專(zhuān)利名稱(chēng)：便于搬運(yùn)鉆桿的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種便于搬運(yùn)鉆桿的裝置和方法，特別地但不專(zhuān)門(mén)涉及便于在鉆機(jī)上及其周?chē)徇\(yùn)鉆桿的裝置和方法。所述鉆桿可以是單段鉆桿或立根、單段套管或立根、管材、專(zhuān)用管材、鉆鋌或者是包含鉆具的鉆桿，或是其一部分的直徑比鉆桿的主體直徑大的任何鉆桿。
背景技術(shù)：
在油、氣、水和地?zé)峁I(yè)中的鉆井、完井和修井時(shí)，鉆桿在鉆孔內(nèi)移動(dòng)進(jìn)出。這種作業(yè)有時(shí)將鉆桿向下移動(dòng)進(jìn)入鉆孔內(nèi)稱(chēng)作“下鉆”，將鉆桿向上移動(dòng)出鉆孔稱(chēng)作“起鉆”。這些作業(yè)均需要將鉆桿在鉆機(jī)周?chē)苿?dòng)。因而，特別在不中斷鉆井過(guò)程的情況下石油鉆井平臺(tái)上所進(jìn)行的鉆桿的互連、拆卸和儲(chǔ)存中，就存在與鉆機(jī)的鉆桿搬運(yùn)的操作和后勤相關(guān)的許多問(wèn)題。
需要在鉆機(jī)周?chē)苿?dòng)的鉆桿的型式包括鉆桿、鉆鋌、套管、油管、多孔管、尾管、尾管懸掛器工具、封隔器、洗井工具等。
用于使鉆桿在鉆機(jī)上及其周?chē)苿?dòng)的當(dāng)前系統(tǒng)包括吊卡，該吊卡設(shè)置在繩索的端部，所述繩索懸掛在滑輪或動(dòng)滑輪上，該滑輪或動(dòng)滑輪吊在鉆機(jī)的井架上。繩索的另一端卷繞在絞車(chē)上。吊卡通常包括一對(duì)鉸接的半圓形的部分、插銷(xiāo)和確保插銷(xiāo)恰當(dāng)關(guān)閉的安全機(jī)構(gòu)。這種吊卡以商標(biāo)名為“A系列吊卡”(“A-Series Elevators”)和“單根吊卡”(“Single Joint Elevator”)由BJVarco出售。鉆桿水平地置于“天橋”或傾斜坡道或輸送機(jī)上，并手工地向上提升以從其放置的表面上離開(kāi)，或者鉆桿的端部在凸緣(ledge)上露出。吊卡的所述半圓部分關(guān)閉在鉆桿的本體周?chē)?，且插銷(xiāo)被關(guān)閉，且安全機(jī)構(gòu)(其通常為開(kāi)口銷(xiāo))被推到確保插銷(xiāo)被恰當(dāng)關(guān)閉的位置處，并且將不容許插銷(xiāo)被打開(kāi)，直到開(kāi)口銷(xiāo)被移開(kāi)。吊卡寬松地裝配在鉆桿本體周?chē)虼?，吊卡可沿著其滑?dòng)，直到吊卡緊靠鉆桿的加厚段(upset)或者螺紋連接到鉆桿端部的鉆鋌。鉆桿包括稱(chēng)作“母接頭”的加厚段，陰螺紋端就位于其中，且可替換地，鉆桿的一端有螺紋，外徑較大的鉆鋌螺紋連接到其上，從而形成了肩部。啟動(dòng)絞車(chē)以提升吊卡和從其懸掛的鉆桿離開(kāi)鉆臺(tái)，以便于鉆桿在鉆機(jī)上及其周?chē)苿?dòng)。鉆工然后能夠?qū)@桿擺動(dòng)到另一個(gè)位置，通常用于將鉆桿下入已經(jīng)在井內(nèi)或者已置于小鼠洞內(nèi)的鉆桿柱內(nèi)。一個(gè)特別的用途是便于鉆桿從管存儲(chǔ)區(qū)域移動(dòng)到井心和井心附近的存儲(chǔ)區(qū)域(通常稱(chēng)作“指梁”)。這種方法用于下鉆作業(yè)。
現(xiàn)有技術(shù)中的吊卡能夠在許多門(mén)型吊卡的門(mén)在鉸鏈上擺動(dòng)的情況下使吊卡喉道開(kāi)口向下。大型吊卡上的門(mén)重幾百磅，其必須在鉆桿周?chē)P(guān)閉。帶有門(mén)的吊卡需要用于門(mén)的間隙，以便在鉆桿接合時(shí)作弧形擺動(dòng)。鉆桿必須被提升，或者以其他方式設(shè)置間隙，以用于擺動(dòng)門(mén)。
許多現(xiàn)有技術(shù)中的吊卡是“防滑”型，其通常構(gòu)建有門(mén)(通常為一個(gè)或兩個(gè))，所述門(mén)打開(kāi)以容許鉆桿插入或取下；所述門(mén)通常比較重，作業(yè)緩慢，難以操縱，并且對(duì)作業(yè)者構(gòu)成相當(dāng)大的安全危險(xiǎn)。在門(mén)打開(kāi)時(shí)，這種吊卡的平衡點(diǎn)可以改變，因此造成搬運(yùn)問(wèn)題并給作業(yè)者添加危險(xiǎn)。特別是對(duì)于非常重的鉆桿(例如較大的套管)，鉆桿最初位于水平位置，平放在井架之下的地面上或者其附近的適當(dāng)位置處，鉸接的門(mén)式吊卡放低到與鉆桿的連接點(diǎn)處。井架工作人員然后需要打開(kāi)重達(dá)幾百磅的重門(mén)，以容許吊卡置于管材之上。因?yàn)殚T(mén)必須關(guān)閉在管材周?chē)?，所以吊卡所位于的管材端部總是高于井架平臺(tái)。
在傳統(tǒng)的油井鉆臺(tái)上進(jìn)行鉆井作業(yè)的過(guò)程中，在鉆頭已經(jīng)穿透井眼內(nèi)的距離為使得僅僅一小部分鉆桿柱從鉆臺(tái)的上表面向上延伸時(shí)，鉆井作業(yè)停止，且新的管狀鉆桿柱段從置于鉆臺(tái)外部的存儲(chǔ)位置或管架移動(dòng)，并連接到鉆桿柱的上端。一旦該新的段被連接，鉆井作業(yè)可繼續(xù)。通常地，鉆桿柱段的長(zhǎng)度是30英尺或大約9m(或者是其的雙倍或三倍)。這意味著每次鉆頭已經(jīng)更加穿透到地下，鉆井作業(yè)不得不被停止并增加又一個(gè)鉆桿柱段(或立根)。
經(jīng)常存在沒(méi)有發(fā)生實(shí)際鉆井的空閑時(shí)間。鑒于對(duì)鉆機(jī)的投資非常高這一事實(shí)，甚至空閑時(shí)間的相對(duì)較小減少也是有意義的。
通常用于減少鉆機(jī)的空閑時(shí)間的一個(gè)解決方法是組裝兩個(gè)鉆桿柱段或者單根，各個(gè)鉆桿柱段均具有大約10m的長(zhǎng)度以形成20m長(zhǎng)度的立根，或者雙段式立根，將單根置于井口附近的小鼠洞中并用氣動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)和旋扣大扳來(lái)連接單根，同時(shí)鉆井作業(yè)繼續(xù)。用于這種離線的立根構(gòu)建的一個(gè)示范性系統(tǒng)和裝置已在美國(guó)專(zhuān)利No.4850439中進(jìn)行了敘述，其披露的內(nèi)容在此全部加入以供參考。然而，盡管這些傳統(tǒng)的離線立根構(gòu)建系統(tǒng)確實(shí)在鉆井過(guò)程中大大地提高了效率，但是它們通常使用許多復(fù)雜的設(shè)備，如吊車(chē)和多用途鉆桿搬運(yùn)機(jī)，這導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜且昂貴，并要求需要很多即時(shí)維護(hù)。
US-A-6073699披露了一種用于提升井眼管材的吊卡，該吊卡具有一對(duì)鉸鏈門(mén)，所述門(mén)利用鎖定銷(xiāo)互鎖，從而防止吊卡打開(kāi)。
US-A-6494273披露了一種用于提供鉆桿和套管的單根吊卡，該單根吊卡包括一對(duì)鉸接門(mén)和確保將門(mén)鎖閉的插銷(xiāo)機(jī)構(gòu)。
US-A-6568479披露了一種馬蹄鐵形的吊卡，該吊卡具有彈簧加載的掣子，以容許吊卡的喉道被推到鉆桿的本體上并防止卸下。通過(guò)將鉆桿推向喉道以使鉆桿與啟動(dòng)杠桿接合，吊卡可解除與鉆桿的接合，其中，所述啟動(dòng)杠桿提升安全鎖，或者使用翻轉(zhuǎn)杠桿，該翻轉(zhuǎn)杠桿將掣子縮回。因此對(duì)于各個(gè)特定尺寸的鉆桿需要分別的吊卡。
BX液壓致動(dòng)的吊卡設(shè)計(jì)用于提升完成的鉆桿柱，以及立根或者單根段。吊卡包括對(duì)著三分之一圓的弓形本體和兩個(gè)弓形門(mén)，各個(gè)弓形門(mén)均對(duì)著三分之一圓，各個(gè)弓形門(mén)的一端鉸接到本體上，且各個(gè)弓形門(mén)的另一端設(shè)有插銷(xiāo)機(jī)構(gòu)的凹凸部。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到需要這樣一種吊卡，其能夠?qū)@桿平放在鉆臺(tái)上；本發(fā)明已經(jīng)意識(shí)到需要這樣一種吊卡，其能夠從鉆臺(tái)的一個(gè)位置處從鉆桿上取下；本發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到需要這樣一種吊卡，其可從吊卡的一側(cè)被取下；本發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到需要這樣一種吊卡，其可在一次拉動(dòng)作業(yè)中從鉆桿上取下；需要這樣一種吊卡，其具有安全機(jī)構(gòu)，該安全機(jī)構(gòu)提供一種表示吊卡被鎖住的主動(dòng)指示，因此，鉆桿自身不可能與吊卡脫離接合。本發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到需要提供這樣一種吊卡，其能夠容易且迅速地適用于一系列直徑和型式的鉆桿、其他管材、套管和井底工具。
依照本發(fā)明，提供一種便于搬運(yùn)鉆桿的裝置，該裝置包括限定開(kāi)放喉道的本體和至少一個(gè)夾鉗，該至少一個(gè)夾鉗具有用來(lái)與鉆桿接合的凹入側(cè)，該凹入側(cè)具有兩個(gè)相對(duì)端，特征在于，所述至少一個(gè)夾鉗還包括在凹入側(cè)之后延伸的夾鉗部分，所述夾鉗部分在兩個(gè)相對(duì)端之間鉸接安裝到所述本體上，所述至少一個(gè)夾鉗可繞該鉸接相對(duì)于本體旋轉(zhuǎn)，從而與鉆桿接合。
優(yōu)選地，凹入部分是弓形的，對(duì)著一部分圓。有利地，用于接合鉆桿的凹入側(cè)包括座部，該座部用于接收所述鉆桿中的或者連接到所述鉆桿上的增大部分，如母接頭、加厚段或鉆鋌。有利地，在凹入側(cè)之后延伸的部分是在凹入側(cè)的端部之間的中間位置之后延伸。優(yōu)選地，喉道的深度至少是要保持在其內(nèi)的鉆桿直徑的一半。有利地，所述至少一個(gè)夾鉗與要保持的鉆桿的總體形狀相符合，所述鉆桿的形狀多為圓形。所述至少一個(gè)夾鉗優(yōu)選對(duì)著鉆桿總體形狀的一部分，優(yōu)選是部分圓，優(yōu)選為至少20度，更優(yōu)選至少45度，且最優(yōu)選至少120度，有利地是至少150度。有利地，所述夾鉗部分長(zhǎng)度在5cm和20cm之間，優(yōu)選測(cè)量為在鉆桿接合表面和鉸鏈之間的最短距離。
優(yōu)選地，本體通常為馬蹄鐵形，且開(kāi)放喉道由馬蹄鐵形的殼體限定。優(yōu)選地，兩個(gè)夾鉗中的每個(gè)夾鉗具有錐形邊緣，優(yōu)選與鉆桿的加厚段上的錐形相對(duì)應(yīng)。有利地，所述至少一個(gè)夾鉗至少可部分旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在喉道內(nèi)。優(yōu)選地，所述至少一個(gè)夾鉗可繞本體內(nèi)的鉸鏈銷(xiāo)旋轉(zhuǎn)。有利地，鉸鏈銷(xiāo)可從本體上取下。這就便于使夾鉗易于改變?yōu)椴煌某叽?，以解決在搬運(yùn)不同尺寸的鉆桿和加厚段或者不同尺寸范圍的鉆桿和加厚段的情況。優(yōu)選地，夾鉗可為曲線形，優(yōu)選與要接合的鉆桿的曲率匹配。有利地，該裝置還包括鎖定銷(xiāo)，其將鉸鏈銷(xiāo)可釋放地固定到本體上。
優(yōu)選地，所述裝置還包括另一個(gè)夾鉗。要接合在裝置中的所述鉆桿可只用兩個(gè)夾鉗接合。
有利地，通過(guò)鎖定部件來(lái)抑制所述至少一個(gè)夾鉗旋轉(zhuǎn)。夾鉗可包括延伸部分，該延伸部分形成了鎖定部分，該鎖定部分可用在鎖定布置中。這部分可延伸到喉道內(nèi)。鎖定部件可設(shè)置在兩個(gè)夾鉗之間，從而抑制兩個(gè)夾鉗的旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，鎖定部件可移動(dòng)到接合狀態(tài)和脫離接合狀態(tài)，有利地是通過(guò)手柄手動(dòng)實(shí)現(xiàn)，所述手柄可在殼體的外部并可用軸連接到彈簧加載的部件上。優(yōu)選地，鎖定部件可由動(dòng)力裝置如氣動(dòng)、液壓或電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)，并優(yōu)選包括控制系統(tǒng)且通過(guò)作業(yè)者室來(lái)控制。優(yōu)選地，鎖定部件設(shè)置在至少一個(gè)彈性裝置上，如下述裝置中的任何一個(gè)氣動(dòng)活塞和缸、液壓活塞和缸以及蓄力器、卷簧、Belville墊圈，和彈性材料如泡沫，但是最優(yōu)選是壓縮彈簧。
優(yōu)選地，所述本體還包括用于所述至少一個(gè)夾鉗的座部，以在鉆桿被接合時(shí)夾鉗與底部緊靠。
優(yōu)選地，所述鎖定部件包括安全裝置，該安全裝置用于在與鉆桿接合時(shí)確保鎖定部件鎖住所述至少一個(gè)夾鉗。鎖定部件可以是楔形的，從而將夾鉗楔入在閉合位置。有利地，安全裝置包括鎖定部件上的指示器和本體內(nèi)的指示器，其中，在使用中，孔的對(duì)齊表示鎖定部件處于正確鎖定位置。優(yōu)選地，該裝置還包括安全鎖定銷(xiāo)，其中，鎖定部件上的指示器是孔，本體上的指示器是孔，在使用中，孔對(duì)齊，且安全鎖定銷(xiāo)插入穿過(guò)所述孔。
優(yōu)選地，該裝置還包括設(shè)置在本體和至少一個(gè)夾鉗之間的彈性裝置，其中，在所述至少一個(gè)夾鉗處于大致完全打開(kāi)位置時(shí)，該至少一個(gè)夾鉗由彈性裝置來(lái)抑制其打開(kāi)。這有助于將夾鉗維持在完全打開(kāi)位置，因此，在該裝置的喉道應(yīng)用于放在工作面上(如天橋或者坡道上)的鉆桿時(shí)，所述至少一個(gè)夾鉗不關(guān)閉。有利地，該裝置還包括設(shè)置在本體和至少一個(gè)夾鉗之間的彈性裝置，其中，在所述至少一個(gè)夾鉗大致處于完全閉合位置時(shí)，可通過(guò)彈性裝置來(lái)抑制該至少一個(gè)夾鉗關(guān)閉。這就使至少一個(gè)夾鉗維持在用于應(yīng)用安全裝置的適當(dāng)位置，如插入安全鎖定銷(xiāo)。彈性裝置可以是下述任一個(gè)裝置或者是下述裝置的任何組合氣動(dòng)活塞和缸、液壓活塞和缸以及蓄力器、卷簧、Belville墊圈、壓縮彈簧，和彈性材料如泡沫。優(yōu)選地，所述裝置還包括設(shè)置在本體和至少一個(gè)夾鉗之間的彈性裝置，其中，在所述至少一個(gè)夾鉗處于大致完全關(guān)閉的位置時(shí)，可抑制該至少一個(gè)夾鉗關(guān)閉，在所述至少一個(gè)夾鉗處于大致完全關(guān)閉的位置時(shí)，通過(guò)彈性裝置來(lái)抑制該至少一個(gè)夾鉗打開(kāi)，其中，彈性裝置設(shè)置在過(guò)中心機(jī)構(gòu)內(nèi)。夾鉗的動(dòng)作可以類(lèi)似凸輪。有利地，該過(guò)中心機(jī)構(gòu)包括彈簧導(dǎo)引件和銷(xiāo)，該彈性裝置包括彈簧，該彈簧導(dǎo)引件可繞銷(xiāo)旋轉(zhuǎn)，一旦至少一個(gè)夾鉗移動(dòng)，彈簧可壓縮在彈簧導(dǎo)引件內(nèi)。
優(yōu)選地，該裝置還包括至少一個(gè)手柄，以用于將該裝置運(yùn)送并應(yīng)用于鉆桿。
本發(fā)明也提供一種吊卡，該吊卡包括本發(fā)明的所述裝置。
本發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到，長(zhǎng)期以來(lái)需要一種有效的和高效率吊卡以及一種更簡(jiǎn)單且廉價(jià)的系統(tǒng)，用于給標(biāo)準(zhǔn)油井平臺(tái)提供離線的立根構(gòu)建和鉆桿搬運(yùn)功能。
本發(fā)明也提供一種便于搬運(yùn)鉆桿的方法，使用本發(fā)明的裝置，該方法包括將裝置的喉道放低到鉆桿上，至少一個(gè)夾鉗旋轉(zhuǎn)以與鉆桿接合。
本發(fā)明也提供一種鉆機(jī)，該鉆機(jī)包括具有井心和至少一個(gè)預(yù)制開(kāi)口的平臺(tái)，其特征在于，該平臺(tái)還包括可旋轉(zhuǎn)的塔，鉆桿可利用該塔旋轉(zhuǎn)。
優(yōu)選地，塔還包括游車(chē)，該游車(chē)設(shè)置在塔上以沿著其移動(dòng)。該游車(chē)還包括輪、軸承或其他裝置，以便于沿著塔上下移動(dòng)。
有利地，游車(chē)包括臂。優(yōu)選地，臂的長(zhǎng)度是固定的或者可伸長(zhǎng)的，例如可伸縮的。有利地，游車(chē)包括兩個(gè)臂，所述兩個(gè)臂的長(zhǎng)度可以是相同的固定長(zhǎng)度或者可以是不同的，所述一個(gè)臂或兩個(gè)臂可以是可伸縮的。如果該兩個(gè)臂長(zhǎng)度是固定的但是相互是不同的，這對(duì)于預(yù)制開(kāi)口(小鼠洞)位于距塔相應(yīng)的距離處是有利的。
優(yōu)選地，至少一個(gè)預(yù)制孔距塔的距離與臂的長(zhǎng)度相等。最優(yōu)選地，鉆機(jī)具有兩個(gè)預(yù)制開(kāi)口，其距塔的距離相等。
有利地，鉆機(jī)還包括提升鉆桿的鋼絲繩。優(yōu)選地，鋼絲繩沿著塔設(shè)置或設(shè)在該塔內(nèi)，并優(yōu)選設(shè)在塔的頂部部分中或者在塔的頂部處或塔頂上方的滑輪上，有利地，鋼絲繩在塔的外部運(yùn)行，以提升鉆桿。優(yōu)選地，鋼絲繩也用來(lái)提升游車(chē)。有利地，鉆機(jī)還包括用于卷繞鋼絲繩的絞車(chē)。絞車(chē)可以是電動(dòng)、氣動(dòng)或液壓傳動(dòng)的，或者使用存儲(chǔ)能，如盤(pán)簧或飛輪內(nèi)的存儲(chǔ)能。優(yōu)選地，吊卡設(shè)置在鋼絲繩的端部上。有利地，吊卡是本發(fā)明的型式。
本發(fā)明也提供一種用于搬運(yùn)鉆桿的方法，該方法包括將鋼絲繩端部上的鉆桿提起來(lái)并利用旋轉(zhuǎn)塔使鉆桿旋轉(zhuǎn)以與預(yù)制開(kāi)口對(duì)齊的步驟。
優(yōu)選地，該方法還包括將鉆桿放低到預(yù)制開(kāi)口內(nèi)的步驟，優(yōu)選使用絞車(chē)上的鋼絲繩來(lái)放低鉆桿。有利地，第二鉆桿被放低到第二預(yù)制開(kāi)口內(nèi)，最優(yōu)選地，使第三鉆桿與第二鉆桿對(duì)齊并連接到其上以形成雙段式立根，優(yōu)選使用旋接器來(lái)旋接螺紋直到到達(dá)低扭矩，最優(yōu)選使用扭矩裝置以將該連接扭轉(zhuǎn)成使用中設(shè)計(jì)扭矩。有利地，雙段式立根連接到第一個(gè)鉆桿上，從而形成三段式立根。最有利地，三段式立根由至少一個(gè)操縱臂夾持，并優(yōu)選移動(dòng)到存儲(chǔ)管架，優(yōu)選移動(dòng)到指梁上或者直接移動(dòng)到井心。


為了更好的理解本發(fā)明，現(xiàn)將參考附圖以示例方式敘述本發(fā)明，其中圖1是本發(fā)明的裝置的透視圖，該裝置包括一對(duì)處于關(guān)閉位置的夾鉗；圖2是圖1中的裝置的俯視圖，用虛線表示隱藏的部件，其中，所述一對(duì)夾鉗處于開(kāi)放位置；圖3是圖1中的裝置的俯視圖，用虛線表示隱藏的部件，其中，所述一對(duì)夾鉗圍繞鉆桿處于關(guān)閉位置；
圖4是沿著圖3中的IV-IV線的截面圖，為清楚起見(jiàn)將選擇的部件刪除，并用虛線表示選擇的隱藏部件；圖5是沿著圖3中的V-V線的截面圖，用虛線表示隱藏的部件；圖6是圖1中所示的裝置的一對(duì)夾鉗的透視圖；圖7是圖1中的裝置的后部平面圖；圖8是包括有本發(fā)明裝置的鉆機(jī)的部件的側(cè)視示意圖，示出依照本發(fā)明的方法的第一步驟；圖9是圖8所示的鉆機(jī)的示意性俯視圖，其示出了其他部件，并且另一些部件沒(méi)有示出；圖10是圖8所示的鉆機(jī)的部件的側(cè)視示意圖，示出了依照本發(fā)明的方法的第二步驟；圖11是圖8所示的鉆機(jī)的部件的側(cè)視示意圖，示出了依照本發(fā)明的方法的第三步驟；圖12是圖8所示的鉆機(jī)的部件的側(cè)視示意圖，示出了依照本發(fā)明的方法的第四步驟；圖13是圖8所示的鉆機(jī)的部件的側(cè)視示意圖，示出了依照本發(fā)明的方法的第五步驟；圖14是圖8所示的鉆機(jī)的部件的側(cè)視示意圖，示出了該方法的第五步驟，其中示出了一部分部件，而另一些部件沒(méi)有示出；圖15是圖8所示的鉆機(jī)的部件的側(cè)視示意圖，示出了依照本發(fā)明的方法的第六步驟；以及圖16是包括本發(fā)明的兩個(gè)裝置的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的鉆機(jī)的部件的俯視示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1到7示出依照本發(fā)明的裝置，其總的用附圖標(biāo)記1表示。裝置1形成了如圖8所示鉆桿提升系統(tǒng)的一部分。裝置1在本文中通常稱(chēng)作吊卡。吊卡1具有馬蹄鐵形的(U形的)殼體2。馬蹄鐵形的殼體2可以是鑄造或機(jī)加工的，其具有馬蹄鐵形的頂板3、馬蹄鐵形的底板4和弧形的外壁5，其中，兩個(gè)手柄6和7固定到弧形的外壁5上。可替換地，馬蹄鐵形的頂板3、馬蹄鐵形的底板4和弧形的外壁5可以是相互焊接、螺栓連接或以其他方式連接在一起的單獨(dú)部件。兩個(gè)卸扣8和9設(shè)在殼體2相對(duì)側(cè)上的眼中，以用于連接提升系統(tǒng)的鋼絲繩(圖8以及下列等等附圖所示)，且卸扣10設(shè)在殼體2的背部，以用于連接平衡繩(圖8以及下列等等附圖所示)，從而確保吊卡1和保持在該吊卡1中的鉆桿(圖1中未示出)處于正確的方向，這樣，當(dāng)鉆桿從鋼絲繩懸垂時(shí)，鉆桿通常大致垂直地懸垂，如參考圖8以及下列等等附圖所述的。
本體2具有開(kāi)放的喉道11。成對(duì)對(duì)置的夾鉗12和13設(shè)置在頂板3和底板4之間且位于兩個(gè)卸扣8和9之間，該成對(duì)對(duì)置的夾鉗12和13在喉道11內(nèi)以鉸接的方式活動(dòng)。夾鉗12和13(在圖6中示出一套夾鉗)由鋼或鋼合金或其他適當(dāng)?shù)牟牧翔T造或機(jī)加工形成，各個(gè)夾鉗內(nèi)分別開(kāi)有孔14和15，以用于接收可拆卸的鉸鏈銷(xiāo)16和17。各個(gè)鉸鏈銷(xiāo)16和17穿過(guò)頂板3的相對(duì)側(cè)上的孔(其優(yōu)選為摩擦配合，但是可以是螺紋配合或松配合)，并穿過(guò)夾鉗12和13中的孔14和15，進(jìn)入底板4內(nèi)的孔(未示出)，其為摩擦配合，但是可以是螺紋配合或松配合。夾鉗12和13相對(duì)于本體2而繞鉸鏈銷(xiāo)16和17以鉸接方式活動(dòng)。鉸鏈銷(xiāo)16和17包括具有圓形橫截面的平滑圓柱桿，但是可具有螺紋部分，以螺紋連接到頂板3和/或底板4上。鉸鏈銷(xiāo)16和17也包括頭部18和19，頭部18和19的直徑大于各個(gè)鉸鏈銷(xiāo)16和17的桿徑。各個(gè)頭部18和19分別具有向上延伸的部分20和21，該向上延伸的部分20和21分別具有兩個(gè)凸緣部分22、23和24、25，盡管一個(gè)凸緣部分足以用于安全鎖定機(jī)構(gòu)。安全鎖定機(jī)構(gòu)包括可拆卸的棒26和27，棒26、27可拆卸地設(shè)置在固定到頂板3上的孔眼28、29和30、31內(nèi)，因此，一旦鉸鏈銷(xiāo)16和17已經(jīng)插入，并可選擇地以螺紋連接方式擰到位，各個(gè)頭部18和19就被扭轉(zhuǎn)到正確方向上，此時(shí)棒26和27可在凸緣部分23和25之上穿過(guò)孔眼28、29和30、31，從而防止鉸鏈銷(xiāo)16和17掉出或振松?？刹鹦兜陌?6和27分別可設(shè)有一個(gè)擴(kuò)大端26a、27a和設(shè)在相對(duì)端的螺紋上的槽頂螺母26b、27b，并設(shè)有用于接收開(kāi)口銷(xiāo)26c和27c的孔，以抑制槽頂螺母26b、27b旋轉(zhuǎn)，從而防止可拆卸的棒26、27從孔眼28、29和30、31掉出。
通過(guò)將鉸鏈銷(xiāo)16和17卸下、將夾鉗12、13卸下、插入新的一套夾鉗并更換鉸鏈銷(xiāo)16、17，因此夾鉗12、13可易于更換。在需要一套不同的夾鉗從而與特定尺寸或特定尺寸范圍的鉆桿直徑和加厚段尺寸匹配時(shí)，這是有利的。夾鉗12和13還包括角座部分32和33。角座部分32和33為弓形的，并對(duì)著大約140°的角度。鉸鏈銷(xiāo)16和17置于中點(diǎn)處，即距弓形的角座部分32、33的任一端為大約70°，并且鉸鏈銷(xiāo)16和17置于角座部分32、33之后相隔5到20cm的夾鉗部分14a和15a，這取決于根據(jù)搬運(yùn)的鉆桿和加厚段的尺寸使用哪種夾鉗12和13而定。角座部分32和33的尺寸適于在夾鉗12和13處于在鉆桿上接合的關(guān)閉位置時(shí)，吊卡1可沿著鉆桿的本體滑動(dòng)，直到角座部分32、33與鉆桿上的加厚段接合，這樣，該加厚段就座于角座部分32、33內(nèi)。通常，角座部分距垂直方向的角度在5°到45°之間，最通常在5°到9°之間。角座部分32和33可具有下部32a和33a，該下部32a和33a大致是垂直的。夾鉗12和13也包括與該夾鉗12、13成一整體的鎖定部分34和35，該鎖定部分34、35從角座部分32、33向后延伸到吊卡1的喉道11內(nèi)。各個(gè)鎖定部分34和35具有彎曲端36和37，在夾鉗12、13繞鉸鏈銷(xiāo)16和17而回轉(zhuǎn)到接合位置時(shí)，該彎曲端36和37緊靠端止擋38、39。圖3、4和5示出夾鉗12、13繞鉆桿40處于閉合位置。
在使用中，通過(guò)兩個(gè)鉆工使用手柄6和7來(lái)提升吊卡1。夾鉗12和13從吊卡1的本體2懸掛在如圖2所示的位置處。吊卡1下降到大致水平放置或放在斜坡上的鉆桿40的本體41之上。夾鉗12和13的內(nèi)部42、43接觸到鉆桿40的本體41，并在吊卡1的重力作用下，夾鉗12和13繞鉸鏈銷(xiāo)16和17旋轉(zhuǎn)大約45度，從而使夾鉗12和13的外部44和45置于鉆桿40的本體41之上。夾鉗12和13的鎖定部分34和35的彎曲端36和37緊靠彈簧加載的鎖定部件46，從而使彈簧47和48壓縮并推動(dòng)固定到彈簧加載的鎖定部件46上的軸49穿過(guò)外壁5內(nèi)的孔50。彈簧加載的部件46的移動(dòng)容許鎖定部分34和35的彎曲部分36和37越過(guò)彈簧加載的部件46并緊靠端止擋38和39。壓縮的彈簧47和48現(xiàn)在將彈簧加載的部件43推回其初始位置。提升吊卡1后，鎖定部分34和35的表面51和52靠在彈簧加載的部件46的側(cè)面53和54上，從而防止夾鉗12和13繞鉸鏈銷(xiāo)16和17旋轉(zhuǎn)，并因此防止夾鉗12和13打開(kāi)。參考圖7，在開(kāi)始提升之前，作為安全預(yù)防措施，安全鎖銷(xiāo)55插入到設(shè)置在吊卡1的本體2上的凸耳56的孔中，并穿過(guò)設(shè)置在軸49上的凸耳57的相應(yīng)孔，從而確保軸49和固定到其上的彈簧加載的部件46不會(huì)移動(dòng)，否則這種移動(dòng)可能會(huì)使得夾鉗12和13打開(kāi)。只是在凸耳56和57中的孔相互對(duì)齊時(shí)才可插入安全鎖銷(xiāo)55。這種對(duì)齊表明，彈簧加載的部件46處于正確位置處，以將夾鉗12和13鎖在關(guān)閉位置。吊卡1現(xiàn)在由連接到卸扣8、9、10上的繩(如圖8及之后附圖所示)提升。在吊卡1被提升時(shí)，吊卡1沿著鉆桿40滑動(dòng)，直到鉆桿的加厚段41a自身座靠在夾鉗12和13的角座部分32和33上。
使鉆桿40從吊卡1釋放，鉆桿接收在小鼠洞內(nèi)、另一段鉆桿的母接頭內(nèi)或者井眼自身內(nèi)。優(yōu)選在將鉆桿40從吊卡1釋放之前將鉆桿40的重量從吊卡轉(zhuǎn)移開(kāi)。為了打開(kāi)吊卡1的夾鉗12和13，可將安全鎖銷(xiāo)55從凸耳56、57和軸49的對(duì)齊孔中取出，從而容許使用手柄58將彈簧加載的鎖定部件46拉回到軸49上，其中，所述手柄58連接到殼體2外部的軸49端部。這就釋放了鎖定部分34和35，并容許夾鉗12和13繞鉸鏈銷(xiāo)16和17旋轉(zhuǎn)，從而打開(kāi)夾鉗12和13，以將鉆桿40從吊卡1釋放。鉆工通過(guò)使用手柄6和7可簡(jiǎn)單地將吊卡1從鉆桿40拉開(kāi)。
也設(shè)置機(jī)構(gòu)60，從而便于夾鉗12和13的關(guān)閉和打開(kāi)搬運(yùn)，并在夾鉗處于打開(kāi)位置時(shí)有助于維持夾鉗12和13開(kāi)啟，且在夾鉗12和13處于關(guān)閉位置時(shí)有助于維持夾鉗12和13關(guān)閉。機(jī)構(gòu)60包括銷(xiāo)61和62，其設(shè)置在夾鉗12和13的孔63和64中。銷(xiāo)61和62在整體凸耳65和66上突出，其中，所述整體凸耳65和66從夾鉗12和13的頂部的平面凹下，因此，銷(xiāo)61和62的頂部基本上處于與夾鉗12和13的頂部平面相同的同一個(gè)平面上。銷(xiāo)61和62的突出部分分別設(shè)置在兩個(gè)夾指65、66和67、68之間，所述夾指65、66和67、68可繞連接到本體2的軸69、70旋轉(zhuǎn)，這樣，一旦夾鉗12和13繞軸69、70運(yùn)動(dòng)，銷(xiāo)61和62的突出部分沿著限定在兩個(gè)夾指65、66和67、68之間的路徑移動(dòng)。彈簧71、72設(shè)置在夾指65、66和67、68之間，從而作用于銷(xiāo)61和62的突出部分上。在使用中，在夾鉗12和13打開(kāi)時(shí)，作用于銷(xiāo)61和62的突出部分上的彈簧力有助于將夾鉗12和13維持在打開(kāi)位置，有利的是，在吊卡1的喉道11位于水平放置的鉆桿之上時(shí)，彈簧力足以維持夾鉗12和13開(kāi)啟。此外，在關(guān)閉夾鉗12和13時(shí)，銷(xiāo)61和62的突出部分沿著由兩個(gè)夾指65、66和67、68所限定的路徑移動(dòng)，該兩個(gè)夾指65、66和67、68壓縮彈簧71、72，直到銷(xiāo)61、62的突出部分移動(dòng)超過(guò)中心，此時(shí)，彈簧71和72便于關(guān)閉夾鉗12和13，并便于將夾鉗12和13的鎖定部分34和35作用于彈簧加載的部件46上。夾鉗12和13打開(kāi)時(shí)，彈簧71和72被壓縮，直到銷(xiāo)61和62的突出部分移動(dòng)超過(guò)中心，此時(shí)，彈簧71和72有助于使夾鉗12和13移動(dòng)到打開(kāi)位置并維持在打開(kāi)位置。
可替換地，機(jī)構(gòu)60可用包括兩個(gè)夾鉗定位器(其與軸69和70類(lèi)似)的機(jī)構(gòu)替換，這兩個(gè)夾鉗定位器利用銷(xiāo)各自樞轉(zhuǎn)地安裝到夾鉗12或13上，各個(gè)定位器均具有可旋轉(zhuǎn)地安裝到其另一端上的滾輪，以用于沿著殼體的滾輪表面滾動(dòng)并在夾鉗12和13背部的滾輪表面上滾動(dòng)。彈簧(類(lèi)似于彈簧71和72)使?jié)L輪靠到滾輪表面上。滾輪停止在夾鉗12和13的定位器凹部?jī)?nèi)，因此，在夾鉗緊握位置，夾鉗12和13的閉鎖端34和35可釋放地保持在夾鉗定位器和閉鎖部件之間。
圖8到14示意性地示出鉆機(jī)，其總的用附圖標(biāo)記100表示。鉆機(jī)100包括井架110，該井架110從鉆臺(tái)或平臺(tái)區(qū)域111向上延伸。鉆井吊車(chē)安裝在井架的上部，但是為清楚起見(jiàn)而未在圖中示出，其中，鉆井吊車(chē)包括動(dòng)滑輪和水龍頭大鉤組件。頂部驅(qū)動(dòng)裝置被吊車(chē)以本身已知的方式懸吊，為清楚起見(jiàn)未在圖中示出，其中，頂部驅(qū)動(dòng)裝置安裝在游車(chē)上，以便沿著垂直延伸的軌道移動(dòng)。鉆井吊車(chē)和由其懸吊的頂部驅(qū)動(dòng)裝置與限定在鉆臺(tái)111內(nèi)的井口118(其通常稱(chēng)為井心)大致對(duì)齊，且可以使頂部驅(qū)動(dòng)裝置以旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)方式與鉆桿柱119的上端接合，其中，該鉆桿柱119延伸穿過(guò)井口118。
兩個(gè)組裝開(kāi)口或預(yù)制開(kāi)口120和121(通常稱(chēng)作小鼠洞)形成在鉆臺(tái)111內(nèi)，并位于井口118附近。用于裝載鉆桿和準(zhǔn)備鉆桿的立根的鉆桿搬運(yùn)裝置總體上用附圖標(biāo)記122表示。鉆桿搬運(yùn)裝置122包括垂直延伸的框架塔123和可滑動(dòng)的游車(chē)124(其可被稱(chēng)作游動(dòng)滑車(chē))，吊卡1(如上述的吊卡1)設(shè)置到可滑動(dòng)的游車(chē)124上。鉆桿搬運(yùn)裝置靠近小鼠洞120、121設(shè)置，稱(chēng)作V形門(mén)125的井架110一側(cè)的開(kāi)口便于接近離開(kāi)鉆臺(tái)111的區(qū)域，包括接近入口坡道127(通常稱(chēng)作滑板)和用于存儲(chǔ)鉆桿的區(qū)域及進(jìn)路，該進(jìn)路用于將鉆桿從存儲(chǔ)區(qū)域轉(zhuǎn)移到鉆臺(tái)111，通常稱(chēng)作天橋128。
鉆臺(tái)111還包括存儲(chǔ)區(qū)129和130，其設(shè)置在井架的范圍內(nèi)的立管(setback)區(qū)域內(nèi)，以在垂直位置存儲(chǔ)鉆桿柱或井套管立根或井底鉆具組合件，這些存儲(chǔ)區(qū)域在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中為傳統(tǒng)的指梁。用于從存儲(chǔ)區(qū)129和130裝載和卸載鉆桿立根的鉆桿搬運(yùn)臂131(包括可旋轉(zhuǎn)可伸縮的夾緊裝置132)一般安裝在立管區(qū)域內(nèi)，優(yōu)選設(shè)在兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)之間，且有利地位于井架的上部并在井架110的結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而使鉆桿立根或鉆桿段在井心、立根構(gòu)建小鼠洞120和121和/或存儲(chǔ)區(qū)129和130之間移動(dòng)。鉆桿搬運(yùn)臂131是機(jī)械手，該機(jī)械手可至少在兩個(gè)平面內(nèi)操縱鉆桿垂直面和水平面，優(yōu)選一個(gè)第三平面，并在靠近夾緊裝置132的位置處具有萬(wàn)向接頭，以便于使管子保持在垂直位置，但也可用于使鉆桿轉(zhuǎn)向。該萬(wàn)向接頭能夠使管子以滾動(dòng)、向下傾斜并優(yōu)選升起的方式定向。因此，優(yōu)選地，臂131可以在所有六個(gè)自由度操縱鉆桿。
鉆臺(tái)還載有與鉆井吊車(chē)相關(guān)的絞車(chē)。為作業(yè)者或司鉆提供司鉆室C，以從此處操縱鉆桿搬運(yùn)裝置。
鉆桿搬運(yùn)裝置122包括塔123，其稍高于三段鉆桿。一段鉆桿通常為大約9.1m(30英尺)長(zhǎng)，因此，塔123至少為30米高，以搬運(yùn)三段鉆桿的立根，在另一個(gè)實(shí)施例中，塔123至少為20米高，以用于搬運(yùn)兩段鉆桿的立根，以及塔123至少為10米高，以搬運(yùn)一段鉆桿。套管段在連接到鉆井心118的套管柱之前通常不構(gòu)建成立根。然而，套管段的長(zhǎng)度可以是任意的，且塔可構(gòu)建為任何適當(dāng)?shù)母叨?，如果這種使用可以預(yù)見(jiàn)到?？梢允褂勉@桿搬運(yùn)裝置122來(lái)搬運(yùn)其他工具，包括搬運(yùn)尾管懸掛工具、尾管懸掛工具串和清潔工具。尾管懸掛工具包括一長(zhǎng)串工具并可使用本發(fā)明的鉆桿搬運(yùn)裝置構(gòu)建，并由此需要高度也許為40或50米的更高的塔。井底鉆具組合也可以本文所述的類(lèi)似方式組裝在一起，但是，27m(90英尺)組合內(nèi)的部件數(shù)目可以不同。例如，制造井底鉆具組合(BHA)的過(guò)程通常由鉆頭開(kāi)始，該鉆頭被引入并置于預(yù)制開(kāi)口的頂部上的所謂的鉆頭裝卸器內(nèi)，之后是管材(即，所謂的BHA部件)，該管材被引入并從預(yù)備的鉆桿搬運(yùn)裝置上懸掛，因此，下端與鉆頭(未示出)接觸。這兩個(gè)部件由旋轉(zhuǎn)上扣和轉(zhuǎn)矩裝置(spinning and torquing device)150連接，然后被提升到鉆頭裝卸器之外。該鉆頭裝卸器被移開(kāi)，且互聯(lián)的兩部件被下降至預(yù)備開(kāi)口中并置入卡瓦。從這時(shí)開(kāi)始，以與鉆鋌段、鉆桿段、穩(wěn)定器、扶正器、刮泥器、鉆頭和其他鉆桿柱或鉆井套管元件的其他立根相同的形成方式完成該立根，并且出油管道本體可組裝到管材內(nèi)，如鉆桿柱和油井套管立根(通常雙段式立根或三段式立根)和測(cè)井組件。制備的立根可輸送到其中一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域129、130，以隨后使用。
鉆桿搬運(yùn)裝置122也包括游車(chē)124，臂133安裝在該游車(chē)124上。游車(chē)設(shè)置在輪子134上，所述輪子134便于游車(chē)沿著塔123上下移動(dòng)。游車(chē)124不相對(duì)于塔123旋轉(zhuǎn)。塔的橫截面為三角形，但是也可以為任何形狀，如正方形、圓形、矩形、五邊形和矩圓形。
塔123設(shè)置成與從坡道127到井心118的直接通路不成直線。優(yōu)選地，塔123設(shè)置成與從V形門(mén)125到井心118的直接通路不成直線。塔123安裝在下部旋轉(zhuǎn)平臺(tái)136和上部旋轉(zhuǎn)平臺(tái)137內(nèi)，因此，塔123可繞其縱軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)由液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)或電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，并由作業(yè)者室或司鉆室C控制。旋轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)置在軸承(未示出)上，且塔可手動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
鋼絲繩135的一端連接到吊卡1的卸扣8上，基本相同型式的另一根鋼絲繩135連接到吊卡1的卸扣9上，其中，該鋼絲繩135每端具有插接索眼。這兩根鋼絲繩135的另一端連接到軛138上。另一根鋼絲繩可連接到卸扣10上，從而控制吊卡1的定向或者有助于承受吊卡和吊卡中鉆桿的重量，并且該另一根鋼絲繩還可連接到軛138上。軛138連接到鋼絲繩140的端部上，該鋼絲繩140在設(shè)置在臂133遠(yuǎn)端上的滑輪141之間經(jīng)過(guò)，并越過(guò)塔123頂部上的滑輪139，之后向下穿過(guò)塔的框架結(jié)構(gòu)到絞車(chē)(未示出)上。絞車(chē)(未示出)可置于塔123的底部或者置于塔123的頂部上。絞車(chē)可液壓、氣動(dòng)或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，并可通過(guò)作業(yè)者從司鉆室C控制。
臂133的長(zhǎng)度固定，因此，一旦塔123開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，臂的端部將繞塔123劃出圓或部分圓。然而，本發(fā)明人設(shè)想臂是可伸縮的，并可朝向塔123移動(dòng)并移動(dòng)離開(kāi)塔123。
在使用中，一段鉆桿40從鉆臺(tái)外部的較大存儲(chǔ)區(qū)域移動(dòng)到天橋128上，從而大致水平地平放，并且母接頭端41a距V形門(mén)125最近，且公接頭端距V形門(mén)125最遠(yuǎn)，其中，所述母接頭端41a中具有鉆桿40的陰螺紋。吊卡1由該吊卡1背部的手柄6和7向上提起，以離開(kāi)喉道11。吊卡1的夾鉗12和13置于鉆桿40段的本體41上，該鉆桿40段大致水平地平放在天橋128上。一旦鉆桿40的本體41處于吊卡1的出入口11內(nèi)、夾鉗12和13的鎖定部分34和35座于端止擋38和39內(nèi)并且彈簧加載部件46已返回到正常伸出位置，鉆工就將安全開(kāi)口銷(xiāo)55插入到吊耳56和57內(nèi)的對(duì)準(zhǔn)孔內(nèi)，從而確保夾鉗12和13被正確地設(shè)置在鉆桿40周?chē)⒎乐箠A鉗12和13的意外打開(kāi)。
操縱絞車(chē)(未示出)，從而將鋼絲繩140收回，從而將吊卡1沿著鉆桿40的本體41拉動(dòng)，因此，鉆桿40的母接頭41a與夾鉗12和13的角座32和33接合。絞車(chē)連續(xù)卷繞，從而拉動(dòng)吊卡1和接合在吊卡1內(nèi)的鉆桿40向坡道128上拉動(dòng)，如圖10所示。軛138在導(dǎo)輪141附近與臂133接合，從而將臂133和游車(chē)124沿著塔123向上拉動(dòng)。一旦該段鉆桿40離開(kāi)平臺(tái)111，如圖11所示，絞車(chē)就停止，并且塔123在旋轉(zhuǎn)臺(tái)136和137上旋轉(zhuǎn)了大約120度，因此，該段鉆桿40現(xiàn)在與第一小鼠洞120成一直線。操縱絞車(chē)以將鋼絲繩140展開(kāi)，從而將游車(chē)124和該段鉆桿40放低到小鼠洞120內(nèi)，這樣，母接頭41a大約在平臺(tái)111上方1到4米處，并優(yōu)選為1到2米處，如圖12所示。一旦該段鉆桿40處于小鼠洞120內(nèi)，小鼠洞內(nèi)的卡瓦(未示出)或者在鉆桿之下的端止擋(如小鼠洞管)(未示出)防止鉆桿40掉出鉆機(jī)100。絞車(chē)?yán)^續(xù)展開(kāi)一小段距離從而使吊卡1下降，因此，吊卡1在該段鉆桿40的本體41上滑下，使其自身從母接頭41a的加厚段離開(kāi)。絞車(chē)現(xiàn)在被停止。吊卡1靠近平臺(tái)111，且鉆工將安全鎖定銷(xiāo)55從吊卡1上取下，并通過(guò)手柄58向回位，從而將夾鉗12和13釋放。機(jī)構(gòu)60便于使夾鉗12和13從鉆桿40脫離。塔123旋轉(zhuǎn)而恢復(fù)到其初始位置，然后操縱絞車(chē)，以將鋼絲繩140展開(kāi)。吊卡1翻下，或者由鉆工將其引導(dǎo)到天橋128，在該天橋128上，第二段鉆桿142已經(jīng)以與第一段鉆桿相同的方式設(shè)置。
吊卡1以與以上參考第一段鉆桿40所述的相同方式扣到第二段鉆桿142的本體143上，操縱絞車(chē)以提升吊卡1，從而第二段鉆桿142從平臺(tái)111離開(kāi)。塔123大致旋轉(zhuǎn)了90度，因此，第二段鉆桿142與第二小鼠洞121對(duì)準(zhǔn)。操縱絞車(chē)以將鋼絲繩140展開(kāi)，從而將第二段鉆桿142放低到第二小鼠洞121中，因此，加厚段144在平臺(tái)111上方大約1到4米處，優(yōu)選為1到2米處。小鼠洞內(nèi)的卡瓦(未示出)或者鉆桿之下的端止擋(未示出)防止鉆桿40掉出鉆機(jī)100。絞車(chē)?yán)^續(xù)展開(kāi)一小段距離，從而將吊卡1放低，因此，吊卡1在該段鉆桿142的本體143上滑下，使其自身與加厚段143脫離。絞車(chē)現(xiàn)在停止。吊卡1靠近平臺(tái)111，且鉆工將安全鎖定銷(xiāo)55從吊卡1取下并通過(guò)手柄58向回拉，從而將夾鉗12和13釋放。機(jī)構(gòu)60便于使夾鉗12和13從鉆桿40脫離。塔123旋轉(zhuǎn)到其初始位置，然后操縱絞車(chē)以將鋼絲繩140展開(kāi)。吊卡1翻下或者由鉆工引導(dǎo)到天橋128上，在該天橋128上，第三段鉆桿145已經(jīng)以與第一段鉆桿相同的方式放置。
吊卡1以與以上參考第一段鉆桿40所述的相同方式扣到第二段鉆桿145的本體146上，并操縱絞車(chē)以通過(guò)加厚段147提升吊卡1和第三段鉆桿145離開(kāi)平臺(tái)111至少一米。塔123旋轉(zhuǎn)了大約90度，因此，第三段鉆桿145與第二小鼠洞121對(duì)準(zhǔn)。操縱絞車(chē)以將鋼絲繩140展開(kāi)，從而將第三段鉆桿142放低，因此，第三段鉆桿145的公接頭端148緊鄰置于第二小鼠洞121內(nèi)的第二段鉆桿142的母接頭144。稱(chēng)作鐵鉆工的旋轉(zhuǎn)上扣和轉(zhuǎn)矩裝置150(如由BJ Varco以商標(biāo)名ST-80所銷(xiāo)售的)繞支柱151旋轉(zhuǎn)，以與第二小鼠洞121對(duì)準(zhǔn)，并向前移動(dòng)到可伸縮臂152上，從而與第二段鉆桿142的母接頭144和第三段鉆桿145的公接頭端148接合。絞車(chē)可包括單根調(diào)整器，如氣動(dòng)活塞(未示出)，從而容許第三鉆桿被向下拉動(dòng)幾厘米，以容許公接頭端148螺紋擰入母接頭144中。這種調(diào)整器在PCT公開(kāi)號(hào)WO96/18799中披露。可替換地，吊卡1下降一定距離，以容許第三段鉆桿145向下移動(dòng)同時(shí)與旋轉(zhuǎn)上扣和轉(zhuǎn)矩裝置150相連，如圖14所示。在進(jìn)行連接之前可將絲扣膠涂覆到公接頭和/或母接頭的螺紋上。圖13示出第二段鉆桿142和第三段鉆桿145之間形成連接，從而形成兩段的立根，通常稱(chēng)作雙段式立根。
旋轉(zhuǎn)上扣和轉(zhuǎn)矩裝置150折回到臂152上，并繞支柱151擺動(dòng)到存儲(chǔ)位置，或者在井心118使用。操縱絞車(chē)以卷繞鋼絲繩140，從而在游車(chē)124的引導(dǎo)下將吊卡1和第二和第三段鉆桿142、145向上提升到第二小鼠洞121之外。絞車(chē)然后停止，且塔123又旋轉(zhuǎn)了30度，以與第一小鼠洞120對(duì)準(zhǔn)。操縱絞車(chē)以放低第二段鉆桿142的公接頭端153，從而使其與置于第一小鼠洞120中的第一段鉆桿40的母接頭41a接近。旋轉(zhuǎn)上扣和轉(zhuǎn)矩裝置150繞支柱151旋轉(zhuǎn)至與第一小鼠洞120對(duì)齊，并向前移動(dòng)到可伸縮臂152上，從而使第一段鉆桿40的母接頭41a和第二段鉆桿142的公接頭端153接合。旋轉(zhuǎn)上扣和轉(zhuǎn)矩裝置150啟動(dòng)以構(gòu)造第一段鉆桿40和第二段鉆桿142之間的連接，從而形成三段鉆桿的立根，通常稱(chēng)作三段式立根。在進(jìn)行連接之前可將絲扣膠涂覆到公接頭和/或母接頭的螺紋上。
旋轉(zhuǎn)上扣和轉(zhuǎn)矩裝置150折回到臂152上，并繞支柱151擺動(dòng)到存儲(chǔ)位置，或者在井心118使用。操縱絞車(chē)以卷繞鋼絲繩140，從而在游車(chē)124的引導(dǎo)下將吊卡1和三段式立根(即第一段鉆桿40、第二段鉆桿142和第三段鉆桿145)向上提升到第一小鼠洞120之外。塔123可朝向高出的平臺(tái)旋轉(zhuǎn)，該平臺(tái)位于指梁129和130的頂部，通常稱(chēng)作扶正臺(tái)或者猴臺(tái)，井架工站立在其上。鉆桿搬運(yùn)臂131(如由BJ Varco以商標(biāo)名VCR所銷(xiāo)售的)抓住所述三段式立根。扶正臺(tái)上的井架工將安全鎖定銷(xiāo)55從吊卡1上取下，并通過(guò)手柄58向回拉，從而將夾鉗12和13釋放。機(jī)構(gòu)60便于使夾鉗12和13從鉆桿40脫離。塔123旋轉(zhuǎn)到其初始位置，然后操縱絞車(chē)以將鋼絲繩140展開(kāi)。吊卡1翻下或者由鉆工引導(dǎo)至天橋128上，第三段鉆桿145已經(jīng)與以第一段鉆桿相同的方式設(shè)置在該天橋128上。鉆桿搬運(yùn)臂131抓住所述三段式立根并將其移動(dòng)到所述指梁129或130中，以存儲(chǔ)所述三段式立根或?qū)⑵湟苿?dòng)到井心118，從而連接到井中的鉆桿柱。旋轉(zhuǎn)上扣和轉(zhuǎn)矩裝置150移動(dòng)到與井心對(duì)齊，從而及時(shí)進(jìn)行立根構(gòu)建作業(yè)，并且使該旋轉(zhuǎn)上扣和轉(zhuǎn)矩裝置150移動(dòng)到可伸縮臂151上，從而與鉆桿接合，以完善與鉆桿柱的連接。
在可替換的實(shí)施例中，在吊卡1中，安全鎖定銷(xiāo)55不使用或者使用步進(jìn)馬達(dá)使其自動(dòng)化，且彈簧加載的鎖定部件46通過(guò)使用液壓、氣動(dòng)或者電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)而被自動(dòng)化，這樣井架工不必親自將吊卡1與所述三段式立根脫離，并且，可由作業(yè)者室或司鉆室來(lái)進(jìn)行使吊卡與所述由鉆桿搬運(yùn)臂131保持的三段式立根脫離接合的作業(yè)。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例在圖16中示出，其基本與圖8到15中的實(shí)施例類(lèi)似。與前述附圖中示出的部件類(lèi)似的部件采用相同的附圖標(biāo)記。兩個(gè)臂161、162設(shè)在游車(chē)124上以取代所述一個(gè)臂133。各個(gè)臂161、162均設(shè)有吊卡1或者其他夾緊裝置。在使用中，在一個(gè)作業(yè)而不是在兩個(gè)單獨(dú)的作業(yè)中將第一段鉆桿40和第二段鉆桿142提起。所述兩個(gè)臂的長(zhǎng)度大致相同，且所述臂161、162的端部在旋轉(zhuǎn)時(shí)繞塔123限定出一個(gè)圓或者一部分圓。所述臂之間形成大約30度的角度，因此，一旦塔123開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，所述臂161、162的端部分別位于第二小鼠洞122和第一小鼠洞121上方。第三段鉆桿可由臂161或臂162操縱，或者可搬運(yùn)第三和第四段鉆桿。如果設(shè)有第三個(gè)小鼠洞，第三段鉆桿用于構(gòu)建三段式立根，而第四段鉆桿用于下一個(gè)立根構(gòu)建作業(yè)中的第一段。因此，利用本發(fā)明的方法，可以在預(yù)備開(kāi)口處更快地組裝鉆桿立根。
在井心118可以處同時(shí)進(jìn)行鉆井，并且同時(shí)，鉆桿立根或者單根的制備可從天橋128或坡道127轉(zhuǎn)移到井心118和/或指梁，如本文所述的。
盡管上述優(yōu)選實(shí)施例的描述集中于雙制備開(kāi)口鉆機(jī)，如果使用一個(gè)預(yù)制開(kāi)口，鉆桿搬運(yùn)裝置可以用于構(gòu)建雙段立根。
通過(guò)使用不同的吊卡，如卡瓦式吊卡，也能夠采用本發(fā)明的方法將管材和井下工具組裝到一起，該管材和井下工具沒(méi)有加厚段如母接頭或鉆鋌。
盡管上文已經(jīng)關(guān)于單個(gè)鉆桿搬運(yùn)臂131進(jìn)行了敘述，但是，應(yīng)該可以理解，可以采用多臂裝置的增強(qiáng)能力，以用于如上所述的離線立根構(gòu)建的作業(yè)。
在一定的鉆井周期之后，井底鉆具組合必須被替換，這意味著鉆桿柱可通過(guò)井心118來(lái)從鉆井中起出。鉆桿柱然后以與上述相反的過(guò)程拆開(kāi)成鉆桿柱立根，且鉆桿立根存儲(chǔ)在存儲(chǔ)區(qū)域129和130中。如上所述，新的井底鉆具組合可以已經(jīng)使用鉆桿搬運(yùn)裝置122預(yù)先制備。
因此，本發(fā)明在一些而不必是全部實(shí)施例中提供吊卡，該吊卡具有吊卡本體、兩個(gè)夾鉗和位于吊卡本體的中間部分的插銷(xiāo)裝置，其中，該吊卡本體帶有兩個(gè)相對(duì)端，在兩個(gè)相對(duì)端之間具有開(kāi)放喉道，所述本體帶有與兩個(gè)相對(duì)端隔開(kāi)的中間部分，各個(gè)夾鉗分別可樞轉(zhuǎn)地連接到兩個(gè)相對(duì)端的其中一個(gè)上，各個(gè)夾鉗可樞轉(zhuǎn)到夾緊位置以?shī)A住管材，該插銷(xiāo)裝置可選擇性地相對(duì)于吊卡本體移動(dòng)，以用于兩個(gè)夾鉗選擇性的接合，且所述插銷(xiāo)裝置包括插銷(xiāo)本體，其可移動(dòng)從而可釋放地將兩個(gè)夾鉗保持在夾緊位置。這種吊卡可以是下述的一個(gè)或是以任何可能組合形式的一些插銷(xiāo)鎖定裝置，用于在兩個(gè)夾鉗處于夾緊位置時(shí)選擇性地鎖定插銷(xiāo)本體，從而防止該兩個(gè)夾鉗從夾緊管材的狀態(tài)釋放；其中，插銷(xiāo)裝置包括掣子銷(xiāo)、吊卡本體中的掣子銷(xiāo)孔和插銷(xiāo)本體中的本體孔，掣子銷(xiāo)可從吊卡本體的外部穿過(guò)掣子銷(xiāo)孔，并在夾鉗移動(dòng)推動(dòng)插銷(xiāo)本體時(shí)，在部件孔與掣子銷(xiāo)孔對(duì)齊時(shí)掣子銷(xiāo)插入插銷(xiāo)本體孔內(nèi)；其中，兩個(gè)夾鉗中的每個(gè)夾鉗具有閉鎖凹槽，插銷(xiāo)本體具有兩個(gè)間隔開(kāi)的閉鎖凸緣，各個(gè)閉鎖凸緣可釋放地接收在其中一個(gè)夾鉗的相應(yīng)閉鎖凹槽內(nèi)，以用于可釋放地將所述夾鉗保持在夾緊位置；插銷(xiāo)柄裝置包括連接到插銷(xiāo)本體上的插銷(xiāo)桿，所述插銷(xiāo)桿具有穿過(guò)吊卡本體內(nèi)的相應(yīng)孔突出的部分，插銷(xiāo)柄連接到插銷(xiāo)桿上，插銷(xiāo)柄置于吊卡本體的外部，插銷(xiāo)柄可被操縱以移動(dòng)插銷(xiāo)桿和插銷(xiāo)本體，從而將插銷(xiāo)本體從兩個(gè)夾鉗釋放，由此使兩個(gè)夾鉗將管材釋放；吊卡本體內(nèi)的可釋放地推動(dòng)裝置與插銷(xiāo)本體接觸，并將插銷(xiāo)本體朝向兩個(gè)夾鉗推動(dòng)，將兩個(gè)夾鉗可釋放地保持在夾緊位置；兩個(gè)夾鉗定位器，其中，每個(gè)都可移動(dòng)地置于其中一個(gè)夾鉗上，以接觸位于管材夾緊位置的所述兩個(gè)夾鉗中的一個(gè)夾鉗；兩個(gè)夾鉗中的每個(gè)夾鉗具有一個(gè)定位凹槽，以用于在其內(nèi)接收兩個(gè)夾鉗定位器中的其中一個(gè)夾鉗定位器的一部分；各個(gè)夾鉗定位器包括定位器本體，該定位器本體樞轉(zhuǎn)連接到相應(yīng)的夾鉗上，各個(gè)夾鉗定位器具有可沿著殼體表面移動(dòng)的一部分，以便于夾鉗移動(dòng)；各個(gè)夾鉗定位器具有滾輪裝置，以沿著相應(yīng)的殼體表面滾動(dòng)，并便于使定位器一部分進(jìn)入定位器凹槽內(nèi)；兩個(gè)夾鉗中的每個(gè)夾鉗都具有錐形邊緣；兩個(gè)夾鉗的每一個(gè)均被可拆卸的鉸鏈銷(xiāo)保持到位，以便于夾鉗拆卸和更換；兩個(gè)夾鉗中的每個(gè)夾鉗都具有夾鉗本體部分，其大小和結(jié)構(gòu)適于容納一系列直徑不同的管材；兩個(gè)夾鉗中的每個(gè)夾鉗具有夾鉗本體，樞軸孔穿過(guò)夾鉗本體，各個(gè)夾鉗樞轉(zhuǎn)連接到吊卡本體上，連接器延伸穿過(guò)樞軸孔，樞軸孔定位成使得在吊卡上升到中間部分位于兩個(gè)間隔開(kāi)的端部上方的這樣的位置時(shí)，夾鉗可移動(dòng)到開(kāi)放的非夾緊位置；和/或吊卡可設(shè)置在管材上方，所述管材通常在兩個(gè)夾鉗處于夾鉗打開(kāi)位置時(shí)處于水平，吊卡可下降到管材上以?shī)A緊該管材，吊卡還包括兩個(gè)間隔開(kāi)的端部吊眼，各個(gè)端部吊眼分別在吊卡本體的兩個(gè)相對(duì)端的其中一個(gè)上，中間吊眼置于吊卡本體的中間部分附近，中間吊眼被設(shè)置成在兩個(gè)夾鉗處于夾鉗打開(kāi)位置時(shí)使連接到中間吊眼的支撐繩將吊卡保持在管材上方的位置，并且，端部吊眼被設(shè)置成使得利用連接到其上的支撐繩可提升該吊卡，并將夾緊的管材從大致水平位置提升到非水平位置，以用于進(jìn)一步作業(yè)。
因此，本發(fā)明在一些而不必是全部實(shí)施例中提供了吊卡，該吊卡具有吊卡本體、兩個(gè)夾鉗和吊卡本體的中間部分上的插銷(xiāo)裝置，其中，所述吊卡本體具有兩個(gè)相對(duì)端，開(kāi)放喉道在兩個(gè)相對(duì)端之間，所述本體具有與兩個(gè)相對(duì)端隔開(kāi)的中間部分，各個(gè)夾鉗分別可樞轉(zhuǎn)地連接到兩個(gè)相對(duì)端中的其中一個(gè)相對(duì)端上，各個(gè)夾鉗可樞轉(zhuǎn)到夾緊位置以?shī)A緊管材，所述插銷(xiāo)裝置可選擇地相對(duì)于吊卡本體移動(dòng)，以用于兩個(gè)夾鉗可選擇的接合，插銷(xiāo)裝置包括插銷(xiāo)本體，其可移動(dòng)從而將兩個(gè)夾鉗可釋放地保持在夾緊位置，插銷(xiāo)鎖定裝置在兩個(gè)夾鉗處于夾緊位置時(shí)選擇地鎖定插銷(xiāo)本體，從而防止所述兩個(gè)夾鉗將所述管材釋放，該兩個(gè)夾鉗中的每個(gè)夾鉗都具有閉鎖凹槽，插銷(xiāo)本體具有兩個(gè)間隔開(kāi)的閉鎖凸緣，各個(gè)閉鎖凸緣設(shè)置成可釋放的接收在兩個(gè)夾鉗中的其中一個(gè)夾鉗的相應(yīng)閉鎖凹槽內(nèi)，從而將所述夾鉗可釋放地保持在夾緊位置，吊卡本體中的可釋放推動(dòng)裝置將插銷(xiāo)本體向兩個(gè)夾鉗推動(dòng)，并將兩個(gè)夾鉗可釋放地保持在夾緊位置，且兩個(gè)夾鉗中的每個(gè)夾鉗由可拆卸的鉸鏈銷(xiāo)保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，以便于夾鉗移去并更換。
因此，本發(fā)明在一些而不必是所有實(shí)施例中提供用于夾緊管材的方法，該方法包括將吊卡定位在管材附近，所述吊卡如本文依照本發(fā)明披露的任何吊卡。
因此，本發(fā)明在一些而不必是所有實(shí)施例中提供一種用于在鉆井現(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)管材本體段的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括鉆臺(tái)，鉆臺(tái)具有從其向上延伸的井架，該鉆臺(tái)和井架限定了鉆井區(qū)域，第一吊車(chē)連接到井架的上部以使管材本體穿過(guò)限定在鉆臺(tái)內(nèi)的井口，至少一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域設(shè)置在鉆井區(qū)域內(nèi)以存儲(chǔ)多個(gè)管材段，各個(gè)管材段具有至少兩個(gè)可釋放地相互連接的管材本體段，至少一個(gè)預(yù)制開(kāi)口在與井口和至少一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域間隔開(kāi)的位置延伸穿過(guò)鉆臺(tái)，扭矩工具在至少一個(gè)預(yù)制開(kāi)口用于可旋轉(zhuǎn)地將管材本體相互連接從而形成管材段，第一鉆桿搬運(yùn)裝置用于將管材本體和管材段從鉆井區(qū)域的外部輸送到至少一個(gè)預(yù)制開(kāi)口處，所述第一鉆桿搬運(yùn)裝置具有至少兩個(gè)單獨(dú)的夾緊設(shè)備，以同時(shí)且獨(dú)立地將單獨(dú)的管材夾住，這兩個(gè)單獨(dú)的夾緊設(shè)備包括第一夾緊設(shè)備和第二夾緊設(shè)備，第二鉆桿搬運(yùn)裝置用來(lái)在至少一個(gè)預(yù)制開(kāi)口、至少一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域和第一吊車(chē)之間輸送管材段，第一夾緊設(shè)備具有吊卡，該吊卡具有吊卡本體、兩個(gè)夾鉗和在吊卡本體的中間部分上的插銷(xiāo)裝置，其中，所述吊卡設(shè)有兩相對(duì)端，開(kāi)放喉道在兩個(gè)相對(duì)端之間，本體具有與兩個(gè)相對(duì)端隔開(kāi)的中間部分，每個(gè)夾鉗分別樞轉(zhuǎn)連接到其中一個(gè)相對(duì)端上，每個(gè)夾鉗可樞轉(zhuǎn)到夾緊位置以?shī)A緊管材，所述插銷(xiāo)裝置可選擇地相對(duì)于吊卡本體移動(dòng)，以用于兩個(gè)夾鉗可選擇的接合，插銷(xiāo)裝置包括可移動(dòng)的插銷(xiāo)本體，以可釋放地將兩個(gè)夾鉗保持在夾緊位置。
因此，本發(fā)明在一些而不必是所有實(shí)施例中提供一種用于在井場(chǎng)操縱管材本體段的方法，該方法包括提供一種管材搬運(yùn)系統(tǒng)，該管材搬運(yùn)系統(tǒng)包括鉆臺(tái)，鉆臺(tái)具有從其上向上延伸的井架，所述鉆臺(tái)和井架限定鉆井區(qū)域，第一吊車(chē)連接到井架的上部以使管材本體穿過(guò)鉆臺(tái)內(nèi)的井口，至少一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域設(shè)置在鉆井區(qū)域內(nèi)以存儲(chǔ)多個(gè)管材段，各個(gè)管材段包括至少兩個(gè)可釋放地相互連接的管材本體，至少一個(gè)預(yù)制開(kāi)口在與井口和至少一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域間隔開(kāi)的位置延伸穿過(guò)鉆臺(tái)，扭矩工具用于在至少一個(gè)預(yù)制開(kāi)口處可旋轉(zhuǎn)地使管材本體相互連接從而形成管材段，第一鉆桿搬運(yùn)裝置具有至少兩個(gè)單獨(dú)的夾緊設(shè)備，以獨(dú)立地且同時(shí)夾住單獨(dú)的管材，從而將管材本體和管材段從鉆井區(qū)域的外部輸送到至少一個(gè)預(yù)制開(kāi)口，該兩個(gè)單獨(dú)的夾緊設(shè)備包括第一夾緊設(shè)備和第二夾緊設(shè)備，第一夾緊設(shè)備具有吊卡，該吊卡具有吊卡本體、兩個(gè)夾鉗和位于吊卡本體的中間部分的插銷(xiāo)裝置，該吊卡本體具有兩個(gè)相對(duì)端，開(kāi)放喉道位于兩個(gè)相對(duì)端之間，各個(gè)夾鉗分別樞轉(zhuǎn)連接到兩個(gè)相對(duì)端的其中一個(gè)上，各個(gè)夾鉗可樞轉(zhuǎn)到夾緊位置以?shī)A緊管材，該插銷(xiāo)裝置可相對(duì)于吊卡本體可選擇地移動(dòng)從而用于兩個(gè)夾鉗可選擇的接合，插銷(xiāo)裝置包括插銷(xiāo)本體，該插銷(xiāo)本體可移動(dòng)以可移動(dòng)以可釋放地使兩個(gè)夾鉗保持在夾緊位置，第二鉆桿搬運(yùn)裝置用于在至少一個(gè)預(yù)制開(kāi)口、至少一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域和第一吊車(chē)之間輸送管材段，從而通過(guò)第一鉆桿搬運(yùn)裝置的至少兩個(gè)夾緊設(shè)備而從鉆井區(qū)域的外部將多個(gè)管材本體輸送到至少一個(gè)預(yù)制開(kāi)口而處于大致垂直位置，通過(guò)使用扭矩工具將多個(gè)管材本體可釋放地相互連接來(lái)形成管材段，同時(shí)管材本體的第一管材本體延伸穿過(guò)預(yù)制開(kāi)口，第二管材本體由第一鉆桿搬運(yùn)裝置的第一夾緊設(shè)備夾持，并借助于所述第一鉆桿搬運(yùn)裝置將預(yù)制的管材段從預(yù)制開(kāi)口內(nèi)抽出，借助于所述第二鉆桿搬運(yùn)裝置將預(yù)制的管材段輸送到至少一個(gè)儲(chǔ)存區(qū)而處于大致垂直位置，并用扭矩工具將所述管材段可釋放地連接到懸掛在井口內(nèi)的鉆桿的上端，從而形成完成的鉆井立根，且隨后借助于所述第一吊車(chē)將鉆井立根放低通過(guò)井口。
這種裝置可具有帶有錐形邊緣的吊卡，以便于通過(guò)吊卡容納管材。
總之，因此，可以看出，本發(fā)明和這兒披露的實(shí)施例以及由附屬權(quán)利要求覆蓋的實(shí)施方式都適用于實(shí)現(xiàn)上述目的并獲得這兒所述的結(jié)果?？梢赃M(jìn)行在本發(fā)明的主題內(nèi)的一些改變，只要其不偏離本發(fā)明的精神和范圍。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行變化，且在下述任一個(gè)權(quán)利要求中所述的每個(gè)元件或步驟要被理解為指字面上所述的步驟和/或所有等價(jià)的元件或步驟。下述權(quán)利要求意在盡可能寬地(合法地)以任何可采用方式來(lái)覆蓋本發(fā)明。這兒所要求的本發(fā)明符合35U.S.C.§102規(guī)定的新穎性且滿足§102所要求的專(zhuān)利性條件。這兒所要求的本發(fā)明符合35U.S.C.§103規(guī)定的非顯而易見(jiàn)性并滿足§103所要求的專(zhuān)利性條件。本說(shuō)明書(shū)和下述權(quán)利要求書(shū)符合35U.S.C.§112規(guī)定的所有要求。在權(quán)利要求屬于裝置且該裝置實(shí)質(zhì)上不偏離下述權(quán)利要求所述的本發(fā)明的字面范圍，但是在其字面范圍之外時(shí)，發(fā)明人可根據(jù)等同物原則來(lái)確定和估計(jì)其發(fā)明及其權(quán)利要求的范圍。本文所引用的所有專(zhuān)利和申請(qǐng)都完全加入，以用于所有目的。
本發(fā)明提供一種裝置，其用于在鉆臺(tái)上的多個(gè)不同工位之間移動(dòng)鉆桿，所述不同工位包括脫離鉆臺(tái)的管架、預(yù)制開(kāi)口、井眼和存儲(chǔ)區(qū)域，因此，管材可加載到鉆臺(tái)上、在預(yù)制開(kāi)口上準(zhǔn)備、加載到存儲(chǔ)管架或從該存儲(chǔ)管架上取下、以及連接到鉆桿柱上，而在井眼同時(shí)進(jìn)行鉆井作業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種便于搬運(yùn)鉆桿的裝置，該裝置包括本體(2)和至少一個(gè)夾鉗(12、13)，其中，所述本體限定了開(kāi)放喉道(11)，所述至少一個(gè)夾鉗具有凹入側(cè)以用于與鉆桿接合，所述凹入側(cè)具有兩個(gè)相對(duì)端，其特征在于，所述至少一個(gè)夾鉗(12、13)還包括在所述凹入側(cè)后面延伸的夾鉗部分(14a、15a)，所述夾鉗部分在所述兩個(gè)相對(duì)端之間鉸接安裝到所述本體上，所述至少一個(gè)夾鉗(12、13)繞其相對(duì)于所述本體旋轉(zhuǎn)，以與鉆桿接合。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述本體(2)通常為馬蹄鐵形，所述開(kāi)放喉道(11)由所述馬蹄鐵形的殼體(2)限定。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)夾鉗(12、13)設(shè)置成可在喉道(11)內(nèi)至少部分地旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)夾鉗(12、13)通過(guò)鉸鏈銷(xiāo)(16、17)鉸接安裝到所述本體(2)上。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述鉸鏈銷(xiāo)(16、17)可從所述本體上取下。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述鉸鏈銷(xiāo)(16、17)可使用鎖定銷(xiāo)(26、27)可拆卸地固定到所述本體(2)上。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括另一個(gè)夾鉗(12、13)。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，通過(guò)鎖定部件(46、49)來(lái)抑制所述至少一個(gè)夾鉗(12、13)旋轉(zhuǎn)。
9.如權(quán)利要求7和8所述的裝置，其特征在于，所述鎖定部件(46、49)設(shè)置在所述夾鉗(16、17)之間，從而抑制兩個(gè)夾鉗(12、13)旋轉(zhuǎn)。
10.如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述鎖定部件(46、49)是可縮回的。
11.如權(quán)利要求8或10所述的裝置，其特征在于，所述鎖定部件(46、49)設(shè)置在至少一個(gè)彈簧(47、48)上。
12.如權(quán)利要求8到11中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述鎖定部件(46、49)包括手柄(58)，可通過(guò)該手柄來(lái)將所述鎖定部件縮回。
13.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，所述本體(2)還包括座(38、39)，以在鉆桿接合時(shí)使至少一個(gè)夾鉗(12、13)與座抵靠。
14.如權(quán)利要求8到13中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述鎖定部件(46、49)包括安全裝置(55、56、57)，以用于確保在與鉆桿接合時(shí)鎖定部件(46)將所述至少一個(gè)夾鉗(12、13)鎖定。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述安全裝置(55、56、57)包括所述鎖定部件(46、49)上的指示器和所述本體(2)內(nèi)的指示器，其中，在使用中，所述孔的對(duì)準(zhǔn)表示所述鎖定部件(46、49)處于正確的鎖定位置。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，還包括安全鎖定銷(xiāo)(55)，其特征在于，所述鎖定部件(46、49)上的所述指示器是孔，且所述本體(2)上的指示器是孔，且在使用中，所述孔對(duì)齊且安全鎖定銷(xiāo)(55)插入穿過(guò)所述孔。
17.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，還包括設(shè)置在所述本體和所述至少一個(gè)夾鉗之間的彈性裝置(71、72)，其特征在于，通過(guò)所述彈性裝置(71、72)來(lái)抑制所述至少一個(gè)夾鉗(12、13)打開(kāi)。
18.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，還包括設(shè)置在所述本體和至少一個(gè)夾鉗(12、13)之間的彈性裝置(71、72)，其特征在于，通過(guò)所述彈性裝置(71、72)來(lái)抑制所述至少一個(gè)夾鉗(12、13)關(guān)閉。
19.如權(quán)利要求17和18所述的裝置，其特征在于，所述彈性裝置(71、72)設(shè)置在過(guò)中心機(jī)構(gòu)中。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述過(guò)中心機(jī)構(gòu)包括彈簧導(dǎo)引件(65、66、67、68)和銷(xiāo)(69、70)，所述彈性裝置包括彈簧(71、72)，該彈簧導(dǎo)引件(65、66、67、68)可繞銷(xiāo)(69、70)旋轉(zhuǎn)，一旦所述至少一個(gè)夾鉗(12、13)移動(dòng)，所述彈簧可壓縮在彈簧導(dǎo)引件(65、66、67、68)內(nèi)。
21.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，還包括至少一個(gè)手柄(6、7)，以用于將所述裝置運(yùn)送并應(yīng)用于鉆桿。
22.一種吊卡，其包括如前述任一權(quán)利要求所述的裝置。
23.一種便于搬運(yùn)鉆桿的方法，用如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，該方法包括將所述裝置的喉道放低到鉆桿之上，所述至少一個(gè)夾鉗旋轉(zhuǎn)以與鉆桿接合的步驟。
24.一種鉆機(jī)，包括平臺(tái)(111)，該平臺(tái)(111)具有井心(118)和至少一個(gè)預(yù)制開(kāi)口(120、121)，其特征在于，所述平臺(tái)還包括可旋轉(zhuǎn)的塔(123)，鉆桿可利用該塔(123)旋轉(zhuǎn)。
25.如權(quán)利要求24所述的鉆機(jī)，其特征在于，所述塔還包括設(shè)置在所述塔(123)上的游車(chē)(124)，以沿著所述塔移動(dòng)。
26.如權(quán)利要求25所述的鉆機(jī)，其特征在于，所述游車(chē)(124)包括臂(133、161、162)。
27.如權(quán)利要求26所述的鉆機(jī)，其特征在于，所述至少一個(gè)預(yù)制孔(120、121)與所述塔(124)間隔開(kāi)，其間隔距離與所述臂(133、161、162)的長(zhǎng)度相等。
28.如權(quán)利要求24、25或26所述的鉆機(jī)，還包括鋼絲繩(140)，以用于提升鉆桿。
29.如權(quán)利要求28所述的鉆機(jī)，其特征在于，所述鋼絲繩也將所述游車(chē)(124)提升。
30.如權(quán)利要求28或29所述的鉆機(jī)，其特征在于，還包括絞車(chē)，以用于卷繞所述鋼絲繩(140)。
31.如權(quán)利要求28到30中任一權(quán)利要求所述的鉆機(jī)，還包括設(shè)置在所述鋼絲繩(140)端部上的吊卡。
32.一種用于搬運(yùn)鉆桿的方法，該方法包括提起鋼絲繩端部上的鉆桿，且在可旋轉(zhuǎn)的塔上使鉆桿旋轉(zhuǎn)，以與預(yù)制開(kāi)口對(duì)齊。
全文摘要
一種便于搬運(yùn)鉆桿的裝置，該裝置包括本體(2)和至少一個(gè)夾鉗(12、13)，該本體限定開(kāi)放喉道(11)，該至少一個(gè)夾鉗(12、13)具有用于與鉆桿接合的凹入側(cè)，該凹入側(cè)具有兩個(gè)相對(duì)端，其特征在于，所述至少一個(gè)夾鉗(12、13)還包括在所述凹入側(cè)后面延伸的夾鉗部分(14a、15a)，所述夾鉗部分在所述兩個(gè)相對(duì)端之間鉸接(16，17)安裝到所述本體(2)上，所述至少一個(gè)夾鉗(12、13)繞其相對(duì)于本體(2)旋轉(zhuǎn)，以與鉆桿接合。一種便于搬運(yùn)鉆桿的方法，用本發(fā)明的裝置，該方法包括將所述裝置的喉道放低到鉆桿之上的步驟，所述至少一個(gè)夾鉗旋轉(zhuǎn)，以與鉆桿接合。
文檔編號(hào)E21B19/00GK1914405SQ200480041247
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2004年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月12日
發(fā)明者A·D·M·克萊嫩, J·貝里, N·德凱澤, R·米爾德 申請(qǐng)人:瓦克I/P公司