenn die vorhandene Bohrstange in der Bohrstangenhandhabevorrichtung erfasst wird und optional der dazugehörige Hydraulikdruck anliegt, verfährt die Bohrstangenhandhabevorrichtung in die Warteposition. Bei einem entsprechenden Einbausignal verschwenkt dann die Bohrstangenhandhabevorrichtung in die Übergabeposition, während das Top-Drive in die Übernahmeposition gelangt. Der Elevator wird eingeschwenkt und geschlossen. Das Signal "Elevator geschlossen" wird in Abhängigkeit von den genannten Sensorsignalen erzeugt und es wird die Bohrstange im Elevator detektiert. Bei detektierter Bohrstange im Elevator verfährt das Top-Drive nach oben. Bei einem Mitbewegung der Bohrstangenhandhabevorrichtung wird diese detektiert und es erfolgt ein Abbremsen des Top-Drives, woran sich ein Öffnen des Greifers der Bohrstangenhandhabevorrichtung anschließt. Anschließend verschwenkt der Greifer der Bohrstangenhandhabevorrichtung zum Bohrstangenmagazin zur Aufnahme einer neuen Stange.First, the installation process is described. After the length of the drill rod is recorded in the drill rod magazine, the drill rod is picked up by the drill rod handling device. If the existing drill rod is detected in the drill rod handling device and, optionally, the corresponding hydraulic pressure is applied, the drill rod handling device moves to the waiting position. Upon receiving a corresponding installation signal, the drill rod handling device pivots to the transfer position, while the top drive moves to the takeover position. The elevator is pivoted in and closed. The "Elevator closed" signal is generated depending on the sensor signals mentioned, and the drill rod is detected in the elevator. If a drill rod is detected in the elevator, the top drive moves upwards. If the drill rod handling device moves with it, it is detected and decelerated. of the top drive, followed by the opening of the gripper of the drill rod handling device. The gripper of the drill rod handling device then pivots toward the drill rod magazine to receive a new rod.
Zum Einbringen der Bohrstange wird zuerst das Top-Drive nach oben gezogen und es werden die Keile oberhalb des Bohrlochs geöffnet. Beim Öffnungssignal für die Keile wird das Top-Drive nach unten bewegt und das Gestänge in die Keile wieder abgehängt. Anschließend erfolgt ein Öffnen des Elevators und ein Feststellen des geöffneten Zustandes des Elevators, woran sich ein Ausschwenken des Elevators und bei ausgeschwenktem Elevator eine Bewegung des Top-Drives in die Warteposition nach oben anschließt. Im Anschluss ist der weitere Einbau des Gestänges möglich.To insert the drill rod, the top drive is first pulled upwards, and the wedges above the borehole are opened. When the wedge opening signal is given, the top drive is moved downwards, and the rods are re-attached to the wedges. The elevator is then opened and its open position is confirmed. This is followed by the elevator swinging out, and with the elevator still in the swing, the top drive is moved upwards to the waiting position. Further rod installation is then possible.
Bei im Elevator befindlicher Bohrstange fährt der Elevator zum Entlasten der Keile nach oben, die Keile werden geöffnet, das Topdrive fährt um eine Gestängelänge nach oben. Der Bohrstrang wird in die Keile abgehängt. Dann wird der Bohrstrang entschraubt. Dann schwenkt der Greifer ein.With the drill rod in the elevator, the elevator moves upwards to relieve the wedges, the wedges are opened, and the top drive moves upwards by one rod length. The drill string is suspended in the wedges. The drill string is then unscrewed. The grab then pivots in.
Die Greifer der Bohrstangenhandhabevorrichtung werden geschlossen und bei in der Bohrstangenhandhabevorrichtung detektierter Bohrstange wird der Elevator geöffnet und weggeschwenkt. Bei ausgeschwenktem Elevator wird das Top-Drive nach oben gezogen, der Greifer ausgeschwenkt und die Stange in das Bohrstangenmagazin abgelegt. Wenn ein Signal erzeugt wird, dass keine Bohrstange im Greifer vorliegt und die Stange im Bohrstangenmagazin vorhanden ist, wird der Bohrstangengreifer in die Warteposition geführt und das Top-Drive nach unten in die Aufnahmeposition gefahren, um den Ausbau weiteren Gestänges vorzubereiten.The grippers of the drill rod handling device are closed, and when a drill rod is detected in the drill rod handling device, the elevator is opened and pivoted away. With the elevator pivoted out, the top drive is pulled upward, the gripper pivots out, and the rod is deposited in the drill rod magazine. If a signal is generated that no drill rod is present in the gripper and the rod is present in the drill rod magazine, the drill rod gripper is moved to the waiting position and the top drive is moved down to the receiving position to prepare for the removal of additional rod.
Erfindungsgemäß kann eine weitere Vorrichtung und ein weiteres Verfahren zur Handhabung von stangenartigen Bauteilen vorgesehen werden. Diese Vorrichtung und dieses Verfahren beziehen sich auf den Ausbau der Bohrstangen bzw. auf das Versehen der Bohrstangen mit Kappen.According to the invention, a further device and a further method for handling rod-like components can be provided. This device and this method relate to the removal of the drill rods and the provision of the drill rods with caps, respectively.
Zur Vermeidung des Auslaufens von Bohrspülung aus der Bohrstange kann die Bohrstangenhandhabevorrichtung, beispielsweise benachbart zum Greifer mit einer Bohrspülungsaufnahmeeinrichtung, beispielsweise als wannenartig ausgebildetes Element, vorgesehen sein. Dieses wannenartige Element gestattet beim Ausbauen der Bohrstange den Austritt von Rohrspülung aus der Bohrstange und verhindert ein Verschmutzen der Arbeitsbühne 32 und Umgebung mit der Bohrspülung.To prevent drilling fluid from leaking out of the drill rod, the drill rod handling device can be provided, for example, adjacent to the gripper, with a drilling fluid receiving device, for example, a trough-shaped element. This trough-shaped element allows pipe fluid to escape from the drill rod when the drill rod is removed and prevents the
Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung ist am Bohrstangenmagazin eine Einrichtung vorgesehen, die entweder eine Seite oder beide Seiten der Bohrstangen, die in das Bohrstangenmagazin eingebracht wurden, mit Schutzkappen versieht. Auf diese Weise ist es möglich, manuelle Arbeit vom Bedienpersonal zu vermeiden.According to a further development of the invention, a device is provided on the drill rod magazine that provides protective caps to either one or both sides of the drill rods loaded into the drill rod magazine. This makes it possible to avoid manual work by the operating personnel.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Handhabung von stangenartigen Bauteilen an einer Bohranlage. Durch vorrichtungstechnische und verfahrenstechnische Abwandlungen wird der Automatisierungsgrad und die Sicherheit u.a. dadurch erhöht, dass die Ablage von stangenartigen Bauteilen auf einer Ablageeinrichtung in definierten Positionen und unter definierten Voraussetzungen erfolgt, eine Vereinzelung der stangenartigen Bauteile auf der Ablageeinrichtung überwacht wird, das sichere Halten an einem Greifer überprüft wird und die abgeschlossene Übergabe an einen Elevator bestätigt wird.The present invention thus relates to a device and a method for handling rod-like components on a drilling rig. Modifications to the device and process increase the degree of automation and safety, among other things, by depositing rod-like components on a depositing device in defined positions and under defined conditions, monitoring the separation of the rod-like components on the depositing device, verifying that they are securely held by a gripper, and confirming the completed transfer to an elevator.
- 11
- Bohrmastdrilling mast
- 22
- UnterbauSubstructure
- 44
- SchlittenSleds
- 6, 6a, 6b6, 6a, 6b
- Bohrstangedrill rod
- 88
- BohrstangenmagazinBoring bar magazine
- 1010
- BohrstangengreiferDrill rod grab
- 1212
- FührungsrahmenGuide frame
- 2020
- Bohranlagedrilling rig
- 2222
- UnterbauSubstructure
- 2424
- Bohrmastdrilling mast
- 2626
- Bohrstangen-HandhabevorrichtungBoring bar handling device
- 2828
- BohrstangenmagazinBoring bar magazine
- 3030
- Bohrlochborehole
- 3232
- Arbeitsbühnework platform
- 3434
- Steuerkabinecontrol cabin
- 3636
- Krancrane
- 3838
- Zahnstangerack
- 4040
- Vorschubschlittenfeed carriage
- 4242
- Top-DriveTop Drive
- 4444
- StabschaftStaff
- 4646
- ElevatorElevator
- 4848
- Greifergripper
- 50a,b,c,d50a,b,c,d
- Fördereinrichtungconveyor system
- 51a,b,c,d51a,b,c,d
- Übergaberinnetransfer chute
- 54a,b,c,d54a,b,c,d
- Förderketteconveyor chain
- 5656
- MotorMotor
- 5858
- NäherungsschalterProximity switch
- 6060
- WinkelhebelAngle lever
- 6262
- VertiefungDeepening
- 6464
- Halterungbracket
- 6666
- SchaltfahneSwitch flag
- 6868
- Sensorsensor
- 7070
- FederFeather
- 7272
- Anschlagstop
- 7474
- Lichtschrankelight barrier
- 7676
- Bohrstangedrill rod
- 8080
- FührungsrahmenGuide frame
- 8282
- HubschlittenLifting carriage
- 8484
- Schwenkarmswivel arm
- 8686
- GreiferdrehvorrichtungGripper rotating device
- 8888
- seitliche Ausnehmungside recess
- 9090
- Gittermastlattice mast
- 100100
- GreiferkörperGripper body
- 102102
- GreifarmanordnungGripper arm arrangement
- 104a,b104a,b
- Hydraulikzylinderhydraulic cylinder
- 106a,b106a,b
- Greifarmgripper arm
- 108a,b108a,b
- Greifarmgripper arm
- 110110
- HebelanordnungLever arrangement
- 112112
- Elementelement
- 114114
- Hebellever
- 116116
- Gummifederelementrubber spring element
- 118118
- RaumSpace
- 120120
- Sensorsensor
- 130a, b130a, b
- Halbschalehalf shell
- 132132
- Hebellever
- 134134
- Klappstütze bzw. SicherheitsbügelFolding support or safety bar
- 136136
- Klappstütze bzw. SicherheitsbügelFolding support or safety bar
- 140140
- GestängezentrierungRod centering
- 142a,b142a,b
- ZentrierelementCentering element
- 144a144a
- Rollerole
- 146a146a
- GabelFork
- 148a148a
- Hydraulikzylinderhydraulic cylinder
- 150a150a
- Führungsstangeguide rod
- XX
- Längsrichtung BohranlageLongitudinal direction drilling rig
- YY
- Querrichtung BohranlageCross direction drilling rig
- ZZ
- Längsrichtung BohrmastLongitudinal direction of drilling mast
- X'X'
- Längsrichtung BohrstangenmagazinLongitudinal direction of the boring bar magazine
Claims (13)
- An apparatus for handling rod-shaped components at a rig (20), comprising:a depositing means (28) for rod-shaped components in which rod-shaped components (76) can be deposited,a lifting means including a lift carriage (82), a guide means (80) for guiding the lift carriage (82) and a drive for displacing the lift carriage (82),a pick-up means (48) attached to the lift carriage (82) for picking up a rod-shaped component (76) from the depositing means (28),characterized by a detecting means (132) for the rod-shaped component at a lifting means (46) arranged above the drill hole (30),characterized in that the pick-up means (48) is pivoting with respect to the lift carriage (82) at a plane perpendicular to the displacing direction (Z) of the lift carriage (82) such that a rod-shaped component (76) can be arranged above a drill hole (30).
- The apparatus for handling rod-shaped components at a rig (20) according to claim 1, comprising a depositing means (28) for rod-shaped components including at least a transfer means (51a, 51b, 51c; 51d) for a separate removal of the rod-shaped component (76) by a pick-up means (48) into which a rod-shaped componenta) either can be introduced by a transport means for the transport of the rod-shaped components (76) to the depositing means (28),b) or can be introduced by a separating means provided at the depositing means (28) in response to a detecting signal for the position of the rod-shaped component (76) at the depositing means (28).
- The apparatus for handling rod-shaped components at a rig according to claim 1 and/or 2, comprising a depositing means (28) having a means (58) for measuring the length of the rod-shaped component (76), wherein the length measuring means (58)a) either includes at least two mechanical detecting means (58a, 58b) by which the respectively introduced rod-shaped component (76) and the position thereof relative to the depositing means (28) are detectable,b) or includes a detecting means (74) for contact-free detection of the rod-shaped component (76) at a predetermined position.
- The apparatus for handling rod-shaped components at a rig according to one or more of the claims 1, 2, and 3, comprising a pick-up means (48) by which the rod-shaped component can be picked up by plural pairs of gripper arms (106a, 106b; 108a) and which includes a detecting lever (114) for the rod-shaped component in the pick-up means whose pivot is stationary with respect to a gripper arm (108a).
- The apparatus for handling rod-shaped components at a rig according to one or more of the claims 1 to 4, comprisinga detecting means for the position of the pick-up means (48) anda control means that permits opening of the pick-up means (48) when a rod-shaped component (76) is introduced only above the depositing means (28) and adjacent to a lifting means (46) above the drill hole.
- The apparatus for handling rod-shaped components at a rig according to one or more of the claims 1 to 5 comprisinga lifting means provided above the drill hole, anda control means by which the lifting means is controllable so that after an upward movement of the lifting means with rod-shaped components provided in the drill hole securing wedges are removable, the removal of the wedges is confirmed and the rod-shaped components are further lowered into the drill hole or the rod-shaped components are further lifted out of the drill hole.
- A method of handling rod-shaped components at a rig, comprising the steps ofdepositing at least one rod-shaped component in a depositing means, andpicking up a rod-shaped component from the depositing means by a pick-up means mounted at a lift carriage, wherein the lift carriage forms a lifting means with a guide means for guiding the lift carriage and a drive for displacing the lift carriage,characterized by the step ofpivoting the pick-up means with respect to the lift carriage in a plane perpendicular to the displacing direction of the lift carriage such that a rod-shaped component can be arranged above a drill hole, anddetecting the rod-shaped component by a detecting means at a lifting means arranged above the drill hole.
- The method of handling rod-shaped components at a rig according to claim 7, comprising the step ofa) introducing a rod-shaped component into a transfer means for the individual removal of the rod-shaped component by a pick-up means by a transport means for the transport of the rod-shaped components to a depositing means for rod-shaped components, orb) introducing a rod-shaped component into a transfer means for the individual removal of the rod-shaped component by a pick-up means by a separating means provided at the depositing means in response to a detecting signal for the position of the rod-shaped component at the depositing means.
- The method of handling rod-shaped components at a rig according to one or more of the claims 7 and 8, comprising the step of length measurement at the rod-shaped component in a depositing means in whicha) either the respectively introduced rod-shaped component is detected by at least two mechanical detecting means,b) or the rod-shaped component is detected contact-free at a predetermined position by a detecting means.
- The method of handling rod-shaped components at a rig according to one or more of the claims 7 to 9, comprising the step ofpicking up the rod-shaped component by plural pairs of gripper arms of a pick-up means,and detecting the rod-shaped component in the pick-up means via a detecting lever the pivot of which is stationary with respect to a gripper arm.
- The method of handling rod-shaped components at a rig according to one or more of the claims 7 to 10 comprising the steps ofdetecting the position of the pick-up means by a detecting means andallowing to open the pick-up means with an introduced rod-shaped component only above the depositing means and adjacent to a lifting means above the drill hole by a control means.
- The method of handling rod-shaped components at a rig according to one or more of the claims 7 to 11, comprising the step of centering the rod-shaped component provided at a lifting means above the drill hole with respect to a rod-shaped component provided in the drill hole via two guide rollers for the rod-shaped component.
- The method of handling rod-shaped components at a rig according to one or more of the claims 7 to 12, comprising the step of controlling a lifting means provided above the drill hole via a control means so that after an upward movement of the lifting means with rod-shaped components provided in the drill hole securing wedges can be removed, the removal of the wedges is confirmed and the rod-shaped components are further lowered into the drill hole.
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