УСТРОЙСТВО И СПОСОБЫ МАНИПУЛЯЦИИ

1. Инструмент для спускоподъемных операций для манипуляции трубными элементами, содержащий элемент предварительного нагружения, выполненный с возможностью приложения осевого усилия и содержащий исполнительный механизм, выполненный с возможностью создания осевой нагрузки, стыковочное устройство инструмента для спускоподъемных операций, выполненное с возможностью соединения исполнительного механизма с конструкцией инструмента для спускоподъемных операций, и стыковочное устройство для трубного элемента, выполненное с возможностью передачи осевой нагрузки, создаваемой исполнительным механизмом, щелевой элемент, имеющий множество удлиненных щелей, каждая из которых проходит в некотором направлении, элемент с выемками, функционально связанный с щелевым элементом и имеющий множество выемок, каждая из которых сужается на конус в направлении от мелкого конца к глубокому концу, и множество перекатывающихся элементов, каждый из которых частично выступает через примыкающую одну из множества удлиненных щелей при расположении в мелком конце соответствующей одной из множества выемок и втянут внутрь внешнего периметра щелевого элемента при расположении в глубоком конце соответствующей одной из множества выемок, при этом, по меньшей мере, часть осевого усилия передается по трубному элементу на, по меньшей мере, часть множества перекатывающихся элементов.
2. Инструмент по п.1, в котором осевое усилие, создаваемое на трубном элементе, является достаточным для создания крутящего момента на трубном элементе инструментом для спускоподъемных операций посредством множества перекатывающихся элементов.
3. Инструмент по п.1 или 2, дополнительно содержащий, по меньшей мере, один исполнительный механизм, проходящий между инструментом для спускоподъемных операций с трубными элементами и подъемником, при этом каждый исполнительный механизм выполнен с возможностью перемещения трубной секции между примыкающим местоположением буровой установки и местоположением вблизи инструмента для спускоподъемных операций.
4. Устройство для манипуляции с трубными элементами, содержащее инструмент для спускоподъемных операций с трубными элементами, подъемник для трубных элементов, множество первых исполнительных механизмов, каждый из которых проходит между инструментом для спускоподъемных операций и подъемником и множество вторых исполнительных механизмов, каждый из которых проходит между инструментом для спускоподъемных операций и соответствующим одним из первых исполнительных механизмов, при этом инструмент для спускоподъемных операций содержит щелевой элемент, имеющий множество удлиненных щелей, элемент с выемками, функционально связанный с щелевым элементом и имеющий множество выемок, каждая из которых сужается на конус в направлении от мелкого конца к глубокому концу, и множество перекатывающихся элементов, связанных с множеством выемок и множеством удлиненных щелей, при этом каждый из множества перекатывающихся элементов частично выступает через примыкающую одну из множества удлиненных щелей при расположении в мелком конце соответствующей одной из множества выемок и втянут внутрь, по меньшей мере, части щелевого элемента при расположении в глубоком конце соответствующей одной из множества выемок.
5. Устройство по п.4, в котором инструмент для спускоподъемных операций дополнительно содержит элемент предварительного нагружения, выполненный с возможностью приложения осевого усилия и содержащий исполнительный механизм, выполненный с возможностью создания осевой нагрузки, стыковочное устройство инструмента для спускоподъемных операций, выполненное с возможностью соединения исполнительного механизма с конструкцией инструмента для спускоподъемных операций, и стыковочное устройство для трубного элемента, выполненное с возможностью передачи осевой нагрузки, создаваемой исполнительным механизмом.
6. Устройство по п.4 или 5, в котором подъемник содержит щелевой элемент подъемника, имеющий множество удлиненных щелей, каждую проходящую в некотором направлении, элемент подъемника с выемками, соединенный с щелевым элементом подъемника с возможностью скольжения относительно него и имеющий множество выемок, каждая из которых сужается на конус в направлении от мелкого конца к глубокому концу, и множество перекатывающихся элементов подъемника, каждый из которых удерживается между одной из множества выемок и одной из множества удлиненных щелей, частично выступает через примыкающую одну из множества удлиненных щелей при расположении в мелком конце соответствующей одной из множества выемок, и втянут внутрь внешнего периметра щелевого элемента подъемника при расположении в глубоком конце соответствующей одной из множества выемок.
7. Устройство по п.4 или 5, в котором каждый первый исполнительный механизм содержит первый цилиндр, имеющий первый конец и второй конец, при этом первый конец поворотно соединен с первой точкой прикрепления инструмента для спускоподъемных операций, и первый шток проходит от второго конца и поворотно соединен с подъемником.
8. Устройство по п.7, в котором каждый второй исполнительный механизм содержит второй цилиндр, имеющий первый конец и второй конец, при этом первый конец второго цилиндра поворотно соединен со второй точкой прикрепления инструмента для спускоподъемных операций, и второй шток проходит от второго конца второго цилиндра и поворотно соединен с первым цилиндром.
9. Устройство по п.5, в котором инструмент для спускоподъемных операций выполнен с возможностью соединения посредством трения с, по меньшей мере, одной поверхностью на трубном элементе посредством достаточной осевой нагрузки, создаваемой исполнительным механизмом для создания крутящего момента на трубном элементе посредством части множества перекатывающихся элементов.
10. Устройство по п.9, в котором, по меньшей мере, один из множества перекатывающихся элементов выполнен с возможностью соединения с внешней поверхностью трубного элемента и/или выполнен с возможностью опускания соединенного с ним трубного элемента на часть колонны над буровым полом.
11. Устройство по п.4 или 5, дополнительно содержащее контроллер, связанный с инструментом для спускоподъемных операций, подъемником и первыми и/или вторыми исполнительными механизмами для осуществления автоматизации устройства.
12. Устройство по п.4 или 5, в котором подъемник выполнен с возможностью соединения с внешней поверхностью промежуточного аксиального участка трубного элемента, и/или инструмент для спускоподъемных операций выполнен с возможностью соединения с внешней поверхностью трубного элемента посредством трения, достаточного для приложения крутящего момента к трубному элементу, при этом участок инструмента для спускоподъемных операций образует гидравлическое уплотнение с концом трубного элемента, когда инструмент для спускоподъемных операций соединен с трубным элементом.
13. Устройство по п.4 или 5, в котором инструмент для спускоподъемных операций выполнен с возможностью соединения с внутренней поверхностью трубного элемента посредством трения, достаточного для приложения крутящего момента к трубному элементу.
14. Способ манипуляции трубными элементами, содержащий следующие этапы
соединение, по меньшей мере, одной поверхности промежуточного аксиального участка трубного элемента с подъемником для трубных элементов;
приведение в действие множества элементов штропов, проходящих между подъемником и инструментом для спускоподъемных операций с трубными элементами для установки конца трубного элемента в инструмент для спускоподъемных операций;
соединение, по меньшей мере, одной поверхности другого участка трубного элемента с инструментом для спускоподъемных операций;
опускание присоединенного инструмента для спускоподъемных операций и опускание трубного элемента на часть колонны над буровым полом.
15. Способ по п.14, дополнительно содержащий приложение осевого усилия к концу трубного элемента в инструменте для спускоподъемных операций посредством перемещения элемента с выемками инструмента для спускоподъемных операций вниз по оси и к трубному элементу для соединения множества перекатывающихся элементов, функционально связанных с захватывающим механизмом инструмента для спускоподъемных операций для соединения с трубным элементом.
16. Способ по п.15, дополнительно содержащий отсоединение подъемника для трубных элементов от трубного элемента и/или отсоединение инструмента для спускоподъемных операций от трубного элемента.
17. Способ по п.16, в котором отсоединение инструмента для спускоподъемных операций от трубного элемента содержит снятие осевого усилия, приложенного к концу трубного элемента в инструменте для спускоподъемных операций.
18. Способ по п.16, дополнительно содержащий вращение трубного элемента посредством приложения крутящего усилия для вращения инструмента для спускоподъемных операций при соединении с ним трубного элемента, при этом крутящее усилие составляет не менее около 6780 Нм (5000 фут.фунт).