專利名稱：鉆井設(shè)備和操作鉆井設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆井設(shè)備，其帶有井架或鉆塔、用于驅(qū)動鉆桿的 鉆頭驅(qū)動器與鉆桿之間的傳動裝置。
背景技術(shù)：
通常，這種鉆井設(shè)備執(zhí)行不同的鉆井方法，或者在復(fù)雜的鉆井過 程期間對鉆頭或鉆桿的轉(zhuǎn)速和/或轉(zhuǎn)矩分別有不同的需求。
一種滿足這些不同需求的可能性包括使用不同的鉆井設(shè)備。然 而，由于例如連續(xù)鉆井步驟必須-使用不同的鉆井設(shè)備，故在復(fù)雜的鉆 井過程中將產(chǎn)生相當(dāng)大的花費(fèi)。
因此，例如對于已知的鉆井設(shè)備，可調(diào)節(jié)或控制鉆頭驅(qū)動器的轉(zhuǎn) 速。從而，即使對于單一鉆井設(shè)備，也可在鉆桿或鉆頭上分別實(shí)現(xiàn)不 同的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。然而，這受到馬達(dá)和復(fù)雜控制的相對較高的構(gòu)造費(fèi) 用的不利影響。從而，這種鉆井設(shè)備涉及相當(dāng)高的制造成本和維修成
本。JP8-226372描述了具有可調(diào)節(jié)的鉆頭驅(qū)動器的鉆井設(shè)備。JP 07-076984描述了具有兩種速度的液壓馬達(dá)的使用和馬達(dá)的液壓驅(qū)動 從串聯(lián)到并聯(lián)的附加改變。
作為替代，提出了具有可換檔傳動裝置的鉆井設(shè)備。所述傳動裝 置通常具有相對復(fù)雜的構(gòu)造。具有在鉆頭驅(qū)動器與鉆桿之間的可調(diào)節(jié) 傳動比的鉆井設(shè)備例如通過JP 2002-97882已知。為了在鉆桿上提供 不同的轉(zhuǎn)速和扭矩，所述說明書建議提供可根據(jù)需要使用的兩種不同 的傳動比級別。
允許調(diào)節(jié)鉆桿轉(zhuǎn)速的已知鉆井設(shè)備具有復(fù)雜的驅(qū)動器或復(fù)雜的 傳動裝置。

發(fā)明內(nèi)容
在此背景下，本發(fā)明的目的是提供一種鉆井設(shè)備和鉆井方法，其 桿的轉(zhuǎn)速。
根據(jù)本發(fā)明，由于傳動裝置可為了使傳動比反向而脫離接合，并 且以可反向的方式放置于鉆頭驅(qū)動器上，故實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
為了調(diào)節(jié)鉆桿的轉(zhuǎn)速并且因此調(diào)節(jié)連接于其上的鉆頭的轉(zhuǎn)速，傳 動裝置與鉆頭驅(qū)動器脫離接合，并且反向以及在反向狀態(tài)下再次連接 到鉆頭驅(qū)動器上。
因此，在第一狀態(tài)下連接到鉆頭驅(qū)動器上的傳動裝置輸入在第二、 反向狀態(tài)下用于連接到鉆桿上。同時，在第一狀態(tài)下連接到鉆桿上的 傳動裝置輸出在第二、反向狀態(tài)下連接到鉆頭驅(qū)動器上。
為此目的，傳動裝置輸入和傳動裝置輸出設(shè)計成使得它們可在任 何情況下均連接于鉆頭驅(qū)動器和鉆桿上。
因此，根據(jù)本發(fā)明的鉆井設(shè)備能夠簡單地提供兩種不同的傳動比 以及因此提供兩種不同的鉆桿轉(zhuǎn)速。
傳動裝置可具有相對簡單的構(gòu)造。特別地，傳動裝置可以是不可 換檔的傳動裝置，這是鉆井設(shè)備的根本常識。此外，也不需要適應(yīng)鉆 井過程的鉆頭驅(qū)動器，并且不對液壓聯(lián)接做任何修改。鉆頭驅(qū)動器可 以是只提供單一轉(zhuǎn)速的馬達(dá)，也就是說，該鉆頭驅(qū)動器在轉(zhuǎn)速方面不 必是分別可控或可調(diào)的。
本發(fā)明鉆井設(shè)備的特別優(yōu)選實(shí)施例的特征在于，該傳動裝置具有 驅(qū)動單元和從動單元，該驅(qū)動單元帶有用于連接到鉆頭驅(qū)動器的第一 連接裝置，該從動單元帶有用于連接到鉆桿的第二連接裝置，第一連 接裝置和第二連接裝置具有基本相同的構(gòu)造。
特別地，驅(qū)動單元可以是軸，其放置于傳動裝置輸入處并且可稱 為主動軸。為了連接到鉆頭驅(qū)動器，特別是連接到鉆頭驅(qū)動器的輸出 軸(還可稱為馬達(dá)輸出軸)，第一連接裝置設(shè)置在驅(qū)動單元上。所述連
接裝置可確定地、不確定地或一體化地分別連接到鉆頭驅(qū)動器或馬達(dá) 輸出軸和傳動裝置上。特別優(yōu)選的是，鉆頭驅(qū)動器與傳動裝置之間的 連接可例如經(jīng)由齒式連接或鍵槽式連接通過確定接合實(shí)現(xiàn)。
在傳動裝置輸出處，傳動裝置具有從動單元，該從動單元也可構(gòu) 造為軸，并且也可稱為從動軸。該從動單元可通過第二連接裝置連接 到鉆桿。
從根本上說，第一連接裝置和第二連接裝置可具有不同的構(gòu)造， 例如在傳動裝置反向之后，為了分別連接到鉆頭驅(qū)動器或鉆桿上，該 第一連接裝置和第二連接裝置由在任何情況下均適用的適配器所替 換或者具有該適配器。然而，第一連接裝置和第二連接裝置特別優(yōu)選 地具有基本相同的構(gòu)造。因此，在反向狀態(tài)下，傳動裝置可以以非常 簡單的方式再次連接到鉆頭驅(qū)動器和鉆桿上。從動單元連接到鉆頭驅(qū) 動器上，驅(qū)動單元連接到鉆桿上。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，傳動裝置具有環(huán)形構(gòu)造。這應(yīng)理解為特別 意味著驅(qū)動單元和從動單元被構(gòu)造為至少部分空心的軸。環(huán)形傳動裝 置提供如下優(yōu)點(diǎn)，即由于在任何情況下馬達(dá)輸出軸和鉆桿均可引入空 心軸中，故它們可以特別容易地連接到傳動裝置上。例如由當(dāng)前技術(shù) 可知，通過合適的連接裝置，特別是可脫離接合的聯(lián)接器，套裝軸被 連接起來以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的特別優(yōu)選實(shí)施例涉及傳動裝置可利用凸緣連接到鉆頭 驅(qū)動器上。由于采用凸緣連接，故確保傳動裝置可與鉆頭驅(qū)動器脫離 接合而不存在很大的費(fèi)用。為了能夠在反向狀態(tài)下也使傳動裝置通過 凸緣連接到鉆頭驅(qū)動器上，特別優(yōu)選地在傳動裝置輸入和傳動裝置輸 出處設(shè)置基本相同的凸緣。當(dāng)傳動裝置被安裝時，位于鉆桿一側(cè)的凸 緣在任何情況下均不產(chǎn)生作用。
為了補(bǔ)償鉆頭驅(qū)動器與傳動裝置之間的角位移，特別優(yōu)選的是， 傳動裝置可通過萬向接頭連接到鉆頭驅(qū)動器上。由于位于鉆頭驅(qū)動器 與傳動裝置之間的萬向接頭，故可橋接馬達(dá)輸出軸和驅(qū)動單元(特別是
主動軸)的縱向軸線之間的角度。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)，鉆頭驅(qū)動器位于在井架上被引導(dǎo)的第一 滑塊上。為了鉆頭和鉆桿的軸向的進(jìn)給或前進(jìn)，鉆頭驅(qū)動器和傳動裝 置在井架上軸向位移，以便對于軸向進(jìn)給根本上不需要伸縮桿。
在本發(fā)明的特別優(yōu)選實(shí)施例中，傳動裝置位于在井架上被引導(dǎo)的 第二滑塊上。這種布置允許傳動裝置特別輕松地完成反向。為此，提 出了如下動作過程。最初，鉆頭驅(qū)動器與傳動裝置之間的連接脫離， 并且鉆桿從傳動裝置上移開。然后，第二滑塊軸向地固定于井架上， 并且?guī)в秀@頭驅(qū)動器的第一滑塊遠(yuǎn)離第二滑塊軸向移動。隨后傳動裝 置反向。然后，帶有鉆頭驅(qū)動器的第一滑塊再次朝向傳動裝置軸向移 動，以連接至處于反向狀態(tài)的傳動裝置上。
特別有利的是，傳動裝置以^t轉(zhuǎn)的方式放置于第二滑塊上，以便 允許傳動裝置在不脫離第二滑塊的情況下輕松完成反向。因此，傳動 裝置重量在反向期間還由第二滑塊承擔(dān)，并且能夠使操作員執(zhí)行傳動 比調(diào)整而不需要花費(fèi)很大的力氣。此外，在這個方面有利的是，第二 滑塊具有制動器，用于軸向地固定于井架上。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)是至少一個萬向接頭設(shè)置在傳動裝置與鉆 桿之間。在鉆桿通過自身的導(dǎo)桿在井架上被引導(dǎo)時，該萬向接頭特別 有利。該萬向接頭允許補(bǔ)償傳動裝置從動單元和鉆桿的縱向軸線之間 的角位移。
特別優(yōu)選地，鉆頭驅(qū)動器在第一滑塊上被引導(dǎo)，傳動裝置在第二 滑塊上被引導(dǎo)，鉆桿在井架上被引導(dǎo)。由于兩個滑塊和導(dǎo)桿，上述的 使傳動裝置反向的方法可非常容易實(shí)現(xiàn)。在傳動裝置反向期間，鉆頭 驅(qū)動器和鉆桿可保持在井架上。有利的是，在該實(shí)施例中設(shè)置兩個萬 向接頭，其分別位于鉆頭驅(qū)動器與傳動裝置之間或傳動裝置與鉆桿之 間。
才艮據(jù)本發(fā)明，有利的是，傳動裝置具有帶有兩個基本相同地構(gòu)造 而成的凸緣連接的齒輪箱。因此，在啟動狀態(tài)和反向狀態(tài)下，傳動裝
置可連接到鉆頭驅(qū)動器上而不需要適配器。
用于操作鉆井設(shè)備的本發(fā)明的方法的特征在于，傳動裝置與鉆頭 驅(qū)動器脫離接合以使傳動比反向，并且該傳動裝置反向以及在反向狀 態(tài)下重新連接到鉆頭驅(qū)動器上。該方法能夠以特別省時、廉價的方式 例如為了適應(yīng)不同的鉆井過程而改變傳動比。該方法還可避免鉆井設(shè) 備的復(fù)雜轉(zhuǎn)換，甚至避免利用不同的鉆井設(shè)備更換該鉆井設(shè)備。


下面結(jié)合附圖進(jìn)一步示范性地說明本發(fā)明，在附圖中
圖1表示帶有鉆頭驅(qū)動器和傳動裝置的鉆井設(shè)備，該傳動裝置具 有高速的變速裝置。
圖2表示鉆頭驅(qū)動器的實(shí)施例，其為了增大扭矩而通過凸緣直接 連接到傳動裝置上。
圖3表示圖2的傳動裝置，其另外具有在傳動裝置輸出處的萬向 接頭。
圖4表示鉆頭驅(qū)動器的實(shí)施例，其帶有傳動裝置和在傳動裝置輸 入處的萬向接頭，該傳動裝置具有高速的變速裝置。
圖5表示圖4所示的傳動裝置，其另外具有在傳動裝置輸出處的 萬向接頭。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了本發(fā)明的鉆井設(shè)備l，其帶有鉆塔或井架20、鉆頭驅(qū) 動器22和傳動裝置40。鉆井設(shè)備1具有車輛10,該車輛10包括下 底盤12和以旋轉(zhuǎn)的方式4交接至下底盤上的上底盤14。井架20可樞轉(zhuǎn) 地放置在上底盤14上。通過樞轉(zhuǎn)缸18,井架20可從基本垂直的操作 位置樞轉(zhuǎn)到基本水平的運(yùn)送位置。在上底盤14的后部放置有容納纜 繩17的絞盤15，該纜繩17通向位于井架上部的導(dǎo)輪。井架20還具 有井架頭部24。在井架20的操作位置處，井架20被放置于車輛10
前部的前方。在井架的前側(cè)，即遠(yuǎn)離車輛10的一側(cè)，井架20具有引 導(dǎo)裝置26,第一滑塊30可沿著所述井架20在該引導(dǎo)裝置上被引導(dǎo)。 該引導(dǎo)裝置26具有在井架前部側(cè)向布置的兩個導(dǎo)軌。第一滑塊30具 有四個引導(dǎo)爪32，在任何情況下，兩個引導(dǎo)爪32可與導(dǎo)軌滑動地接 合。在第一滑塊30上設(shè)置有進(jìn)給驅(qū)動器34，其用于沿井架20移動第 一滑塊30。為此，在井架20上放置兩個固定鏈38。進(jìn)給驅(qū)動器34 連接為與兩個主動小齒輪一起旋轉(zhuǎn)，這兩個主動小齒輪連接到固定鏈 38上，以便在操作進(jìn)給驅(qū)動器34時，所述進(jìn)給驅(qū)動器34與第一滑塊 30 —起沿著固定鏈38移動。
第一滑塊30也具有用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動鉆桿的鉆頭驅(qū)動器22。因此， 該鉆頭驅(qū)動器22還可稱為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器。鉆桿例如可以是方鉆桿或者 在所謂的凱氏鉆井期間用于支撐鉆頭或鉆孔的鉆井管。在鉆頭驅(qū)動器 22的下方通過第一萬向接頭42利用凸緣連接有傳動裝置40，該傳動 裝置40可提高速度和降低扭矩。在此實(shí)施例中，鉆井設(shè)備1例如適 合于需要高速的位移或CSV鉆井操作。
傳動裝置40位于也可沿井架20被引導(dǎo)的自身的第二滑塊46上。 傳動裝置40的下方利用凸緣連接有用于接收鉆桿的第二萬向接頭44。
根據(jù)本發(fā)明，傳動裝置40以可脫離接合且可逆的方式放置于鉆 頭驅(qū)動器22上，用于使傳動比反向。為了引導(dǎo)和/或鎖定鉆桿，導(dǎo)桿 50位于傳動裝置30和第二萬向接頭44下方。所述導(dǎo)桿固定于井架 20上。
圖2示出了本發(fā)明的傳動裝置40的實(shí)施例。傳動裝置40如圖示 地放置，以便獲得低速傳動，從而使得扭矩增加。高轉(zhuǎn)矩是例如凱氏 鉆井所必需的。傳動裝置40不通過萬向接頭直接連接到鉆頭驅(qū)動器 22上。為此，容納傳動裝置40的齒輪箱通過凸緣連接到第一滑塊30 上。鉆頭驅(qū)動器22和傳動裝置40互相接合式地旋轉(zhuǎn)。為此，鉆頭驅(qū) 動器22的馬達(dá)輸出軸通過聯(lián)接器連接到構(gòu)造為空心軸的傳動裝置40 的驅(qū)動單元上。在傳動裝置40的與鉆頭驅(qū)動器22相對的末端處，鉆
桿可以以將扭矩傳遞至傳動裝置40的方式連接到傳動裝置40上。
圖3示出了圖2所示的帶有鉆頭驅(qū)動器22的傳動裝置40，并且 在傳動裝置40下方增加了第二萬向接頭44。該第二萬向接頭44用于 接收鉆桿。
圖4示出了高速傳動的傳動裝置40，即傳動裝置40導(dǎo)致了速度 增加和扭矩下降。第一萬向接頭42放置于傳動裝置40與鉆頭驅(qū)動器 22之間。傳動裝置40放置于在井架20上被引導(dǎo)的第二滑塊46上。 類似于第一滑塊30，第二滑塊46沿同 一引導(dǎo)裝置26被引導(dǎo)。
圖5示出了圖4的布置，并且在傳動裝置40下方增加了第二萬 向接頭44。
權(quán)利要求
1. 一種鉆井設(shè)備，其具有井架，鉆頭驅(qū)動器，其在所述井架上被引導(dǎo)，用于驅(qū)動鉆桿，和傳動裝置，其位于所述鉆頭驅(qū)動器與所述鉆桿之間，用于進(jìn)行傳動，其中，為了使傳動比反向，所述傳動裝置以可脫離接合且可反向的方式放置于所述鉆頭驅(qū)動器上。
2. 如權(quán)利要求1所述的鉆井設(shè)備，其特征在于，所述傳動裝置 具有驅(qū)動單元和從動單元，所述驅(qū)動單元具有用于連接到所述鉆頭驅(qū) 動器上的第一連接裝置，所述從動單元具有用于連接到所述鉆桿上的 第二連接裝置，用于連接到所述鉆頭驅(qū)動器上的所述第一連接裝置和 所述第二連接裝置具有基本相同的構(gòu)造。
3. 如權(quán)利要求1所述的鉆井設(shè)備，其特征在于，所述傳動裝置 具有環(huán)形構(gòu)造。
4. 如權(quán)利要求1所述的鉆井設(shè)備，其特征在于，所述傳動裝置 可通過凸緣連接到所述鉆頭驅(qū)動器上。
5. 如權(quán)利要求1所述的鉆井設(shè)備，其特征在于，所述傳動裝置 可通過萬向接頭連接到所述鉆頭驅(qū)動器上。
6. 如權(quán)利要求1所述的鉆井設(shè)備，其特征在于，所述鉆頭驅(qū)動 器位于在所述井架上被引導(dǎo)的第一滑塊上。
7. 如權(quán)利要求1所述的鉆井設(shè)備，其特征在于，所述傳動裝置 位于在所述井架上被引導(dǎo)的第二滑塊上。
8. 如權(quán)利要求1所述的鉆井設(shè)備，其特征在于，在所述傳動裝 置與所述鉆桿之間存在至少一個萬向接頭。
9. 如權(quán)利要求1所述的鉆井設(shè)備，其特征在于，所述傳動裝置 具有齒輪箱，所述齒輪箱帶有基本相同地構(gòu)造而成的兩個凸緣連接。
10. —種用于操作尤其如權(quán)利要求1所述的鉆井設(shè)備的方法，所述鉆井設(shè)備具有井架、在所述井架上被引導(dǎo)的用于驅(qū)動鉆桿的鉆頭驅(qū) 動器和用于進(jìn)行傳動的位于所逸鉆頭驅(qū)動器與所述鉆桿之間的傳動 裝置，其中，為了使傳動比反向，所述傳動裝置可與所述鉆井驅(qū)動器 脫離接合，并且所述傳動裝置反向以及在反向狀態(tài)下重新連接到所述 鉆頭驅(qū)動器上。
全文摘要
本發(fā)明涉及鉆井設(shè)備和操作鉆井設(shè)備的方法，該鉆井設(shè)備帶有井架、在井架上被引導(dǎo)的用于驅(qū)動鉆桿的鉆頭驅(qū)動器以及用于進(jìn)行傳動的位于鉆頭驅(qū)動器與鉆桿之間的傳動裝置。根據(jù)本發(fā)明，為了使傳動比反向，傳動裝置以可脫離接合且可反向的方式放置于鉆頭驅(qū)動器上。
文檔編號E21B7/02GK101392630SQ200810149090
公開日2009年3月25日 申請日期2008年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日
發(fā)明者K·J·克羅爾曼, M·薩恩, M·賈斯 申請人:包爾機(jī)械有限公司