專(zhuān)利名稱(chēng)：用于搬運(yùn)鉆桿和管狀鉆井孔殼體元件的方法、挖掘設(shè)備及相關(guān)的計(jì)算機(jī)程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于搬運(yùn)鉆桿和管狀鉆井孔殼體元件的方法；更具體地，本發(fā)明涉及用于自動(dòng)搬運(yùn)鉆桿和管狀鉆井孔殼體元件的方法、其挖掘設(shè)備及其相關(guān)的計(jì)算機(jī)程序。
背景技術(shù)：
已知的是，傳統(tǒng)的鉆機(jī)使用鉆桿，該鉆桿一個(gè)接一個(gè)串聯(lián)地被驅(qū)動(dòng)到主井中。還已知的是，傳統(tǒng)的鉆機(jī)安裝有在主井上方的鉆頭，鉆頭的側(cè)面與服務(wù)井相接，這在本領(lǐng)域中稱(chēng)為鼠洞，在已經(jīng)由桿搬運(yùn)器從鉆桿容器拾取之后，鉆桿臨時(shí)存儲(chǔ)，以等待被鉆機(jī)的鉆頭拾取，然后剛從鼠洞拾取的桿再次平移到主井上方。傳統(tǒng)上，從服務(wù)洞中拾取接下來(lái)被驅(qū)動(dòng)到主井內(nèi)的桿系列中的桿的過(guò)程是通過(guò)手動(dòng)步驟執(zhí)行的，這些手動(dòng)步驟在機(jī)器的控制方面以及在鉆臺(tái)上存在輔助人員時(shí)需要操作者的注意，操作者需要進(jìn)行手 動(dòng)潤(rùn)滑鉆桿的螺紋的操作，并且在初始擰入的步驟期間引導(dǎo)桿。這些手動(dòng)操作存在麻煩和危險(xiǎn)。事實(shí)上，操作者由于缺乏注意而可能在機(jī)器控制方面產(chǎn)生錯(cuò)誤，該錯(cuò)誤可能導(dǎo)致故障或者可能引起對(duì)鉆臺(tái)上的輔助人員而言危險(xiǎn)的狀況。此外，手動(dòng)地潤(rùn)滑螺紋可能經(jīng)受過(guò)量的或不均勻分布的潤(rùn)滑。在兩種情況下，在鉆桿之間的螺紋連接處可能出現(xiàn)問(wèn)題。文獻(xiàn)US4042123公開(kāi)了用于借助于搬運(yùn)系統(tǒng)將鉆桿從輔助保持裝置自動(dòng)搬運(yùn)到主井的方法。然而，US4042123沒(méi)有教導(dǎo)任何通過(guò)鉆頭拾取鉆桿的步驟，該步驟也被稱(chēng)為“頂部驅(qū)動(dòng)”。在爆炸或流體和氣體不受控制地泄露(也被稱(chēng)為“吹出”)的情況下，存在這樣的實(shí)在風(fēng)險(xiǎn)，即可能無(wú)法控制流體和氣體從井頂部處的最后一個(gè)桿的流出。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供用于自動(dòng)搬運(yùn)鉆桿和管狀鉆井孔殼體元件的方法，其不具有上述缺陷。根據(jù)本發(fā)明，如第一個(gè)權(quán)利要求要求保護(hù)的，提供用于自動(dòng)搬運(yùn)鉆桿和管狀鉆井孔殼體元件的方法。本發(fā)明還提供存儲(chǔ)器介質(zhì)，該存儲(chǔ)器介質(zhì)包括軟件代碼部分，該軟件代碼能夠加載到數(shù)據(jù)處理器的存儲(chǔ)器中，以用于執(zhí)行用于自動(dòng)搬運(yùn)鉆桿和管狀鉆井孔殼體元件的方法,如權(quán)利要求14所述。根據(jù)本發(fā)明，如權(quán)利要求15所述，還提供挖掘設(shè)備。


現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明，這些附圖示出了本發(fā)明的非限制性實(shí)施例，其中:圖1示出了鉆機(jī)的全局視圖，該鉆機(jī)包括鉆桿和管狀鉆井孔殼體元件的搬運(yùn)器，并且根據(jù)本發(fā)明所述的方法進(jìn)行操作；圖2示出了圖1的一部分的細(xì)節(jié)；圖3示出了圖1的鉆機(jī)的細(xì)節(jié)；圖4-6分別示出了鉆桿夾鉗的透視圖和兩個(gè)剖視圖；以及圖7示出了圖1的鉆機(jī)的細(xì)節(jié)，其中給出了多個(gè)基準(zhǔn)高度。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1、2，附圖標(biāo)記10整體表示用于自動(dòng)搬運(yùn)鉆桿和管狀鉆井孔殼體元件的裝置。將在下文中描述的自動(dòng)搬運(yùn)方法包括兩個(gè)主要子方法:-第一子方法:從鉆桿容器拾取鉆桿，以用于將鉆桿放置到主井中；以及-第二子方法:從主井拾取鉆桿，以用于將鉆桿放置到容器中。以下所述的方法通過(guò)鉆機(jī)10自動(dòng)地執(zhí)行，該鉆機(jī)10具有可動(dòng)鉆頭20(頂部驅(qū)動(dòng))，該可動(dòng)鉆頭能夠從王井100移動(dòng)到副井200,鉆桿30臨時(shí)存儲(chǔ)在副井中。同樣，可動(dòng)鉆頭20可以包括能夠使其自身可移除地約束至管狀鉆井孔殼體元件30a的工具，該工具被驅(qū)動(dòng)到鉆井孔300中并且覆蓋該鉆井孔300，從而將鉆桿30與周?chē)哪嗤练珠_(kāi)。管狀元件30a在本領(lǐng)域中被稱(chēng)為殼體，其首先下降到主井100中，然后粘合在該主井100中。在與地平面300的 邊界處，吹出防止器90 (BOP)安裝到殼體30a上，以阻止流體或氣體從主井100的底部的任何不受控制的流出(圖2)。在主井100中，鉆桿30串聯(lián)布置，從可移動(dòng)的支撐楔形物懸置。同樣，殼體30a串聯(lián)地布置在主井中。鉆機(jī)10還包括動(dòng)力夾具90,該動(dòng)力夾具90允許鉆桿30或殼體30a緊固在一起；事實(shí)上，每個(gè)鉆桿都裝配有頭部31和足部32，該頭部具有陰螺紋，該足部具有陽(yáng)螺紋，頭部和足部能夠彼此連接；盡管鉆頭20具有旋轉(zhuǎn)卡盤(pán)，該旋轉(zhuǎn)卡盤(pán)能夠?qū)⑦B接到旋轉(zhuǎn)卡盤(pán)的鉆桿擰到另一個(gè)鉆桿中，但是實(shí)際情況是，最終的擰緊不能從鉆頭20開(kāi)始完成，這是由于卡盤(pán)施加的扭矩有限。為此，通過(guò)施加扭矩Tl [kgm]，動(dòng)力夾具90允許打開(kāi)和關(guān)閉一個(gè)鉆桿和另一個(gè)鉆桿之間的接合，該扭矩Tl [kgm]遠(yuǎn)大于鉆頭的卡盤(pán)能夠施加的扭矩T2[kgm]。在鉆機(jī)10的鉆頭20上還具有扭矩傳感器/限制器系統(tǒng)，該扭矩傳感器/限制器系統(tǒng)電連接到數(shù)據(jù)處理單元，并且能夠分別識(shí)別和檢測(cè)當(dāng)桿旋轉(zhuǎn)時(shí)由頭部卡盤(pán)施加的扭矩值以及在兩個(gè)鉆桿之間或卡盤(pán)自身與鉆桿30的頭部31之間的預(yù)定擰緊階段獲得的扭矩閾值。所述副井200通常稱(chēng)為鼠洞，并且布置在主井100旁邊，并且與主井具有相同的取向。鉆機(jī)10還包括鉆桿和殼體搬運(yùn)器40，該鉆桿和殼體搬運(yùn)器的任務(wù)是從容器50拾取鉆桿30或殼體30a并且將它們移向副井200。搬運(yùn)器40包括夾具41，該夾具可以被打開(kāi)或關(guān)閉以?shī)A持或釋放鉆桿30或殼體30ao在地平面之上，設(shè)置在與副井200相同的軸線上，鉆機(jī)10包括夾鉗60，如圖3更詳細(xì)所示，該夾鉗包括具有半圓形截面的本體61，該半圓形截面在一側(cè)上是敞開(kāi)且長(zhǎng)形的，以允許插入鉆桿30或殼體30a。為此，半圓形截面的內(nèi)徑大于鉆桿30的直徑。
一對(duì)支撐結(jié)構(gòu)62、63在本體61的側(cè)面處延伸，一對(duì)鉗口 64、65在該對(duì)支撐結(jié)構(gòu)上樞轉(zhuǎn)；所述鉗口繞一軸線旋轉(zhuǎn)，當(dāng)使用時(shí)，一旦鉆桿已經(jīng)插入到本體中，該軸線就與鉆桿30的軸線垂直。鉗口 64、65裝備有一對(duì)液壓地控制的搬運(yùn)活塞67、68。鉗口 64、65還具有相應(yīng)的對(duì)中表面69b、69c，該對(duì)中表面具有半圓形腔體；當(dāng)鉗口已經(jīng)關(guān)閉時(shí)，所述對(duì)中表面69b、69c —起形成圓形截面的孔，該孔勉強(qiáng)大于鉆桿30的直徑，而總是小于主體61的截面的尺寸。如圖4和5所示，在對(duì)中表面69b、69c上方，但是仍然在鉗口 64、65上，還具有壓力檢測(cè)元件70，該壓力檢測(cè)元件能夠感測(cè)鉆桿30何時(shí)處于停止位置。具體地，事實(shí)上，鉆桿30包括頭部31，該頭部的直徑大于桿的其余部分的直徑；頭部31被光滑地倒圓到鉆頭的其余部分，從而其具有靠在壓力檢測(cè)器的一對(duì)側(cè)表面71上的截錐形截面，從而允許鉆桿30保持懸置在副井200之上。鉆機(jī)10還包括數(shù)據(jù)處理單元(未示出)，該數(shù)據(jù)處理單元包括存儲(chǔ)器裝置和多個(gè)數(shù)據(jù)接收/傳輸裝置，該存儲(chǔ)器裝置用于存儲(chǔ)與鉆桿30的位置相關(guān)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)接收/傳輸裝置用于與鉆機(jī)10的各個(gè)部件通信，尤其是與夾鉗60通信。所述數(shù)據(jù)接收/傳輸裝置可以是有線或無(wú)線收發(fā)器。在兩個(gè)鉗口 64或65之一上具有自動(dòng)潤(rùn)滑器80，該自動(dòng)潤(rùn)滑器裝配有旋轉(zhuǎn)潤(rùn)滑裝置81，該旋轉(zhuǎn)潤(rùn)滑裝置可以指向鉆桿的頭部31。自動(dòng)潤(rùn)滑裝置81裝備有穿孔的金屬片材，該穿孔的金屬片材允許潤(rùn)滑脂逸出，并且易于進(jìn)入鉆桿的頭部以潤(rùn)滑其頭部。在數(shù)據(jù)處理單元發(fā)出指令的情況下，自動(dòng)潤(rùn)滑器80啟動(dòng)一段預(yù)定時(shí)間。現(xiàn)在將描述將鉆桿30或殼體30a插入到主井100中的第一子方法。
在以下的描述中，將給出多個(gè)基準(zhǔn)高度，按照慣例，這些基準(zhǔn)高度將指的是鉆臺(tái)。本文假設(shè)鉆桿30或殼體30a已經(jīng)存在于副井200中，夾鉗60具有打開(kāi)的鉗口 64、65，并且一組鉆桿30或殼體30a連接到鉆機(jī)10的鉆頭20。如圖6詳細(xì)所示，在第一步驟1000中，搬運(yùn)器40將殼體30a或鉆桿30的頭部移動(dòng)到與夾鉗60對(duì)應(yīng)的第一高度ql，然后下降，以使夾具41處于夾鉗自身之下。在該點(diǎn)處，搬運(yùn)器40向數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送允許信號(hào)，該數(shù)據(jù)處理單元將允許信號(hào)傳遞到鉗口 64、65，然后鉗口關(guān)閉。例如通過(guò)安裝在夾具上的高度傳感器來(lái)檢測(cè)夾具41的正確位置。在第二步驟1001中，當(dāng)鉗口 64、65完全關(guān)閉時(shí)，搬運(yùn)器40進(jìn)一步向下降低，從而使鉆桿30或殼體30a進(jìn)一步落下到副井200中，直到其重量卸到壓力檢測(cè)器70的側(cè)表面71上(第二高度q2，小于第一高度)。當(dāng)壓力傳感器70 (例如限位開(kāi)關(guān))檢測(cè)到鉆桿30完全靠在側(cè)表面71上時(shí)，它將支撐確認(rèn)信號(hào)s2發(fā)送到數(shù)據(jù)處理單元，然后數(shù)據(jù)處理單元向搬運(yùn)器40的夾具41發(fā)送打開(kāi)指令。接著，在第三步驟1002中，自動(dòng)潤(rùn)滑器80定位在殼體30a或鉆桿30的頭部31處。隨后，在第四步驟1003中，鉆桿30或殼體30a上升到自動(dòng)潤(rùn)滑器80的高度，在該點(diǎn)處從數(shù)據(jù)處理單元接收啟動(dòng)指令一段預(yù)定時(shí)間。同時(shí)，在第五步驟1004中，鉆頭20仍然連接到定位在主井100處的桿系列中的鉆桿30或殼體30a。因此，其如下地與前面的鉆桿20斷開(kāi)。
首先，在第六步驟1005中，已證實(shí)的是，主井100中鉆桿30的重量卸到多個(gè)支撐楔形物上。隨后，鉆頭20被動(dòng)力夾具90松開(kāi)，被帶到靠近鉆桿30或殼體30a，然后轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭20，同時(shí)通過(guò)一對(duì)動(dòng)力夾鉗保持鉆桿30或殼體30a。然后,動(dòng)力夾鉗與松開(kāi)夾具90 —起移動(dòng)到停止位置。在該點(diǎn)處，鉆頭使其自身的卡盤(pán)沿第一旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)由數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送的旋轉(zhuǎn)指令預(yù)先確定的轉(zhuǎn)數(shù)。在該點(diǎn)處，在第七步驟1006中，鉆頭20升高到第三高度q3，該第三高度優(yōu)選地高于第一和第二高度，然后該鉆頭平移到副井200上方。之后，在第八步驟1007中，鉆頭20朝向第一高度ql緩慢下降，同時(shí)其以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)處理單元中的預(yù)定速度轉(zhuǎn)動(dòng)；此外，通過(guò)數(shù)據(jù)處理單元啟動(dòng)扭矩限制器。在其下降過(guò)程中，鉆頭20的卡盤(pán)遇到鉆桿30的頭部31的螺紋，并且通過(guò)螺紋連接到該頭部中，直到扭矩傳感器檢測(cè)到扭矩值大于第一閾值t_thl，當(dāng)連接完全擰緊時(shí)達(dá)到該第一閾值。該步驟也適用于搬運(yùn)殼體30a。當(dāng)然，鉆頭20將僅僅在完全擰緊時(shí)達(dá)到第一高度ql。

一旦超過(guò)第一閾值，在第九步驟1008中夾鉗60的鉗口 64、65就打開(kāi)。在該點(diǎn)處，鉆頭20升高到第四高度q4，該第四高度高于之前的三個(gè)高度，并且足以使鉆桿30的底端遠(yuǎn)離任何障礙。隨后，在第十步驟1009中，鉆頭20再次平移到主井100上方，然后下降到第五高度q5，在該第五高度處，由鉆頭20 (尤其是其卡盤(pán))保持的鉆桿30或殼體30a的底端不與之前驅(qū)動(dòng)到主井100中的另一個(gè)殼體30a或鉆桿30的頭部31的螺紋接觸(后一個(gè)桿的頭部31處于第六高度q6)。為此，第五高度和第六高度之間的差基本上等于鉆桿30的頭部的螺紋的長(zhǎng)度。在第十步驟1009期間，一旦鉆頭20處于主井的軸線上，穩(wěn)定臂(附圖中未示出)就夾持鉆桿30或殼體30a的底部部分。穩(wěn)定臂定位成低于鉆頭20，并且主要沿水平方向從鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)延伸，直到其裝配有抓取裝置的端部之一到達(dá)主井的軸線附近的位置。這消除了鉆桿30或殼體30a的任何振蕩，這些振蕩是特別危險(xiǎn)的，原因是在其平移到主井100/從主井100平移的過(guò)程中，桿或殼體僅僅由頭部31保持。當(dāng)扭矩傳感器發(fā)送與殼體30a或鉆桿30的底端完全擰入到已經(jīng)存在于鉆井孔中的鉆桿的頭部31的螺紋中的狀況相對(duì)應(yīng)的停止信號(hào)時(shí)，終止第十步驟。該停止信號(hào)對(duì)應(yīng)于獲得第二扭矩閾值t_th2。在接下來(lái)的第十一步驟1010中，動(dòng)力夾具90移向串聯(lián)插入主井中的最后一個(gè)鉆桿30，以便通過(guò)施加比之前施加的扭矩大的扭矩來(lái)完成擰緊過(guò)程。一旦擰緊過(guò)程完成，動(dòng)力夾鉗就再次放置到停止位置中。在第十二步驟1011中，穩(wěn)定臂也縮回到遠(yuǎn)離主井的軸線的位置，從而桿系列可以更深地下降到主井中。鉆桿30或殼體30a下降的長(zhǎng)度等于被驅(qū)動(dòng)在井中的最后一個(gè)鉆桿30或殼體30a的長(zhǎng)度，從而其頭部31返回到與第六高度q6對(duì)應(yīng)的水平。在第十一步驟1010期間，并且尤其是在鉆桿30或殼體30a開(kāi)始下降之前，移除多個(gè)支撐楔形物；這樣，主井100中的整組鉆桿30或殼體30a升高的升高高度qr足以允許移除支撐楔形物。當(dāng)下降過(guò)程結(jié)束時(shí)，支撐楔形物再次插入以支撐鉆桿30。在該點(diǎn)處，最后一個(gè)鉆桿30或殼體30a的頭部處于第六高度，并且動(dòng)力夾鉗再次介入，以允許頭部31從卡盤(pán)松開(kāi)，在頭部首先僅僅通過(guò)動(dòng)力夾鉗部分地松開(kāi)之后，然后該頭部通過(guò)卡盤(pán)自身相對(duì)于桿的簡(jiǎn)單旋轉(zhuǎn)而完全松開(kāi)。在所有上述步驟期間，被驅(qū)動(dòng)到主井100中的桿或殼體的序列被保存到數(shù)據(jù)處理單元的存儲(chǔ)器區(qū)域中，從而，如果這些必須被取出，那么在移除過(guò)程期間仍然留在主井100中的桿的數(shù)量將總是已知的。因此，當(dāng)從桿容器拾取新的鉆桿100時(shí)，被驅(qū)動(dòng)到主井100中的桿的數(shù)量增加；反之亦然，在縮回過(guò)程期間，所述數(shù)量減少。從主井100取出鉆桿的第二子方法基本上以與前述方法相反的順序進(jìn)行。本文假設(shè)多個(gè)鉆桿30靠在主井100中的支撐楔形物上，并且鉆頭20的卡盤(pán)擰入到對(duì)應(yīng)的最后一個(gè)鉆桿30的頭部31中。初始，在第一步驟2001中，移除多個(gè)支撐楔形物；這樣，主井100中的整組鉆桿30升高的升高高度qr足以允許移除支撐楔形物。隨后，在第二步驟2002中，鉆桿30被取出的長(zhǎng)度等于被驅(qū)動(dòng)在主井100中的最后一個(gè)鉆桿30的長(zhǎng)度,從而其頭 部31再次處于與第六高度q6對(duì)應(yīng)的水平。在第三步驟2003中，動(dòng)力夾具90移向串聯(lián)插入主井中的最后一個(gè)鉆桿30，以便開(kāi)始最后一個(gè)鉆桿30的足部從插入到主井100中的倒數(shù)第二個(gè)鉆桿的頭部31松開(kāi)。當(dāng)這個(gè)初始松開(kāi)完成時(shí)，動(dòng)力夾具90被再次放置到停止位置中。在該點(diǎn)處，在弟四步驟2004中，最后Iv鉆桿30的足部完全從插入到王井100中的倒數(shù)第二個(gè)鉆桿的頭部31松開(kāi)。通過(guò)扭矩傳感器停止松開(kāi)過(guò)程。在第五步驟2005中，操作夾具穩(wěn)定臂以作用在鉆桿30的底部部分上，從而限制其水平運(yùn)動(dòng)。這防止鉆桿30振蕩。在第六步驟2006中，鉆桿升高到第四高度q4，該第四高度高于第五和第六高度，總之足以使鉆桿30的底端遠(yuǎn)離任何障礙。在第七步驟2007中，鉆頭20再次平移到副井200上方，從而其接下來(lái)可以下降到第一高度ql，在第一高度處由數(shù)據(jù)處理單元啟動(dòng)夾鉗60并且鉗口 64、65關(guān)閉。接著，在第八步驟2008中，當(dāng)鉗口 64、65完全關(guān)閉時(shí)，鉆桿進(jìn)一步向下下降，直到壓力檢測(cè)器70的側(cè)表面71指示桿重量完全卸到該側(cè)表面上。同樣，在這種情況下，數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送支撐確認(rèn)信號(hào)s2。在第九步驟2009中，鉆頭通過(guò)卡盤(pán)從鉆桿的頭部31松開(kāi)，然后升高。支撐確認(rèn)信號(hào)s2也被發(fā)送到數(shù)據(jù)處理單元，然后該數(shù)據(jù)處理單元發(fā)出用于啟動(dòng)搬運(yùn)器40的指令，以便從副井200拾取鉆桿30并且將該鉆桿傳遞到容器中。在該點(diǎn)處，在第十步驟2010中，搬運(yùn)器40定位在夾鉗60下方，然后稍稍升高副井200中的鉆桿30，以將其重量從壓力傳感器70解除。當(dāng)壓力解除時(shí)，在第十一步驟2011中，壓力傳感器70向數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送允許信號(hào)，然后該數(shù)據(jù)處理單元打開(kāi)夾鉗60的鉗口 64、65。
在該點(diǎn)處，副井200中的鉆桿30的頭部已經(jīng)返回到高度ql。接著，在第十二步驟2012中，由搬運(yùn)器40的夾具41牢固地保持的鉆桿30被從夾鉗60取出并且被放置到其容器中。同時(shí)，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)處理單元的存儲(chǔ)器中的主井100的管的數(shù)量減少。除了將具有預(yù)定長(zhǎng)度的鉆桿搬運(yùn)到主井100以及從主井100搬運(yùn)具有預(yù)定長(zhǎng)度的鉆桿之外，根據(jù)本發(fā)明的方法和鉆機(jī)還可以測(cè)量被拾取的鉆桿的實(shí)際長(zhǎng)度，從而該鉆機(jī)還可以針對(duì)具有可變長(zhǎng)度的鉆桿30自動(dòng)地進(jìn)行操作。在這種情況下，鉆機(jī)還包括:用于讀取第一長(zhǎng)度高度qll的第一裝置，該裝置電連接到數(shù)據(jù)處理單元，并且在搬運(yùn)器40的夾具41從副井拾取鉆桿30時(shí)由數(shù)據(jù)處理單元啟動(dòng)；計(jì)量?jī)x，其用于測(cè)量當(dāng)鉆桿30已經(jīng)通過(guò)螺紋連接到卡盤(pán)時(shí)隨著鉆頭20升高而行進(jìn)的距離d ;以及桿存在傳感器，其布置在夾鉗60上，電連接到數(shù)據(jù)處理單元，并且向該數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送表示夾鉗60中桿的存在中斷的信號(hào)。當(dāng)數(shù)據(jù)處理單元接收所述信號(hào)時(shí)，作為另外一種選擇或組合地，其檢測(cè)第二長(zhǎng)度高度ql2和距離d。如果計(jì)算距離d，那么該計(jì)算開(kāi)始于鉆頭20開(kāi)始上升(即從第一長(zhǎng)度高度qll)的時(shí)刻，并且終止于數(shù)據(jù)處 理單元接收到表示夾鉗60中桿的存在中斷的信號(hào)時(shí)。
在已經(jīng)存儲(chǔ)了:a)第一長(zhǎng)度高度ql I ;以及b)第二長(zhǎng)度高度ql2或(作為另外一種選擇或同時(shí)地)距離d之后；數(shù)據(jù)處理單元可以識(shí)別被拾取的鉆桿30或殼體30a的確切長(zhǎng)度，從而能夠?qū)⑵浔４娴綌?shù)據(jù)處理單元自身的存儲(chǔ)器中。為此，根據(jù)本發(fā)明的鉆機(jī)和方法還允許使用不同長(zhǎng)度的桿。還明顯的是，計(jì)算機(jī)程序與數(shù)據(jù)處理單元相關(guān)聯(lián)，以用于存儲(chǔ)與上述第一和第二子方法對(duì)應(yīng)的步驟1000-1011 ;2000-2011。所述計(jì)算機(jī)程序可以記錄在包含于數(shù)據(jù)處理單元中的固定的或可移除的存儲(chǔ)器介質(zhì)(軟盤(pán)、CD、DVD、閃存存儲(chǔ)器、便攜式驅(qū)動(dòng)器或任何其它可移除的介質(zhì)，沒(méi)有任何限制)上，然后加載到所述數(shù)據(jù)處理單元的存儲(chǔ)器中，以便執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。根據(jù)上述說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。具體地，以允許完全自動(dòng)地按順序管理以下步驟:從容器拾取鉆桿；將鉆桿放置到輔助副井中；以及將鉆桿驅(qū)動(dòng)到主井中；另外，上述方法允許以完全自動(dòng)的方式執(zhí)行相反的操作，即取出鉆桿。由此得出的是，使用者不再帶有直接管理升高和移動(dòng)鉆頭的任務(wù)，也不再帶有手動(dòng)地控制動(dòng)力夾鉗和夾具的任務(wù)；所有這些操作都由自動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行，并且使用者僅僅需要發(fā)出用于驅(qū)動(dòng)或去除鉆桿的指令。因此，操作者或使用者不僅在控制方面只需做較少的工作，而且他還遠(yuǎn)離井口周?chē)奈ｋU(xiǎn)區(qū)域；此外，借助于根據(jù)本發(fā)明的方法，能夠以預(yù)定量的潤(rùn)滑脂均勻地潤(rùn)滑鉆桿30的頭部和足部上的螺紋。此外，本文所述的方法還可以用于搬運(yùn)殼體；由此得出的是，實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的機(jī)器執(zhí)行兩種功能:其允許通過(guò)單個(gè)頭部組件(頂部驅(qū)動(dòng)20)將鉆桿30和殼體30a兩者驅(qū)動(dòng)到井中，而除了使用合適尺寸的工具之外不需要任何改動(dòng)，殼體30a的直徑顯著大于鉆桿30的直徑。
此外，使用頂部驅(qū)動(dòng)式鉆頭20加強(qiáng)了挖掘設(shè)備的靈活性，從而可以執(zhí)行特征在于相同運(yùn)動(dòng)的兩種不同的操作(搬運(yùn)鉆桿30和殼體30a)，同時(shí)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)提高搬運(yùn)過(guò)程的安全性。事實(shí)上，殼體30a和鉆桿兩者均保持在豎直位置中，從而減小了在拾取相對(duì)于豎直方向傾斜的鉆桿的傳統(tǒng)過(guò)程期間在接頭處可能產(chǎn)生的彎矩。此外，鉆頭20可以限制在突然吹出的情況下受到的傷害，原因是其連接在鉆桿和殼體內(nèi)側(cè)。換言之，鉆頭20用作吹出防止閥。在不脫離所附權(quán)利要求設(shè)定的保護(hù)范圍的情況下，所述方法可以進(jìn)行許多對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的改變、修改或增加。例如明顯的是，盡管上述方法涉及的是臨時(shí)放置到副井200中的桿，但是所述副井同樣可以由任何其它的輔助保持裝置代替；換言之，該桿也可以由整個(gè)在地面上方的保持裝置來(lái)保持。在這種情況下，將足夠使夾鉗60移動(dòng)到充分高的高度，以防止桿的足部接觸地面 。
權(quán)利要求
1.一種用于自動(dòng)搬運(yùn)鉆桿和管狀鉆井孔殼體元件(30a)的方法，其包括搬運(yùn)步驟:借助搬運(yùn)器(40 )搬運(yùn)至少一個(gè)鉆桿(30 )或管狀鉆井孔殼體元件(30a)，所述搬運(yùn)器設(shè)計(jì)成用于同時(shí)夾持和移動(dòng)所述鉆桿(30)或所述管狀鉆井孔殼體元件(30a)，并且其中所述搬運(yùn)器(40)將所述鉆桿(30)或所述管狀鉆井孔殼體元件(30a)從輔助保持裝置(200)移動(dòng)到主井(100);所述方法的特征在于，所述搬運(yùn)步驟自動(dòng)地進(jìn)行并且由數(shù)據(jù)處理單元控制，所述方法包括自動(dòng)搬運(yùn)配合有卡盤(pán)的鉆頭(20)，所述卡盤(pán)易于螺紋連接到所述鉆桿(30)或所述管狀鉆井孔殼體元件(30a);所述自動(dòng)搬運(yùn)發(fā)生在存儲(chǔ)于所述數(shù)據(jù)處理單元中的多個(gè)高度(ql-q6)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包括以下確定步驟:確定所述鉆桿(30)或所述管狀鉆井孔殼體元件(30a)的長(zhǎng)度；所述確定步驟包括通過(guò)與所述數(shù)據(jù)處理單元電連接的高度讀取裝置讀取第一長(zhǎng)度高度(ql I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述確定步驟還包括以下步驟:確定在所述鉆桿(30 )或所述管狀鉆井孔殼體元件(30a )從所述輔助保持裝置(200 )提取期間所述鉆頭(20 )行進(jìn)的距離(d)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3 所述的方法，其中當(dāng)所述鉆頭(20)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)開(kāi)始計(jì)算所述距離(d)，并且當(dāng)存在傳感器向所述數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送表示所述鉆桿(30)或所述管狀鉆井孔殼體元件(30a)的存在中斷的信號(hào)時(shí)終止計(jì)算所述距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述確定步驟還包括以下步驟:測(cè)量第二長(zhǎng)度高度(ql2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中當(dāng)存在傳感器向所述數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送表示所述鉆桿(30)或所述管狀鉆井孔殼體元件(30a)的存在中斷的信號(hào)時(shí)確定所述第二長(zhǎng)度高度(ql2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括第一步驟(1000):將承載所述鉆桿(30)或所述管狀鉆井孔殼體元件(30a)的所述搬運(yùn)器(40)定位在第一高度(ql)處，所述第一高度與定位在所述輔助保持裝置(200)上方的夾鉗(60)相對(duì)應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第一步驟(1000)還包括將允許信號(hào)從所述搬運(yùn)器(40)傳遞到所述數(shù)據(jù)處理單元，以便打開(kāi)或關(guān)閉所述夾鉗(60)的一對(duì)鉗口(64、65)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括確定步驟(1002,2007):確定所述鉆桿(30)或所述管狀鉆井孔殼體元件(30a)的重量卸到支撐所述鉆桿(30)或所述管狀鉆井孔殼體元件(30a)的夾鉗(60)的壓力檢測(cè)裝置(70)上；所述夾鉗(60)定位在所述輔助保持裝置(200)上方；所述確定步驟(1002,2007)包括將支撐確認(rèn)信號(hào)(s2)傳遞到所述數(shù)據(jù)處理單J Li ο
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包括在將卡盤(pán)從所述鉆頭(20)松開(kāi)的步驟和將卡盤(pán)螺紋連接到所述鉆頭上的步驟之間選擇的至少一個(gè)步驟(1006 ；2004 ；2008);所述步驟(1006 ；2004 ；2008)包括確定扭矩閾值(t_thl)。
11.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述輔助保持裝置(200)為定位在所述王井(100)芳邊的副井。
12.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其還包括潤(rùn)滑步驟:潤(rùn)滑所述鉆桿(30)的一端處的至少一個(gè)螺紋；通過(guò)自動(dòng)潤(rùn)滑裝置(80)執(zhí)行所述潤(rùn)滑步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述自動(dòng)潤(rùn)滑裝置(80)從所述數(shù)據(jù)處理單元接收啟動(dòng)指令一段預(yù)定時(shí)間。
14.一種存儲(chǔ)器介質(zhì)，其能夠加載到至少一個(gè)電子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，并且包括用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-13的方法的軟件代碼的部分。
15.一種挖掘設(shè)備，其用于將多個(gè)鉆桿30驅(qū)動(dòng)到主井100中；所述挖掘設(shè)備包括鉆頭·20，所述鉆頭裝配有卡盤(pán)，所述卡盤(pán)易于螺紋連接到所述鉆桿30上或者從所述鉆桿松開(kāi)；所述挖掘設(shè)備的特征在于，所述鉆頭20還能夠與多個(gè)管狀鉆井孔殼體元件30a接合，所述多個(gè)管狀鉆井孔殼體元件易于作為殼體元件下降到所述主井100中；所述挖掘設(shè)備包括數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元用于自動(dòng)地控制所述鉆桿30和所述管狀鉆井孔殼體元件30a的搬運(yùn)。 ·
全文摘要
本發(fā)明涉及用于自動(dòng)搬運(yùn)鉆桿的方法，其包括步驟借助搬運(yùn)器(40)搬運(yùn)至少一個(gè)鉆桿(30)，所述搬運(yùn)器設(shè)計(jì)成用于同時(shí)夾持和移動(dòng)所述鉆桿(30)，并且其中所述搬運(yùn)器(40)將所述鉆桿(30)從輔助保持裝置(200)移動(dòng)到主井(100)；所述方法的特征在于，所述搬運(yùn)步驟自動(dòng)地進(jìn)行并且由數(shù)據(jù)處理單元控制，所述方法包括自動(dòng)搬運(yùn)配合有卡盤(pán)的鉆頭(20)，所述卡盤(pán)易于螺紋連接到所述鉆桿(30)；所述自動(dòng)搬運(yùn)發(fā)生在存儲(chǔ)于所述數(shù)據(jù)處理單元中的多個(gè)高度(q1-q6)之間。
文檔編號(hào)E21B19/20GK103228860SQ201180051073
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者S·費(fèi)拉里 申請(qǐng)人:吉爾邁科股份公司