頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置制造方法及圖紙

一種頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置包括：鉆塔；由鉆塔支撐的豎直軌道；沿著所述一個(gè)或多個(gè)豎直軌道引導(dǎo)的吊運(yùn)車(chē)；以及用于上下移動(dòng)吊運(yùn)車(chē)的提升設(shè)備。所述裝置進(jìn)一步包括：管狀桿，其連接到鉆柱的上端以與之一起圍繞鉆柱的軸線旋轉(zhuǎn)；以及頂部驅(qū)動(dòng)單元，其包括電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)適配成旋轉(zhuǎn)管狀桿從而旋轉(zhuǎn)連接的鉆柱以便鉆井，其中所述頂部驅(qū)動(dòng)單元由吊運(yùn)車(chē)支撐。此外，提供吊卡，所述吊卡適配成例如在下鉆過(guò)程中在工作位置懸吊所述鉆柱，并且提供吊卡支撐組件，其適配成吸收所述懸吊的鉆柱的負(fù)載并且適配成在鉆柱軸線上的工作位置與縮回位置之間移動(dòng)所述吊卡。根據(jù)本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)，吊卡支撐組件體現(xiàn)為吊卡與吊運(yùn)車(chē)之間的直接鉆柱承重連接，獨(dú)立于所述頂部驅(qū)動(dòng)單元。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置以及一種用于執(zhí)行鉆井操作的方法。
技術(shù)介紹
例如，US4,489,794參考圖8到圖10a、10b揭示一種頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，其包括設(shè)置有豎直軌道的鉆塔，所述豎直軌道由鉆塔支撐。吊運(yùn)車(chē)沿著豎直軌道被引導(dǎo)。吊運(yùn)車(chē)從提升設(shè)備的游動(dòng)滑車(chē)處懸吊下來(lái)，這在鉆井業(yè)中通常稱(chēng)為鉆井絞車(chē)。提升設(shè)備包括繩纜和絞車(chē)，以及定滑車(chē)。游動(dòng)滑車(chē)通過(guò)繩纜從定滑車(chē)懸吊而下。絞車(chē)的操作允許沿著軌道將游動(dòng)滑車(chē)和吊運(yùn)車(chē)上下移動(dòng)。上述已知的裝置進(jìn)一步包括頂部驅(qū)動(dòng)單元，其包括可旋轉(zhuǎn)的管狀桿，所述管狀桿連接到鉆柱的上端，以與之一起圍繞鉆柱的軸線旋轉(zhuǎn)。頂部驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)一步包括電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)適配成旋轉(zhuǎn)所述管狀桿，從而旋轉(zhuǎn)連接的鉆柱，以便鉆井。頂部驅(qū)動(dòng)單元由吊運(yùn)車(chē)支撐，以便至少吸收來(lái)自頂部驅(qū)動(dòng)單元的電動(dòng)機(jī)的反作用力矩。例如，在鉆柱從管狀桿和/或頂部驅(qū)動(dòng)拆卸時(shí)，為了懸吊鉆柱，上述已知的裝置包括吊卡，所述吊卡適配成例如在下鉆(tripping)過(guò)程中將鉆柱從吊卡懸吊下來(lái)。如所屬領(lǐng)域中很常見(jiàn)，在此已知的裝置中，吊卡由兩個(gè)可樞轉(zhuǎn)臂固持，所述樞轉(zhuǎn)臂在其上端處以樞轉(zhuǎn)的方式連接到懸吊主體，懸吊主體繼而懸掛在頂部驅(qū)動(dòng)單元的可旋轉(zhuǎn)管狀桿上形成的肩部上。這些通常所稱(chēng)的臂或連桿非常穩(wěn)固，因?yàn)樗鼈儽辉O(shè)計(jì)成在諸如下鉆等活動(dòng)過(guò)程中吸收整個(gè)鉆柱的負(fù)載。提供致動(dòng)器，所述致動(dòng)器可運(yùn)行以在位于鉆柱軸線上的工作位置與遠(yuǎn)離鉆柱軸線的縮回位置之間移動(dòng)吊卡。已知的布置并不完全令人滿意。例如，如US4,489,794中所說(shuō)明的，吊卡從可旋轉(zhuǎn)桿處懸吊下來(lái)需要一種機(jī)制來(lái)避免固持吊卡的樞轉(zhuǎn)臂在鉆井過(guò)程中被帶入管狀桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。否則，將出現(xiàn)臂和吊卡回轉(zhuǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
因此，本專(zhuān)利技術(shù)的第一方面的目標(biāo)是提出一種改進(jìn)的裝置或至少一種替代的裝置。本專(zhuān)利技術(shù)的第一方面提供一種基于US4,489,794的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，其包括:鉆塔；由所述鉆塔支撐的一個(gè)或多個(gè)豎直軌道；沿著所述一個(gè)或多個(gè)豎直軌道引導(dǎo)的吊運(yùn)車(chē)；用于上下移動(dòng)所述吊運(yùn)車(chē)的提升設(shè)備；管狀桿，其連接到鉆柱的上端以與所述鉆柱一起圍繞所述鉆柱的軸線旋轉(zhuǎn)；頂部驅(qū)動(dòng)單元，其包括電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)適配成旋轉(zhuǎn)所述管狀桿從而旋轉(zhuǎn)連接的鉆柱以便鉆井，其中所述頂部驅(qū)動(dòng)單元由所述吊運(yùn)車(chē)支撐，以便至少吸收來(lái)自所述頂部驅(qū)動(dòng)單元的電動(dòng)機(jī)的反作用力矩；吊卡，其適配成在工作位置懸吊所述鉆柱；吊卡支撐組件，其適配成吸收懸吊的鉆柱的負(fù)載并且適配成在鉆柱軸線上的工作位置與縮回位置之間移動(dòng)所述吊卡，其特征在于，吊卡支撐組件體現(xiàn)為吊卡與吊運(yùn)車(chē)之間的直接鉆柱承重連接，獨(dú)立于頂部驅(qū)動(dòng)單元。在實(shí)施方案中，本專(zhuān)利技術(shù)的設(shè)計(jì)允許實(shí)現(xiàn)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的相關(guān)優(yōu)點(diǎn)。例如，頂部驅(qū)動(dòng)單元現(xiàn)在無(wú)需設(shè)計(jì)成支撐吊卡，從而其設(shè)計(jì)不復(fù)雜，成本也不高。此外，頂部驅(qū)動(dòng)單元無(wú)需配合吊卡，反之亦然。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的第一方面，頂部驅(qū)動(dòng)單元由吊運(yùn)車(chē)支撐，以便至少吸收來(lái)自頂部驅(qū)動(dòng)單元的電動(dòng)機(jī)的反作用力矩。吊運(yùn)車(chē)從提升設(shè)備處懸吊下來(lái)。同樣可以想到，頂部驅(qū)動(dòng)單元從吊運(yùn)車(chē)處懸吊下來(lái)，或者頂部驅(qū)動(dòng)單元從提升設(shè)備(例如，游動(dòng)滑車(chē))處懸吊下來(lái)，并且僅由吊運(yùn)車(chē)支撐，以吸收反作用力矩。因此，頂部驅(qū)動(dòng)從提升設(shè)備處懸吊下來(lái)，任選地經(jīng)由吊運(yùn)車(chē)懸吊下來(lái)。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的第一方面，管狀桿連接到鉆柱的上端，以與之一起圍繞鉆柱的軸線旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，管狀柱連接到頂部驅(qū)動(dòng)單元或與之形成整體。由于頂部驅(qū)動(dòng)單元被吊運(yùn)車(chē)支撐，因此，管狀桿經(jīng)由頂部驅(qū)動(dòng)單元而被吊運(yùn)車(chē)支撐。在一個(gè)替代實(shí)施方案中，管狀桿以允許管狀桿旋轉(zhuǎn)的方式直接連接到吊運(yùn)車(chē)。在這兩個(gè)實(shí)施方案中，頂部驅(qū)動(dòng)單元被允許接合在管狀桿上，以旋轉(zhuǎn)管狀桿，從而旋轉(zhuǎn)連接的鉆柱，以便鉆井。在一個(gè)可能的實(shí)施方案中，頂部驅(qū)動(dòng)單元與吊運(yùn)車(chē)形成整體。或者，頂部驅(qū)動(dòng)單元以可拆卸的方式懸吊下來(lái)。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，提升設(shè)備(例如，提升設(shè)備的游動(dòng)滑車(chē))支撐大鉤，并且頂部驅(qū)動(dòng)單元設(shè)置有提環(huán)以便將頂部驅(qū)動(dòng)單元從大鉤懸吊下來(lái)。此類(lèi)可拆卸的頂部驅(qū)動(dòng)單元使得頂部驅(qū)動(dòng)單元能夠從吊運(yùn)車(chē)移除，而吊卡仍能充分發(fā)揮作用。這可用來(lái)例如在鉆柱的下鉆過(guò)程中對(duì)頂部驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行維護(hù)或修理。頂部驅(qū)動(dòng)便可簡(jiǎn)單地移除，但是下鉆不會(huì)受到影響。此外，有可能提供替代的頂部驅(qū)動(dòng)，以及允許本專(zhuān)利技術(shù)的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置與所述頂部驅(qū)動(dòng)進(jìn)行更換。在一個(gè)實(shí)施方案中，其中頂部驅(qū)動(dòng)以可拆卸的方式從提升設(shè)備懸吊下來(lái)，任選地經(jīng)由吊運(yùn)車(chē)懸吊，可以實(shí)施根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一種方法，所述方法包括以下步驟：-借助頂部驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行鉆井，-將鉆柱從管狀桿和/或頂部驅(qū)動(dòng)拆卸，-將鉆柱附接到吊卡，-將頂部驅(qū)動(dòng)從提升設(shè)備或吊運(yùn)車(chē)拆卸，-將鉆柱下鉆。在一個(gè)實(shí)施方案中，頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置還設(shè)置有頂部驅(qū)動(dòng)提升設(shè)備，以用于懸吊頂部驅(qū)動(dòng)并且適配成將頂部驅(qū)動(dòng)從鉆柱軸線上的工作位置移開(kāi)。有可能的是，用于上下移動(dòng)吊運(yùn)車(chē)的提升設(shè)備鄰近鉆柱軸線延伸，從而允許頂部驅(qū)動(dòng)提升設(shè)備在鉆柱軸線內(nèi)接合頂部驅(qū)動(dòng)。例如，頂部驅(qū)動(dòng)提升設(shè)備可以是傳統(tǒng)的起重機(jī)。此外，吊卡上的任何電子設(shè)備，例如，一個(gè)或多個(gè)傳感器例如用以用信號(hào)通知吊卡的打開(kāi)和/或關(guān)閉狀態(tài)，或用以用信號(hào)通知吊卡中管件的存在)可以經(jīng)由沿著吊卡支撐組件行進(jìn)的一個(gè)或多個(gè)繩纜(例如，經(jīng)由牽引鏈)進(jìn)行連接，從而繞過(guò)頂部驅(qū)動(dòng)單元。這再次避免頂部驅(qū)動(dòng)單元和吊卡的設(shè)計(jì)之間過(guò)度配合。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的第一方面，吊卡支撐組件體現(xiàn)為吊卡與吊運(yùn)車(chē)之間的直接鉆柱承重連接，獨(dú)立于頂部驅(qū)動(dòng)單元。因此，吊卡支撐組件連接到吊運(yùn)車(chē)，而同時(shí)頂部驅(qū)動(dòng)單元也由吊運(yùn)車(chē)支撐。有可能的是，吊卡支撐組件的連接點(diǎn)設(shè)于管狀柱的上方。在一個(gè)實(shí)施方案中，吊卡支撐組件的連接點(diǎn)設(shè)于頂部驅(qū)動(dòng)單元的電動(dòng)機(jī)的上方。在一個(gè)實(shí)施方案中，吊卡支撐組件包括在上端處連接到吊運(yùn)車(chē)的兩個(gè)樞轉(zhuǎn)第一臂，所述第一臂布置在頂部驅(qū)動(dòng)單元的相對(duì)側(cè)上，以便當(dāng)在工作位置與縮回位置之間移動(dòng)吊卡時(shí)，沿著頂部驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)。任選地，第一臂可在上端處以自由旋轉(zhuǎn)的方式懸吊，以便在重力的影響下自然懸垂。在一個(gè)實(shí)施方案中，兩個(gè)樞轉(zhuǎn)第一臂相互連接，例如，經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)橫梁連接，例如，形成環(huán)繞頂部驅(qū)動(dòng)單元的U形保持架。任選地，橫梁連接到第一臂的下端，所述橫梁支撐吊卡。在一個(gè)實(shí)施方案中，吊卡支撐組件包括位于吊運(yùn)車(chē)與一個(gè)或多個(gè)樞轉(zhuǎn)臂之間(例如，每個(gè)第一臂與吊運(yùn)車(chē)之間)的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器，例如，液壓缸，以在鉆柱軸線上的工作位置與縮回位置之間移動(dòng)吊卡。優(yōu)選地，在工作位置，樞轉(zhuǎn)臂與鉆柱軸線在共同假想平面中的第一臂的樞軸下方的豎直線上對(duì)齊。在縮回位置，樞轉(zhuǎn)臂可以一定的角度樞轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離豎直線，所述角度介于10°到90°之間，優(yōu)選介于15°到45°之間。在一個(gè)實(shí)施方案中，吊卡支撐組件包括兩個(gè)樞轉(zhuǎn)第二臂，每個(gè)在其上端處以樞轉(zhuǎn)的方式連接到對(duì)應(yīng)第一臂的下端，其中吊卡連接到第二臂的下端。有可能的是，橫梁連接到第二臂的下端，所述橫梁支撐吊卡。在一個(gè)實(shí)施方案中，吊卡支撐組件設(shè)置有用于鉆井裝備(例如，備用或替代的吊卡)的一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)存位置。優(yōu)選地，至少兩個(gè)儲(chǔ)存位置設(shè)在吊卡的相對(duì)側(cè)處。在一個(gè)實(shí)施方案中，其中吊卡支撐組件包括例如樞轉(zhuǎn)第一臂之間或樞轉(zhuǎn)第二臂之間的橫梁，橫梁有可能在吊卡的相對(duì)側(cè)處提供儲(chǔ)存位置，例如，用于替代的吊卡。在一個(gè)實(shí)施方案中，吊卡支撐組件包括位于吊運(yùn)車(chē)與一個(gè)或多個(gè)樞轉(zhuǎn)第一臂之間的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器，例如，本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置(1；100)，其包括：?鉆塔(10)，?由所述鉆塔支撐的一個(gè)或多個(gè)豎直軌道(11a、11b)，?沿著所述一個(gè)或多個(gè)豎直軌道引導(dǎo)的吊運(yùn)車(chē)(12；112)，?用于上下移動(dòng)所述吊運(yùn)車(chē)的提升設(shè)備(20)，?管狀桿(31；131)，其連接到鉆柱的上端以與所述鉆柱一起圍繞所述鉆柱的軸線(A)旋轉(zhuǎn)，?頂部驅(qū)動(dòng)單元(30；131)，其包括電動(dòng)機(jī)(32；132)，所述電動(dòng)機(jī)適配成旋轉(zhuǎn)所述管狀桿從而旋轉(zhuǎn)連接的鉆柱以便鉆井，其中所述頂部驅(qū)動(dòng)單元由所述吊運(yùn)車(chē)支撐，以便至少吸收來(lái)自所述頂部驅(qū)動(dòng)單元的電動(dòng)機(jī)的反作用力矩，?吊卡(40；140a、140b)，其適配成例如在下鉆過(guò)程中在工作位置懸吊所述鉆柱，?吊卡支撐組件(45；145)，其適配成吸收懸吊的鉆柱的負(fù)載并且適配成在鉆柱軸線上的工作位置與縮回位置之間移動(dòng)所述吊卡，其特征在于，所述吊卡支撐組件體現(xiàn)為所述吊卡與所述吊運(yùn)車(chē)之間的直接鉆柱承重連接，獨(dú)立于所述頂部驅(qū)動(dòng)單元。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】2013.05.03 NL 20107561.頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置(1；100)，其包括：-鉆塔(10)，-由所述鉆塔支撐的一個(gè)或多個(gè)豎直軌道(11a、11b)，-沿著所述一個(gè)或多個(gè)豎直軌道引導(dǎo)的吊運(yùn)車(chē)(12；112)，-用于上下移動(dòng)所述吊運(yùn)車(chē)的提升設(shè)備(20)，-管狀桿(31；131)，其連接到鉆柱的上端以與所述鉆柱一起圍繞所述鉆柱的軸線(A)旋轉(zhuǎn)，-頂部驅(qū)動(dòng)單元(30；130)，其包括電動(dòng)機(jī)(32)，所述電動(dòng)機(jī)適配成旋轉(zhuǎn)所述管狀桿從而旋轉(zhuǎn)連接的鉆柱以便鉆井，其中所述頂部驅(qū)動(dòng)單元由所述吊運(yùn)車(chē)支撐，以便至少吸收來(lái)自所述頂部驅(qū)動(dòng)單元的電動(dòng)機(jī)的反作用力矩，-吊卡(40；140a、140b)，其適配成在工作位置懸吊所述鉆柱，-吊卡支撐組件(45；145)，其適配成吸收懸吊的鉆柱的負(fù)載并且適配成在鉆柱軸線上的工作位置與縮回位置之間移動(dòng)所述吊卡，其特征在于，所述吊卡支撐組件體現(xiàn)為所述吊卡與所述吊運(yùn)車(chē)之間的直接鉆柱承重連接，獨(dú)立于所述頂部驅(qū)動(dòng)單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，其中所述吊卡支撐組件包括在上端處連接到所述吊運(yùn)車(chē)的兩個(gè)樞轉(zhuǎn)第一臂(46；146)，所述樞轉(zhuǎn)第一臂布置在所述頂部驅(qū)動(dòng)單元的相對(duì)側(cè)上，以便當(dāng)在所述工作位置與所述縮回位置之間移動(dòng)所述吊卡時(shí)，沿著所述頂部驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，其中所述吊卡支撐組件包括兩個(gè)樞轉(zhuǎn)第二臂(47)，每個(gè)樞轉(zhuǎn)第二臂在其上端處以樞轉(zhuǎn)方式連接到對(duì)應(yīng)樞轉(zhuǎn)第一臂的下端，其中所述吊卡連接到所述樞轉(zhuǎn)第二臂的下端。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，其中橫梁(48)連接到所述樞轉(zhuǎn)第二臂的下端，所述橫梁支撐所述吊卡。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，其中所述樞轉(zhuǎn)第二臂在其上端處以能夠自由旋轉(zhuǎn)的方式懸吊，以便在重力的影響下自然懸垂。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，其中在所述吊卡的所述工作位置，每對(duì)臂中互連的樞轉(zhuǎn)第一臂和樞轉(zhuǎn)第二臂在所述樞轉(zhuǎn)第一臂的上部樞軸下方的豎直線上對(duì)齊，該直線與所述鉆柱軸線位于共同假想平面中。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，其中所述兩個(gè)樞轉(zhuǎn)第一臂(46；146)相互連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，其中所述兩個(gè)樞轉(zhuǎn)第一臂經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)橫梁(146a)相互連接，形成環(huán)繞所述頂部驅(qū)動(dòng)單元的U形保持架。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，其中橫梁(148)連接到所述樞轉(zhuǎn)第一臂(146)的下端，支撐所述吊卡(140a、140b)的兩對(duì)樞轉(zhuǎn)吊卡臂(147)連接到所述橫梁(148)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，其中所述橫梁以能夠自由旋轉(zhuǎn)的方式從所述樞轉(zhuǎn)第一臂的下端懸吊，以便在重力的影響下自然懸垂。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，其中在所述吊卡的所述工作位置，每對(duì)臂中的所述樞轉(zhuǎn)第一臂和樞轉(zhuǎn)吊卡臂在所述樞轉(zhuǎn)第一臂的上部樞軸下方的豎直線上對(duì)齊，該直線與所述鉆柱軸線位于共同假想平面中。12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置，其中橫梁(148)連接到所述樞轉(zhuǎn)第...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J·茹登伯格，D·B·維哲寧，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：伊特里克公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：荷蘭;NL