[发明专利]钻机钻杆处理设备

说明书

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，该夹持器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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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、WO00/65193和WO2011/129760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。

WO02/079603A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。

发明内容

本发明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，本发明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。本发明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，本发明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。