專利名稱：管道搬運設備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于油井操作中的管道搬運設備。
技術(shù)背景在鉆孔形成和完成操作期間，需要組裝和/或拆卸長柱形管狀工具 例如鉆管和套筒。管柱可能有數(shù)千英尺長，并且因此需要從遠離鉆機的管架將管接頭(大致33到45英尺長)運送到鉆機平臺。當從鉆孔取 出時，管柱被拆卸成分離的管接頭并且被送回到管架。搬運油井管道是在鉆機上的一項最危險的工作。 一些管接頭重數(shù) 千英鎊，并且難以從鉆機下方并且遠離鉆機的水平位置將管道移動到 在鉆機中位于鉆孔中心之上的豎直位置處。期望能夠使用這樣一種管道搬運設備，它被用于在管架和鈷機平 臺之間輸送管道，并且很少存在管道或者管架設備落下并且傷及財物 和人員的危險。可替代地或者另外地，期望該設備能夠?qū)⒐艿乐糜趦A 斜位置中，使得管道端部例如盒端懸于鉆機平臺之上，并且準備到達 升降機?？商娲鼗蛘吡硗獾兀财谕峁┻@樣一種管道搬運設備， 它降低了對于人工搬運的要求。這種設備便是本發(fā)明的主題。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的廣義方面，提供一種用于將管道移動到鉆機的鉆探 平臺和從鉆機的鉆探平臺移開管道的管道搬運設備，該管道搬運設備包括主支撐結(jié)構(gòu)，可在主支撐結(jié)構(gòu)和鉆探平臺之間延伸的坡道，安裝在主支撐結(jié)構(gòu)上以用于在坡道上相對于主支撐結(jié)構(gòu)在降低位置和升 高位置之間移動的管道輸送器，該輸送器包括鄰近坡道的坡道端部、相對端以及用于在其中容納管道的在輸送器的上表面上的細長凹槽， 包括第一端和第二端的提升臂，提升臂在其鄰近輸送器的相對端的第 一端處樞轉(zhuǎn)地連接并且可在輸送器下方操作以將輸送器的相對端提升 和支撐到升高位置，用于支撐輸送器和提升臂沿其軸向滑動的在主支 撐結(jié)構(gòu)上的軌道，該軌道包括用于限制提升臂的第二端朝向坡道沿著 軌道的軸向運動的止動件，以及用于從降低位置拉動輸送器使其沿著 坡道行進到升高位置的驅(qū)動系統(tǒng)，該驅(qū)動系統(tǒng)能夠沿著軌道拉動提升 臂直至提升臂停靠軌道中的止動件，并且繼續(xù)拉動以使得提升臂圍繞 止動件樞轉(zhuǎn)。應該理解，從下面的詳細描述，本發(fā)明的其它方面將對本領域技 術(shù)人員變得非常明顯，其中通過示意方式示出和描述本發(fā)明的各個實 施例。如可以理解地，本發(fā)明可以具有其它的和不同的實施例并且它 的多個細節(jié)能夠在其它各個方面進行改進，這些均不背離本發(fā)明的精 神和范圍。因此，附圖和詳細描述應被認為在本質(zhì)上是示意性的而非 限制性的。


參考附圖，在所有圖中以相同的附圖標記表示相似的部分，本發(fā) 明的多個方面通過實例示出，而非以附圖中的細節(jié)限制地示出，其中圖l是結(jié)合鉆機平臺和管架示出的根據(jù)本發(fā)明制造的管道搬運設 備的透視圖，該設備處于降低位置中；圖2是在降低位置和完全升高位置之間移動的另一個操作階段中 的圖l管道搬運設備的透視圖；圖3是在鉆機平臺上方升高和延伸的另一個操作階段中的圖1和2管道搬運設備的透視圖；圖4是管道搬運設備的側(cè)視圖，其中狹小通道被剖開以示出處于相 應于圖l位置的位置的輸送器；圖5是管道搬運設備的側(cè)視圖，其中狹小通道被剖開以示出處于相 應于圖2位置的位置的輸送器；圖6是相應于圖3位置的管道搬運設備的側(cè)視圖；圖7是處于圖3所示位置中的用于管道搬運設備中的輸送器的放大 透視圖；圖8是圖7輸送器的另一個透視圖；圖9是用于管道搬運設備中的管道控制系統(tǒng)的放大透視圖；圖10是在另一個操作階段中的圖9的管道控制系統(tǒng)的另一個視圖；圖11是在另一個操作階段中的圖9的管道控制系統(tǒng)的另一個視圖；和圖12是沿著圖9的線I-I的截面視圖。
具體實施方式
在下面結(jié)合附圖給出的詳細描述旨在描述本發(fā)明的各種實施例， 而并非旨在代表本發(fā)明人設想的唯一實施例。該詳細描述包括具體細 節(jié)以用于提供對本發(fā)明的全面理解。然而，對于本領域技術(shù)人員而言 顯然的是，可以不利用這些具體細節(jié)而實施本發(fā)明。在圖1到3中，示出一種用于從地面支撐的管架ll將管道輸送到鉆 機14的平臺12上的管道搬運設備10。作為主要構(gòu)件，管道搬運設備10包括坡道15和可包括一個或多個 狹小通道38、 39以及可移動管道輸送器22的主支撐結(jié)構(gòu)16。主支撐結(jié) 構(gòu)16可被安裝在地面13上，并且坡道15將設備的主支撐結(jié)構(gòu)16與鉆機 的平臺12相互連接。管架11可以鄰近主支撐結(jié)構(gòu)定位以保持管接頭20 的供給或接收。利用管道輸送器22在鉆機和管架之間傳送管接頭20， 該管道輸送器22的細節(jié)將在后面被更加充分地公開。管道搬運設備10包括用于在降低位置(圖1和4)、過渡位置(圖2 和5)以及升高位置(圖3和6)之間移動管道輸送器的驅(qū)動系統(tǒng)。在下 面的討論中，術(shù)語"坡道端部"是管道輸送器鄰近坡道的端部，而管 道輸送器的"遠端"是與坡道端部相對的端部。在所示實施例中，驅(qū)動系統(tǒng)可以基于包括例如可以提供高速操作的絞盤的纜繩驅(qū)動。在所示實施例中，隔開的纜繩24在上部槽輪25周圍穿過，并且每一條纜繩 包括圍繞絞盤鼓筒29纏繞的邊緣端部24a和聯(lián)結(jié)到管道輸送器22的相對 的纜繩端部24b。可以冗余地使用多個纜繩24，但是當然如果需要則可 以使用一根纜繩。該驅(qū)動系統(tǒng)還包括具有在鄰近管道輸送器的遠端的31處樞接 (jounmled)的提升臂30的輸送器遠端升高組件。在輸送器22升高和降低 期間，輸送器22和提升臂30沿著主要結(jié)構(gòu)16上的軌道34行進，例如輥 子32、 33或者部件上的摩擦降低表面可以有助于這種行進。軌道沿著 主支撐結(jié)構(gòu)的長軸線軸向地延伸并且提供支撐表面，如該支撐表面可 由一對細長凸緣提供，從而輸送器和提升臂的組件能夠朝向和遠離該 坡道沿著軌道移動。輥子可具有凸緣以便其在軌道34上定中。提升臂30可以采用各種形式。在所示實施例中，提升臂包括由橫 向構(gòu)件連接的具有固定長度的一對側(cè)梁，但是也可使用其它形式，例 如一個中心梁、 一對分離的梁或者一個或多個液壓缸。軌道34可被置于用于容納管道輸送器22的縱向延伸的、向上敞開 的凹部35中，并且它的上表面與狹小通道38、 39基本齊平。坡道15形成為當輸送器在其上相對于鉆機平臺移動通過它的各個 操作位置時接受和支撐輸送器22的坡道端部。在所示實施例中，坡道 15包括平行的、隔開的具有開口端的軌道構(gòu)件40和41，該軌道構(gòu)件可 以利用腹板47或者其它裝置連接以保持它們處于隔開的構(gòu)造中。坡道 15還包括具有能夠在其上支撐輸送器運動的支承表面的上端50。管道 輸送器22的下部坡道端部包括相對的輥子48。當輸送器22沿著坡道15 行進時，輥子能夠通過它們的開口端部行進到軌道部件40、 41中并且 以低摩擦關系被接收于相對的軌道構(gòu)件40和41中。輸送器的下側(cè)22a形 成為當輥子48離開軌道構(gòu)件40、 41的上部開口端部時在上端50之上行進，因此允許輸送器在鉆探平臺之上進一步延伸。上端50的側(cè)邊緣能 夠相對于支承表面被升起以當輸送器在坡道上行進時保持輸送器在坡 道上定中。為了在降低位置和升高位置之間移動輸送器，絞盤29可被操作為 拉動纜繩24，纜繩則拉動輸送器。從圖4位置，在輸送器22位于凹部35 中的情況下，該拉力將輸送器的坡道端部從凹部提起并且將輥子48移 動到坡道15上，輥子進入軌道40、 41中。絞盤施加的繼續(xù)的拉力沿著 軌道34拉動輸送器22和連桿臂30直至提升臂的端部，例如輥子32由于 落入軌道中的凹座34a中而被止動如圖5所示。當利用絞盤29的連續(xù)拉力 產(chǎn)生這種情形時，通過其在31處的樞接并且由于相對其止動位置(即 輥子32處于凹座34a中)樞轉(zhuǎn)的提升臂的端部產(chǎn)生的樞轉(zhuǎn)，提升臂30向 上樞轉(zhuǎn)地擺動以朝向鉆機結(jié)構(gòu)豎直地向上并且水平地通過圓弧從降低 位置提升管道輸送器22的遠端，如圖1到6所。在距輸送器坡道端部距 離D處，纜繩24可被連接到管道輸送器22的下側(cè)以允許輸送器被纜繩向 前拉動到坡道的上端50之上。在所示實施例中，纜繩24在距坡道端部 距離D的點47a處被連接到輸送器，距離D大于期望坡道經(jīng)過坡道的上端 50被拉動的距離D'。因此，絞盤29可以產(chǎn)生拉力以從結(jié)構(gòu)16向上升起輸 送器22并且在鉆探平臺上方經(jīng)過坡道延伸輸送器。在示于圖12中的一個實施例中，輸送器22可以包括多個連接點 47a、 47b，纜繩24可被連接到此處。因為纜繩壽命可能受到圍繞槽輪的 行程的限制，通過從一個連接點例如47a改變到另一個連接點例如點47b 可以延長纜繩壽命，從而在纜繩操作壽命期間，可以在槽輪25上驅(qū)動 沿著纜繩的兩個不同區(qū)域。輸送器22包括其上表面區(qū)域，該上表面區(qū)域以如下構(gòu)造形成，即 使得接收在其中的管接頭20向下運動到最低位置、中央位置，支承位 置，如各個附圖所示。具體地，輸送器上表面包括由傾斜的側(cè)表面51、 51'限定的細長凹槽或者溝槽。輸送器22帶有管道止動構(gòu)件52，該構(gòu)件用于支撐位于輸送器上的管接頭，例如以防止當管接頭處于圖3和6的升高位置時沿著輸送器22向下滑動。還參考圖12，管道止動構(gòu)件52也可形成為用作推動裝置以抵靠管 道并且沿著輸送器22沿軸向推動管道。例如，管道止動構(gòu)件52能夠形 成為沿著在表面51、 51'之間形成的狹槽53行進。在所示實施例中，管 道止動構(gòu)件52由環(huán)形纜繩54驅(qū)動以沿著輸送器移動。管道止動構(gòu)件52 包括形成為接合并且至少沿著狹槽53的長度行進的滑塊55。纜繩54在 輸送器上表面的下方連接到滑塊。槽輪56和絞盤57驅(qū)動纜繩54以拉動 滑塊55，并且由此管道止動構(gòu)件52沿著輸送器移動。絞盤57可以具有 定中的V形鼓筒輪廓以保持纜繩54在操作期間處于定中位置。如果需要，管道止動構(gòu)件52可另外包括管道拉動特征。在這種實 施例中，管道止動構(gòu)件可包括當管道位于輸送器中時接合管道的管道 接合裝置，以利用止動構(gòu)件軸向地移動管道。管道接合裝置可以采用 各種形式。有用的是，如此形成管道接合裝置，使其可被操作為利用 滑塊的操作自動地接合管道或者釋放管道，而不要求對該裝置進行人 工操作。在示于圖12中的一個實施例中，管道接合裝置包括連接到管 道止動構(gòu)件52的臂59，該臂59可在鎖定于管道之上的位置和脫離管道 的位置之間驅(qū)動。通過管道止動構(gòu)件的運動自動地在這些鎖定和后退 位置之間驅(qū)動該臂。在所示實施例中，管道止動構(gòu)件52被安裝在套筒 60上，套筒60被接合，但是能夠以可滑動方式在驅(qū)動纜繩聯(lián)結(jié)構(gòu)件61 的止動件61a之間移動。臂59經(jīng)由樞轉(zhuǎn)連接62和支架臂63a、 63b連接到 套筒60和構(gòu)件61。因此，套筒60和構(gòu)件61之間的相對運動驅(qū)動該臂的 樞轉(zhuǎn)運動。如可以理解地，當被纜繩54拉動時，在構(gòu)件61首先相對于 并且在套筒60中移動時，在止動件52和套筒60上的管道重量被保持在 適當位置。止動件61a限制構(gòu)件61在套筒中的相對運動并且將最終使得 部件61的運動被傳遞到套筒60。當部件61相對于套筒60沿著方向A移動 時，臂59將后退，箭頭A1，并且可替代地，當部件61相對于套筒60沿 著方向B移動時，臂59將被恢復，箭頭B1，并且，如果管道位于輸送器中，則被鎖定到管道上。止動件、套筒和臂的構(gòu)造連同纜繩54驅(qū)動系 統(tǒng)可被布置成使得沿著方向A的運動能夠使管道止動構(gòu)件52朝向坡道 端部移動(在推動構(gòu)造中)，并且沿著方向B的運動能夠使止動構(gòu)件52 朝向輸送器遠端沿著輸送器移動，這是拉動該管道的最為有用的方向。 在搬運具有不足以利用重力沿著輸送器容易地移動的重量的管道時， 這種布置是有用的?？商娲?，或者另外地，當需要沿著溝槽移動管 道從而例如相對于管道搬運設備被更好地定位時，這種布置是有用的。 在不存在臂59時，輸送器需要被升高以通過重力滑動該管道。在一個 實施例中，連接62是可移除的從而當在任何特定操作中不需要臂5卯寸， 臂59可被從管道止動構(gòu)件52移除。在所示實施例中，返回件59a由連接 64可移除地連接，以允許該返回件從臂的端部被移除，并且如果需要， 被反轉(zhuǎn)并且存儲在操作位置之外。臂59可以具有如此尺寸，使得返回件59a與止動構(gòu)件52隔開從而在 直徑改變時在管接頭連接的端部處接合。返回件59a可以包括圓形的或 者帶角的槽口59b以配合管道的柱形外表面。相對地，平行的狹小通道38和39可用于為主要結(jié)構(gòu)分配另外的結(jié) 構(gòu)剛性以用于充分地支撐從那里升高的管道輸送器，并且提供管接頭 可在其上移動以從輸送器22裝載或者傾卸的表面。狹小通道38、 39能 夠以各種方式形成。在一些實施例中，可以提供僅僅一個狹小通道或 者完全消除狹小通道。坡道15可以通過例如支承45而被鉸接到主支撐結(jié)構(gòu)16，支承45將 隔開的鉸鏈銷的軸向中心線升高一定程度以使得坡道根據(jù)需要能夠被 折回到狹小通道39和38上，由此使得整個管道搬運設備被折疊到緊湊 包裝中以用于輸送到下一個鉆探現(xiàn)場，以42示出其中一個鉸鏈銷。輸 送器22和主支撐結(jié)構(gòu)16可以由主梁例如梁22b和16b以及橫向構(gòu)件例如 22c、 16c形成，從而這些部件能夠容納驅(qū)動系統(tǒng)和其它子系統(tǒng)，從而這 些子系統(tǒng)可在其中受到保護并且整個管道搬運設備可以是基本獨立的。該設備可被滑動安裝以便運輸。管道部段20在管架和輸送器之間的移動可能是非常危險的并且存 在管道當其被轉(zhuǎn)移或者當其被升高時實際上從輸送器落下的危險。因 此，本管道搬運設備可包括管道控制系統(tǒng)的各種構(gòu)件中的任何一個。 在所示實施例中，示出一種管道控制系統(tǒng)，它包括管道傾卸設備，轉(zhuǎn) 位設備，和側(cè)向止動閘門設備。根據(jù)需要，管道控制系統(tǒng)可包括這些 或者其它特征中的任何一個或者全部。參見圖7到11的細節(jié)，示出一種管道傾卸設備，它包括沿著管道輸 送器22位于間隔位置處的彈踢器68和68'。彈踢器68、 68'可采用各種形 式和操作模式。彈踢器68在輸送器的一個側(cè)表面51上操作，而彈踢器 68'在另一個側(cè)表面51'上操作。在所示實施例中，每一個彈踢器被安裝 在凹部71中并且上表面70形成為與由表面51、51'形成的輸送器凹槽的V 形上表面基本一致或者在其下面凹入。上表面70在連接到驅(qū)動器(不 能清楚地看出)的主體71上形成。該驅(qū)動器可被致動以移動彈踢器表 面70使其突出到彈踢器安裝至其上的表面51、 51'的上方，并由此抵靠 位于凹槽中的管道。因此，輸送器中的管道能夠遠離彈踢器從輸送器 中滾出。在一側(cè)上的彈踢器例如所有的彈踢器68可被一致地操作，從 而它們一起作用在管道上，而其它彈踢器例如68'保持非工作狀態(tài)。當 管道被裝載到輸送器時，所有彈踢器的表面70保持與表面51、 51'齊平 或者在其下方凹入以避免干擾管道裝載。例如，在一個實施例中，該驅(qū)動器包括用于彈踢器的樞轉(zhuǎn)銷和液壓缸。例如，彈踢器安裝在樞轉(zhuǎn) 銷上并且利用安裝到輸送器的梁中的液壓缸致動。當液壓缸縮回時， 彈踢器圍繞其樞轉(zhuǎn)點被向上拉動和拉出。當它們停止工作時，彈踢器 恢復成與斜面51、 51'齊平從而止動構(gòu)件52能夠在其之上順利經(jīng)過。管道控制系統(tǒng)還可包括管道轉(zhuǎn)位設備，其例如包括沿著狹小通道 38、 39位于間隔位置處的轉(zhuǎn)位器75、 75'。轉(zhuǎn)位器75、 75'可以采用各種 形式和操作模式，但是用于沿著狹小通道迫使管道進入或離開輸送器。管道轉(zhuǎn)位設備因此可以代替人工操作員，從而在該危險區(qū)域中無需人員存在。在所示實施例中，轉(zhuǎn)位器75在一個狹小通道38上操作，而轉(zhuǎn) 位器75'在另一個狹小通道上操作。在所示實施例中，每一個轉(zhuǎn)位器具 有形成為與它的狹小通道上表面齊平或者在其下面凹入的上表面76。 上表面76形成在連接到驅(qū)動機構(gòu)78的主體77上，該驅(qū)動機構(gòu)允許每個 轉(zhuǎn)位器的至少一個端部被升起以突出到狹小通道表面上方。用于轉(zhuǎn)位 器的一種驅(qū)動機構(gòu)可包括用于驅(qū)動每個轉(zhuǎn)位器的每個端部的液壓缸， 當被致動時，該液壓缸沿著引導件向上推動將轉(zhuǎn)位器的端部。轉(zhuǎn)位器 因此可以抵靠并且移動位于狹小通道上的管道。如可以理解地，突出 到狹小通道表面上方的轉(zhuǎn)位器的端部將決定管道滾動的方向。因此， 可以選擇在輸送器的一側(cè)上的轉(zhuǎn)位器進行操作以移動管道進入或者遠 離輸送器或者這兩者同時進行，因為在大多數(shù)操作中，管道將反復地 移動到輸送器兩側(cè)上的管架和從輸送器兩側(cè)上的管架移除。由于通過 利用用于液壓缸的被連接的管路，在一側(cè)上的轉(zhuǎn)位器例如所有的轉(zhuǎn)位 器75可以被一致地操作，從而它們一起用于控制管道運動。在圖7所示的一個實施例中，管道轉(zhuǎn)位設備可包括鄰近帶有管接頭 供應源的管架定位的止動銷80。止動銷80能夠被安裝、可能以可拆卸 方式安裝在狹小通道上的如下位置中，即該位置與由轉(zhuǎn)位器例如所示 實施例中的轉(zhuǎn)位器75'跟蹤的操作區(qū)域重疊大致一個管道直徑。由于通 過管架11的一致傾斜和選擇止動銷80的高度，止動銷80形成為保持管 接頭供應源，從而在管架上的管接頭趨于朝著止動銷80滾動，并且因 此處于受到轉(zhuǎn)位器作用的位置中。在該管道轉(zhuǎn)位設備中，驅(qū)動器78被 選擇用于允許轉(zhuǎn)位器的上表面相對于止動銷80被升高適當?shù)母叨纫蕴?升管道，或者允許管道在止動銷上方滾動。在一個實施例中，在傾斜 管架上存儲的管道能夠朝著止動銷80向上滾動并且然后轉(zhuǎn)位器75'能夠 在止動銷上提升第一管道。轉(zhuǎn)位器的外側(cè)端部的后表面可包括向下延 伸并且防止下一相鄰管接頭在升高的轉(zhuǎn)位器下面向前滾動的的凸舌 77a。當轉(zhuǎn)位器縮回時，下一個可用管道能夠朝向止動銷自由滾動。同 時，第一管道沿著轉(zhuǎn)位器滾下、通過狹小通道并且進入輸送器溝槽中。管道控制系統(tǒng)還可包括側(cè)向止動閘門設備，該設備用于防止在輸 送器運動期間(圖7)或者在裝載管道期間(圖9)管道意外地側(cè)向移 動出輸送器凹槽。側(cè)向止動銷設備可以采用各種形式和操作模式，但 是包括一種位于輸送器上的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可在突出到輸送器上表面上 方的位置(以防止管道在輸送器上表面之上滾過)和在管道在輸送器 表面上的滾動路徑以外的位置之間移動，該結(jié)構(gòu)例如可以凹入到上表 面的孔隙或者狹槽中或者可以位于輸送器的一側(cè)處。該結(jié)構(gòu)例如可以 是一個或多個細長的或短的壁、多個銷、柱等。為了阻止細長構(gòu)件例
如管接頭20的滾動，可以理解的是，在至少沿著輸送器的多個隔開的
位置處需要這種止動閘門結(jié)構(gòu)。在所示實施例中，側(cè)向止動閘門設備 包括在其細長凹槽的任一側(cè)上位于沿著管道輸送器的隔開的位置處的
可被升起的銷84、 84'。銷84在輸送器22的一側(cè)上操作，而銷84'在另一 側(cè)上操作。在所示實施例中，每個銷位于從輸送器上表面開口的孔隙 86中并且形成為能夠被驅(qū)動器87在與輸送器上表面齊平(或者在其下 面凹入)的位置(圖9中的銷84所示)和突出到輸送器上表面上方的位 置(圖9中的銷84'所示)之間移動。在一個實施例中，銷84、 84'利用提 供機械優(yōu)點的連桿布置被液壓缸升起。該連桿允許使用短沖程、緊湊 液壓缸升起該銷。當該銷在輸送器上表面上突出時，管接頭20不能容 易地滾過。因此，該銷能夠被升起或者降低以控制管道運動。例如， 在管道裝載期間，如圖9所示，在一側(cè)上的銷可被降低以允許管道經(jīng)過 該銷進入，而在另一側(cè)上的銷84'被升起以防止管道滾過凹槽并且離開 輸送器。作為另一個實例，當移動輸送器時，或者當它被升高到鉆探 平臺之上時，如圖7所示，在輸送器兩側(cè)上的銷84、 84'均可被升起以防 止管道離開輸送器的所有側(cè)向運動。銷84、 84'可以鄰近傾斜表面51、 51'定位，從而抵靠它們的任何管道將趨于后退到由傾斜表面形成的輸 送器凹槽中。在一側(cè)上的銷例如所有的銷84可以被一致地操作，從而 它們一起用于控制管道運動。
管道搬運設備可被控制用于操作它的各種部件和特征?？赡芷谕?，提供一種通過編程特征進行操作以智能地指導操作的控制系統(tǒng)。 這降低了對恒定人工監(jiān)視的要求并且減小了操作者失誤的可能性。例 如，參考所示實施例，控制器可被編程以接受命令例如用于向輸送器裝載管道的"裝載"命令，其中該控制器保證銷84被升起，銷84'被凹 入并且轉(zhuǎn)位器75'在銷80之上提升管道。另外地或者可替代地，控制器 可以操作用于控制操作速度，例如絞盤29的速度，從而考慮到效率和 安全性操作該設備。例如，響應于命令"輸送器提升"，絞盤可被操 作以首先利用軟啟動升起輸送器，并且然后快速將輸送器送至鄰近坡 道15的上端的位置處，但是當控制器確定坡道15鄰近鉆探平臺時，控 制器可以自動地放緩絞盤以將鈷機平臺之上的輸送器緩慢地送至最終 位置?？刂破骺梢园o線發(fā)射器，例如手持面板或者操縱桿發(fā)射盒， 以用于發(fā)射操作者命令。這種發(fā)射器可以包括所有必要的開關和控制 操縱器以啟動發(fā)動機，并且運行所有功能從而控制管道搬運設備的人 員可以遠離該設備，例如在鉆機平臺上或者在鉆機控制間中。無線接 收器可被用于接收發(fā)射信號并且將其中繼到連接的計算機。該計算機 可以支持被設計成解釋來自發(fā)射器的請求的軟件并且控制該設備的所 有功能。關于設備控制，還可具有操作者界面屏幕以顯示機器狀態(tài)和 錯誤狀況。為了監(jiān)視絞盤29的操作，可以使用旋轉(zhuǎn)編碼器，該旋轉(zhuǎn)編 碼器跟蹤絞盤鼓筒的旋轉(zhuǎn)并且將其轉(zhuǎn)換成由纜繩移動的距離并且由此 轉(zhuǎn)換成輸送器移動的距離。控制器可包括反饋安全性機構(gòu)或者系統(tǒng)。例如，在一個實施例中， 主支撐結(jié)構(gòu)16包括與控制器通訊的探測光束系統(tǒng)。探測光束系統(tǒng)被選 擇用于監(jiān)視主支撐結(jié)構(gòu)16，并且如果探測光束感測到主支撐結(jié)構(gòu)的運 動出現(xiàn)問題，例如除了管道滾動和系統(tǒng)正常操作之外的運動，則將關 閉信號反饋給控制器。例如，探測光束系統(tǒng)可包括多個發(fā)射體90和圍 繞該結(jié)構(gòu)安裝，例如在狹小通道38、 39上方安裝的對應的多個接收器 92,該接收器產(chǎn)生和監(jiān)視信號簾94例如光束。例如這種探測光束系統(tǒng) 可被用于保證當在狹小通道上感測到人員存在時，通過切斷信號簾94， 管道搬運設備至少在一些步驟中不能操作。該控制器也可記錄纜繩操作時間，并且當期望如前所述地從一個
連接點向另一個例如從連接點47a到連接點47b移動纜繩或者根據(jù)需要 更換纜繩時，向設備操作員報警。
在操作中，該設備被輸送到鉆探現(xiàn)場并且鄰近鉆機定位。坡道15 可被展開至操作位置，例如圖l中的位置，相靠鉆機設置，從而上端鄰 近鉆機平臺。坡道可被允許自由停靠到鉆機子結(jié)構(gòu)鉆探平臺上。以此 方式，坡道可隨著鉆機浮動，這對于適應可在通常鉆機操作期間發(fā)生 的鉆機高度變化而言是有用的。在一個實施例中，安全鏈(未示出) 可被固定在坡道和鉆機之間以避免當支撐結(jié)構(gòu)16被撞擊時出現(xiàn)問題。 如果需要，管道搬運設備可被構(gòu)造成與鉆機一起更好地工作，例如通 過選擇坡道、輸送器或者提升臂的任一個的長度，并且考慮到各種參 數(shù)，例如被搬運的管道的性質(zhì)，鉆機高度等。
管架11被聯(lián)結(jié)在主要結(jié)構(gòu)16的任一側(cè)上，從而待使用的新管道可 被置于設備一側(cè)上，而從鉆孔離開的管道可在結(jié)構(gòu)相對側(cè)上被置于管 架上。當鉆探操作開始時，鉆管或者其它管狀工具均從管架滾動并且 進入輸送器中。管架可被傾斜，從而管狀工具朝著銷80利用重力滾動 并且受到管道轉(zhuǎn)位器75的作用。在裝載期間和在輸送器22的運動期間， 側(cè)向止動閘門設備的銷84、 84'可被操作用于控制管狀工具相對于輸送 器22的側(cè)向運動。
發(fā)動機和泵驅(qū)動拉動纜繩24的絞盤29，由此從圖l位置將管道輸送 器升高到圖2和3的位置中，如前所述。應理解的是，用于操作的設備 也可包括用于操作反饋、供電、發(fā)動機控制開關設備、具有液壓蓄力 器的液壓動力組等的控制器、儀表或者特征。
輸送器22沿著坡道15移動，并且輥子48沿著軌道40、 41移動。當 輸送器達到軌道的上部開口端時，纜繩繼續(xù)向上拉動輸送器至坡道的上端50上方。這樣，輸送器22朝向鉆孔中心在平臺12之上延伸。在輸 送器移動到平臺12之上的期間或之后，管道止動構(gòu)件52可被致動以沿 著輸送器軸向地滑動管道，從而增強管道的可存取性或其運動。這些 動作將管狀工具的端部定位成緊鄰升降機或者其它鉆機部件。管道搬 運設備的部件的長度、高度和構(gòu)造可被選擇，從而管道輸送器的端部 被送至便于管道搬運的鉆探平臺12上方的位置處。然后可通過結(jié)合于 鉆柱、套管柱等內(nèi)而使用該管狀工具?？商娲鼗蛘吡硗獾兀ㄟ^管 道止動構(gòu)件52的運動，臂59可脫離被搬運的管狀工具。
為了移動輸送器使其離開鉆探平臺，絞盤29可被反轉(zhuǎn)以在纜繩24 中產(chǎn)生松弛。使絞盤29以受控方式放出纜繩從而允許重力將輸送器和 提升臂收回到它們的回縮的、降低位置中。如果需要將另外的管狀工 具從管架ll移動到鉆探平臺，則另一個管接頭可被裝載并且升高到鉆 探平臺。絞盤29可以具有高速速率，從而管道可被快速送至鉆探平臺 以對應于優(yōu)選的脫離操作。在一個實施例中，提升或者縮回的時間可 以為大約10到60秒。為了與脫離和放倒過程同步，提升或者縮回的時 間可以小于30秒并且通常小于20秒。
當需要從鉆孔移除管柱時，可通過拆卸管狀接頭并且將其一端置 于管道輸送器22上直至其前端抵靠管道止動構(gòu)件52而將管柱分解。當 管道被降低到輸送器上時或在其之前，管道止動構(gòu)件52可沿著輸送器 返回到如下位置處，該位置恰好在管道當被降低到輸送器上時將被鉆 架中的擋塊和升降機停止的位置之后。溝槽的傾斜表面用于沿著輸送 器引導管道，并且作為安全保障措施，銷84、 84'可被升高。正好在釋 放升降機之前，管道止動件向前移動以支撐管道端部，從而它不失控 地向后滑動。 一旦升降機被移除，則可控地允許管道滑回或者被管道 止動構(gòu)件52拉回，從而整個管道處于輸送器上。臂59可被操作用于接 合引入輸送器22上的管道并且將其拉回。如果臂59以可操作方式連接 到管道止動構(gòu)件52，則它可被定向成接合或者脫離輸送器上的管道， 這依賴于需被完成的操作。這可通過驅(qū)動纜繩54實現(xiàn)。此后，管道輸送器22縮回到主要結(jié)構(gòu)16的凹部35中，銷84、 84'被 降低到凹部35上，并且包括彈踢器68或者彈踢器68'的自動管道傾卸設 備使得管道的接頭離開輸送器的細長凹槽。根據(jù)需要，轉(zhuǎn)位器75或者 75'可被致動以移動管道通過狹小通道并且到達任意的管架11上。在任 何時刻，管道止動件52和/或臂59可被操作以重新放置管道。當需要重新安置管道搬運設備時，坡道15可繞鉸鏈銷42折疊并且 整個設備可被輸送到下一個鉆探現(xiàn)場，在此處以上述方式將它再次立 起。在設備的輸送期間，管架可鄰近主支撐結(jié)構(gòu)被折疊90。。管架可被 支撐在結(jié)合到主支撐結(jié)構(gòu)的一側(cè)中的整體裝運鉤上。所公開的實施例的前述說明用于使本領域任何技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn) 或者使用本發(fā)明。對于本領域技術(shù)人員而言，對那些實施例的各種改進是非常明顯的，并且在這里限定的一般原則可被用于其它實施例而 不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明并非旨在限于在這里示出的實施例。例如，雖然本發(fā)明的各個特征包括例如各種輸送器運動機 構(gòu)、各種管道止動布置和包括例如管道進給轉(zhuǎn)位設備和側(cè)向止動閘門 設備的管道控制系統(tǒng)的各種部件，但是應該理解的是，任何一個或者 所有的這些特征可以單獨地或者相結(jié)合地設于管道搬運設備中，并且 尋求或者可以尋求這種保護。而且，賦予該保護與權(quán)利要求一致的全 部范圍，其中對元件的單數(shù)形式的引用例如通過使用冠詞"一個"并 非旨在表示"唯一一個"，除非特別指明，而是表示"一個或多個"。 已知的或者以后由本領域技術(shù)人員知曉的與在整個公開內(nèi)容中描述的 各個實施例的元件等價的結(jié)構(gòu)和功能旨在被權(quán)利要求的要素所包括。 而且，沒有在這里公開的任何內(nèi)容旨在用于大眾，這與該公開內(nèi)容是 否在權(quán)利要求中明確敘述無關。沒有要求的要素需根據(jù)35USC112、第 六段的規(guī)定進行理解，除非該要素由短語"用于…的裝置"或者"用 于…的步驟"明確地敘述。
權(quán)利要求
1.一種用于將管移動到鉆機的鉆探平臺和從該鉆機的該鉆探平臺移去該管道的管道搬運設備，該管道搬運設備包括主支撐結(jié)構(gòu)，坡道，可在所述主支撐結(jié)構(gòu)和所述鉆探平臺之間延伸，管道輸送器，安裝在所述主支撐結(jié)構(gòu)上，用來在所述坡道上方相對于所述主支撐結(jié)構(gòu)在降低位置和升高位置之間移動，該輸送器包括鄰近所述坡道的坡道端部、遠端以及在其上表面上的細長凹槽，該細長凹槽用于在其中容納管道，包括第一端和第二端的提升臂，所述提升臂在其鄰近所述輸送器的所述遠端的第一端處樞接并且可在所述輸送器下方操作以將所述輸送器的遠端提升和支撐到升高位置，所述主支撐結(jié)構(gòu)上的軌道，用于支撐所述輸送器和所述提升臂沿著它的軸向滑動運動，該軌道包括用于限制所述提升臂的所述第二端沿著所述軌道朝向所述坡道的軸向運動的止動件，以及用于從所述降低位置拉動所述輸送器使其沿著所述坡道行進到升高位置的驅(qū)動系統(tǒng)，該驅(qū)動系統(tǒng)能夠沿著所述軌道拉動所述提升臂直至所述提升臂?？寇壍乐械乃鲋箘蛹⑶夷軌蚶^續(xù)拉動以引起所述提升臂繞所述止動件樞轉(zhuǎn)從而提升所述輸送器的所述遠端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的管道搬運設備，其中所述主支撐結(jié)構(gòu)在 其上表面上包括一個或多個狹小通道。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的管道搬運設備，其中所述主支撐結(jié)構(gòu)形成為接收鄰近其定位的管架以保持管道的供給。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的管道搬運設備，其中所述驅(qū)動系統(tǒng)包括 纜繩驅(qū)動。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的管道搬運設備，其中所述纜繩驅(qū)動包括 絞盤和連接在所述輸送器和所述絞盤之間的纜繩，穿過孔拉動所述纜 繩以沿著所述坡道拉起所述輸送器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的管道搬運設備，其中所述纜繩在距所述 輸送器的坡道端部一定距離處連接到所述管道輸送器的下側(cè)以允許所 述輸送器被所述纜繩向前拉動到坡道的上端的上方。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的管道搬運設備，其中所述纜繩在與所述 坡道端部間隔一定距離的點處連接到所述輸送器，該距離大于期望坡 道被拉過所述坡道的上端的期望距離。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的管道搬運設備，還包括所述輸送器上的 多個連接點，通過該連接點所述纜繩可被可選擇地連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的管道搬運設備，其中所述輸送器和所述 提升臂包括低摩擦構(gòu)件以有助于沿著所述軌道行進。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的管道搬運設備，其中提升臂具有固定長度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的管道搬運設備，其中所述軌道位于主支 撐結(jié)構(gòu)上的縱向延伸的、向上敞開的凹部中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的管道搬運設備，其中所述管道輸送器 以其上表面與所述主支撐結(jié)構(gòu)上的狹小通道基本齊平的方式可定位在 所述凹部中。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的管道搬運設備，其中，選擇所述管道輸 送器和所述驅(qū)動系統(tǒng)以允許所述管道輸送器向上行進并且延伸經(jīng)過所述鉆探平臺上方的所述坡道的所述端部。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的管道搬運設備，其中所述坡道在其上 端包括支承表面，該支承表面能夠在其上支撐所述輸送器的運動。
15. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的管道搬運設備，其中所述軌道的所述止 動件是形成用來捕獲所述提升臂的所述第二端的凹座。
16. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的管道搬運設備，其中提升臂的所述第二 端承載有輥子。
17. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的管道搬運設備，還包括管道止動構(gòu)件， 該管道止動構(gòu)件位于所述輸送器上以支撐定位在所述輸送器上的管 道。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的管道搬運設備，其中所述管道止動構(gòu) 件可沿著所述輸送器軸向移動。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的管道搬運設備，還包括形成在所述細 長凹槽中的狹槽，并且其中管道止動構(gòu)件通過狹槽被安裝并連接到環(huán) 形纜繩以便沿著所述輸送器運動。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的管道搬運設備，還在管道止動構(gòu)件上 包括抓取臂，以允許拉動式接合在支撐于輸送器上的管道上。
21. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的管道搬運設備，還在輸送器上包括側(cè)向 止動閘門。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的管道搬運設備，其中所述側(cè)向止動閘 門包括多個可升高的銷，該銷由所述輸送器承載并且沿著所述輸送器的每一側(cè)定位。
23. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的管道搬運設備，還包括管道進鄉(xiāng)合機構(gòu)， 所述管道進給機構(gòu)用于定位，以便每次拾取和移動一根管道至所述輸 送器。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的管道搬運設備，其中所述管道進給機 構(gòu)包括管道供給止動件，用于定位第一管道而為拾取做準備；和轉(zhuǎn) 位裝置，用于經(jīng)過所述管道供給止動件朝向所述輸送器移動^f述第一 管道。
全文摘要
一種用于將管道移動到鉆機的鉆探平臺和從鉆機的鉆探平臺移除管道的管道搬運設備，包括主支撐結(jié)構(gòu)，可在主支撐結(jié)構(gòu)和鉆探平臺之間延伸的坡道，安裝在主支撐結(jié)構(gòu)上以用于在坡道上方相對于所述主支撐結(jié)構(gòu)在降低位置和升高位置之間移動的管道輸送器，該輸送器包括鄰近坡道的坡道端部、遠端以及用于在其中容納管道的在輸送器的上表面上的細長凹槽，包括第一端和第二端的提升臂，提升臂在其鄰近輸送器遠端的第一端處樞轉(zhuǎn)地連接并且可在輸送器下方操作以將輸送器的遠端提升和支撐到升高位置，用于支撐輸送器和提升臂沿其軸向滑動的在主支撐結(jié)構(gòu)上的軌道，該軌道包括用于限制提升臂的第二端朝向坡道沿著軌道的軸向運動的止動件，以及用于從降低位置拉動輸送器使其沿著坡道行進到升高位置的驅(qū)動系統(tǒng)，該驅(qū)動系統(tǒng)能夠沿著軌道拉動提升臂直至提升臂停靠軌道中的止動件，并且繼續(xù)拉動以使得提升臂圍繞止動件樞轉(zhuǎn)從而提升輸送器的遠端。
文檔編號E21B19/14GK101278103SQ200680025183
公開日2008年10月1日 申請日期2006年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月1日
發(fā)明者弗里得霍爾德·布勒斯特, 拉里·M·弗科夫斯基, 道格拉斯·A·亨特 申請人:坎里格鉆探技術(shù)有限公司