專利名稱：用于搬運(yùn)鉆井工具的鉸接設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于搬運(yùn)鉆井工具的鉸接設(shè)備。更特別地，本發(fā)明涉及的鉸接設(shè)備有多組伸縮臂可使鉆井工具在存儲位置和展開位置之間移動。更具體地，本發(fā)明的機(jī)構(gòu)設(shè)備可調(diào)節(jié)鉆井工具的水平和垂直位置。
背景技術(shù)：
在石油和天然氣體エ業(yè)中，在鄰近井ロ的位置中需要安裝多個鉆井工具。通常，鉆柱由鉆桿和底部鉆挺組成。在這樣的鉆柱的安裝過程中，多個部件必須以快速的和有效的方法螺紋連接在一起。在其它的情況下，鉆井工具必須在井口或鼠洞上的位置上移動。在大部分鉆井操作中，鉆井工具必須以快速的、有效的和安全的方法操作。鉆柱的連接操作是幾乎以日常為基礎(chǔ)執(zhí)行的常規(guī)的和乏味的工作。通常被稱為動 カ大鉗或鉆エ的設(shè)備通常被用于完成或解除鉆柱的螺紋工具接頭連接。在正常操作中，必需在多個位置，包括井口或鼠洞上和存儲位置之間移動動カ大鉗或鉆エ。由于這樣的裝置的重量，移動鉆機(jī)上的這樣的設(shè)備通常是困難的。此外，在井口周圍存在非常有限的空間， 同樣地，在有限的空間可用性中需要有效的搬運(yùn)。此外，在這樣的有限的區(qū)域中移動這樣的重的設(shè)備的需要通常可能產(chǎn)生可能損壞鉆井設(shè)備和傷害鉆井人員的事故。過去，用于從井口前后運(yùn)送動カ大鉗或鉆エ的ー種方法是將該単元安裝在在一對被安裝在鉆臺上的軌道上行駛的臺車上。采用該構(gòu)造的問題是，安裝在鉆臺上的軌道通常對鉆井人員產(chǎn)生絆倒的危險。當(dāng)需要多個位置以移動該單元吋，這變得困難并且非常復(fù)雜。這樣的安裝在鉆臺上的軌道通常在鉆井架上占據(jù)太多的空間。所使用的另ー種類型的裝置是由液壓缸驅(qū)動的伸縮臂。這種類型的運(yùn)送裝置需要額外的空間并且制造起來昂貴。這些類型的運(yùn)送裝置對于載重運(yùn)送需要和尺寸來說也是受限的。被用于完成多個鉆井設(shè)備的移動的另一種類型的裝置是通過采用C-型機(jī)構(gòu)使大鉗或鉆エ擺動，在其中，該單元樞轉(zhuǎn)地懸掛在該結(jié)構(gòu)的頂部。采用這種類型的裝置的ー個問題是，定位該單元是困難的，因為該單元的重量保持垂直位置。此外，它被限制為具有相對短的伸出能力。過去，公開了多個涉及這樣的搬運(yùn)設(shè)備的美國專利。例如，1980年11月18日公開的Mee等人的美國專利號4234150描述了ー種機(jī)械臂組件，在其中，末端可沿直線相對于其近端移動。鉸接臂包括結(jié)合第一平行四邊形連接機(jī)構(gòu)的第一臂和包括第二平行四邊形連接機(jī)構(gòu)的第二臂。平行四邊形連接機(jī)構(gòu)的這些鄰近端被驅(qū)動地彼此連接，由此第一臂在第一端支撐部周圍的旋轉(zhuǎn)改變第一平行四邊形連接機(jī)構(gòu)的幾何形狀，其又導(dǎo)致第二平行四邊形連接機(jī)構(gòu)的幾何形狀的相應(yīng)改變。這導(dǎo)致第二臂的末端沿直線相對于第一臂的近端的移動。1981年6月23日公開的Putnam等人的美國專利號4274778示出用于鉆機(jī)的機(jī)械化臺架搬運(yùn)設(shè)備。該設(shè)備適用于搬運(yùn)鉆挺和管臺架。該設(shè)備由液壓機(jī)械化井架ェ和結(jié)合的適用于井架中的臺架放置的遠(yuǎn)程控制的指板鎖定桿構(gòu)成。這允許裝置與旋轉(zhuǎn)臺對齊并被完全放置在架指中。臺架搬運(yùn)機(jī)構(gòu)具有可由完全地容納在其范圍內(nèi)的致動器設(shè)備伸展的鉸接臂。1997年9月16日公開的Lorenz等人的美國專利56670 描述了ー種用于動カ大鉗的定位設(shè)備。該定位設(shè)備在操作位置和非操作位置之間移動動カ大鉗。該定位設(shè)備具有第一臂和第二臂。第一臂的一端被樞轉(zhuǎn)地連接至第二臂的一端，而第一臂和第二臂的另一端被樞轉(zhuǎn)地安裝在被連接至鉆塔的梁上。兩個臂可以一致的延伸和收縮，以朝向和遠(yuǎn)離其位干支管周圍的操作位置移動動カ大鉗。2001年11月20日公開的A. Buck的美國專利號6318214教導(dǎo)了ー種可定位在鉆機(jī)甲板上并可連接至至少ー個動カ大鉗的動カ大鉗定位設(shè)備。動カ大鉗支撐部適于定位至少ー個動カ大鉗，這樣它可以與管狀構(gòu)件接合。動カ大鉗定位設(shè)備包括框架、可移動地定位在框架上的底座、和連接至底座并可移動地連接至至少ー個動カ大鉗的動カ大鉗支撐部。2007年2月20日公開的美國專利號7178612、2007年7月31日公開的美國專利號7249639和2008年11月25日公開的美國專利號7455128，每ー個教導(dǎo)了一種用于定位鉆井工具，例如鐵鉆エ的自動化的臂。在這些專利中描述的設(shè)備起將鐵鉆エ移動到適當(dāng)?shù)奈恢靡栽试S鉆柱的螺紋接頭的裝配或拆解。該設(shè)備也可以被用于將其它的鉆井設(shè)備移動到井的中心線上或鼠孔處的適當(dāng)?shù)奈恢?。自平衡、雙重同步平行四邊形臂被用于完成裝置的移動。液壓或氣動汽缸被用于臂的延伸和收縮，而不是支撐工具。臂可以在沒有汽缸幫助的情況下將工具固定在任何位置。同步平行四邊形中的連接機(jī)構(gòu)可以通過齒輪、連桿、狹槽或滾子完成。與美國專利號7178612、7M9639和74551 有關(guān)的ー個問題是，它們具有作為主要的載荷支承元件的過多數(shù)量的連接機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。這些連接機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件易于磨損和發(fā)生故障，因為它們在移動過程中帶來較大的懸臂載荷。由于同步連接機(jī)構(gòu)是裝置的結(jié)構(gòu)的主要載荷路徑，因此同步連桿可能容易磨損和斷裂?？紤]到其它的部件的基本結(jié)構(gòu)，同步連桿相對小和脆弱。這些專利描述的設(shè)備也需要立柱和導(dǎo)軌吸收來自鉆井設(shè)備的全部懸臂載荷和傾倒カ矩。這些專利中描述的設(shè)備的結(jié)構(gòu)還制造起來昂貴，維修起來困難。通常， 現(xiàn)有技術(shù)的每個部件具有太多的移動元件，控制起來困難，并且易于損壞和斷裂。此外，由于垂直立柱位于鉆臺上并且由于移動部件位于工人執(zhí)行其任務(wù)的位置中，因此這些裝置在鉆機(jī)處易于引起安全危險。同吋，在這些專利中，整個伸縮臂上下行走同時運(yùn)送鉆井工具。 導(dǎo)軌在非常緊密的空間中沿直接位于主鉆井架結(jié)構(gòu)下面的立柱上下移動。由于該空間在其中具有許多重要的電的和流體維修線路，因此現(xiàn)有技術(shù)可能經(jīng)常導(dǎo)致由于接觸和碰撞引起的嚴(yán)重的問題。也可能潛在地?fù)p壞鉆井架結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的ー個目標(biāo)是提供一種有效地允許鉆井設(shè)備從存儲位置向展開位置移動的鉸接搬運(yùn)設(shè)備。本發(fā)明的另ー個目標(biāo)是提供ー種將垂直移動放置到鄰近井口或鼠洞的位置，遠(yuǎn)離鉆井架結(jié)構(gòu)和維修線路的開放區(qū)域中的鉸接搬運(yùn)設(shè)備。本發(fā)明的ー個進(jìn)一歩的目標(biāo)是提供一種避免損壞鉆機(jī)結(jié)構(gòu)和設(shè)備的鉸接搬運(yùn)設(shè)備。本發(fā)明的另ー個目標(biāo)是提供ー種通過僅移動鉆井工具從而更好地分配懸臂載荷和傾倒カ矩的鉸接搬運(yùn)設(shè)備。本發(fā)明的ー個進(jìn)一歩的目標(biāo)是提供ー種容易維修和制造的鉸接搬運(yùn)設(shè)備。本發(fā)明的另ー個目標(biāo)是提供一種通過采用液壓或氣動致動器作為主要載荷支承元件從而使磨損和故障率最小化的鉸接搬運(yùn)設(shè)備。本發(fā)明的ー個進(jìn)一歩的目標(biāo)是提供ー種使損壞鉆機(jī)結(jié)構(gòu)的風(fēng)險最小化的鉸接搬運(yùn)設(shè)備。本發(fā)明的這些和其它的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將通過閱讀所附的說明書和所附的權(quán)利要求
書變得清楚。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是ー種用于搬運(yùn)鉆井工具的鉸接搬運(yùn)設(shè)備。該設(shè)備包括底座、在一端底座鉸接并從其向外延伸的第一組臂、與第一組臂的一個相對端鉸接的連接件、在一端與連接件鉸接并從其向外延伸的第二組臂、與第二組臂的一個相對端鉸接的載體組件、和被連接至第一和第二組臂中的至少ー組用于在存儲位置和展開位置之間移動載體組件的至少ー 個致動器。載體組件具有用于固定和運(yùn)送鉆井工具的裝置。驅(qū)動裝置被連接至載體組件用于沿支架組件移動工具。 在本發(fā)明中，底座可旋轉(zhuǎn)地連接至鉆臺。底座可以手動地操作或采用液壓或電動機(jī)驅(qū)動。第一組臂包括具有樞轉(zhuǎn)地連接至底座的一端和樞轉(zhuǎn)地連接至連接件的一個相對端的第一臂，和具有樞轉(zhuǎn)地連接至底座的一端和樞轉(zhuǎn)地連接至連接件的一個相對端的第二臂。第一臂以與第二臂平行關(guān)系地延伸。致動器裝置具有樞轉(zhuǎn)地連接至底座的一端和在其端部之間的位置中樞轉(zhuǎn)地連接至第一和第二臂中的ー個或直接連接至連接件的一個相對端。第一組臂也可以包括具有樞轉(zhuǎn)地連接至底座的一端和樞轉(zhuǎn)地連接至連接件的一個相對端的第三臂，和具有樞轉(zhuǎn)地連接至底座的一端和樞轉(zhuǎn)地連接至連接件的一個相對端的第四臂。第一臂和第二臂在公共垂直平面中延伸。第三臂和第四臂以分別與第一臂和第二臂優(yōu)選地間隔平行關(guān)系地在公共垂直平面中延伸。在本發(fā)明中，第二組臂包括具有樞轉(zhuǎn)地連接至連接件的一端和樞轉(zhuǎn)地連接至載體組件的一個相對端的第一臂，和具有樞轉(zhuǎn)地連接至連接件的一端和樞轉(zhuǎn)地連接至載體組件的一個相對端的第二臂。第一臂以與第二臂優(yōu)選地平行關(guān)系地延伸。致動器具有樞轉(zhuǎn)地連接至連接件的一端和在其端部之間的位置中樞轉(zhuǎn)地連接至第一和第二臂中的ー個或直接連接至載體組件的一個相對端。第二組臂也可以包括具有樞轉(zhuǎn)地連接至連接件的一端和樞轉(zhuǎn)地連接至載體組件的一個相對端的第三臂，和具有樞轉(zhuǎn)地連接至連接件的一端和樞轉(zhuǎn)地連接至軌道組件的一個相對端的第四臂。第一臂和第二臂在公共垂直平面中延伸。第三臂和第四臂以分別與第一臂和第二臂優(yōu)選地間隔平行關(guān)系地在公共垂直平面中延伸。在本發(fā)明中，致動器包括具有被連接至底座的一端和被連接至第一組臂中的至少一個的ー個相對端(或被直接連接至連接件)的第一致動器，和具有被連接至連接件的一端和被連接至第二組臂中的至少ー個的一個相對端(或被直接連接至載體組件)的第二致動器。如這里使用的，多個致動器可以被用作第一致動器和第二致動器。流體輸送裝置被連接至第一和第二致動器，用于將流體輸送至致動器，這樣，致動器分別使第一組臂和第二組臂沿相対的方向以大致相等的角速度移動。
在本發(fā)明的一個選擇性的實(shí)施例中，第一組臂具有上臂和下臂，第二組臂具有上臂和下臂。兩組臂的移動可以通過ー對嚙合齒輪或具有樞轉(zhuǎn)地連接至第一組臂的下臂的ー 端和樞轉(zhuǎn)地連接至第二組臂的下臂的ー個相對端的連接機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)。一對嚙合齒輪或連接機(jī)構(gòu)也可以被連接至第一組臂的上臂和被連接至第二組臂的上臂的ー個相對端。可以使用至少ー對齒輪或至少ー個連接機(jī)構(gòu)。載體組件優(yōu)選地具有至少ー個垂直軌道，并具有從其向外延伸的托架。第二組臂的相對端樞轉(zhuǎn)地連接至托架。載體組件在其上具有用于在其上接收鉆井工具的裝置。驅(qū)動裝置起沿軌道垂直地移動鉆井工具的作用。驅(qū)動裝置可以是液壓或氣動汽缸、旋轉(zhuǎn)致動器、 齒條-和-小齒輪、滑輪-和-線軸、和相似的機(jī)構(gòu)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，驅(qū)動裝置被連接至載體組件并被連接至鉆井工具。選擇性地，驅(qū)動裝置可以僅被連接至鉆井工具并直接推靠鉆臺，以便使鉆井工具上升和下降。即使具有用于接收滾子的通道類型的凹槽的軌道被用作導(dǎo)軌裝置在本發(fā)明中是優(yōu)選的以提供鉆井工具的垂直移動的穩(wěn)定性，但是也可以選擇性地通過將驅(qū)動裝置連接至鉆井工具獲得相同的穩(wěn)定性，這樣，在不使用軌道的情況下連接點(diǎn)與鉆井工具的重心相對應(yīng)或?qū)R。


圖1是本發(fā)明的鉸接搬運(yùn)設(shè)備的透視圖。圖2是本發(fā)明的鉸接搬運(yùn)設(shè)備的側(cè)部正視圖，其特別地示出處于存儲位置中的設(shè)
- -O圖3是本發(fā)明的鉸接搬運(yùn)設(shè)備的一個優(yōu)選實(shí)施例的側(cè)部正視圖。圖4示出本發(fā)明的鉸接搬運(yùn)設(shè)備的第一選擇性的實(shí)施例的側(cè)部正視圖，其特別地示出致動器是如何被連接在底座、連接件和載體組件之間的。圖5是本發(fā)明的鉸接搬運(yùn)設(shè)備的另ー個選擇性的實(shí)施例的側(cè)部正視圖，其特別地示出第二組臂是如何被ー對齒輪驅(qū)動的。圖6是本發(fā)明的鉸接搬運(yùn)設(shè)備的另ー個選擇性的實(shí)施例的側(cè)部正視圖，在其中， 第二組臂被連接機(jī)構(gòu)驅(qū)動。圖7是本發(fā)明的鉸接搬運(yùn)設(shè)備的選擇性的實(shí)施例的側(cè)部正視圖，在其中，使用機(jī)械驅(qū)動裝置和致動器裝置的組合。圖8是本發(fā)明的鉸接搬運(yùn)設(shè)備的ー個進(jìn)一歩的選擇性的實(shí)施例的側(cè)部正視圖，在其中，鉆井工具通過直接推靠鉆臺的致動器上下移動。圖9是示出適于通過控制與流動入口成期望的比例的流動出ロ以期望的速度驅(qū)動致動器的液壓系統(tǒng)的流動圖表。
具體實(shí)施例方式參照圖1，示出按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的鉸接搬運(yùn)設(shè)備10。鉸接搬運(yùn)設(shè)備10包括底座12、第一組臂14、連接件16、第二組臂18、載體組件20、和一對致動器22和24。在圖1中，可以看到，鉸接搬運(yùn)設(shè)備10處于其展開位置。鉆井工具沈被載體組件20接收，以便定位在井口上或鼠洞上的期望的位置中。鉆井工具沈可以是許多部件中的ー種，例如動 カ大鉗、鉆ェ、鉆柱、頂部驅(qū)動裝置、套管大鉗、泥斗、扶正工具和任意其它的可應(yīng)用設(shè)備。本發(fā)明的鉸接搬運(yùn)設(shè)備10將從裝載位置向展開位置移動鉆井工具沈。在圖1中，可以看到，底座12適于放置到鉆機(jī)的鉆臺觀上。特別地，底座12可以通過多個螺栓30在期望的位置被固定到鉆臺觀上。基部12可旋轉(zhuǎn)地安裝至鉆臺，以便僅在水平面中旋轉(zhuǎn)。底座可以具有被連接至其的液壓或電動機(jī)31，以便允許基部相對于鉆臺適當(dāng)?shù)匦D(zhuǎn)。選擇性地，基部12可以通過轉(zhuǎn)盤支承連接部適當(dāng)?shù)匕惭b，以便允許手動操作和調(diào)節(jié)設(shè)備10相對于井口的角度方位。適當(dāng)?shù)膸咕壍倪B接部，例如圖1中示出的，可以被用于將底座12有效地固定在期望的位置中。基部12包括沿通常L形的框架34向上延伸的帶凸緣的部分32。基部12和鉆臺之間的連接部應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)刈銐驁怨桃灾瓮ㄟ^鉆井工具沈從其裝載位置向其展開位置的移動導(dǎo)致的懸臂效應(yīng)。第一組臂14包括通常彼此平行關(guān)系地延伸的上臂36和下臂38。上臂36具有樞轉(zhuǎn)地連接至底座12的L形的框架34的上部的一端。上臂36的相對端41樞轉(zhuǎn)地連接至連接件16。下臂38的一端樞轉(zhuǎn)地連接至底座12。下臂38的一個相對端樞轉(zhuǎn)地連接至接連件16。致動器22也樞轉(zhuǎn)地連接至底座12的L形框架34的下部并從其向外延伸，以便將下臂38上的角撐板46連接在其端部42和44之間的ー個位置中。同樣地，當(dāng)致動器22被操作吋，流體壓カ向致動器22中的引入將易于使臂36和38向上移動。第二組臂18包括上臂50和下臂52。上臂50具有樞轉(zhuǎn)地連接至連接件16的一端 54和樞轉(zhuǎn)地連接至載體組件20的相對端56。下臂52具有樞轉(zhuǎn)地連接至連接件16的一端 58和樞轉(zhuǎn)地連接至載體組件20的一個相對端60。致動器M具有樞轉(zhuǎn)地連接至接連件16 的一端和樞轉(zhuǎn)地連接至從下臂52延伸的角撐板66的一個相對端。可連接件以看到，由于致動器22和M被用在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，因此上臂36和50和下臂38和52不需要連接機(jī)構(gòu)。同樣地，可以有效地避免與這樣的連接構(gòu)件有關(guān)的磨損。支架組件20在其下端包括托架70。載體組件20包括從其向上延伸的垂直軌道 72。滾子74和76由垂直軌道72接收，并沿垂直軌道72向上和/或向下行駛。適當(dāng)?shù)耐屑?8連接鉆井工具26，以便允許鉆井工具通過滾子74和76和垂直軌道72之間的關(guān)系向上和向下移動。臂80被固定至垂直軌道72并從其向外延伸。驅(qū)動裝置82被連接至臂80 和連接至鉆井工具26，以便產(chǎn)生該向上和/或向下移動。采用該方法，本發(fā)明能夠獲得鉆井工具沈相對于載體組件20的垂直移動。本發(fā)明的操作允許鉆井設(shè)備沈不僅向內(nèi)和向外移動，而且向上和向下移動。鉆臺觀上的基部12的旋轉(zhuǎn)安裝允許本發(fā)明樞轉(zhuǎn)以便將鉆井工具沈成角度地定位在水平面中。同樣地，本發(fā)明適于鉆井工具在期望的位置中的精確定位。如這里使用的，“驅(qū)動裝置”82特別地示出液壓或氣動致動器。但是，該術(shù)語“驅(qū)動裝置”指的是多種其它的機(jī)構(gòu)，例如齒條-和-小齒輪組件、鏈輪-和-齒輪裝置、電動機(jī)驅(qū)動裝置或旋轉(zhuǎn)致動器。驅(qū)動裝置可以選擇性地被連接至鉆井工具的頂部、底部或側(cè)部。如這里看到的，采用本發(fā)明中的載體組件的優(yōu)點(diǎn)提供了公共的支撐裝置以容易地和快速地去除現(xiàn)有的鉆井工具并采用用于不同的操作的另ー個工具代替它。在圖1中，可以看到，存在被安裝在基部12上并被連接至L-框架34的電動機(jī)80， 以便如果需要的話允許鉸接搬運(yùn)設(shè)備10的旋轉(zhuǎn)移動?？梢允褂枚鄠€其它的電動機(jī)構(gòu)造以便獲得該效果。閥組件82位于基部12上，以便允許液壓或氣動流體被引入致動器22和 24。第一組臂14包括臂84和86。臂36和38彼此平行關(guān)系地延伸。臂84和86彼此平行關(guān)系地延伸。臂36和38在通常公共垂直平面中延伸。相似地，臂84和86也與臂 36和38在其中延伸的垂直平面平行間隔關(guān)系地在公共垂直平面中延伸。連接件16具有樞轉(zhuǎn)地連接至臂36和38的第一連接件89。另ー個連接件90樞轉(zhuǎn)地連接至臂84和86的端部。第一接頭構(gòu)件89和第二連接件90彼此平行間隔關(guān)系地定位。第二組臂18還包括臂 92和94 (圖1中未示出)。臂92和94通常彼此平行關(guān)系地延伸。臂50和52位于公共垂直平面中。臂92和94也位于該公共垂直平面中。這些公共垂直平面為彼此平行間隔的關(guān)系。臂92和94樞轉(zhuǎn)地連接至第二連接件90。臂50和52樞轉(zhuǎn)地連接至第一接連件89。載體組件20被示出為具有垂直軌道72。載體組件20還具有另ー個垂直軌道100。 載體組件20包括接收在垂直軌道72和100的通道中的滾子。第二垂直軌道100還具有被連接至從其上端向外延伸的臂104的致動器102。致動器82和84形成用于鉆井工具沈向上和向下移動的“驅(qū)動裝置”。當(dāng)液壓流體被引入致動器82和102吋，與致動器82和84連接的活塞組件將相應(yīng)地使鉆井工具沈向下移動。當(dāng)液壓流體從致動器82和102釋放吋， 與致動器的汽缸連接的活塞將向上移動以便相應(yīng)地使鉆井工具26移動。垂直軌道100還包括樞轉(zhuǎn)地連接至臂92和94的相對端的托架106。雖然優(yōu)選的實(shí)施例使用軌道，但是多種其它的機(jī)構(gòu)可以被用干支撐鉆井工具26。圖2示出處于其裝載位置中的本發(fā)明的鉸接搬運(yùn)設(shè)備10。實(shí)際上全部部件位于基部12上面的位置中。第一組臂14從底座12垂直地向上延伸。接頭構(gòu)件16直接定位在底座12的上面。第二組臂18也在基部12的上面垂直地延伸。致動器22被示出為處于通常垂直的方位中，并被定位在第一組臂14和第二組臂18之間。載體組件20被示出為具有從基部12稍微向外延伸的垂直軌道72。載體組件20保持在通常垂直方位中，并被折疊以便接近第二組臂18?？梢钥吹?，本發(fā)明的鉸接的搬運(yùn)設(shè)備10可被移動到在其中每個部件在鉆臺上以緊密的構(gòu)造彼此整齊地抵靠定位的裝載位置?？梢钥吹?，本發(fā)明的鉸接搬運(yùn)設(shè)備10 在鉆臺的通常緊密的空間上具有相對小的輪廓和軌跡。圖3示出處于其展開位置中的本發(fā)明的鉸接搬運(yùn)設(shè)備10。可以看到，底座12具有從其向外延伸的第一組臂14。致動器22將流體壓カ接收在其中，以便從其向外推動活塞 112。這相應(yīng)地在角撐板46上施加力，以便從裝載位置向外推動臂(如圖2中所示)?？梢钥吹?，第一組臂14中的每ー個在不同的位置樞轉(zhuǎn)地連接至底座12的L-形框架34。臂36 和38的相對端樞轉(zhuǎn)地連接至第一連接件89。相似地，臂50和52樞轉(zhuǎn)地連接至第一連接件 89的ー個相對側(cè)。致動器M適當(dāng)?shù)刂聞?，以便從其向外推動活?14，以便在角撐板66上起作用。再一次，這從裝載位置向外推動第二組臂18。臂50和52的相對端中的每ー個樞轉(zhuǎn)地連接至托架70。使用至少ー個或多個致動器22。使用至少ー個或多個致動器對。軌道72被固定至托架70并從其向上延伸。滾子74和76被接收在軌道72的通道中，并適當(dāng)?shù)剡B接至鉆井工具26。致動器82樞轉(zhuǎn)地連接至臂80并被致動，以便向下和/ 或向上推動活塞116，以便使鉆井工具沈向下和/向上垂直地移動。如在這里的圖1-3中所示，鉸接搬運(yùn)設(shè)備10獲得優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的大量的優(yōu)點(diǎn)?？梢钥吹剑景l(fā)明的鉸接搬運(yùn)設(shè)備10具有最小數(shù)量的連接機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。同樣地，本發(fā)明易于使這樣的連接機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的磨損最小化。如圖1-3中所示，本發(fā)明在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間不使用同步連接桿。同樣地，本發(fā)明避免這樣的同步連接機(jī)構(gòu)的主要載荷路徑，結(jié)果，避免這樣的連接機(jī)構(gòu)的任意可能的磨損和斷裂。在現(xiàn)有技術(shù)中，同步連接桿相對小和脆弱。在本發(fā)明中，鉆井工具的移動和與這樣的移動有關(guān)的懸臂效應(yīng)被設(shè)備的整個結(jié)構(gòu)吸收。本發(fā)明允許鉆井工具容易地從裝載位置向展開位置移動。裝載位置提供鉆機(jī)結(jié)構(gòu)中的相對小的軌跡和輪廓。本發(fā)明將鉆井工具的垂直移動放置為鄰近井口或鼠洞。附加地，該垂直移動位于遠(yuǎn)離鉆井架結(jié)構(gòu)和與這樣的鉆井架結(jié)構(gòu)連接的維修線路的區(qū)域。懸臂載荷和傾倒カ矩在鉸接搬運(yùn)設(shè)備10中更好地分配。鉸接搬運(yùn)設(shè)備10容易維修和制造。液壓或氣動致動器被用在本發(fā)明中，起主要載荷支承元件的作用。同樣地，磨損和故障率被最小化。雖然在優(yōu)選實(shí)施例中僅構(gòu)造兩組臂和一組連接件，但是如果需要的話，第三或第四組臂也可以被添加至第二組臂的端部，在第二和第三組臂之間具有附加的連接件，以提供向井心位置的額外的更長的延伸。連接件和多組臂可以上下倒轉(zhuǎn)。圖4示出本發(fā)明的鉸接搬運(yùn)設(shè)備的一個選擇性的實(shí)施例200。在圖4中，可以看到，從底座202具有從其向外延伸的第一組臂204。致動器206具有樞轉(zhuǎn)地連接至從底座 12的L-形框架208的一端和樞轉(zhuǎn)地連接至連接件210的一個相對端。致動器206被定位為在上臂212和下臂214之間延伸。使用至少ー個或多個致動器206。使用至少ー個或多個致動器222。第二組臂216也樞轉(zhuǎn)地連接至連接件210的ー個相對側(cè)。第二組臂216包括上臂 218和下臂220。致動器222具有樞轉(zhuǎn)地連接至連接件210的一端和樞轉(zhuǎn)地連接至托架2 的一個相對端。上臂218和下臂220的相對端也樞轉(zhuǎn)地連接至托架224。托架2 將軌道 2 支承在其上。臂2 從垂直軌道226的上端向外延伸。致動器230被連接至臂2 也被連接至鉆井工具232，以便允許鉆井工具232沿軌道2 并相對于鉆臺向上和向下移動。 如這里使用的，致動器206和222中的每ー個可以包括多個致動器。圖5示出本發(fā)明的鉸接搬運(yùn)設(shè)備300的另一個選擇性的實(shí)施例。鉸接搬運(yùn)設(shè)備300 包括從底座302、第一組臂304、第二組臂306、連接件308和支架組件310。致動器312在第 ー組臂304上起作用。第一組臂304包括上臂314和下臂316。上臂314和下臂316樞轉(zhuǎn)地連接至底座302。相似地，致動器312也樞轉(zhuǎn)地連接至從底座302。致動器312的相對端樞轉(zhuǎn)地連接至從下臂316向下延伸的角撐板318。上臂314樞轉(zhuǎn)地連接至連接件318的一側(cè)。下臂316的相對端也樞轉(zhuǎn)地連接至連接件308的側(cè)部。重要地，存在被連接至下臂316 的端部并被定位在連接件318的板中的齒輪320。齒輪320與被連接至第二組臂306的下臂324的另ー個齒輪322嚙合。第二組臂306的上臂3 具有樞轉(zhuǎn)地連接至連接件308的一端和樞轉(zhuǎn)地連接至托架3 的一個相對端。下臂3 的相對端也樞轉(zhuǎn)地連接至托架328。 載體組件310具有與在上文中描述的相似的構(gòu)造。在圖5中，可以看到，當(dāng)致動器312起作用以在裝載向展開位置之間移動第一組臂 304時，嚙合齒輪320和322將起使第二組臂306也向向外展開的位置移動的作用。同樣地，本發(fā)明將齒輪320和322用作用于引起鉸接搬運(yùn)設(shè)備300在存儲位置和展開位置之間的移動的適當(dāng)?shù)倪B接機(jī)構(gòu)。一對齒輪也可以被連接至第一組臂的任意一個臂和被連接至第 ニ組臂中的任意另ー個臂的ー個相對端。使用至少ー對齒輪。圖6示出本發(fā)明的鉸接搬運(yùn)設(shè)備400的另ー個選擇性的實(shí)施例。如圖6中所示， 鉸接搬運(yùn)設(shè)備400以與圖1-3中示出的相似的構(gòu)造包括底座402、第一組臂404、第二組臂 406、連接件408和載體組件410。致動器412在第一組臂404上起作用。第一組臂404包括上臂414和下臂416。第二組臂406包括上臂418和下臂420。致動器412樞轉(zhuǎn)地連接至底座402并在從下臂416向下延伸的角撐板422上起作用。在圖6中，可以看到，存在起將肘形下臂416連接至肘形下臂420的作用的聯(lián)動機(jī)構(gòu)424。聯(lián)動機(jī)構(gòu)通常是直線的并在每一端具有孔。下臂416和420分別具有樞轉(zhuǎn)地連接至連接件408的通常肘形端436和430。聯(lián)動機(jī)構(gòu)似4在樞轉(zhuǎn)點(diǎn)434的一端樞轉(zhuǎn)地連接至下臂416，在樞轉(zhuǎn)點(diǎn)428的另一端樞轉(zhuǎn)地連接至下臂420。選擇性地，聯(lián)動機(jī)構(gòu)4 可以樞轉(zhuǎn)地連接至第一組臂的任一個臂和連接至第二組臂中的一個臂。使用至少ー個聯(lián)動機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的這種形式的聯(lián)動機(jī)構(gòu)424的使用提供了一種選擇性的機(jī)械驅(qū)動裝置以協(xié)調(diào)第一組和第二組臂的成角度的移動。聯(lián)動機(jī)構(gòu)4M允許鉸接搬運(yùn)設(shè)備400在存儲位置和展開位置之間的移動。圖7示出采用機(jī)械驅(qū)動裝置和致動器裝置的組合以將設(shè)備從存儲位置向展開位置展開的一個選擇性的實(shí)施例。該實(shí)施例中的構(gòu)造與在上文中的圖5中描述的相似，外加具有樞轉(zhuǎn)地連接至連接件308的一端332和樞轉(zhuǎn)地連接至被連接至下臂的角撐板66的另一端330的致動器裝置24。致動器裝置M被用作主要載荷支承元件，而ー對嚙合齒輪320和322協(xié)調(diào)第一組臂304和第二組臂306的成角度的移動。采用機(jī)械驅(qū)動裝置，例如一對齒輪320和322和致動器裝置M的組合將冗余層提供為用于在鉆井操作中特別地有用的鉸接搬運(yùn)設(shè)備的適當(dāng)?shù)牟僮鞯墓收向炞C系統(tǒng)。機(jī)械驅(qū)動裝置可以補(bǔ)償致動器M的操作中的任意可能的不均衡，以便允許鉸接搬運(yùn)設(shè)備300在存儲位置和展開位置之間更精確的移動。機(jī)械驅(qū)動裝置可以是圖6中描述的形式的聯(lián)動機(jī)構(gòu)。圖8示出本發(fā)明的鉸接搬運(yùn)設(shè)備600的另ー個選擇性的實(shí)施例。和之前的實(shí)施例一祥，鉸接搬運(yùn)設(shè)備600包括底座602、第一組臂606、連接件608、第二組臂610和第二致動器612。這些部件以與在上文中結(jié)合圖1-3描述的相似的方法布置。重要地，載體組件614 與之前的實(shí)施例不同。在圖8中，可以看到，載體組件614包括具有從其向上垂直地延伸的垂直軌道618 的托架616。重要地，鉆井工具620被連接至被接收在垂直軌道618的通道中的滾子622和 624。存在被連接至鉆井工具620的致動器626。致動器擬6具有可以通過使用液壓或氣動壓カ向外延伸的活塞628，以便推靠鉆臺630。同樣地，鉆井工具620可以沿軌道618相對于致動器6 在鉆井工具620上推動的カ向上和向下移動。在該實(shí)施例中，致動器626由鉆井工具620，而不由載體組件614運(yùn)送。如這里看到的，鉆井工具的整個懸臂重量從鉸接設(shè)備本身釋放，并且作為代替，重量由致動器6 支撐，因此導(dǎo)致在操作過程中改進(jìn)設(shè)備的總體穩(wěn)定性。這是采用載體組件的另ー個優(yōu)點(diǎn)，因為載體組件允許鉆井工具沿載體向上和 /或向下移動。圖9示出用于以相同的方式移動第一和第二致動器的液壓示意圖700。重要地，該系統(tǒng)700被連接至第一致動器和第二致動器以便使流體傳到這些致動器，這樣，致動器沿相対的方向以大致相等的速度移動第一組臂和第二組臂。最初，可以看到，閥82被連接至壓カ管路702。閥82將使流體流動沿管路704和706向外傳到各自的第一致動器708和第 ニ致動器710。同樣地，這些致動器708和710的各自的活塞712和714可以通常相等或任意期望的速度從其向外移動。致動器708和710中的活塞的另ー側(cè)的流動可以沿管路720 通過管路716和718從其向外流動。同樣地，閥82起分流器的作用，以便以期望的速度將入口流動分配到ー對出口中。圖9的示意圖也可以用于多個致動器。同樣地，致動器708 可以是多個致動器，并且致動器710可以是多個致動器。 前面的本發(fā)明公開的內(nèi)容和描述是其說明性的和解釋性的?？梢栽诓槐畴x本發(fā)明的真實(shí)的精神的情況下在所附的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)對所示的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)進(jìn)行多個改變。 本發(fā)明應(yīng)當(dāng)僅由下面的權(quán)利要求書及其合法的等價物限制。
權(quán)利要求
1.一種用于搬運(yùn)鉆井工具的鉸接設(shè)備，包括 一個底座；第一組臂一端與底座絞接并向外延伸； 一個連接件與第一組臂的相對端絞接； 第二組臂一端與連接件絞接并從其向外延伸；一個載體組件與第二組臂相對端絞接，所述載體組件可運(yùn)送鉆井工具，上下移動該鉆井工具。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括用于在存儲位置和展開位置之間移動該鉆井工具的驅(qū)動裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，所述驅(qū)動裝置包括一端與底座絞接另一端和第一組臂中的至少ー個臂絞接的第一致動器，第一致動器至少ー個；和一端與連接件絞接另一端和第二組臂中的至少ー個臂絞接的第二致動器，第二致動器至少ー個。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，所述驅(qū)動裝置還包括被連接至第一致動器和第二致動器的流體輸送裝置，所述流體輸送裝置用于使流體傳到第一和第二致動器，這樣，第一和第二致動器使所述第一組臂和所述第二組臂分別沿相對的旋轉(zhuǎn)方向以大致相等的角速度旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述第一組臂包括 一端與底座絞接另一端和連接件絞接的第一臂；和一端與底座絞接另一端和連接件絞接的第二臂，所述第一臂和第二臂延伸時平行。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，所述第一組臂還包括 一端與底座絞接另一端和連接件絞接的第三臂；和一端與底座絞接另一端和連接件絞接的第四臂，所述第一臂和所述第二臂在公共垂直平面中延伸，所述第三臂和所述第四臂以分別與所述第一臂和第二臂間隔平行的公共垂直平面中延伸。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述第二組臂包括 一端與連接件絞接另一端和載體組件絞接的第一臂；和一端與連接件絞接另一端和載體組件絞接的第二臂，所述第一臂以與所述第二臂平行關(guān)系地延伸。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，所述第二組臂還包括 一端與連接件絞接另一端和載體組件絞接的第三臂；和一端與連接件絞接另一端和載體組件絞接的第四臂，所述第一臂和所述第二臂在公共垂直平面中延伸，所述第三臂和所述第四臂以分別與所述第一臂和所述第二臂間隔平行的公共垂直平面中延伸。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述載體組件具有從其向外延伸的托架，所述第二組臂的所述相對端和載體組件絞接。
10.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，所述驅(qū)動裝置包括被連接至所述載體組件的液壓或氣動致動器或旋轉(zhuǎn)致動器以便與該鉆井工具合作。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述載體組件包括 垂直延伸的第一軌道；和以與所述第一軌道間隔平行關(guān)系地垂直延伸的第二軌道；和多個適于連接至鉆井工具的滾子，所述多個滾子相對于所述第一和第二軌道安裝，以便允許鉆井工具向上和向下移動。
12.—種鉸接設(shè)備，包括 鉆井工具；一個底座；第一組臂一端與底座絞接并向外延伸； 一個連接件與第一組臂的相對端絞接； 第二組臂一端與連接件絞接并從其向外延伸；一個載體組件與第二組臂相對端絞接，所述載體組件可運(yùn)送鉆井工具，上下移動該鉆井工具；和用于在存儲位置和展開位置之間移動所述鉆井工具的驅(qū)動裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，所述驅(qū)動裝置包括至少ー個第一致動器，一端與底座絞接，相對端與所述第一組臂絞接，位置介于其端部之中；和至少ー個第二致動器，一端與連接件絞接，相對端與所述第二組臂絞接，位置介于其端部中。
14.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，所述驅(qū)動裝置包括至少ー個第一致動器，一端與底座絞接，相對端與所述連接件絞接；和至少ー個第二致動器，一端與連接件絞接，相對端與所述第二組臂絞接，位置介于其端部之中。
15.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，所述驅(qū)動裝置包括至少ー個第一致動器，一端與底座絞接，相對端與所述第一組臂絞接，位置介于其端部之中；和至少ー個第二致動器，一端與連接件絞接，相對端與所述載體組件絞接。
16.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，所述驅(qū)動裝置包括至少ー個第一致動器，一端與底座絞接，相對端與所述連接件絞接；和至少ー個第二致動器，一端與連接件絞接，相對端與所述載體組件絞接。
17.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，所述驅(qū)動裝置還包括被連接至第一致動器和第二致動器的流體輸送裝置，所述流體輸送裝置用于使流體傳到第一致動器和第二致動器，這樣，第一和第二致動器使所述第一組臂和所述第二組臂分別沿相対的方向以大致相等的角速度移動。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，該致動器是液壓或氣動汽缸或旋轉(zhuǎn)致動器。
19.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，所述載體組件包括與所述的第二組臂的相對端絞接的托架；被連接至所述托架的垂直軌道；和多個可移動地定位在所述垂直軌道上的滾子，所述驅(qū)動裝置與所述載體組件合作，用于沿所述垂直軌道移動所述鉆井工具。
20.一種用于搬運(yùn)鉆井工具的鉸接設(shè)備，包括 一個底座；第一組臂一端與底座絞接并向外延伸； 一個連接件與第一組臂的相對端絞接； 第二組臂一端與連接件絞接并從其向外延伸；一個載體組件與第二組臂相對端絞接，所述載體組件可運(yùn)送鉆井工具，上下移動該鉆井工具；連接至所述第一組臂用于使所述第一組臂向內(nèi)和向外移動的致動器裝置；和連接至第一組臂或與其相互連接用于向內(nèi)和向外驅(qū)動所述第二組臂的機(jī)械驅(qū)動裝置。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，所述致動器裝置包括至少ー個致動器，一端與底座絞接，相對端與所述第一組臂絞接，位置介于其端部之中。
22.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，所述致動器裝置包括 至少ー個致動器，一端與底座絞接，相對端與所述連接件絞接。
23.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，所述致動器裝置是液壓或氣動汽缸或旋轉(zhuǎn)致動器。
24.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，所述機(jī)械驅(qū)動裝置是ー對齒輪。
25.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，所述機(jī)械驅(qū)動裝置是機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)。
26.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，所述載體組件包括 ー個與所述的第二組臂的相對端絞接的托架；一個與所述托架連接的垂直軌道；可移動地定位在所述垂直軌道上的多個滾子，所述支架組件適于在其上接收鉆井エ 具；和與所述支架組件合作用于使鉆井工具沿所述垂直軌道移動的驅(qū)動裝置。
27.一種用于與鉆臺共同使用的鉸接設(shè)備，包括 鉆井工具；一個底座；第一組臂一端與底座絞接并向外延伸；一個連接件與第一組臂的相對端絞接；第二組臂一端與連接件絞接并從其向外延伸；一個載體組件與第二組臂相對端絞接，所述載體組件運(yùn)送鉆井工具；和與所述鉆井工具合作用使所述鉆井工具相對于鉆臺向上和向下移動的驅(qū)動裝置。
28.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，所述驅(qū)動裝置用于使所述鉆井工具向上和向下垂直地移動。
29.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，所述驅(qū)動裝置是齒條-和-小齒輪組件。
30.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，所述驅(qū)動裝置是滑輪-和-線軸組件。
31.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，所述驅(qū)動裝置是致動器。
32.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，致動器是液壓或氣動汽缸或旋轉(zhuǎn)致動器。
33.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，該致動器被連接至所述鉆井工具和被連接至所述載體組件。
34.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，該致動器僅被連接至所述鉆井工具，所述致動器適于直接推靠鉆臺，以便使該鉆井工具相對于該鉆臺向上和向下移動。
35.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，所述底座具有被連接至其的液壓馬達(dá)或電動機(jī)，以便允許該基部相對于該鉆臺旋轉(zhuǎn)。
36.一種用于搬運(yùn)鉆井工具的鉸接設(shè)備，包括 一個底座；第一組臂一端與底座絞接并向外延伸； 第二組臂一端與連接件絞接并從其向外延伸； 多個連接件；所述第一組臂和所述第二組臂之間至少有一組附加的臂，其中，所述第一和第二組臂中的每ー組與該連接件絞接，其中，至少ー個致動器與連接件絞接；一個載體組件與第二組臂相對端絞接，所述載體組件可運(yùn)送鉆井工具，上下移動該鉆井工具；和連接至所述第一組臂用于使所述第一組臂向內(nèi)和向外移動的致動器裝置。
全文摘要
一種用于搬運(yùn)鉆井工具的絞接設(shè)備(10)具有一個底座(12)、一端與底座(12)絞接并向外延伸的第一組臂(14)、與第一組臂的相對端絞接的一個連接件(16)、在一端與連接件(16)絞接并從其向外延伸的第二組臂(18)、和第二組臂的相對端絞接的載體組件(20)。載體組件適于支撐和運(yùn)載鉆井工具(26)，在載體組件上允許鉆井工具上下移動。一種驅(qū)動系統(tǒng)與第一和第二組臂合作，以便使鉆井工具在存儲位置和展開位置之間移動。
文檔編號E21B19/16GK102597414SQ201080051188
公開日2012年7月18日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日
發(fā)明者葛堯根 申請人:葛堯根