[发明专利]用于搬运钻井工具的铰接设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于搬运钻井工具的铰接设备。更特别地，本发明涉及的铰接设备有多组伸缩臂可使钻井工具在存储位置和展开位置之间移动。更具体地，本发明的机构设备可调节钻井工具的水平和垂直位置。

背景技术

在石油和天然气体工业中，在邻近井口的位置中需要安装多个钻井工具。通常，钻柱由钻杆和底部钻挺组成。在这样的钻柱的安装过程中，多个部件必须以快速的和有效的方法螺纹连接在一起。在其它的情况下，钻井工具必须在井口或鼠洞上的位置上移动。在大部分钻井操作中，钻井工具必须以快速的、有效的和安全的方法操作。

钻柱的连接操作是几乎以日常为基础执行的常规的和乏味的工作。通常被称为动力大钳或钻工的设备通常被用于完成或解除钻柱的螺纹工具接头连接。在正常操作中，必需在多个位置，包括井口或鼠洞上和存储位置之间移动动力大钳或钻工。由于这样的装置的重量，移动钻机上的这样的设备通常是困难的。此外，在井口周围存在非常有限的空间，同样地，在有限的空间可用性中需要有效的搬运。此外，在这样的有限的区域中移动这样的重的设备的需要通常可能产生可能损坏钻井设备和伤害钻井人员的事故。过去，用于从井口前后运送动力大钳或钻工的一种方法是将该单元安装在在一对被安装在钻台上的轨道上行驶的台车上。采用该构造的问题是，安装在钻台上的轨道通常对钻井人员产生绊倒的危险。当需要多个位置以移动该单元时，这变得困难并且非常复杂。这样的安装在钻台上的轨道通常在钻井架上占据太多的空间。

所使用的另一种类型的装置是由液压缸驱动的伸缩臂。这种类型的运送装置需要额外的空间并且制造起来昂贵。这些类型的运送装置对于载重运送需要和尺寸来说也是受限的。

被用于完成多个钻井设备的移动的另一种类型的装置是通过采用C-型机构使大钳或钻工摆动，在其中，该单元枢转地悬挂在该结构的顶部。采用这种类型的装置的一个问题是，定位该单元是困难的，因为该单元的重量保持垂直位置。此外，它被限制为具有相对短的伸出能力。

过去，公开了多个涉及这样的搬运设备的美国专利。例如，1980年11月18日公开的Mee等人的美国专利号4234150描述了一种机械臂组件，在其中，末端可沿直线相对于其近端移动。铰接臂包括结合第一平行四边形连接机构的第一臂和包括第二平行四边形连接机构的第二臂。平行四边形连接机构的这些邻近端被驱动地彼此连接，由此第一臂在第一端支撑部周围的旋转改变第一平行四边形连接机构的几何形状，其又导致第二平行四边形连接机构的几何形状的相应改变。这导致第二臂的末端沿直线相对于第一臂的近端的移动。

1981年6月23日公开的Putnam等人的美国专利号4274778示出用于钻机的机械化台架搬运设备。该设备适用于搬运钻挺和管台架。该设备由液压机械化井架工和结合的适用于井架中的台架放置的远程控制的指板锁定杆构成。这允许装置与旋转台对齐并被完全放置在架指中。台架搬运机构具有可由完全地容纳在其范围内的致动器设备伸展的铰接臂。

1997年9月16日公开的Lorenz等人的美国专利5667026描述了一种用于动力大钳的定位设备。该定位设备在操作位置和非操作位置之间移动动力大钳。该定位设备具有第一臂和第二臂。第一臂的一端被枢转地连接至第二臂的一端，而第一臂和第二臂的另一端被枢转地安装在被连接至钻塔的梁上。两个臂可以一致的延伸和收缩，以朝向和远离其位于支管周围的操作位置移动动力大钳。

2001年11月20日公开的A.Buck的美国专利号6318214教导了一种可定位在钻机甲板上并可连接至至少一个动力大钳的动力大钳定位设备。动力大钳支撑部适于定位至少一个动力大钳，这样它可以与管状构件接合。动力大钳定位设备包括框架、可移动地定位在框架上的底座、和连接至底座并可移动地连接至至少一个动力大钳的动力大钳支撑部。

2007年2月20日公开的美国专利号7178612、2007年7月31日公开的美国专利号7249639和2008年11月25日公开的美国专利号7455128，每一个教导了一种用于定位钻井工具，例如铁钻工的自动化的臂。在这些专利中描述的设备起将铁钻工移动到适当的位置以允许钻柱的螺纹接头的装配或拆解。该设备也可以被用于将其它的钻井设备移动到井的中心线上或鼠孔处的适当的位置。自平衡、双重同步平行四边形臂被用于完成装置的移动。液压或气动汽缸被用于臂的延伸和收缩，而不是支撑工具。臂可以在没有汽缸帮助的情况下将工具固定在任何位置。同步平行四边形中的连接机构可以通过齿轮、连杆、狭槽或滚子完成。