本發(fā)明涉及井，例如油井，氣井及煤層氣井的完井，檢修和維護(hù)。

背景技術(shù)：

在井的建造和運(yùn)行過(guò)程中使用多種專業(yè)設(shè)備。這些專業(yè)設(shè)備包括各種類型的鉆機(jī)(rig)。使用鉆機(jī)鉆井。使用修井機(jī)或干預(yù)機(jī)將桿旋轉(zhuǎn)到井中以完成鉆井。使用沖洗機(jī)從井中沖洗碎片。

在維護(hù)檢修期間，可以使用沖洗機(jī)對(duì)井進(jìn)行沖洗。當(dāng)沖洗未能使井重新建立生產(chǎn)，需要對(duì)井進(jìn)行干預(yù)以使井重新投產(chǎn)時(shí)，慣例是移除沖洗機(jī)，并設(shè)立更大的修井機(jī)/干預(yù)機(jī)。修井機(jī)/干預(yù)機(jī)工作，并用桿鉆井。在修井機(jī)/干預(yù)機(jī)完成其工作之后被移除，沖洗機(jī)返回，對(duì)井進(jìn)行沖洗。

更換鉆探設(shè)備的過(guò)程消耗大量時(shí)間。目前，需要花費(fèi)多達(dá)6個(gè)小時(shí)來(lái)設(shè)置干預(yù)機(jī)，并另外花費(fèi)多達(dá)4至5小時(shí)將其拆除。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種用于旋轉(zhuǎn)管或桿的裝置，所述管或桿由鉆機(jī)的桅桿支撐并插入到井中，所述裝置包括用于旋轉(zhuǎn)所述管或桿的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，其中所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝在井上，因此在使用過(guò)程中，所述管或桿從所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上方被送入到所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中，并被送入到井中。

管或桿可以被送入井中以對(duì)井進(jìn)行清除，鉆到井中以進(jìn)行清潔，或者鉆到井中以對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展。

在一種實(shí)施方式中，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件與井自身關(guān)聯(lián)，而不是設(shè)置在獨(dú)立于井的任何其他結(jié)構(gòu)上?！芭c井關(guān)聯(lián)”的意思是旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可以在表面連接到井的一個(gè)組件上。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可以安裝到井的組件上。井在表面上包括多個(gè)組件，包括防噴器(BOP)。防噴器是大型專業(yè)閥門或類似的機(jī)械設(shè)備，通常安裝為至少對(duì)井，例如油井或氣井進(jìn)行密封，控制和/或監(jiān)控。防噴器設(shè)計(jì)是為處理鉆井過(guò)程中源自井儲(chǔ)層的極端不穩(wěn)定壓力和非可控流(地層溢流)。井的另一個(gè)組件是填料函。填料函被用于密封旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軸以防流體泄露。不管任何井組件的功能，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件通過(guò)能夠支撐其重量，并將其定向?yàn)槭构芑驐U能夠從上方送入旋轉(zhuǎn)構(gòu)件并送入井中的任何組件安裝到井上，或固定在井上。安裝可以是將旋轉(zhuǎn)構(gòu)件栓接到組件上。

在一種實(shí)施方式中，可以通過(guò)接入平臺(tái)訪問(wèn)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。接入平臺(tái)可以為U形，從而能夠在使用時(shí)基本圍繞旋轉(zhuǎn)構(gòu)件定位。接入平臺(tái)可以連接到鉆機(jī)上。接入平臺(tái)能夠可移動(dòng)地連接到鉆機(jī)上。接入平臺(tái)能夠從不可操作位置移動(dòng)至可操作位置。在可操作位置，接入平臺(tái)提供對(duì)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的訪問(wèn)。在不可操作位置，接入平臺(tái)收起，可能進(jìn)行運(yùn)輸。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件還可以連接到接入平臺(tái)上，以吸收任何扭轉(zhuǎn)力。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可以通過(guò)一系列螺栓連接到平臺(tái)上，所述螺栓能夠嚙合到形成平臺(tái)的軌道中設(shè)置的扭轉(zhuǎn)氣缸中。

因此，根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種用于旋轉(zhuǎn)管或桿的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括鉆機(jī)和裝置，所述管或桿由所述鉆機(jī)的桅桿支撐并插入到井中，所述裝置包括：

旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件用于旋轉(zhuǎn)所述管或桿，其中所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝在井上；

接入平臺(tái)，該接入平臺(tái)可移動(dòng)地連接到所述鉆機(jī)上，用于提供對(duì)井上方的所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的訪問(wèn)；

其中，在使用過(guò)程中，所述管或桿通過(guò)所述鉆機(jī)從所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上方被送入到所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中，并被送入到井中。

在替代實(shí)施方式中，接入平臺(tái)可以獨(dú)立于鉆機(jī)，并能夠以獨(dú)立平臺(tái)的形式被提供。因此，在一種實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和接入平臺(tái)在結(jié)構(gòu)上獨(dú)立于鉆機(jī)。因此，根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了一種用于旋轉(zhuǎn)管或桿的裝置，所述管或桿由鉆機(jī)的桅桿支撐并插入到井中，所述裝置包括：

旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件用于旋轉(zhuǎn)所述管或桿，其中所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝在井上；

接入平臺(tái)，該接入平臺(tái)用于提供對(duì)井上方的所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的訪問(wèn)；

其中，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件在結(jié)構(gòu)上獨(dú)立于所述鉆機(jī)。可選地，所述接入平臺(tái)也在結(jié)構(gòu)上獨(dú)立于所述鉆機(jī)。

本發(fā)明還描述了一種裝置，在該裝置中，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件在結(jié)構(gòu)上獨(dú)立于鉆機(jī)，并由井上方的支撐平臺(tái)而非井自身支撐。支撐平臺(tái)因此成為井的一個(gè)組件。因此，根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，提供了一種用于旋轉(zhuǎn)管或桿的裝置，所述管或桿由鉆機(jī)的桅桿支撐并插入到井中，所述裝置包括：

旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件用于旋轉(zhuǎn)所述管或桿；

支撐件，該支撐件用于將所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件支撐在井上；

其中所述支撐件和所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件在結(jié)構(gòu)上獨(dú)立于所述鉆機(jī)。

當(dāng)支撐件在結(jié)構(gòu)上獨(dú)立于鉆機(jī)時(shí)，據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)方面，提供了一種用于旋轉(zhuǎn)管或桿的裝置，所述管或桿由鉆機(jī)的桅桿支撐并插入到井中，所述裝置包括：

旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件用于旋轉(zhuǎn)在使用過(guò)程中設(shè)置在井上方的所述管或桿；和

支撐件，該支撐件在使用過(guò)程中設(shè)置在所述桅桿的頂部下方的地面上，用于從下方支撐所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。

除非另有明確說(shuō)明，這里的所有描述都涉及本發(fā)明的第一，第二，第三，第四或第五個(gè)方面。

旋轉(zhuǎn)構(gòu)件提供由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的大齒輪。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件包括與齒輪嚙合的卡盤。用于旋轉(zhuǎn)的裝置可以固定在一對(duì)導(dǎo)柱之間。也可能是兩個(gè)以上的導(dǎo)柱。導(dǎo)柱可以設(shè)置在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的相反側(cè)面上。每個(gè)導(dǎo)柱可以包括基本上C形的軌道，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件沿著該軌道移動(dòng)。每個(gè)導(dǎo)柱可以包括用于提升旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的提升構(gòu)件。每個(gè)提升構(gòu)件可以包括汽缸。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的所有組件也可稱為鉆頭模塊。

旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可以沿著旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的行程上下移動(dòng)。在返回至行程的頂部之前，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可以在行程長(zhǎng)度上和管或桿一起向下朝井前進(jìn)。當(dāng)位于井的最近點(diǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可以位于行程的底部。行程的長(zhǎng)度可以分割為管或桿的長(zhǎng)度。行程的長(zhǎng)度可以是管或桿的長(zhǎng)度的四分之一。行程的長(zhǎng)度可以為900m到1200mm之間。行程的長(zhǎng)度可以為1200mm。行程的長(zhǎng)度可以為1500mm。

支撐件可以包括接入平臺(tái)。接入平臺(tái)可以包括甲板。平臺(tái)的形狀可以基本上為矩形。平臺(tái)可以包括孔，桿通過(guò)該孔在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和井之間傳遞?？椎闹行牡狡脚_(tái)前側(cè)的距離可以為1000mm?？椎闹行牡狡脚_(tái)側(cè)面的距離可以為1800mm?？椎闹行牡狡脚_(tái)后側(cè)的距離可以為1800mm。平臺(tái)可以為U形，在使用過(guò)程中，井(以及安裝在它上面的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件)容納在“U”的臂之間。

平臺(tái)可以安裝到鉆機(jī)上。平臺(tái)可以安裝到鉆機(jī)的側(cè)面。平臺(tái)可以安裝到鉆機(jī)的后部。平臺(tái)的尺寸可以適于允許它設(shè)置在沖洗機(jī)桅桿的下方。平臺(tái)可以鉸接以允許相對(duì)于鉆機(jī)移動(dòng)。平臺(tái)可以通過(guò)一系列液壓驅(qū)動(dòng)的鉸鏈安裝，所述鉸鏈允許自動(dòng)移動(dòng)。移動(dòng)可以是不可操作位置和可操作位置之間的移動(dòng)。移動(dòng)可以通過(guò)液壓臂實(shí)現(xiàn)。在不可操作位置，平臺(tái)可以收起，鉆機(jī)可以在平臺(tái)基本上與鉆機(jī)主體齊平的情況下移動(dòng)。平臺(tái)可以是懸臂式的。平臺(tái)可以降低到基本上水平的可操作位置。平臺(tái)可以手動(dòng)或者自動(dòng)降低。在可操作位置，平臺(tái)可以至少在一端上由鉆機(jī)支撐，在另一端上由一個(gè)或多個(gè)支腿或支柱支撐，所述支腿或支柱從平臺(tái)下垂至地面。支腿可以包括用于升高或降低平臺(tái)的從動(dòng)可伸長(zhǎng)構(gòu)件。支腿可以包括用于一旦平臺(tái)被升高就固定平臺(tái)高度的結(jié)構(gòu)件。從動(dòng)可伸長(zhǎng)構(gòu)件可以包括液壓缸。結(jié)構(gòu)件可以包括螺紋支撐件或螺紋柱。

平臺(tái)可以在結(jié)構(gòu)上獨(dú)立于鉆機(jī)。

在該實(shí)施方式中，平臺(tái)可以通過(guò)多個(gè)支腿基本上水平地支撐在地面上。平臺(tái)可以支撐在4個(gè)支腿上。支腿可以設(shè)置在圍繞井的位置上。支腿可以包括用于升高平臺(tái)的從動(dòng)可伸長(zhǎng)構(gòu)件。支腿可以包括用于一旦平臺(tái)被升高就固定平臺(tái)高度的結(jié)構(gòu)件。從動(dòng)可伸長(zhǎng)構(gòu)件可以包括液壓缸。結(jié)構(gòu)件可以包括螺紋支撐件或螺紋柱。

當(dāng)裝置在結(jié)構(gòu)上獨(dú)立于鉆機(jī)時(shí)，裝置還可以包括與鉆機(jī)嚙合以防止裝置在使用過(guò)程中旋轉(zhuǎn)的嚙合裝置。嚙合裝置可以包括在裝置和鉆機(jī)之間延伸的一個(gè)或多個(gè)可伸長(zhǎng)構(gòu)件?？缮扉L(zhǎng)構(gòu)件可以各自包括撞錘。每個(gè)撞錘的遠(yuǎn)端可以帶有鍵槽以與鉆機(jī)上的相應(yīng)鍵嚙合。每個(gè)撞錘的遠(yuǎn)端可以設(shè)置為與鉆機(jī)的升高工作平臺(tái)的支撐件嚙合。

當(dāng)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝到井上時(shí)，它可以包括用于防止自身原位旋轉(zhuǎn)的裝置。應(yīng)當(dāng)理解，防噴器(BOP)必須沒(méi)有旋轉(zhuǎn)，因此需要用于防止旋轉(zhuǎn)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)的裝置，從而滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。用于防止旋轉(zhuǎn)的裝置可以是一系列螺栓，所述螺栓從旋轉(zhuǎn)構(gòu)件延伸，并固定到平臺(tái)上。平臺(tái)沉重，不能旋轉(zhuǎn)。

旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可與鉆機(jī)液壓和/或電連接。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可由安裝在鉆機(jī)上的控制裝置控制。鉆機(jī)的控制裝置可包括顯示面板。顯示面板可具有第一配置，當(dāng)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件不與鉆機(jī)液壓和電連接時(shí)，該第一配置顯示鉆機(jī)的控制。顯示面板可具有第二配置，當(dāng)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件與鉆機(jī)液壓和電連接時(shí)，該第二配置顯示旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和鉆機(jī)相關(guān)設(shè)備的控制。

旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可包括與管或桿的外表面嚙合的摩擦構(gòu)件。摩擦構(gòu)件可被驅(qū)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)管或桿。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可以包括卡盤驅(qū)動(dòng)器。

插入井中的管或桿可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，以及裝置的整個(gè)重量保持在井內(nèi)。裝置的重力可以大于井中的流體壓力施加在管或桿上的向上的力。為此，裝置的重量可至少為5噸。裝置的重量實(shí)際上可以至少為6噸。

旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可提供用于改變管或桿下降速度的變速功能。該變速功能可以在裝置或鉆機(jī)測(cè)量到管或桿的重量小于預(yù)定值時(shí)降低管或桿的進(jìn)給速度。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可提供用于使管或桿分別以較快和較慢速度下降的精細(xì)進(jìn)給功能和重量控制進(jìn)給功能。管或桿的進(jìn)給速度可以由裝置控制。管或桿的進(jìn)給速度可以由每個(gè)導(dǎo)柱的提升構(gòu)件控制。管或桿的進(jìn)給速度可以由鉆機(jī)的絞盤控制。管或桿的進(jìn)給速度可以由鉆機(jī)的絞車絞盤控制。

精細(xì)進(jìn)給功能可以根據(jù)第一速度將管或桿送入井中。重量控制進(jìn)給功能可以根據(jù)比第一速度低的第二速度將管或桿送入井中。第二速度可以是裝置或鉆機(jī)測(cè)量到的管或桿(或管或桿串)等于預(yù)定重量時(shí)的速度。重量控制速度可以是保持預(yù)定重量的可變速度。

裝置或鉆機(jī)可以測(cè)量管或桿的向下的力。當(dāng)裝置或鉆機(jī)測(cè)量到管或桿的向下的力低于預(yù)定閾值時(shí)，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可以上升以至少部分地將管或桿從井中收回，并且接下來(lái)使用重量控制進(jìn)給功能以較慢的速度下降管或桿。鉆機(jī)或裝置可以配置為自動(dòng)從精細(xì)進(jìn)給功能轉(zhuǎn)移到重量控制進(jìn)給功能。

精細(xì)進(jìn)給功能可以根據(jù)第一設(shè)置進(jìn)給速度進(jìn)給管或桿。重量控制進(jìn)給功能可以根據(jù)比第一設(shè)置進(jìn)給速度低的第二設(shè)置進(jìn)給速度進(jìn)給管或桿。重量控制進(jìn)給功能可以根據(jù)維持裝置所測(cè)量的管或桿(或管或桿串)重量的最小測(cè)量值的速度進(jìn)給管或桿。重量控制進(jìn)給功能可以根據(jù)維持鉆機(jī)所測(cè)量的管或桿(或管或桿串)重量的最小測(cè)量值的速度進(jìn)給管或桿。

通過(guò)使用精細(xì)進(jìn)給速度和重量控制進(jìn)給速度，裝置能夠在管或桿下降的整個(gè)過(guò)程中始終對(duì)管或桿的速度進(jìn)行控制。

可以從安裝在支撐件/接入平臺(tái)上的一個(gè)或多個(gè)狹小通道上提取管或桿。狹小通道可以位于裝置的后側(cè)。狹小通道可以位于裝置的一個(gè)或兩個(gè)側(cè)面，“側(cè)面”指的是在使用時(shí)朝鉆機(jī)延伸或從鉆機(jī)延伸開(kāi)的側(cè)面。管或桿可以是管或桿串的一部分。

裝置還可以包括保持裝置，該保持裝置設(shè)置在支撐件/接入平臺(tái)上，用于當(dāng)其他管或桿連接到管或桿串時(shí)保持該管或桿串。保持裝置可包括腳踏夾具。

本發(fā)明還提供一種用于將管或桿插入到井中的方法，該方法包括：

a.將鉆機(jī)定位在所述井附近；

b.將根據(jù)本發(fā)明任意一個(gè)方面的裝置定位在所述井上；

c.使用所述鉆機(jī)使管或桿朝著所述井下降，并同時(shí)使用所述裝置的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件使所述管或桿旋轉(zhuǎn)。

在一種實(shí)施方式中，將裝置定位在井上的步驟包括將旋轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝到井上的步驟。在一種實(shí)施方式中，該定位步驟還包括將可選地連接到鉆機(jī)上的接入平臺(tái)移到可操作位置上。方法還可以包括將旋轉(zhuǎn)構(gòu)件連接到平臺(tái)上，從而使其免受任何扭轉(zhuǎn)力的損害。

本發(fā)明還提供一種利用鉆機(jī)的絞盤控制管或桿串下降到井中的速度的方法，該方法包括：

a.以第一速度下降所述管或桿串；

b.測(cè)量所述絞盤的“鉤負(fù)荷”；

c.當(dāng)測(cè)量的“鉤負(fù)荷”表明所述管或桿串對(duì)井施加的壓力超過(guò)預(yù)定壓力時(shí)，至少部分地縮回所述管或桿串；和

d.以低于所述第一速度的第二速度下降所述管或桿串。

預(yù)定壓力可以基于鉆機(jī)上的管或桿的重量測(cè)量。重量測(cè)量可以指示管或桿施加在裝置上的向下的力，向下的壓力或者其他力的測(cè)量。重量測(cè)量可以指示管或桿施加在鉆機(jī)上的向下的力，向下的壓力或者其他力的測(cè)量?！般^負(fù)荷”可以等于管或桿(或管或桿串)的重量減去井對(duì)管或桿(或管或桿串)施加的向上的力。預(yù)定壓力可以基于裝置上的管或桿的重量測(cè)量。根據(jù)具體情況，“鉤負(fù)荷”可以是裝置或鉆機(jī)測(cè)量的重量，但是該測(cè)量迄今為止可以理解為唯一地指鉆機(jī)的吊鉤上測(cè)量的重量。

可以在至少執(zhí)行第一下降步驟時(shí)執(zhí)行測(cè)量步驟。

鉆機(jī)可配置為自動(dòng)執(zhí)行至少步驟c和d。

第二速度可以變化，從而維持“鉤負(fù)荷”的特定測(cè)量。第一速度可以為固定速度。第二速度可以是低于第一速度的固定速度。

本發(fā)明的裝置的一些實(shí)施方式可以使鉆機(jī)，例如沖洗機(jī)，在井中保持位置，從而利用裝置執(zhí)行干預(yù)工作。因此，所述實(shí)施方式可以避免需要使用傳統(tǒng)上可能已被使用的修井機(jī)/干預(yù)機(jī)。

附圖說(shuō)明

下面僅以非限制性示例的方式，參照附圖描述桿旋轉(zhuǎn)裝置的實(shí)施方式，其中：

圖1是鉆機(jī)和桿旋轉(zhuǎn)裝置的一種實(shí)施方式，其中支撐件在結(jié)構(gòu)上獨(dú)立于鉆機(jī)；

圖2為圖1所示裝置的側(cè)面透視圖；

圖3是替代性桿旋轉(zhuǎn)裝置的側(cè)視圖，其中在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的頂部安裝有用于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)；

圖4是圖1所示裝置的甲板的特寫局部視圖，顯示了用于在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件移動(dòng)過(guò)程中將桿保持在位置上的腳踏夾具；

圖5和5A是鉆機(jī)和桿旋轉(zhuǎn)裝置的一種實(shí)施方式，其中支撐件/接入平臺(tái)連接到鉆機(jī)上；

圖6是圖5所示裝置的透視圖，為了清楚起見(jiàn)，未顯示鉆機(jī)；

圖7至9是圖6所示裝置的部件的透視圖；

圖10是安裝在平臺(tái)上的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的剖面的透視圖。

具體實(shí)施方式

圖1顯示了用于旋轉(zhuǎn)桿12的裝置10。桿12通過(guò)線18由鉆機(jī)16的桅桿14支撐：在大多數(shù)情況下，桿12將由鉆機(jī)16的絞車支撐，從而由桅桿14支撐。桿12可以插入到井20中。桿12通常會(huì)形成一串桿12的一部分，或者“桿串”。

如圖2所示，裝置10包括旋轉(zhuǎn)構(gòu)件21，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件21包括用于旋轉(zhuǎn)桿12(以虛線顯示)的卡盤驅(qū)動(dòng)22(圖2未顯示)，以及支撐件，該支撐件的形式為升高的接入平臺(tái)24，用于將旋轉(zhuǎn)構(gòu)件21支撐在井20上。圖6至9顯示了裝置100的一種實(shí)施方式，在這些圖中可以看到卡盤驅(qū)動(dòng)220的細(xì)節(jié)。

在至少如圖1所示實(shí)施方式中，平臺(tái)24和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件21在結(jié)構(gòu)上獨(dú)立于鉆機(jī)16。鉆機(jī)16因此能夠用于將桿12從井20中升高和將桿12下降到井20中，而裝置10用于旋轉(zhuǎn)桿12。換句話說(shuō)，鉆機(jī)16不負(fù)責(zé)旋轉(zhuǎn)桿12。結(jié)構(gòu)上獨(dú)立的意思是平臺(tái)和卡盤驅(qū)動(dòng)不由鉆機(jī)支撐，但應(yīng)該理解的是，在不脫離本實(shí)施方式的精神的情況下，可以設(shè)置任何附帶或間接的連接(例如用于抵抗裝置10相對(duì)于鉆機(jī)16旋轉(zhuǎn)的連接)。例如，在平臺(tái)和卡盤驅(qū)動(dòng)與鉆機(jī)之間可以延伸有護(hù)軌，從而滿足鉆場(chǎng)要求的安全標(biāo)準(zhǔn)。

在圖1至3所示的實(shí)施方式中，平臺(tái)24位于桅桿14的頂點(diǎn)28下面的地面26上，從下面支撐卡盤驅(qū)動(dòng)22。因此，桿12可以從卡盤驅(qū)動(dòng)22上方被送入卡盤驅(qū)動(dòng)22，向下送入到井20中。

如圖5所示，在一些實(shí)施方式中，接入平臺(tái)240安裝在鉆機(jī)160上。平臺(tái)通過(guò)連接件230與鉆機(jī)連接。連接件230可以是鉸鏈230。這在圖6中更清楚地顯示。連接件230適于圍繞連接到鉆機(jī)160后部的桿(未顯示)移動(dòng)。鉆機(jī)160仍然可以用于將桿120從井200中升高和將桿120下降到井200中，而裝置100用于旋轉(zhuǎn)這些桿120。每個(gè)桿120通過(guò)線180由鉆機(jī)160的桅桿140支撐。桿120可以插入到井200中。在該實(shí)施方式中，如上所述，鉆機(jī)160不負(fù)責(zé)旋轉(zhuǎn)桿120。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件210由井200支撐。井包括BOP 215和填料函225。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可以栓接到填料函225上。為了保護(hù)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件210(鉆頭模塊)免受任何扭轉(zhuǎn)力損壞，它還可以栓接到平臺(tái)支撐件240上。這在圖10中顯示。在圖10中，顯示了剖開(kāi)的螺栓380，其頭部與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件310的基座385嚙合。螺栓被平臺(tái)340中嵌入的扭轉(zhuǎn)氣缸390捕獲?？梢試@基座385的外圍設(shè)置任意數(shù)量的螺栓380。用于將旋轉(zhuǎn)構(gòu)件310連接到平臺(tái)上的其他裝置也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

為了將旋轉(zhuǎn)構(gòu)件21支撐在位置上，可以設(shè)置兩個(gè)導(dǎo)柱。每個(gè)導(dǎo)柱的形式可以為基本上C形的軌道30。每個(gè)軌道30內(nèi)可以安裝有提升缸。在替代實(shí)施方式中，如圖6至9所示，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件210可以由導(dǎo)柱300支撐，導(dǎo)柱300能夠沿著柱子310伸縮移動(dòng)。提升缸可以與每個(gè)柱子和導(dǎo)軌關(guān)聯(lián)安裝，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。提升缸升起旋轉(zhuǎn)構(gòu)件210支撐卡盤驅(qū)動(dòng)220的相反側(cè)，和卡盤驅(qū)動(dòng)220的行程頂部一致。提升缸還可以朝卡盤驅(qū)動(dòng)220的行程底部降低卡盤驅(qū)動(dòng)220，在使用過(guò)程中，卡盤驅(qū)動(dòng)220將在桿120的重量作用下降低。因此，提升缸被用于控制卡盤驅(qū)動(dòng)220的下降速度，以及桿120的下降速度?？ūP驅(qū)動(dòng)220可以由液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)250驅(qū)動(dòng)。這些馬達(dá)250還防止旋轉(zhuǎn)構(gòu)件210的任何不必要旋轉(zhuǎn)。

除非另有更加明確的說(shuō)明，相對(duì)于圖5至9描述的過(guò)程還涉及圖1至4所示的實(shí)施方式(反之亦然)。

在圖3中，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件21安裝在軌道30中，設(shè)置在滑道，軸承，或使卡盤驅(qū)動(dòng)22能夠升高和降低的任何其他合適的安裝機(jī)構(gòu)上。

在圖1至3中，平臺(tái)24包括甲板32和多個(gè)支腿34?？偟膩?lái)說(shuō)，甲板32和平臺(tái)24的尺寸設(shè)計(jì)為符合將裝置10安裝在沖洗機(jī)(例如鉆機(jī)16)的桅桿14下面所需的標(biāo)準(zhǔn)距離。例如，從卡盤驅(qū)動(dòng)22的中心線(以及井20的中心線)到裝置最靠近鉆機(jī)16的邊緣的距離最大為1000mm，鉆機(jī)16通常設(shè)置在井上大約1200mm至1400mm。

旋轉(zhuǎn)構(gòu)件21可以直接安裝到井20上。在該實(shí)施方式中，甲板32可以基本上圍繞旋轉(zhuǎn)構(gòu)件設(shè)置以供進(jìn)入。甲板32可以在支腿34上升高和降低，以調(diào)節(jié)甲板32的高度，從而定位在不同高度的井20上方。支腿34可伸長(zhǎng)，因此甲板距地面的高度達(dá)到3500mm。對(duì)于其他井，當(dāng)平臺(tái)24位于井20上時(shí)，井20的高度可以為2500mm，3200mm或3700mm，或任何其他高度。每個(gè)支腿34包括千斤頂提升缸36和螺紋支撐件38。螺紋支撐件38從套筒40向下延伸至腳部42。套筒40的位置相對(duì)于甲板32固定。在每個(gè)千斤頂提升缸36的頂部設(shè)置有指示器41，指示器41指示支腿34是否與地面接觸。指示器41還可以指示各個(gè)缸36是否正常工作。使用傾角計(jì)或其他水平傳感器(未顯示)自動(dòng)控制支腿34，從而使甲板32水平。如果在裝置10使用過(guò)程中的任何階段，甲板32移動(dòng)超出水平傳感器確定的水平，則裝置10將停止運(yùn)行，以允許甲板重新水平。在使用過(guò)程中，千斤頂提升缸36延長(zhǎng)，因此甲板32至少為井20的高度。裝置10接下來(lái)(舉例來(lái)說(shuō))通過(guò)吊車或叉車升高到井20上方。千斤頂提升缸36隨后被調(diào)節(jié)，直到甲板32基本拉平(即，水平)。接下來(lái)將螺母(未顯示)設(shè)置在螺紋支撐件38上，抵靠在套筒40上以防止甲板32在出現(xiàn)液壓故障的情況下下沉或失去水平。為了提供穩(wěn)定性，支腿34圍繞井20定位。視情況而定，可以設(shè)置任意數(shù)量的支腿34。但是，當(dāng)將裝置10升高到井20上方的位置中時(shí)，或者當(dāng)將裝置10從井20移除時(shí)，與奇數(shù)支腿相比，四個(gè)支腿34能夠提供更大的平衡。

如圖5所示，平臺(tái)240支撐在鉆機(jī)160的后部上，只需要一對(duì)支腿340。支腿可伸長(zhǎng)，從而允許平臺(tái)在鉆機(jī)后部延伸時(shí)基本上是水平的。如圖5A所示，遠(yuǎn)離鉆機(jī)可能不存在支腿。平臺(tái)240可以是懸臂式的，使用液壓臂235移動(dòng)，平臺(tái)240接下來(lái)可以在BOP 215上下降。在該實(shí)施方式中，通過(guò)將旋轉(zhuǎn)構(gòu)件210栓接到與BOP相關(guān)的填料函上來(lái)安裝旋轉(zhuǎn)構(gòu)件210。圖7顯示了就位的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件210的頂視圖。應(yīng)該理解，平臺(tái)240只是為了說(shuō)明目的而顯示，在使用過(guò)程中，平臺(tái)實(shí)際上可以為U形，從而允許訪問(wèn)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件210。此外，在鉆頭模塊的基板中的孔中可以設(shè)置有螺栓，鉆頭模塊通過(guò)螺栓連接到井的組件上，因?yàn)樵趫D中被掩蓋，無(wú)法看到這些螺栓。

圖8是圖7所示旋轉(zhuǎn)構(gòu)件210的橫截面?zhèn)纫晥D。液壓馬達(dá)250運(yùn)行以旋轉(zhuǎn)大齒輪(未顯示)，該大齒輪設(shè)置在直接位于該液壓馬達(dá)下方的組件中(以矩形橫截面顯示)?？ūP220因此通過(guò)馬達(dá)250旋轉(zhuǎn)。圖8和9是透視頂視圖和透視底視圖，它們的目的是為了使元件部分的視圖完備。

在簡(jiǎn)化版本中，根據(jù)本教導(dǎo)的用于將桿12或120插入到井20或200中的方法可以包括：

a.將鉆機(jī)16或160定位在所述井20或200附近；

b.將裝置10或100定位在所述井20或200上；和

c.使用所述鉆機(jī)16或160使桿12或120朝著所述井20或200下降，并同時(shí)使用卡盤驅(qū)動(dòng)22或220使所述桿12或120旋轉(zhuǎn)。

在一種實(shí)施方式中，將裝置定位在井上的步驟包括將旋轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝到井上。

更詳細(xì)地，在利用本發(fā)明的裝置10的典型操作中，在井20旁邊設(shè)置沖洗機(jī)16。沖洗機(jī)16對(duì)井進(jìn)行沖洗，直到確定需要干預(yù)。沖洗機(jī)16的桅桿14接下來(lái)從井20旋離，從而提供間隙以將裝置10定位在井20上。在一些情況下，桅桿14可以在定位裝置的過(guò)程中保持在井20上方的位置中。

接下來(lái)，通過(guò)將旋轉(zhuǎn)構(gòu)件連接到填料函上，可選地將旋轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝到井上。該連接可以是通過(guò)將其栓接到填料函上實(shí)現(xiàn)的。在一些實(shí)施方式中，裝置現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸(例如，通過(guò)卡車)到井20附近。在運(yùn)輸期間，裝置的平臺(tái)通常“符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸”，換句話說(shuō)，當(dāng)裝置10定位在井20上時(shí)，平臺(tái)的支腿34的延伸高度使甲板32高于井20。在一些情況下，甲板32可以基本上為U形，因此井20或井口接收在“U”的臂之間。一旦旋轉(zhuǎn)構(gòu)件被安裝，甲板32可以圍繞它下降。通過(guò)設(shè)置U形甲板32，避免了在井20上方升高甲板32的需要。但是，對(duì)于需要在鉆機(jī)16的絞盤46具有較高負(fù)荷的干預(yù)操作，U形可能危害裝置10的強(qiáng)度。雖然可以使用結(jié)實(shí)的量具鋼和其他材料強(qiáng)化裝置10以在所有情況下都能使用U形甲板32，但是裝置10應(yīng)該能夠在路面上運(yùn)輸，并且符合道路限制。因此，較低的重量和較小的尺寸是合適的。

可以使用吊車或叉車將裝置10提升至地面上的位置上，位于井20之上。從平臺(tái)24的前部到卡盤驅(qū)動(dòng)22的中心線的距離為1000mm，從圍繞甲板32的側(cè)面和后部設(shè)置的護(hù)軌到卡盤驅(qū)動(dòng)22的中心線的距離為1800mm(即，整體長(zhǎng)度為2800mm，整體寬度為3600mm)。到平臺(tái)24前部的較小1000mm尺寸確保平臺(tái)24達(dá)不到鉆機(jī)16的最靠后的點(diǎn)。通常，鉆機(jī)在后部提供升高的工作平臺(tái)。因此，在這種情況下，鉆機(jī)的最靠后的點(diǎn)是升高的工作平臺(tái)的最靠后的點(diǎn)。

一旦定位在井20上，裝置10與鉆機(jī)16液壓和電連接。由此向裝置提供液壓動(dòng)力和電力以尤其促進(jìn)支腿34的調(diào)節(jié)。鉆機(jī)16的控制裝置能夠用于控制裝置10的功能。

一旦建立液壓和電力控制，就可以調(diào)節(jié)支腿34的高度，直到甲板32水平。一旦水平，如果平臺(tái)在結(jié)構(gòu)上獨(dú)立于鉆機(jī)，則兩個(gè)撞錘40從裝置10延伸至鉆機(jī)16。每個(gè)撞錘40配置為與鉆機(jī)16嚙合，從而將裝置10固定到鉆機(jī)16上。撞錘40能夠在桿12被困在井中的情況下防止裝置40旋轉(zhuǎn)，并阻止卡盤驅(qū)動(dòng)22旋轉(zhuǎn)。如果桅桿14從井20旋開(kāi)以幫助將裝置10定位在井20上，則桅桿14現(xiàn)在能夠旋回到井20上的位置。

一旦水平，一個(gè)或多個(gè)狹小通道(未顯示)連接到裝置10的可以提取桿12的側(cè)面上。取決于井20的結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境，狹小通道可以位于甲板32的兩側(cè)(即，朝鉆機(jī)16延伸或從鉆機(jī)16延伸開(kāi)的側(cè)面)，或者，狹小過(guò)道可以位于甲板32的后部。

可選地，在平臺(tái)24的前側(cè)和后側(cè)設(shè)置通道豎梯50。豎梯50可收縮以運(yùn)輸平臺(tái)24，或者可以一直固定在位置上。如圖5所示，如果平臺(tái)連接到鉆機(jī)上，則豎梯最好位于后部。

一旦裝置10設(shè)立，鉆機(jī)16的連接到鉆機(jī)16的絞盤或絞車46上的吊鉤被用于從狹小通道收集桿12，并將桿12定位在卡盤驅(qū)動(dòng)22中。當(dāng)桿12如圖1所示貫穿裝置10時(shí)，桿12可以通過(guò)腳踏夾具被保持在位置上(參見(jiàn)圖4)。腳踏夾具，例如腳踏夾具44，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的，這里不再詳細(xì)描述。

為接收桿12，卡盤驅(qū)動(dòng)22通常位于其行程的頂部，換句話說(shuō)，卡盤驅(qū)動(dòng)22將位于軌道30上的最高點(diǎn)。桿12從上方插入到卡盤驅(qū)動(dòng)22中，卡盤驅(qū)動(dòng)夾到桿12上，在從上方被鉆機(jī)16支撐的桿串的重量作用下，并在卡盤驅(qū)動(dòng)22的旋轉(zhuǎn)作用下，桿下降?？ūP驅(qū)動(dòng)22的軌道30中的提升缸可以控制桿12的下降，因此桿不會(huì)掉落。卡盤驅(qū)動(dòng)22從行程頂部到底部(即，卡盤驅(qū)動(dòng)22的離井20最遠(yuǎn)的位置到卡盤驅(qū)動(dòng)22的離井20最近的位置)的行程全長(zhǎng)可以是任意預(yù)期長(zhǎng)度，但是該長(zhǎng)度一般選擇為能被桿12的長(zhǎng)度整除。例如，卡盤驅(qū)動(dòng)22的行程為1500mm，桿12的長(zhǎng)度為9000mm。因此，卡盤驅(qū)動(dòng)22的四個(gè)行程等于一根桿12的長(zhǎng)度。

在卡盤驅(qū)動(dòng)22的連續(xù)行程之間，并且當(dāng)連接其他桿12或移除桿12時(shí)，桿12被腳踏夾具44固定在位置上，停止進(jìn)給桿12。因此，桿12一直連接到平臺(tái)上。這在安全方面帶來(lái)許多好處。如果桿12開(kāi)始被井壓拒絕，它將被腳踏夾具44約束在位置上，或者被固定在卡盤驅(qū)動(dòng)22中。當(dāng)夾在腳踏夾具44中時(shí)，在能夠離開(kāi)井20之前，桿將需要提升裝置10的整個(gè)重量，該重量可能為5噸，6噸或更多。當(dāng)固定在卡盤驅(qū)動(dòng)22中時(shí)，桿12可以將卡盤驅(qū)動(dòng)22驅(qū)動(dòng)到其行程的頂部，但是一旦到達(dá)該位置，在能夠離開(kāi)井20之前，桿12將再次需要提升裝置10的整個(gè)重量。

有利地，鉆機(jī)16的絞盤46可以具有雙速設(shè)置。在桿12的一般提升和鉆井過(guò)程中使用第一高速設(shè)置。在稱為“精細(xì)進(jìn)給”的該設(shè)置下，管或桿12的下降速度被控制。由于桿12一般在成串桿12的重量作用下下降，因此桿12通常會(huì)向卡盤驅(qū)動(dòng)22或絞盤46施加較大的向下壓力。當(dāng)該向下壓力降低為小于預(yù)定壓力時(shí)，表明遇到了堅(jiān)硬的巖石或一些其他反壓源。在這種情況下，絞盤46自動(dòng)收縮桿12，因此卡盤驅(qū)動(dòng)22至少部分地移動(dòng)到其行程的頂部。絞盤46接下來(lái)使用第二低速或“重量控制進(jìn)給”設(shè)置，其中桿12以受控的較低速度插入到井20中。術(shù)語(yǔ)“重量控制”理解為包括使用重量作為轉(zhuǎn)至較低進(jìn)給速度的觸發(fā)條件，并且還包括使用重量(即，桿或管的向下壓力的測(cè)量)可變地控制桿12的進(jìn)給速度。

可以利用鉆機(jī)16上的現(xiàn)有“鉤負(fù)荷”傳感器來(lái)設(shè)置和測(cè)量“預(yù)定壓力”。通過(guò)使用沖洗機(jī)16，可以利用絞盤泵管理低速設(shè)置(即，重量控制進(jìn)給速度)。絞盤泵將移動(dòng)并提供充分的油流來(lái)抑制鉆機(jī)16的吊鉤上的重量。接下來(lái)釋放絞盤剎車，不會(huì)由于流經(jīng)絞盤泵的油的壓力帶來(lái)任何負(fù)荷運(yùn)動(dòng)，并且桿12能夠以理想速度下降。

在絞盤46配置為自動(dòng)切換到低速，或重量控制進(jìn)給設(shè)置的情況下，預(yù)定壓力可以是固定的，并且重量控制進(jìn)給速度也可以是固定的。特別地，預(yù)定壓力可以取決于正在執(zhí)行的工作所需要的鉆井要求或井眼凈化要求。在操作員正在控制重量控制進(jìn)給速度的情況下，操作員可以控制流經(jīng)絞盤泵的流體，從而選擇桿12的重量控制進(jìn)給速度。或者，裝置10或鉆機(jī)16可以自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)給速度以維持特定的向下壓力測(cè)量，由此控制進(jìn)給速度(即，進(jìn)給速度由“重量”控制)。

在桿12開(kāi)始困在井20中的情況下，或者在從井20返回的流體的密度增加到可能損壞泵的程度的情況下，可以使用類似的收縮和精細(xì)進(jìn)給過(guò)程。在后一種情況下，以精細(xì)進(jìn)給速度(即，更加緩慢)進(jìn)給桿，因此在桿12前進(jìn)時(shí)相對(duì)多的流體被泵入井20中。在一些情況下，當(dāng)從井中泵出的流體的密度增加到可能損壞泵的程度時(shí)，可以使用精細(xì)進(jìn)給而無(wú)需首先撤回桿12，換句話說(shuō)，桿不停止前進(jìn)，而是簡(jiǎn)單地以較慢速度前進(jìn)，而泵繼續(xù)以其之前的速度泵送。

對(duì)于較輕的成串桿12，安裝在軌道30中的提升缸可以被控制為提供精細(xì)進(jìn)給性能。

一旦完成干預(yù)，狹小通道從平臺(tái)34移除，液壓裝置和電力裝置從鉆機(jī)16斷開(kāi)，裝置10從井20抬離，并抬到卡車上以運(yùn)走。在另一種實(shí)施方式中，通過(guò)將平臺(tái)折疊向鉆機(jī)主體，平臺(tái)被移動(dòng)至不可操作位置。

在本發(fā)明的權(quán)利要求以及之前的描述中，除非上下文通過(guò)明確的語(yǔ)言或必要的暗示要求，詞語(yǔ)“包括”或其變形，例如“包含”是根據(jù)包容性的意義使用，亦即，指定所陳述特征的存在，但是不排除在本發(fā)明的不同實(shí)施方式中還存在或添加其他特征?？梢岳斫獾氖?，如果這里引用了任何現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)文件，則該引用不意味著所述公開(kāi)文件構(gòu)成了澳大利亞或任意其他國(guó)家的現(xiàn)有技術(shù)中的公知常識(shí)。