本发明专利技术公开了一种顶部驱动设备，其包括顶部驱动器（20）和连接至顶部驱动器（20）且位于顶部驱动器之下的夹持设备（100），夹持设备（100）具有主体（285，600）、用于接收要被夹持的管状物的喉部和四个用于接合要被夹持的管状物的夹持器（650，672）。本发明专利技术还公开了一种顶部驱动设备，其包括具有主轴（528）的顶部驱动器（20）、与主轴（528）连接的器件（522）和从顶部驱动器（20）悬挂下来的主体（600），其特征在于主体（600）包括第一键槽构件，器件（522）具有第二键槽构件（524），第二键槽构件用于与所述第一键槽构件接合以按照选择抑制器件的旋转，从而便于脱开器件与顶部驱动器的所述主轴（528）之间的连接。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种顶部驱动设备、一种用于夹持管状物的方法和一种便于从顶部驱动器的主轴上移除器件的方法。
技术介绍
在油或气井或地热井或淡水井等的构造中钻井孔时，钻头安放在钻柱端部上，钻柱被旋转以穿过地层钻出井孔。用于钻井孔(比如油或气井)的顶部驱动设备是两种用于钻井孔的普通型设备中的一种，另一种是转盘设备。具有转盘的钻机一般包括在顶部带有天车的支承井架结构。游动滑车通过由绞车供应的钢丝绳可动地从天车上悬挂下来。吊钩或滑车适配器可从提环上的游动滑车上悬挂下来。方钻杆通过吊钩悬挂在游动滑车上。方钻杆的下端部固定到钻柱上。钻柱的下端部具有承载钻头的底部钻具组合。钻柱和钻头被放置在正在钻进并且从地面向下延伸的井孔内。方钻杆通过转盘在井孔内旋转。顶部驱动设备一般包括容纳马达的主体，该马达用于使驱动轴旋转，该驱动轴具有可与管状物单根、管状物立根或管状物柱连接的接头。这些管状物可以是下述管中的任一种钻杆、套管、衬套、附加管(premium tubular)或任何其它用于井孔(比如油和气井)的构建、维护和修理的管状物。顶部驱动设备通常被安放在钻机井架上的基本竖直的轨道上。顶部驱动设备利用越过游动滑车上的天车的绳索在轨道上被升高和降低，该游动滑车经由吊钩或滑车适配器连接至顶部驱动设备，吊钩或滑轮适配器可从提环上的游动滑车上悬挂下来。该绳索利用通常称为绞车的绞盘被卷起和放开。顶部驱动设备因而可被用于使管状物进入和移出井孔；使钻柱旋转以便于钻出井孔；以及使管状物单根或立根相对于悬持在井孔中的管状物柱旋转，以使管状物与钻柱中的管状物柱螺纹连接或分离，从而加长或缩短管状物柱。顶部驱动器具有连接杆适配器，一对连接杆从连接杆适配器悬挂下来。吊卡从附接至顶部驱动器的连接杆悬挂下来，从而便于操纵管状物和使与管状物与接头对准，用于对其进行连接和分离。顶部驱动设备还可用于与被动或主动卡盘和/或与旋转钳结合，从而便于管状物与管状物柱的连接和分离。重要的是能够控制井孔相对于地层的压力。在某些情况下，司钻可能认为需要欠平衡钻井，其中施加于暴露在井孔中的地层上的压力低于地层的内部流体压力。因而，如果存在充分的多孔性和渗透性，则地层流体会进入井孔。在接近欠平衡条件时，钻速通常增力口。但是，司钻可能认为需要过平衡钻井，其中井孔中的压力值超过地层中的流体压力。需要额外的压力以防止储层流体(油、气或水)进入井孔。但是，过度的过平衡会由于有效地加固靠近井孔的岩石和限制从钻头下排出的钻屑而显著地减慢钻井进程。另外，高的过平衡压力与差的钻井泥浆特性相结合会导致压差卡钻问题。因为储层压力从一个地层到另一个地层是变化的，而钻井泥浆的密度相对恒定，所以过平衡从一个产层到另一个产层是变化的。司钻能够通过改变钻井泥浆的密度而使钻井条件从欠平衡改变成过平衡，钻井泥浆密度的改变通过利用增重剂增加或减小钻井泥浆的密度来实现。如果井中的压力未得到适当的控制，则不会使钻速最大化。在最差的情形中，井可能会由于井孔中压力的不足而崩塌。在钻经特殊类型的地层时更可能发生这种情况。过去，在钻柱的单根和立根连接或分离过程中停止钻井流体的循环。注入阀或泥浆保护阀用于在该连接或分离过程中保持钻柱中的压力。但是，每次都不得不连接和分离阀。因此，存在不连续循环，尽管在井中基本上维持了压力，但压力变化的脉动还是很显著的。通常优选的是，维持钻屑悬浮在钻井流体中以便于使它们从钻头移走并且防止它们回落到井孔中。钻井泥浆循环的停止会导致钻屑下沉。为了遏制这一点，在许多现有技术的系统中尝试额外的流体加重，通常是增加流体的粘性。这导致在地面处需要更大的泵送动力以使更稠的流体运动；但是泵送力的这种增加会导致井底的过压，这样会导致井下地层毁坏或流体损失。连续循环系统已得到开发且在PCT申请W098/16716中得到公开，其允许在整个管状物与管状物柱的连接和分离过程中进行钻井泥浆循环。W098/16716公开了如下内容特别是用管闸板的上部装置应用并且密封在将连接至管状物柱的管状物周围，用管闸板的下部装置应用并且密封在位于井中的管状物柱顶部的管状物周围，从而在其间产生腔室，以及使用全封闭闸板密封住位于将连接的管状物的端部公接头和管状物柱顶部的管状物的母接头之间的腔室，从而形成上部腔室和下部腔室。钻井泥浆入口设置在全封闭闸板装置和第二管闸板装置之间的下部腔室中。钻井泥浆的供应源也与将连接的管状物的顶端部连接，从而形成连接，下部管闸板被致动且在位于井眼中的管状物柱的顶端部周围进行密封，全封闭闸板被致动以在钻柱顶部周围形成下部腔室。钻井泥浆被允许流入下部腔室且循环进入钻柱的顶部。钻井泥浆经过钻柱到达钻头并且通过由钻柱和井孔形成的环形空间返回。钻井泥浆由泥浆振动筛、离心分离机等处理，以便从其中去除钻屑和需要时添加的添加成分，然后循环到下部腔室。其间，管状物单根或立根被下放到连续循环系统的顶部。上部管闸板被致动以在管周围形成密封。该管单根或立根的上端部附接至钻井泥浆的供应源，钻井泥浆通过阀的致动流入上部腔室。现在上部腔室和下部腔室中的钻井泥浆压力基本相等。全封闭闸板被打开，而管状物单根或立根的公接头端对扣到管状物柱顶端部的母接头中并且被旋转和扭转以形成连接。腔室中的钻井泥浆可以被排出并且上部和下部闸板被打开以将添加的管状物单根或立根下放到井中。从而在形成和断开连接的同时，使循环经过管状物柱和环形空间连续进行。已经对连续循环系统进行了各种改进，包括在钻井的同时控制连续循环。从而允许在管状物与管状物柱的连接或分离的同时进行连续钻井。这可用于利用钻杆钻井或利用套管钻井中。吊卡用在这些操作中，以按照选择支承管和便于使管状构件从一个位置运动至另一个位置。现有技术公开了与这种系统一起使用的多种管状物夹持器设备和顶部驱动器。某些现有技术的顶部驱动设备具有顶部驱动单元、用于接收管状构件的管夹持器系统和用于接触和夹持已置于夹持器系统内的管状物的可接合夹爪。一方面，每个夹爪具有互连的液压缸设备，该液压缸设备被控制和致动以使夹爪运动从而进入或脱开与管状物的夹持接合。内部防喷器(IBOP)可用于在进行钻井操作时防止管状物(比如钻管或套管)中的压力增加。IBOP可位于与顶部驱动器的主轴螺纹连接的顶部驱动器的下方。现有技术专利公开了多种多样的这种系统，包括但不限于(仅通过举例的方式)在美国专利7，055，594和该专利所引证的参考文献中公开的那些系统，以及在美国专利 2，950，639,3, 902，385,4, 346，629,4, 458，768,5, 433，279,6, 276，450,4, 813，493、6，705，405,4, 800，968,4, 878，546,4, 753，300,6, 536，520 和 6，679，333 中公开的那些系统。美国专利7，055，594公开了管夹持器和顶部驱动设备，在某些方面，公开了一种在至少一些方面具有顶部驱动单元的顶部驱动钻井系统，和一种位于顶部驱动单元之下的管夹持系统，该管夹持系统其具有用于接收将由管夹持系统夹持的管状物的开放喉部；而且，在至少某些方面，公开了一种夹持系统，该夹持系统具有主体，其中第一和第二夹爪可动地连接到该主体上，该夹持系统还具有活塞/汽缸装置，该活塞/汽缸装置与每本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种顶部驱动设备，包括顶部驱动器（20）和连接至所述顶部驱动器（20）并且位于所述顶部驱动器之下的夹持设备（100），所述夹持设备（100）具有主体（285，600）和用于接收要被夹持的管状物的喉部，其特征在于，所述夹持设备（100）还包括四个用于接合要被夹持的管状物的夹持器（650，672），每个夹持器位于活塞和汽缸（643，652，712）上，所述活塞和汽缸用于使所述夹持器运动以接合所述管状物。
【技术特征摘要】
2006.12.12 US 60/874,307;2007.11.03 US 11/982,8441.一种顶部驱动设备，包括顶部驱动器(20)和连接至所述顶部驱动器(20)并且位于所述顶部驱动器之下的夹持设备(100 )，所述夹持设备(100 )具有主体(285，600 )和用于接收要被夹持的管状物的喉部，其特征在于，所述夹持设备(100)还包括四个用于接合要被夹持的管状物的夹持器(650，672)，每个夹持器位于活塞和汽缸(643，652，712)上，所述活塞和汽缸用于使所述夹持器运动以接合所述管状物。2.根据权利要求1所述的顶部驱动设备，其中所述四个夹持器中的两个绕所述喉部成钝角设置。3.根据权利要求2所述的顶部驱动设备，其中所述四个夹持器(650，672)中的其它两个绕所述喉部成钝角设置。4.根据权利要求3所述的顶部驱动器，其中绕所述喉部成钝角设置的所述四个夹持器中的所述两个被设置在所述主体(600)的第一部分(612)中，绕所述喉部成钝角设置的所述四个夹持器中的所述其它两个被设置在所述主体(285，600)的第二部分(614)中，所述第一部分能按照选择从所述第二部分运动。5.根据权利要求4所述的顶部驱动器，其中所述第一部分(612)相对于所述第二部分铰接。6.根据权利要求1一 5中任一项所述的顶部驱动设备，其中所述夹持器(650，672)设置在可旋转地固定至主体(600)的臂上。7.根据权利要求1一 5中任一项所述的顶部驱动设备，其中所述活塞和汽缸双向作用，使得在使用中所述夹持器中的至少一个能朝向和远离所述管状物运动。8.根据权利要求1所述的顶部驱动设备，其中所述夹持设备(100)在至少一个抗扭矩管(285o,285i)上从所述顶部驱动器(20)悬挂下来。9.根据权利要求8所 述的顶部驱动设备，其中所述至少一个抗扭矩管(285o，285i)是可延伸的，以允许所述夹持设备(100)朝向和远离所述顶部驱动器运动。10.根据权利要求1所述的顶部驱动设备，其中所述主体(600)还包括在所述主体(285，600)上的键槽构件(604)，所述键槽构件用于与其它器件上的相应键槽构件配合。11.根据权利要求10所述的顶部驱动设备，还包括提升设备(285o，285i)，所述提升设备用于提升所述夹持设备(100)，以使得键槽构件与所述其它器件上的所述相应键槽构件啮合以按照选择接合。...
【专利技术属性】
技术研发人员：L·E·威尔斯，N·E·韦斯特，
申请(专利权)人：国民油井华高有限合伙公司，
类型：发明
国别省市：
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