钻机钻杆处理设备制造技术

一种钻杆处理设备，该钻杆处理设备被构造用以将钻杆进给到通过钻机创建的钻柱和从通过钻机创建的钻柱取出钻杆。该设备包括：夹持器单元，该夹具单元被构造用以接触并保持待运输到钻机的钻杆；以及对齐工具，该对齐工具被安装在夹持器单元处，以在联接期间提供杆端的正确配对。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将钻杆进给到通过钻机创建的钻柱和从通过钻机创建的钻柱取出钻杆的钻杆处理设备。
技术介绍
勘探钻井通常涉及钻取几千米的地下深度。相应地，当钻杆进入到钻井中时，必须连接和安装连续段的钻管或钻杆。钻杆(取决于它们的具体构造)每个的重量可以在10千克到20千克之间，并且其长度从大概两米到三米。按照惯例，钻杆通过设置在各个钻杆端部的阳型和阴型螺纹连接而相互连接。另外，在钻进期间，通常不可避免地需要每隔一定时间更换在钻柱最下端的钻头或者其它工具。这种更换过程涉及从钻井里收回整个钻柱，更换最下部，然后重新安装整个钻柱，此后，钻井可以继续。实际上，并且取决于岩石条件，通常每一次钻孔都经历10到20次回收操作。因此，需要处理较多数量钻杆，且特别地将它们从运输或者搬运小车送到钻机，它们在钻机处准备好轴向对齐以及联接到钻柱。当然，在钻柱收回期间也需要相反的操作。示例的钻杆处理系统在 US3, 043, 619、GB2334270、W000/65193 和 W02011/129760中公开。钻杆处理系统通常可以包括机械臂，其具有专用夹持器，用来夹起钻杆。在向前钻井操作期间，机械臂被布置用以在运输或者中间小车处捡起钻杆，并将钻杆放在钻机中，在钻机上，钻杆连接到已经安装的钻杆，以延长钻柱。在钻柱回收操作期间，机械臂被布置用以从钻机捡起解除连接的钻杆，并将它们放回运输或者中间小车上。为了提供完全自动化的系统，其不需要定期的人工干预，可期望的是，钻杆处理系统能够连接钻杆到已安装的钻杆上或者与其解除连接。然而，在包括钢丝绳钻进和取芯钻进的很多钻井应用中所使用的螺纹通常具有非常低的螺纹高度，并且稍微为锥形。如果将这样的螺纹对随机轴向地放在一起，实验表明螺纹约有60%的机会不会相互接合，或者错误地相互接合。在任一情况下，螺纹可能被损坏，导致额外的成本和工作。W002/079603A公开了一种系统，用于自动将钻杆连接到钻柱并形成钻柱。在这个系统中，绕着钻杆的周界设置标记，使得可以确定它们的旋转位置，因此允许钻杆可旋转地对齐，用以最优化螺纹进入。然而，这种类型的现有系统不能保证对齐，并且仍存在钻杆及其螺纹因为错误对齐而受损的危险。相应地，需要有解决上述问题的用于相互连接钻杆的钻杆处理系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钻杆处理设备，并且特别地提供一种自动化组件，其被构造用以可靠并且快速地将钻杆运输到钻柱，并保证在将钻杆连接到钻柱的时候正确对齐，避免对钻杆的螺纹连接造成损害以及钻杆的错误对齐，否则这种错误对齐防止或者延迟了钻井操作。这些目的通过提供一种钻杆处理设备而获得，该设备具有对齐工具，其被具体地构造用来:当一个钻杆被添加到钻机处的钻柱的后端时，其机械地引导联接操作。有利地是，本专利技术的对齐工具经由伸长梁安装在杆夹持器单元处，该伸长梁特别地被构造成经受从钻柱和/或正被连接的钻杆的纵轴线的相对较小的适度侧向偏转。本专利技术的对齐工具因此被构造用来:随着所运输的钻杆与钻柱形成触碰接触，自行引导，以正确对齐螺纹连接。对齐工具还被设置有具有与钻杆外径密切对应的内径的联接区域或者套筒，以提供引导通道，以迫使正确轴向对齐。经由本领域常规的合适控制装置，本专利技术的钻杆处理设备提供了自动化处理系统，以可靠地联接钻柱的钻杆，且需要较少或者不需要手动干预。根据本专利技术的第一方面，提供将钻杆进给到通过钻机创建的钻柱和从通过钻机创建的钻柱取出钻杆的钻杆处理设备，该设备包括:夹持器单元，夹持器单元包括:杆衔接器，用于接触和保持待被运输到钻机的第一杆；运输器，运输器用以将夹持器单元从杆收集位置运输到位于钻机处的杆联接位置，使得第一杆与处于杆联接位置的钻柱轴向对齐；其特征在于:对齐工具经由伸长连接器安装在夹持器单元处，对齐工具具有成对的对齐爪，对齐爪中的至少一个爪可以移动，以允许爪绕着第一杆打开和闭合；其中，爪的一部分在闭合状态下限定联接区域以及从联接区域的一部分的一端径向向外突出的引导嘴，以引导形成钻柱的端部的第二杆与联接区域的轴向对齐，从而提供第一和第二杆在联接区域内的对齐联接。说明书内涉及的“伸长连接器”含盖这样的装置:将对齐工具机械地附接到夹持器单元，使得对齐工具基本上刚性地保持在夹持器单元处，以便通过夹持器单元支撑，同时能够从钻柱的纵轴线径向向外侧向偏移。伸长连接器可包括从夹持器单元轴向延伸的梁或者多个连接元件。优选地，每一个爪被可枢转地安装在支撑框架上，并能够枢转，以径向移动到延伸穿过联接区域的纵轴线或者从该纵轴线移动离开。可选地，联接区域包括套筒，该套筒具有径向向内面向的表面，该表面大体上具有柱状轮廓。可选地，联接区域可包括多个元件，该多个元件被布置成绕着所述纵轴线，以便提供容纳联接区，第一和第二杆的端部在联接期间可以被定位和保持在该容纳联接区中。优选地，联接区域包括具有稍大于钻杆的外径的宽度或直径的内部空腔区域。优选地，引导嘴包括径向向内面向的表面，该表面具有基本上锥形的轮廓。根据另一个方面，引导嘴可以包括从联接区域伸出的任何突出或者延伸部，所述突出或延伸部从联接区域的内表面径向向外倾斜或者渐缩，以便提供用于接触钻柱的末端钻杆的倾斜表面。因此，对齐工具被构造成通过伸长连接器的弯曲或者挠曲而与钻柱的纵轴线自对齐。因此，可以选择嘴部的轴向长度和向内倾斜表面的定向的角度，以保证对齐工具会始终“抓住”钻柱的末端钻杆并由其引导，以获得正确对齐。优选地，该设备还包括驱动致动器，该驱动致动器被安装在支撑框架上并且联接到所述爪中的至少一个爪上，以驱动该至少一个爪运动，以绕着第一杆打开和闭合。优选地，伸长连接器的第一端安装在夹持器单元上，并且伸长连接器的第二端安装在对齐工具上，且连接器被构造成在其纵向轴线侧向(横向或垂直)的平面中弯曲，使得对齐工具能够相对于夹持器单元侧向朝一旁偏转。优选地，杆衔接器包括:绕着第一杆可移动地打开和闭合的成对的杆接合爪；以及接合辊，其安装在爪上，用于接触第一杆并将其保持处于在夹持器单元处的夹紧位置。优选地，该设备进一步包括安装在夹持器单元上的至少一个传感器，用以检测夹持器单元和第一杆之间的轴向移动的变化。可选地，传感器包括被构造用以监测滑撬相对于框架的轴向位置。可选地，该传感器安装在夹持器单元的滑撬上或者框架部分上，并被构造用以监测替代性的框架或者滑撬的某个区域的移动。可选地，传感器可以包括如下集合中的任意一个或其组合:光学传感器、激光机、照相机、被构造用以辨识与框架和/或滑撬相关联的液压或者气压装置相关联的液压或者气压压力的变化的压力传感器、加速计、声音传感器、基于电子的传感器、基于电的传感器、基于磁的传感器。可选地，传感器可包括监测与保持或者调整夹持器单元的滑撬或者框架的轴向纵长方向上的移动相关联的致动器的液压或者气压压力的装置。优选地，联接区域定位为基本上与杆接合爪同轴，使得第一杆的第一区域可以被杆接合爪夹持，而第一杆的第二区域被对齐爪围绕。可选地，引导嘴从联接区域的向内面向表面以范围在5和20°之间的角度径向向外突出。优选地当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻杆处理设备(102)，所述设备(102)用以将钻杆进给到通过钻机(101)创建的钻柱或从所述钻柱取出钻杆，所述设备(102)包括：夹持器单元(106)，其包括：杆衔接器(301、302、403)，所述杆衔接器(301、302、403)用于接触并保持待被运输到所述钻机(101)的第一杆(400)；运输器(109)，所述运输器(109)用以将所述夹持器单元(106)从杆收集位置运输到在所述钻机(101)处的杆联接位置，使得所述第一杆(400)与所述钻柱在所述杆联接位置处轴向对齐；其特征在于：所述设备包括对齐工具(104)，其经由伸长连接器(113)安装在所述夹持器单元(106)处，所述对齐工具(104)具有成对的对齐爪(204)，所述爪(204)中的至少一个是可移动的，以允许所述爪(204)围绕所述第一杆(400)打开和闭合；其中，处于闭合状态的所述爪(204)的一部分限定联接区域(706)和引导嘴(707)，所述引导嘴(707)从所述联接区域(706)的一部分的一端径向向外突出，用以引导所述联接区域(706)与形成所述钻柱的端部的第二杆(100)的轴向对齐，以提供所述第一杆(400)和第二杆(100)在所述联接区域(706)内的对齐联接。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·耶尔格特，拉尔斯埃里克·拉尔森，佩尔·维伦，肯特·埃韦马克，
申请(专利权)人：山特维克知识产权股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE