[发明专利]钻机井架架设系统和架设钻机井架的方法

说明书

本文公开了一种钻机井架架设系统和钻机井架的方法。钻机井架架设系统包括：井架支撑垫座、钻机井架的下井架部段和井架定位设备，所述井架定位设备附接到所述钻机子结构并且枢转地附接到所述下井架部段，所述井架定位设备包括井架架设设备和下井架支撑展延器，所述井架架设设备的第一端枢转地附接到所述钻机子结构，所述下井架支撑展延器的第一端枢转地附接到所述下井架部段，其中所述井架定位设备适于枢转地定位所述下井架部段，从而使得所述下井架部段的所述第二销接连接结构定位在所述井架支撑垫座的所述第一销接连接结构附近，其中所述井架架设设备适于收缩以枢转地旋转所述下井架支撑展延器。

本分案申请是基于中国发明专利申请号201380030673.5(国际申请号PCT/US2013/036860)、发明名称“具有可伸缩子结构箱的可移动式钻机”、申请日为2013年4月17日的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的主题总体涉及可移动式钻机组件，具体地，涉及具有有助于钻机组装和架设的可伸缩子结构箱的可移动式钻机的子结构。

背景技术

在许多基于陆地的油和气钻井操作中，通过经由公路和/或高速公路运输钻机的各个部件将钻机传送到油田钻井位置。通常，经由一个或多个卡车/拖车组合体将各个钻机部件运输到钻井位置，组合体的数量取决于钻机的尺寸、重量和复杂度。一旦处于钻井位置，就组装钻机部件，并将钻机组件升高到操作位置，从而执行钻井操作。在完成钻井操作之后，降低、拆卸可移动式钻机并将其装载回卡车/拖车组合体上，然后将其运输到不同的油田钻井位置，以便进行新的钻井操作。因此，除了钻机的总体操作性能和成本效益之外，运输、组装和拆卸以及升高和降低各个钻机部件的容易度是钻机设计主要因素。

随着钻机技术的发展，可移动式钻机的尺寸和重量已经显著增加，以便满足钻较深的井(尤其是在更成熟的油田地层中)通常需要的较高的钻井载荷能力。例如，许多基于陆地的可移动式钻井具有1500-2000HP的产能是常见的，其具有1百万磅或更大的钩载荷能力。此外，一些可移动式钻井在操作时具有更大的3000HP的产能，其具有超过1.5百万磅的钩和/或旋转载荷能力。

然而，随着可移动式钻机的产能以及总尺寸和重量的增加，钻机的各个部件中的许多部件的尺寸和重量也成比例地增加，这有时会导致总体上降低钻机的至少一部分“可移动性”特征。例如，用于200HP的可移动式钻机的典型绞车的重量可在80,000-100,000磅的范围内，甚至更多。此外，钻机井架的各个部段的长度可以为30-40英尺或更长，并且每个重20,000-80,000磅。在许多情形中，这种大型的重型部件需要使用合适尺寸的起重机从而在钻机组装期间抬升和定位各个钻井部件。因此，尽管可经由公路和/或高速公路将各个较大的钻机部件中的每个从一个油田钻井位置“运输”到另一位置，但对使用产能至少更高一些的可移动式钻机(例如，1500HP及更高)的总体物流考虑会需要包括使起重机在钻井操作开始之前位于指定钻井位置，以便帮助最初的钻机组装。此外，在完成钻井操作之后仍需要起重机，从而帮助钻机拆卸，以便运输到其他油田钻井位置。如可以明白的，对在这些组装/拆卸阶段使用起重机的需求会显著影响钻井操作的总成本以及执行操作所需的时间。

在一些应用中，在指定油田钻井位置处的钻井操作可包括钻出多个相对靠近地间隔开的井眼，有时被称作“丛式井”钻井。在丛式井钻井时，相邻井眼之间的距离可以小至20-30英尺或更小，并时常被布置为二维网格图案，从而使得井眼的行和列沿分别与x轴和y轴基本平行地延伸的线定位。在这种丛式钻井井应用中，在一个井眼处完成钻井操作之后需要将钻机移动到相邻井眼，这在需要起重机在可开始钻井操作之前拆卸、抬升各种钻机部件并将它们移动到下一井眼位置时会是成本相当高且消耗时间的。此外，即使当已被完全组装和架设的钻机被设计为经由轮式拖车或台车在井眼之间移动时，这种移动装置通常也基本上仅能沿单个轴移动，例如，沿x轴或沿y轴。因此，尽管可以沿轴向方向在靠近地间隔开的相邻井眼之间拖送这种可移动式钻机，所述相邻井眼沿在指定丛式井钻井位置处组成网格图案的同一排或行井眼定位，但是当使用常规轮式拖车或台车时通常不能横向或纵向(例如，在行之间或排之间)移动可移动式钻机。