用于將鉆桿移至和移出操作位置的鉆桿處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于將鉆桿接納在操作位置的鉆頭組件。所述鉆頭組件具有卡盤和支架，所述支架被配置成在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。在所述第一位置，所述卡盤的所述縱向軸線基本上平行于鉆桅的所述縱向軸線。在所述第二位置，所述卡盤的所述縱向軸線基本上垂直于所述鉆桅的所述縱向軸線。從所述第一位置，所述支架被配置成相對(duì)于所述橫向軸線按序軸向以及隨后樞轉(zhuǎn)移動(dòng)以到達(dá)所述第二位置，其中樞轉(zhuǎn)移動(dòng)受到限制，直至軸向移動(dòng)完成。本發(fā)明還公開了具有此類鉆頭組件的鉆桿處理系統(tǒng)，以及使用此類鉆頭組件的方法。
【專利說明】用于將鉆桿移至和移出操作位置的鉆桿處理系統(tǒng)
[0001]相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求提交于2013年12月30日的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/921,830以及提交于2014年9月19日的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.62/052，712的優(yōu)先權(quán)，所述申請(qǐng)的每一者據(jù)此全文以引用方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及用于將鉆桿固定在操作位置以進(jìn)行鉆井和桿處理操作的鉆頭組件。本發(fā)明另外涉及當(dāng)鉆桿被固定到鉆頭組件后用于接合鉆桿的加載裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]在鉆井操作之前，必須將鉆桿固定在鉆頭組件的卡盤中。常規(guī)地，工人用手在允許卡盤螺紋接合鉆桿的位置支承、提升和/或旋轉(zhuǎn)鉆桿。通常，工人將主線起重機(jī)插頭旋入新桿上。當(dāng)起重機(jī)提升桿時(shí)，工人將新桿的一端導(dǎo)向到孔中的前一個(gè)桿上方，并且手動(dòng)旋轉(zhuǎn)卡盤以接合鉆桿的螺紋。隨后重新定位并旋轉(zhuǎn)卡盤以將足夠扭矩施加于桿來形成接合部。理想的是，工人將鉆桿穩(wěn)定，使得鉆桿不隨卡盤旋轉(zhuǎn)而是在卡盤內(nèi)軸向推進(jìn)。然而，在實(shí)施過程中，支承鉆桿的工人常常無法防止鉆桿旋轉(zhuǎn)，并且工人還經(jīng)常無法保持鉆桿與卡盤對(duì)準(zhǔn)。這些問題造成在將鉆桿與卡盤接合的過程中效率低下并且經(jīng)常導(dǎo)致工人受傷。
[0005]解決這些問題的一些常規(guī)嘗試包括浮動(dòng)裝置，諸如花鍵/彈簧組件，以及液壓浮動(dòng)裝置，諸如進(jìn)料氣缸閥。這兩種嘗試均允許在旋轉(zhuǎn)期間的軸向平移。然而，花鍵式浮動(dòng)裝置昂貴并且笨重，并且可增加鉆頭組件的總體長度。在旋入和/或旋出接合部之前施加壓縮這些浮動(dòng)裝置的彈簧所需的力并不總是實(shí)際可行的。此外，由于鉆桿并不總是被取向成與進(jìn)料汽缸平行，因此并非總能使用液壓浮動(dòng)裝置。
[0006]另外，由于常規(guī)桿加載器和桿圓盤傳送帶/儲(chǔ)料容器的復(fù)雜性，這些桿加載器和桿圓盤傳送帶/儲(chǔ)料容器無法以經(jīng)濟(jì)有效的方式改裝到現(xiàn)有鉆井系統(tǒng)。此外，這些現(xiàn)有產(chǎn)品僅適用于特定的鉆頭和/或鉆桅幾何形狀。
[0007]因此，在相關(guān)技術(shù)中，需要在鉆桿接合部的旋入和旋出期間減少手動(dòng)鉆桿處理的裝置和系統(tǒng)。在相關(guān)技術(shù)中，還需要提高鉆桿處理中的人類工程學(xué)、安全性和生產(chǎn)效率的裝置和系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本文描述的是用于將鉆桿固定在操作位置的鉆頭組件。鉆桿可具有縱向軸線，并且鉆頭組件可操作地聯(lián)接到鉆桅。鉆桅可具有縱向軸線。鉆頭組件可具有支架，該支架被配置成相對(duì)于鉆桅的縱向軸線和基本上垂直于鉆桅的縱向軸線的橫向軸線兩者移動(dòng)。鉆頭組件也可具有由支架可操作地支承的卡盤?？ūP可具有縱向軸線并且限定開口?？ūP的開口可被配置以牢固地接納鉆柱的一部分，使得鉆桿的縱向軸線與卡盤的縱向軸線基本上軸向?qū)?zhǔn)。支架可被配置成在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。在第一位置，卡盤的縱向軸線可基本上平行于鉆桅的縱向軸線。支架可被配置成相對(duì)于橫向軸線按序軸向以及隨后樞轉(zhuǎn)移動(dòng)以到達(dá)第二位置。在第二位置中，卡盤的縱向軸線可基本上平行于鉆井地層的表面。當(dāng)鉆孔為基本上豎直(其縱向軸線基本上平行于鉆桅的縱向軸線)時(shí)，可以設(shè)想的是，在第二位置中，卡盤的縱向軸線可基本上垂直于鉆桅的縱向軸線(以及鉆孔的縱向軸線)。當(dāng)鉆孔相對(duì)于鉆桅的縱向軸線成角度時(shí)，可以設(shè)想的是，卡盤的縱向軸線可被定位成相對(duì)于鉆孔的縱向軸線成對(duì)應(yīng)的銳角。在支架在第一位置和第二位置之間移動(dòng)期間，支架的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)可受到限制，直至相對(duì)于橫向軸線的軸向移動(dòng)完成。
[0009]另外描述的是用于接合相對(duì)于平移軸線移動(dòng)的鉆桿的加載裝置。加載裝置可具有基座組件，該組件具有至少一個(gè)近側(cè)輥和至少一個(gè)遠(yuǎn)側(cè)輥。至少一個(gè)近側(cè)輥可與至少一個(gè)遠(yuǎn)側(cè)輥間隔開。近側(cè)輥和遠(yuǎn)側(cè)輥可具有相應(yīng)的縱向軸線，并且至少一個(gè)近側(cè)輥的縱向軸線可基本上平行于至少一個(gè)遠(yuǎn)側(cè)輥的縱向軸線。近側(cè)輥和遠(yuǎn)側(cè)輥的縱向軸線可基本上垂直于平移軸線。加載裝置也可具有固定到基座組件的支承組件。支承組件可具有至少一個(gè)支承輥，并且所述至少一個(gè)支承輥中的每個(gè)支承輥可具有相應(yīng)的縱向軸線。至少兩個(gè)支承輥的縱向軸線可基本上平行。至少兩個(gè)支承輥的縱向軸線可基本上垂直于平移軸線及近側(cè)輥和遠(yuǎn)側(cè)輥的縱向軸線。加載裝置也可具有與相對(duì)于橫向軸線的支承組件間隔開的夾持組件。橫向軸線可基本上平行于近側(cè)輥和遠(yuǎn)側(cè)輥的縱向軸線。夾持組件可具有至少一個(gè)夾持輥，該夾持輥被配置成相對(duì)于橫向軸線在打開位置和接合位置之間移動(dòng)。近側(cè)輥、遠(yuǎn)側(cè)輥、支承輥和夾持輥可配合以限定接納空間。接納空間可被配置成接納鉆桿的至少一部分。在夾持輥的接合位置中，近側(cè)輥、遠(yuǎn)側(cè)輥、支承輥和夾持輥可被定位成與鉆桿接合。
[0010]作為另外一種選擇，在另外的方面，加載裝置可具有一對(duì)間隔開的基座組件(第一基座組件和第二基座組件)和一個(gè)夾持組件。第一基座組件和第二基座組件可相對(duì)于平移軸線間隔開。加載裝置可具有框架，該框架牢固地聯(lián)接到并且定位在第一基座組件和第二基座組件之間，使得框架的縱向軸線與平移軸線基本上軸向?qū)?zhǔn)?；芸刹僮鞯芈?lián)接到框架，使得滑架被配置成相對(duì)于平移軸線沿框架的長度選擇性地移動(dòng)?；芸芍С懈苯M件，該副組件限定用于接納鉆桿一部分的中心空間。副組件可被選擇性地調(diào)節(jié)以牢固地接合鉆桿。框架可具有基本上沿框架的長度延伸的中心開口?？商峁┑谝惠S和第二軸，其中第一軸和第二軸由框架支承。可在第一軸和第二軸、框架以及第一基座組件和第二基座組件的交界面處提供軸承座。第一軸和第二軸可由框架支承，使得這兩個(gè)軸被取向成基本上垂直于平移軸線(并且彼此平行)?？稍趦蓚€(gè)軸上方安置鏈條，從而形成包含第一軸和第二軸兩者的閉鏈環(huán)。鏈條可操作地聯(lián)接到第一軸，使得第一軸在第一方向上的旋轉(zhuǎn)使鏈環(huán)在對(duì)應(yīng)方向上推進(jìn)，并且使滑架相對(duì)于平移軸線朝向第二軸(和第二基座組件)推進(jìn)。鏈條也可操作地聯(lián)接到第一軸，使得第一軸在相反的第二方向上的旋轉(zhuǎn)使鏈環(huán)在對(duì)應(yīng)方向上推進(jìn)，并且使滑架相對(duì)于平移軸線朝向第一軸(和第一基座組件)推進(jìn)。第一軸可操作地聯(lián)接到輪子，該輪子被配置成相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)并且被配置以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)選擇性地賦予第一軸。
[0011]另外，描述了用于使鉆桿相對(duì)于平移軸線選擇性地移動(dòng)的加載裝置。加載裝置可與鉆頭組件間隔開，并且具有第一基座組件、第二基座組件、支承平臺(tái)和驅(qū)動(dòng)組件。第二基座組件可相對(duì)于平移軸線與第一基座組件間隔開。支承平臺(tái)可在第一基座組件和第二基座組件之間延伸并且聯(lián)接到第一基座組件和第二基座組件。支承平臺(tái)可具有基本上平行于平移軸線的縱向軸線并且被配置以在鉆桿相對(duì)于平移軸線移動(dòng)時(shí)支承鉆桿的至少一部分。鉆井組件可具有至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥、至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)組件(例如，液壓驅(qū)動(dòng)組件)和至少一個(gè)導(dǎo)向輥。每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥可具有相應(yīng)的縱向軸線，并且每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥的縱向軸線可基本上垂直于平移軸線。每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥可被配置成圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)。每個(gè)驅(qū)動(dòng)組件可被定位成與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)輥操作連通，并且可被配置成選擇性激活以選擇性地旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)輥。每個(gè)導(dǎo)向輥可具有相應(yīng)的縱向軸線，并且每個(gè)導(dǎo)向輥的縱向軸線可基本上垂直于平移軸線并且基本上平行于每個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)輥的縱向軸線。至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥和至少一個(gè)導(dǎo)向輥可配合以限定被配置以接納鉆桿的至少一部分的接納空間。至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥和至少一個(gè)導(dǎo)向輥可被配置成在鉆桿的至少一部分被接納在接納空間內(nèi)時(shí)與鉆桿接合。當(dāng)鉆桿的至少一部分被接納在接納空間內(nèi)時(shí)，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥在第一方向上的旋轉(zhuǎn)可被配置以朝鉆頭組件的方向推進(jìn)鉆桿。
[0012]另外描述了包括加載裝置、鉆桅和鉆頭組件的鉆桿處理系統(tǒng)。在加載裝置與鉆桿之間接合時(shí)，鉆桿的縱向軸線可基本上平行于平移軸線。加載裝置可被配置以允許鉆桿相對(duì)于平移軸線移動(dòng)但限制鉆桿相對(duì)于平移軸線旋轉(zhuǎn)。鉆頭組件可操作地聯(lián)接到鉆桅并且被配置以將來自加載裝置的鉆桿接納在操作位置。
[0013]另外描述了使用本發(fā)明所公開的鉆桿處理系統(tǒng)所進(jìn)行的鉆井方法。鉆桿可與加載裝置接合，并且鉆頭組件的支架可在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。鉆桿可被相對(duì)于平移軸線推進(jìn)，使得鉆桿的一部分牢固地旋入方鉆桿上，該方鉆桿被定位在操作位置的鉆頭組件的卡盤開口中。
[0014]作為另外一種選擇，鉆桿可被直接插入卡盤的頭部主軸中。例如，可提供如本文所公開的鉆桿接納組件來接納鉆桿。鉆桿接納組件可具有縱向軸線并且被配置成定位在鉆頭的頭部主軸內(nèi)，使得鉆桿接納組件的縱向軸線與頭部主軸的縱向軸線基本上對(duì)準(zhǔn)。頭部主軸可跨展在鉆頭的齒輪箱部分與卡盤部分之間。鉆桿接納組件可具有細(xì)長軸和接納元件。細(xì)長軸可具有第一末端、相對(duì)的第二末端、內(nèi)表面和外表面。細(xì)長軸的內(nèi)表面可限定在細(xì)長軸的第一末端和第二末端之間延伸的孔。細(xì)長軸的第一末端可限定與孔連通的第一開口。細(xì)長軸的第二末端可被配置以接納在鉆頭的卡盤部分內(nèi)。接納元件可被配置以操作聯(lián)接到鉆頭的齒輪箱部分，并且具有第一末端、相對(duì)的內(nèi)表面和外表面。細(xì)長軸的內(nèi)表面可限定在接納元件的第一末端和第二末端之間延伸的孔。接納元件的第一末端可限定與孔連通的第一開口。接納元件的第二末端可限定與孔連通的第二開口。接納元件的內(nèi)表面的至少一部分可從第一開口朝向第二開口移動(dòng)時(shí)向內(nèi)漸縮。接納元件的第二末端可操作地聯(lián)接到細(xì)長軸的第一末端，使得接納元件的第二開口與細(xì)長軸的第一開口基本上對(duì)準(zhǔn)并且連通。在鉆桿從接納元件的第一開口朝向細(xì)長軸的第二末端推進(jìn)時(shí)，接納元件和細(xì)長軸的內(nèi)表面可被配置成配合以將鉆桿導(dǎo)向到所需取向，在所述取向鉆桿的縱向軸線基本上平行于頭部主軸的縱向軸線。
[0015]本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)將在下面部分地闡明，而且將部分地從該描述中顯而易見，或可以通過本發(fā)明的實(shí)踐而獲知。通過在所附權(quán)利要求中特別指出的要素和組合，可實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)理解，上述一般描述和以下詳細(xì)描述僅是示例性和說明性的，而不是對(duì)如受權(quán)利要求所保護(hù)的本發(fā)明進(jìn)行限制。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的這些和其他特征在參照附圖的詳細(xì)描述中將變得更加顯而易見，其中:
[0017]圖1示出了如本文所公開的示例性加載裝置的透視圖。
[0018]圖2示出了圖1的加載裝置的夾持組件的分解圖。
[0019]圖3示出了如本文所公開的示例性加載裝置的前透視圖。
[0020]圖4示出了如本文所公開的示例性鉆頭組件的透視圖。
[0021 ]圖5示出了圖4的鉆頭組件的頂部透視圖。
[0022]圖6A示出了如本文所公開的示例性鉆頭組件的前透視圖。圖6B為圖6A的鉆頭組件的后透視圖。
[0023]圖7示出了如本文所公開的示例性鉆頭組件的透視圖，其時(shí)支架在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。
[0024]圖8A-8F示出了如本文所公開的在將鉆桿固定到鉆頭組件期間鉆頭組件相對(duì)于加載裝置的按序移動(dòng)。圖8A示出了在鉆頭組件相對(duì)于鉆桅的縱向軸線移動(dòng)之前的鉆頭組件。圖SB示出了在鉆頭組件相對(duì)于鉆桅的縱向軸線移動(dòng)使得鉆頭組件被定位成緊鄰鉆井地層后，處于第一位置的鉆頭組件。圖SC示出了在鉆頭組件相對(duì)于橫向軸線(垂直于鉆桅的縱向軸線)軸向以及隨后樞轉(zhuǎn)移動(dòng)后，處于第二位置的鉆頭組件。如圖所示，在第二位置，鉆頭組件可接納由加載裝置支承的鉆桿。圖8D示出了在鉆桿與鉆頭組件之間接合后鉆頭組件相對(duì)于鉆桅的縱向軸線的軸向移動(dòng)。圖SE示出了在鉆頭組件相對(duì)于橫向軸線樞轉(zhuǎn)以及隨后軸向移動(dòng)使得鉆桿基本上平行于鉆桅的縱向軸線后的鉆頭組件。圖8F示出了在鉆桿朝向鉆井地層軸向推進(jìn)后處于鉆井位置的鉆頭組件。
[0025]圖9為如本文所公開的鉆桿處理系統(tǒng)的右側(cè)透視圖，該系統(tǒng)包括加載裝置和鉆頭組件。如圖所示，加載裝置可在鉆桿和鉆頭組件之間的接合期間支承鉆桿。
[0026]圖10為圖9的鉆桿處理系統(tǒng)的左側(cè)透視圖。
[0027]圖1IA示出了如本文所公開的另一個(gè)示例性加載裝置的透視圖。圖1IB示出了圖1lA的加載裝置的基座組件和夾持組件的局部分解圖。圖1lC示出了圖1lA的加載裝置的滑架和副組件的局部分解圖。
[0028]圖12B示出了沿圖12B的線12A-12A截取的圖11A-11C的加載裝置的第一軸和鏈節(jié)之間的交界面的分離頂部透視圖。圖12B示出了圖1IA-1IC的加載裝置的側(cè)透視圖。
[0029]圖13A-13D示出了被定位在鉆頭的頭部主軸內(nèi)的示例性鉆桿接納組件的縱向剖視圖。如圖所示，鉆桿接納組件的接納元件可具有錐形內(nèi)表面，該內(nèi)表面與細(xì)長軸配合以將鉆桿引導(dǎo)到所需取向，在所述取向鉆桿的縱向軸線基本上平行于頭部主軸的縱向軸線。圖13A-13D中示出的示例性鉆桿接納組件被配置以接納逐漸增大的鉆桿，其中圖13A示出用于接納相對(duì)小的鉆桿的鉆桿接納組件，并且圖13D示出用于接納相對(duì)大的鉆桿的鉆桿接納組件。
[0030]圖14示出了如本文所公開的示例性加載裝置的透視圖。
[0031 ]圖15為透視圖，圖中示出了相對(duì)于如本文所公開的示例性加載裝置的示例性控制組件的位置。
【具體實(shí)施方式】
[0032]通過參照以下詳細(xì)說明、實(shí)例、附圖和權(quán)利要求及其以上和以下的說明可更加容易地理解本發(fā)明。然而，在公開并描述本發(fā)明裝置、系統(tǒng)和/或方法之前，應(yīng)當(dāng)理解，除非另有指明，本發(fā)明并不局限于所公開的具體裝置、系統(tǒng)和/或方法，因?yàn)榇祟惥唧w裝置、系統(tǒng)和/或方法理所當(dāng)然可能會(huì)發(fā)生變化。也應(yīng)當(dāng)了解本文所用的術(shù)語僅是為了描述特定方面，而不旨在進(jìn)行限制。
[0033]本發(fā)明的以下描述被提供為以當(dāng)前熟知的最佳實(shí)施例實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的教導(dǎo)。為此，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)和理解，可在本文描述的本發(fā)明的各個(gè)方面作出許多更改，同時(shí)仍能獲得本發(fā)明的有益效果。還顯而易見的是，可以通過選擇本發(fā)明的一些特征而不利用其他特征來獲得本發(fā)明的一些所需的有益效果。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，對(duì)本發(fā)明做出的許多修改和調(diào)整是可能的，并且在某些情況下甚至是期望的，并構(gòu)成本發(fā)明的一部分。因此，以下描述被提供為本發(fā)明的原理的示例性說明而并非限制本發(fā)明。
[0034]如全文所用，除非上下文清楚地另外指明，單數(shù)形式的“一個(gè)”、“一種”以及“所述”包括復(fù)數(shù)涵義。因此，例如，提及“$昆”可包括兩個(gè)或更多個(gè)此類的輥，除非上下文另有指示。
[0035]范圍在本文中可被表達(dá)為始于“約”某一特定值和/或止于“約”另一特定值。當(dāng)表達(dá)此類范圍時(shí)，另一方面包括從一個(gè)特定值和/或至另一特定值。類似地，當(dāng)采用先行詞“約”將數(shù)值表達(dá)為近似值時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，該具體值也構(gòu)成了另一個(gè)方面。還應(yīng)理解，每個(gè)范圍的端值相對(duì)于另一個(gè)端值，還是不取決于另一個(gè)端值來說，都是有意義的。
[0036]如本文所用，術(shù)語“任選的”或“任選地”是指隨后描述的事件或情況可能發(fā)生或可能不發(fā)生，并且所述描述包括其中發(fā)生所述事件或情況的實(shí)例和其中不發(fā)生所述事件或情況的實(shí)例。
[0037]如本文所用的單詞“或”意指特定列表中的任意一個(gè)成員，并且還包括該列表成員的任意組合。
[0038]參照?qǐng)D1-15，本文所描述的是用于將鉆桿12定位在操作位置的鉆桿處理系統(tǒng)150。在示例性方面，鉆桿處理系統(tǒng)150可包括加載裝置70、170、370，鉆桅16和鉆頭組件10。鉆桅16和鉆桿12可具有相應(yīng)的縱向軸線18，14。如本文進(jìn)一步所公開，可以設(shè)想的是，鉆桿處理系統(tǒng)150可基本上消除對(duì)鉆桿處理系統(tǒng)的操作員和要從鉆頭組件10加載或卸載的鉆桿之間的直接接觸的需要。另外可以設(shè)想的是，鉆桿處理系統(tǒng)150可如當(dāng)前的鉆孔加載和卸載方法一樣快速地操作，同時(shí)降低成本。
[0039]鉆頭組件
[0040]在示例性方面，并且參照?qǐng)D4-10和圖13A-13D，鉆頭組件10可用于將鉆桿12固定在操作位置。在這些方面，鉆頭組件10可操作地聯(lián)接到鉆桅16。可以設(shè)想的是，鉆頭組件10可包括如在本領(lǐng)域中已知的電機(jī)和齒輪箱。在示例性方面，可以設(shè)想的是，本發(fā)明所公開的鉆頭組件10可改裝和/或添加到現(xiàn)有鉆孔系統(tǒng)，諸如并且不限于由BOART LONGYEAR(猶他州的南約旦)制造的LF? 90D表面取芯鉆井系統(tǒng)(LF? 90D Surface Coring Drill system)。[0041 ]在一個(gè)方面，鉆頭組件10可包括支架20、由支架可操作支承的卡盤30和齒輪箱部分36。在該方面，可以設(shè)想的是，支架20可被操作地配置成相對(duì)于鉆桅16的縱向軸線18移動(dòng)。另外可以設(shè)想的是，支架20可被操作地配置成相對(duì)于基本上垂直于鉆桅16的縱向軸線18的橫向軸線19移動(dòng)。在示例性方面，支架20可被操作地配置成相對(duì)于橫向軸線19和鉆桅16的縱向軸線18兩者移動(dòng)。任選地，在示例性方面，卡盤可為NITRO CHUCK?(猶他州南約旦的 BOART LONG YEAR公司(BOART LONGYEAR, South Jordan ,Utah))卡盤。然而，可以設(shè)想的是，卡盤30可為任何常規(guī)卡盤，該卡盤被配置成夾住鉆軸并且隨頭部主軸旋轉(zhuǎn)，如在本領(lǐng)域中已知。
[0042]在另一方面，卡盤30可具有縱向軸線32并且限定開口34。任選地，在該方面，卡盤30的開口 34可被配置以牢固地接納方鉆桿的一部分，如在本領(lǐng)域中已知?？梢栽O(shè)想的是，方鉆桿可被配置成與鉆桿12的一部分接合，使得鉆桿12的縱向軸線14與卡盤30的縱向軸線3 2基本上軸向?qū)?zhǔn)。
[0043]任選地，可以設(shè)想的是，鉆桿12可被定位在卡盤30內(nèi)而無需方鉆桿，如在本領(lǐng)域中已知。在這些方面，并且參照?qǐng)D13A-13D，可以設(shè)想的是，鉆頭組件10可包括頭部主軸35，該頭部主軸跨展在鉆頭組件10的齒輪箱部分36和卡盤部分30之間。在示例性方面，可提供用于接納鉆桿12的鉆桿接納組件500。在這些方面，并且參照?qǐng)D13A-13D，鉆桿接納組件500可具有縱向軸線502并且被配置成定位在鉆頭10的頭部主軸35內(nèi)，使得鉆桿接納組件的縱向軸線與頭部主軸的縱向軸線基本上對(duì)準(zhǔn)。
[0044]在一個(gè)方面，鉆桿接納組件500可包括細(xì)長軸510，該細(xì)長軸具有第一末端512、相對(duì)的第二末端514、內(nèi)表面516和外表面518。在該方面，細(xì)長軸510的內(nèi)表面516可限定在細(xì)長軸510的第一末端512和第二末端514之間延伸的孔520。可以設(shè)想的是，細(xì)長軸510的第一末端512可限定與孔520連通的第一開口 522。另外可以設(shè)想的是，細(xì)長軸510的第二末端514可被配置成接納在鉆頭10的卡盤部分30內(nèi)。
[0045]在另一方面，鉆桿接納組件500可包括接納元件530，該接納元件被配置成操作地聯(lián)接到鉆頭10的齒輪箱部分36。在該方面，接納元件530可具有第一末端532、相對(duì)的第二末端534、內(nèi)表面536和外表面538。接納元件530的內(nèi)表面536可限定在接納元件的第一末端532和第二末端534之間延伸的孔540。接納元件530的第一末端532可限定與孔540連通的第一開口 542。接納元件530的第二末端534可限定與孔540連通的第二開口 544?？梢栽O(shè)想的是，接納元件530的內(nèi)表面536的至少一部分可從第一開口 542朝向第二開口 544移動(dòng)時(shí)向內(nèi)漸縮。在示例性方面，接納元件530的內(nèi)表面536的至少一部分可相對(duì)于鉆桿接納元件500的縱向軸線502成一角度，該角度在從約10度至約45度的范圍內(nèi)并且更優(yōu)選地為約15度。因此，接納元件530的內(nèi)表面536可被配置成在將鉆桿12插入接納元件530的第一開口 542中的期間提供介于約20度和約90度之間的寬容度?？梢栽O(shè)想的是，該寬容度可允許接納寬泛范圍的鉆桿，所述鉆桿并未與接納元件530的第一開口 542軸向?qū)?zhǔn)。另外可以設(shè)想的是，接納元件530的第二末端534可操作地聯(lián)接到細(xì)長軸510的第一末端512，使得接納元件530的第二開口 544與細(xì)長軸的第一開口 522基本上對(duì)準(zhǔn)并且連通。
[0046]在示例性方面，在鉆桿10從接納元件530的第一開口542朝向細(xì)長軸510的第二末端514推進(jìn)時(shí)，接納元件內(nèi)表面536和細(xì)長軸的內(nèi)表面516可被配置成配合以將鉆桿導(dǎo)向到所需取向，在所述取向鉆桿12的縱向軸線基本上平行于頭部主軸的縱向軸線。在這些方面，可以設(shè)想的是，鉆桿12的縱向軸線也可與如本文進(jìn)一步所公開的加載裝置的平移軸線15基本上平行(或?qū)?zhǔn))。不同于已知的鉆頭，本發(fā)明所公開的鉆桿接納組件500可接納處于所需取向的鉆桿而無需旋入接合部以將鉆桿傳遞到鉆孔組件。在使用本發(fā)明所公開的鉆桿接納組件500期間，僅需要鉆桿的軸向推進(jìn)(即，推動(dòng))就可將鉆桿正確定位在組件500內(nèi)。
[0047]任選地，在另外的方面，鉆桿接納組件500還可包括平板組件550。在這些方面，平板組件550可包括第一平板552和第二平板554，該第一平板被配置成與鉆頭10的頭部主軸35的外表面周向接合，該第二平板被配置成周向接合靠近接納元件的第二末端534的接納元件530的外表面538的一部分。在另一方面，平板組件550還可包括用于將第一平板552牢固聯(lián)接到第二平板554以使接納元件穩(wěn)定的裝置。在示例性方面，用于將第一平板牢固地聯(lián)接到第二平板的裝置可包括至少一個(gè)緊固件，該緊固件被配置成將第一平板552牢固地聯(lián)接到第二平板554。在這些方面，可以設(shè)想的是，所述至少一個(gè)緊固件可包括多個(gè)緊固件。另外可以設(shè)想的是，所述至少一個(gè)緊固件的每個(gè)緊固件可包括如在本領(lǐng)域中已知的任何常規(guī)緊固件，包括例如并且不限于螺栓、螺釘、銷等等。在另外的方面，可以設(shè)想的是，用于將第一平板牢固地聯(lián)接到第二平板的裝置可包括如在本領(lǐng)域中已知的扣環(huán)。在這些方面，扣環(huán)可被配置成與第二平板554的內(nèi)部部分可操作接合，使得扣環(huán)被定位在第二平板與接納元件530的外表面538之間。
[0048]任選地，在另外的方面，鉆桿接納組件500還可包括多個(gè)隔離物560。在這些方面，所述多個(gè)隔離物中的每個(gè)隔離物560可被配置成周向圍繞細(xì)長軸510的外表面518的一部分，并且保持細(xì)長軸的外表面與頭部主軸的內(nèi)表面之間的間距。
[0049]在示例性方面，可以設(shè)想的是，細(xì)長軸510的內(nèi)表面516的至少一部分可被配置成與鉆桿12的一部分接合，以支承鉆桿與接納組件500的縱向軸線502(并因此與卡盤30的縱向軸線)對(duì)準(zhǔn)。在操作中，鉆桿12可插入接納元件530的第一開口542中并且隨后相對(duì)于接納元件500的縱向軸線502推進(jìn)，使得鉆桿被接納在接納元件的第二開口 544中并且隨后穿過細(xì)長軸510的第一開口 522軸向推進(jìn)，直至鉆桿穿過細(xì)長軸的第二開口 524。如上進(jìn)一步所述，可以設(shè)想的是，接納元件530的向內(nèi)漸縮的輪廓可適應(yīng)接納以寬泛范圍角度定位的鉆桿，并且隨后在鉆桿朝向細(xì)長軸的第二開口 524推進(jìn)時(shí)幫助建立鉆桿與接納組件500的縱向軸線502的對(duì)準(zhǔn)。另外可以設(shè)想的是，接納元件530的向內(nèi)漸縮的輪廓可用于多種操作條件，包括例如并且不限于當(dāng)將鉆頭向下送入定位于底腳夾持件內(nèi)的鉆桿上方期間或?qū)@桿添加到主軸期間發(fā)生偏斜時(shí)。在示例性方面，可以設(shè)想的是，接納元件530和細(xì)長軸510可被配置成在鉆桿12被充分定位在卡盤30的夾具內(nèi)之前，防止鉆桿與卡盤之間接觸。
[0050]在示例性方面，可以設(shè)想的是，細(xì)長軸510可具有基本上恒定的內(nèi)徑(由內(nèi)表面516限定)和基本上恒定的外徑(由外表面518限定)。
[0051 ]任選地，可以設(shè)想的是，接納組件500的接納元件530可以選擇性地從接納組件的頭部主軸35和細(xì)長軸510上拆卸。另外可以設(shè)想的是，每個(gè)細(xì)長軸510可以選擇性地從鉆頭10移除。在其他示例性方面，可以設(shè)想的是，每個(gè)相應(yīng)的接納元件530可被配置成可操作地連接到對(duì)應(yīng)的細(xì)長軸510。因此，在這些方面，可以設(shè)想的是，對(duì)于給定鉆桿12而言，可選擇合適尺寸的細(xì)長軸510和對(duì)應(yīng)的接納元件530以與鉆頭10—起使用，從而允許如本文所公開的鉆桿推進(jìn)。圖13A-13D示出了各種鉆桿被推進(jìn)至合適尺寸的細(xì)長軸及其互補(bǔ)接納元件內(nèi)的情況。如可以理解的，隨著被插入鉆頭10內(nèi)的鉆桿12的直徑增大，細(xì)長軸510的內(nèi)徑和接納元件530的至少最小內(nèi)徑也增大，而間隔物560(取決于鉆桿的直徑，不一定使用間隔物)的尺寸縮小。
[0052]在另外的方面，支架20可被配置成在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。如圖8A-8B所示，在第一位置，可以設(shè)想的是，卡盤30的縱向軸線32可基本上平行于鉆桅16的縱向軸線
18。從第一位置，支架20可被配置成相對(duì)于橫向軸線19按序軸向以及隨后樞轉(zhuǎn)(或作為另外一種選擇，按序樞轉(zhuǎn)以及隨后軸向)移動(dòng)，以到達(dá)第二位置。如圖SC所示，在第二位置，可以設(shè)想的是，卡盤30的縱向軸線32可基本上垂直于鉆桅16的縱向軸線18。任選地，在第二位置中，支架20可與鉆桅16相對(duì)于橫向軸線19軸向間隔開。從第二位置，支架20可被配置成相對(duì)于橫向軸線19按序樞轉(zhuǎn)以及隨后軸向(或作為另外一種選擇，按序軸向以及隨后樞轉(zhuǎn))移動(dòng)，以返回到第一位置。然而，根據(jù)鉆桿的長度，應(yīng)當(dāng)理解，可能有必要先將支架20相對(duì)于鉆桅16的縱向軸線18軸向提升，然后再將支架相對(duì)于橫向軸線19按序樞轉(zhuǎn)以及隨后軸向移動(dòng)。
[0053]在示例性方面，支架20在第一位置和第二位置之間移動(dòng)期間，支架的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)可受到限制，直至相對(duì)于橫向軸線19的軸向移動(dòng)完成。另外可以設(shè)想的是，支架20相對(duì)于橫向軸線19的軸向移動(dòng)可受到限制，直至支架相對(duì)于橫向軸線的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)完成。因此，可以設(shè)想的是，在使用中，在支架相對(duì)于橫向軸線19傾斜期間，例如當(dāng)其在支架從第二位置移動(dòng)到第一位置期間發(fā)生傾斜時(shí)，支架20(以及因此卡盤30)將不軸向偏移。相似地，可以設(shè)想的是，在使用中，當(dāng)支架相對(duì)于橫向軸線19軸向偏移時(shí)，例如當(dāng)其從第一位置軸向偏移到第二位置時(shí)，支架20(以及因此卡盤30)將不傾斜?？梢栽O(shè)想的是，通過在傾斜發(fā)生之前要求完全軸向偏移和/或在軸向偏移發(fā)生之前要求完全傾斜，與常規(guī)鉆頭組件相關(guān)的許多安全隱患可得以避免。
[0054]在另一方面，鉆頭組件10可包括多個(gè)傳感器40。在該方面，多個(gè)傳感器中的至少一個(gè)傳感器40可被配置成檢測支架20相對(duì)于橫向軸線19的軸向移動(dòng)完成。可以設(shè)想的是，多個(gè)傳感器中的至少一個(gè)傳感器40可被配置成檢測支架20相對(duì)于橫向軸線19的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)完成。任選地，在一個(gè)示例性方面，多個(gè)傳感器40可包括以中繼配置可操作地聯(lián)接的多個(gè)接近開關(guān)。然而，可以設(shè)想的是，任何常規(guī)位置傳感器，諸如并且不限于電位置傳感器、可編程邏輯控制器(PLC)等等，均可使用。
[0055]在另一個(gè)示例性方面，多個(gè)傳感器40可任選地包括多個(gè)液壓順序閥。在該方面，鉆頭組件10還可包括第一液壓缸50，該液壓缸可操作地聯(lián)接到支架并且被定位成與多個(gè)液壓順序閥連通?？梢栽O(shè)想的是，第一液壓缸50可任選地具有基本上與橫向軸線平行的縱向軸線。另外可以設(shè)想的是，第一液壓缸50的激活可被配置成實(shí)現(xiàn)支架20相對(duì)于橫向軸線19的軸向移動(dòng)。在另外的方面，鉆頭組件10還可包括第二液壓缸52，該液壓缸可操作地聯(lián)接到支架20并且被定位成與多個(gè)液壓順序閥連通。在該方面，可以設(shè)想的是，第二液壓缸52的激活可被配置成實(shí)現(xiàn)支架20相對(duì)于橫向軸線19的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)。在使用中，可以設(shè)想的是，在必要時(shí)可將油在第一液壓缸50和第二液壓缸52之間轉(zhuǎn)移，以實(shí)現(xiàn)支架20和卡盤30的傾斜和偏移。
[0056]在示例性方面，多個(gè)傳感器40以及第一液壓缸50和第二液壓缸52可被定位成與如本文進(jìn)一步所述的控制組件120可操作連通。任選地，可以設(shè)想的是，支架從第一位置按序軸向以及隨后樞轉(zhuǎn)移動(dòng)到第二位置可通過控制組件120操作員的單個(gè)動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)。另外可以設(shè)想的是，支架從第二位置按序樞轉(zhuǎn)以及隨后軸向移動(dòng)到第一位置可通過控制組件操作員的單個(gè)動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)。例如，可以設(shè)想的是，控制組件120可包括第一杠桿(或其他使用者輸入裝置)，該杠桿可被激活以實(shí)現(xiàn)支架從如本文所公開的第一位置移動(dòng)到第二位置，以及第二杠桿(或其他使用者輸入裝置)，該杠桿可被激活以實(shí)現(xiàn)支架從如本文所公開的第二位置移動(dòng)到第一位置。作為另外一種選擇，可以設(shè)想的是，可使用具有兩個(gè)或更多個(gè)操作位置的單個(gè)杠桿(或其他使用者輸入裝置)實(shí)現(xiàn)圍繞第一位置和第二位置的移動(dòng)以及在第一位置和第二位置之間的移動(dòng)，其中一個(gè)操作位置實(shí)現(xiàn)從第一位置到第二位置的移動(dòng)并且第二操作位置實(shí)現(xiàn)從第二位置到第一位置的移動(dòng)。另外，控制組件120可包括一個(gè)或更多個(gè)另外的使用者輸入裝置，用于實(shí)現(xiàn)支架相對(duì)于鉆桅16的縱向軸線18的移動(dòng)。在操作中，控制組件120可與多個(gè)傳感器40和液壓缸50、52連通以確保在支架相對(duì)于橫向軸線的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)開始之前完成支架相對(duì)于橫向軸線的軸向移動(dòng)，以及在支架相對(duì)于橫向軸線的軸向移動(dòng)開始之前完成支架相對(duì)于橫向軸線的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)。例如，當(dāng)控制組件120引導(dǎo)多個(gè)傳感器將支架從第一位置移至第二位置時(shí)，控制組件可致動(dòng)第一液壓缸以實(shí)現(xiàn)支架相對(duì)于橫向軸線的軸向移動(dòng)。當(dāng)多個(gè)傳感器的一個(gè)傳感器檢測到支架相對(duì)于橫向軸線的軸向移動(dòng)已完成時(shí)，傳感器和/或控制組件可實(shí)現(xiàn)第二液壓缸(例如，以中繼配置)的順序致動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)支架相對(duì)于橫向軸線的樞轉(zhuǎn)移動(dòng);然而，控制組件與多個(gè)傳感器配合以防止支架在完成軸向移動(dòng)之前即開始樞轉(zhuǎn)移動(dòng)。多個(gè)傳感器中的一個(gè)傳感器還可確定支架的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)何時(shí)完成，從而確認(rèn)支架定位在第二位置。相似地，當(dāng)控制組件120引導(dǎo)多個(gè)傳感器將支架從第二位置移至第一位置時(shí)，控制組件可致動(dòng)第二液壓缸以實(shí)現(xiàn)支架相對(duì)于橫向軸線的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)。當(dāng)多個(gè)傳感器的一個(gè)傳感器檢測到支架相對(duì)于橫向軸線的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)已完成時(shí)，傳感器和/或控制組件可實(shí)現(xiàn)第一液壓缸(例如，以中繼配置)的順序致動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)支架相對(duì)于橫向軸線的軸向移動(dòng);然而，控制組件與多個(gè)傳感器配合以防止支架在完成樞轉(zhuǎn)移動(dòng)之前即開始軸向移動(dòng)。多個(gè)傳感器中的一個(gè)傳感器還可確定支架的軸向移動(dòng)何時(shí)完成，從而確認(rèn)支架的定位已返回第一位置。
[0057]在另外的方面，鉆頭組件10還可包括可操作地聯(lián)接到支架20的多個(gè)間隔導(dǎo)桿60。在該方面，多個(gè)導(dǎo)桿中的每個(gè)導(dǎo)桿60可具有基本上平行于橫向軸線19的縱向軸線。可以設(shè)想的是，支架20可被配置成沿多個(gè)導(dǎo)桿60相對(duì)于橫向軸線19移動(dòng)。另外可以設(shè)想的是，多個(gè)導(dǎo)桿60可被配置成在支架相對(duì)于橫向軸線19的軸向和樞轉(zhuǎn)移動(dòng)期間支承支架20。在支架20傾斜期間或傾斜之后，可以設(shè)想的是，多個(gè)間隔導(dǎo)桿60必須完全支承住支架20，然后才允許鉆頭組件1相對(duì)于橫向軸線19軸向偏移。
[0058]加載裝置
[0059]在示例性方面，并且參照?qǐng)D1-3和圖8A-10，加載裝置70可用于在鉆桿12相對(duì)于平移軸線15移動(dòng)時(shí)接合該鉆桿。在這些方面，加載裝置70可任選地包括基座組件80、支承組件90和夾持組件100。
[0060]在一個(gè)方面，加載裝置70的基座組件80可包括至少一個(gè)水平輥?？梢栽O(shè)想的是，至少一個(gè)水平輥可包括單個(gè)水平輥。任選地，在另一方面，至少一個(gè)水平輥可包括至少一個(gè)近側(cè)輥82和至少一個(gè)遠(yuǎn)側(cè)輥86。在該方面，至少一個(gè)近側(cè)輥82可與至少一個(gè)遠(yuǎn)側(cè)輥86間隔開?？梢栽O(shè)想的是，近側(cè)輥82可具有縱向軸線84并且遠(yuǎn)側(cè)輥86可具有縱向軸線88。另外可以設(shè)想的是，至少一個(gè)近側(cè)輥82的縱向軸線84可基本上平行于至少一個(gè)遠(yuǎn)側(cè)輥86的縱向軸線88。還可以設(shè)想的是，近側(cè)輥82的縱向軸線84和遠(yuǎn)側(cè)輥86的縱向軸線88可基本上垂直于平移軸線15。
[0061]在另一方面，加載裝置70的支承組件90可固定到基座組件80。在該方面，支承組件90可包括至少一個(gè)支承輥92。任選地，至少一個(gè)支承輥92可包括多個(gè)支承輥?？梢栽O(shè)想的是，至少一個(gè)支承輥中的每個(gè)支承輥92可具有相應(yīng)的縱向軸線94。另外可以設(shè)想的是，至少一個(gè)支承輥92的縱向軸線94可基本上平行。還可以設(shè)想的是，至少一個(gè)支承輥92的縱向軸線94可基本上垂直于平移軸線15以及近側(cè)輥82的縱向軸線84和遠(yuǎn)側(cè)輥86的縱向軸線88。
[0062]在另外的方面，加載裝置70的夾持組件100可與支承組件90相對(duì)于橫向軸線72間隔開。在該方面，橫向軸線72可任選地基本上平行于近側(cè)輥82的縱向軸線84和遠(yuǎn)側(cè)輥86的縱向軸線88?？梢栽O(shè)想的是，夾持組件100可具有至少一個(gè)夾持輥102，該夾持輥被配置成在打開位置和接合位置之間相對(duì)于橫向軸線72移動(dòng)。另外可以設(shè)想的是，至少一個(gè)夾持輥102可具有縱向軸線104，該縱向軸線基本上平行于至少一個(gè)支承輥92的縱向軸線94。任選地，在一些方面，至少一個(gè)夾持輥102可包括多個(gè)夾持輥。在示例性方面，可以設(shè)想的是，每個(gè)夾持輥102可包含撓性材料，該撓性材料被配置成也提供用于與鉆桿摩擦接合的表面。任選地，在這些方面，夾持輥102可包含氨基甲酸酯。在一個(gè)示例性方面，夾持輥102可包含碳化物，該碳化物被配置成摩擦接合鉆桿同時(shí)又盡量降低對(duì)鉆桿的損壞。在另外的示例性方面，夾持輥102可包含氨基甲酸酯和碳化物。
[0063]在示例性方面，水平輥82、水平輥86、支承輥92和夾持輥102可配合以限定接納空間74。在這些方面，接納空間74可被配置以接納鉆桿12的至少一部分?？梢栽O(shè)想的是，在夾持輥102的接合位置中，水平輥82、水平輥86、支承輥92和夾持輥102可被定位成與鉆桿12接合。另外可以設(shè)想的是，在至少一個(gè)夾持輥102的接合位置，水平輥82、水平輥86、支承輥92和夾持輥102可被配置成允許鉆桿12相對(duì)于平移軸線15軸向移動(dòng)但限制鉆桿相對(duì)于平移軸線旋轉(zhuǎn)。
[0064]在另外的方面，加載裝置70還可包括杠桿112。在該方面，杠桿112可具有固定到基座組件80的杠桿支承件114以及聯(lián)接到杠桿112和至少一個(gè)夾持輥102的聯(lián)接元件116?？梢栽O(shè)想的是，聯(lián)接元件116可以樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到杠桿支承件114。另外可以設(shè)想的是，聯(lián)接元件116可被配置成相對(duì)于杠桿支承件114樞轉(zhuǎn)移動(dòng)。在示例性方面，可以設(shè)想的是，聯(lián)接元件116的選擇性樞轉(zhuǎn)移動(dòng)可實(shí)現(xiàn)夾持輥102相對(duì)于橫向軸線72移動(dòng)。在示例性方面，可以設(shè)想的是，杠桿支承件114和支承組件90中的至少一者的位置可相對(duì)于橫向軸線72選擇性地調(diào)節(jié)。任選地，在示例性方面，加載裝置70可包括用于驅(qū)動(dòng)杠桿112的裝置。在這些方面，用于驅(qū)動(dòng)杠桿112的裝置可被配置成使杠桿選擇性地移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)接元件116和/或夾持輥102的移動(dòng)。在其他示例性方面，加載裝置70可包括用于驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)支承輥92的裝置。在這些方面，用于驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)支承輥92的裝置可被配置成使至少一個(gè)支承輥選擇性地旋轉(zhuǎn)。還可以設(shè)想的是，加載裝置70還可包括用于調(diào)節(jié)支承組件90相對(duì)于橫向軸線72的軸向位置的裝置和/或用于調(diào)節(jié)夾持組件100相對(duì)于橫向軸線72的軸向位置的裝置?？梢栽O(shè)想的是，用于驅(qū)動(dòng)杠桿112的裝置、用于驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)支承輥92的裝置、用于調(diào)節(jié)支承組件90的軸向位置的裝置以及用于調(diào)節(jié)夾持組件100的軸向位置的裝置可包括任何常規(guī)電機(jī)，該電機(jī)可操作地聯(lián)接到常規(guī)電源，包括例如并且不限于液壓電源或電子電源。
[0065]在另外的示例性方面，杠桿112可具有縱向軸線113。在這些方面，在至少一個(gè)夾持輥102的打開位置，杠桿的縱向軸線113可基本上平行于橫向軸線72。在另外的方面，可以設(shè)想的是，在向杠桿112施加向下的力時(shí)至少一個(gè)夾持輥102可從打開位置移至接合位置。另外可以設(shè)想的是，在至少一個(gè)夾持輥102的接合位置，杠桿112的縱向軸線113可相對(duì)于橫向軸線72向下成角度。在示例性方面，加載裝置70可包括用于驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)夾持輥102的裝置。在該方面，用于驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)夾持輥102的裝置可被配置成使至少一個(gè)夾持輥102選擇性地旋轉(zhuǎn)。可以設(shè)想的是，用于驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)夾持輥102的裝置可包括任何常規(guī)電機(jī)，該電機(jī)可操作地聯(lián)接到常規(guī)電源，包括例如并且不限于液壓電源或電子電源。
[0066]在另一方面，加載裝置70的基座組件80還可包括橫桿85。在該方面，可以設(shè)想的是，基座組件80的近側(cè)輥82和遠(yuǎn)側(cè)輥86可被定位在橫桿85的相對(duì)側(cè)上。任選地，另外可以設(shè)想的是，基座組件80還可包括固定到橫桿85的多個(gè)支腿87。
[0067]任選地，在另外的方面，夾持組件100的至少一個(gè)夾持輥102可包括單個(gè)夾持輥。在該方面，可以設(shè)想的是，支承組件90的至少一個(gè)支承輥92可包括兩個(gè)支承輥。另外可以設(shè)想的是，單個(gè)夾持輥102可基本上相對(duì)于平移軸線15在兩個(gè)支承輥92之間軸向居中。
[0068]在另外的示例性方面，可以設(shè)想的是，基座組件80的近側(cè)輥82和遠(yuǎn)側(cè)輥86可被定位在基本上相同高度處。在又一些示例性方面，可以設(shè)想的是，支承輥92和夾持輥102可被定位在基本上相同高度處。
[0069]在其他示例性方面，可以設(shè)想的是，基座組件80的高度可使用常規(guī)裝置選擇性地調(diào)節(jié)。在一個(gè)非限制性例子中，支腿87可包括第一支腿部分和第二支腿部分，其中第二支腿部分被配置成相對(duì)于第一支腿部分伸縮移動(dòng)，并且每個(gè)支腿部分限定多個(gè)軸向間隔開口用于接納鎖定拉銷(或其他緊固件)以采用本領(lǐng)域中已知的方式將第二支腿部分相對(duì)于第一支腿部分鎖定。
[0070]參見圖11A-12B，在可選的示例性方面，夾持/加載裝置170可具有一對(duì)間隔的基座組件(第一基座組件180a和第二基座組件180b)和夾持組件200。在示例性方面，第一基座組件180a和第二基座組件180b可相對(duì)于平移軸線15間隔開。
[0071]在另外的方面，加載裝置170可具有框架202，該框架牢固地聯(lián)接到并且定位在第一基座組件180a和第二基座組件180b之間，使得框架的縱向軸線與平移軸線15基本上軸向?qū)?zhǔn)。在另外的方面，加載裝置170還可包滑架204，該滑架可操作地聯(lián)接到框架202，使得滑架被配置成沿框架的長度相對(duì)于平移軸線15選擇性移動(dòng)。在這些方面，滑架204可支承副組件206，該副組件限定用于接納鉆桿一部分的中心空間208，并且滑架的至少一部分可由框架202支承和/或接合。可以設(shè)想的是，副組件206的中心空間208的尺寸可以選擇性地調(diào)節(jié)以將鉆桿牢固地接合在操作位置。例如，在一個(gè)方面，副組件206可包括限定中心空間208的第一壁和第二壁，其中第一壁可使用常規(guī)裝置相對(duì)于第二壁選擇性地移動(dòng)，從而選擇性地調(diào)節(jié)中心空間208的寬度。任選地，在一些方面，框架202可包括第一導(dǎo)塊205a和第二導(dǎo)塊205b，其被配置以接納鉆桿的一部分。在這些方面，可以設(shè)想的是，第一導(dǎo)塊205a可被定位成鄰近框架202的第一末端(鄰近第一基座組件180a)，同時(shí)第二導(dǎo)塊205b可被定位成鄰近框架的第二末端(鄰近第二基座組件180b)。因此，可以設(shè)想的是，副組件206可相對(duì)于平移軸線15定位在第一導(dǎo)塊205a和第二導(dǎo)塊205b之間。另外可以設(shè)想的是，第一導(dǎo)塊205a和第二導(dǎo)塊205b可與副組件206基本上軸向?qū)?zhǔn)。
[0072]任選地，在一些方面，框架202可具有中心開口 203，該中心開口基本上沿框架的長度在第一基座組件180a和第二基座組件180b之間延伸。在一個(gè)方面，加載裝置170可包括第一軸212a和第二軸212b，其中第一軸212a和第二軸212b由框架202支承。在該方面，可以設(shè)想的是，第一軸212a和第二軸212b可任選地為完全鍵控驅(qū)動(dòng)軸(MCMASTER CARR)，其限定鍵槽，該鍵槽允許如本文進(jìn)一步所公開的鏈輪和/或輪子驅(qū)動(dòng)。任選地，框架可包括可操作地聯(lián)接到第一軸212a的至少一個(gè)軸承以及可操作地聯(lián)接到第二軸212b的至少一個(gè)軸承?？梢栽O(shè)想的是，第一基座組件180a可任選地包括可操作地聯(lián)接到第一軸212a的軸承。另外可以設(shè)想的是，第二基座組件180b可任選地包括可操作地聯(lián)接到第二軸212b的軸承。第一軸212a和第二軸212b可由框架202支承，使得軸被取向成基本上垂直于平移軸線15(并且彼此平行)。在示例性方面，加載裝置170還可包括定位在兩個(gè)軸212a，212b上方的鏈條210，從而形成包含第一軸和第二軸的閉鏈環(huán)，并且鏈環(huán)的第一部分可穿過中心開口 203牢固地聯(lián)接到滑架204。任選地，鏈環(huán)210的相對(duì)第二部分可包括止動(dòng)元件211。在操作中，可以設(shè)想的是，止動(dòng)元件211可防止鏈環(huán)210超過預(yù)定旋轉(zhuǎn)位置旋轉(zhuǎn)，諸如并且不限于與滑架204和框架的第一末端或第二末端(如，第一導(dǎo)塊或第二導(dǎo)塊)之間的接觸部分相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)位置。在示例性方面，鏈條210可操作地聯(lián)接到第一軸212a，使得第一軸在第一方向上的旋轉(zhuǎn)使鏈環(huán)在對(duì)應(yīng)方向上推進(jìn)，并且使滑架204相對(duì)于平移軸線15朝向第二軸212b (和第二基座組件180b)推進(jìn)?？梢栽O(shè)想的是，鏈條210也可操作地聯(lián)接到第一軸212a，使得第一軸在相反第二方向上的旋轉(zhuǎn)使鏈環(huán)在對(duì)應(yīng)方向上推進(jìn)，并且使滑架204相對(duì)于平移軸線15朝向第一軸(和第一基座組件180a)推進(jìn)。任選地，可以設(shè)想的是，加載裝置170可包括鏈輪以將第一軸212a可操作地聯(lián)接到鏈條210。在另外的方面，第一軸212a可操作地聯(lián)接到輪子214，該輪子被配置成相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線215旋轉(zhuǎn)并且被配置以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)選擇性地賦予第一軸，從而使得鏈條210在所需方向上推進(jìn)。
[0073]任選地，在示例性方面，框架202可通過至少一個(gè)緊固件可操作地固定到第一基座組件180a和第二基座組件180b。在這些方面，可以設(shè)想的是，緊固件可以選擇性地被移除以允許拆卸和運(yùn)輸夾持組件200的各個(gè)部件。另外可以設(shè)想的是，緊固件可以選擇性地定位以允許有效組裝夾持組件200。
[0074]任選地，在示例性方面，第一基座組件180a可包括橫桿185a并且第二基座組件180b可包括橫桿185b。在這些方面，可以設(shè)想的是，第一基座組件180a可包括從橫桿185a向下延伸的多個(gè)支腿187a，并且第二基座組件180b可包括從橫桿185b向下延伸的多個(gè)支腿187b。任選地，可以設(shè)想的是，橫桿185a和橫桿185b可被配置成與框架202的相應(yīng)末端部分接合，如圖1lA所示。在另外的方面，第一基座組件180a可任選地包括臂188，該臂從基座組件向外延伸并且限定用于接納第一軸212a的至少一部分的凹口 189。
[0075]在其他示例性方面，可以設(shè)想的是，第一基座組件180a和第二基座組件180b的高度可使用常規(guī)裝置可選擇性地調(diào)節(jié)。在一個(gè)非限制性例子中，支腿187a可包括第一支腿部分和第二支腿部分，其中第二支腿部分被配置成相對(duì)于第一支腿部分伸縮移動(dòng)，并且每個(gè)支腿部分限定用于接納鎖定拉銷(或其他緊固件)的多個(gè)軸向間隔開口以采用本領(lǐng)域中已知的方式將第二支腿部分相對(duì)于第一支腿部分鎖定。
[0076]參見圖14-15，在可選的示例性方面，加載裝置370可具有一對(duì)間隔的基座組件(第一基座組件380和第二基座組件390)和驅(qū)動(dòng)組件410。在示例性方面，第一基座組件380和第二基座組件390可相對(duì)于平移軸線15間隔開。可以設(shè)想的是，加載裝置370可與鉆頭組件間隔開。在使用中，加載裝置370可以選擇性地使鉆桿12相對(duì)于平移軸線15移動(dòng)。在示例性方面，當(dāng)加載裝置370用于將鉆桿12加載到如本文所公開的頭部主軸500中時(shí)，可以設(shè)想的是，加載裝置370不必抵靠鉆桿12施加并且保持扭矩。
[0077]在一個(gè)方面，并且參照?qǐng)D14，加載裝置370可包括第一基座組件380和第二基座組件390。在該方面，第一基座組件380可相對(duì)于平移軸線15與第二基座組件390間隔開。
[0078]在另一方面，并且參照?qǐng)D14，加載裝置370可包括在第一基座組件380和第二基座組件390之間延伸并且與之聯(lián)接的支承平臺(tái)400。在該方面，支承平臺(tái)200可具有基本上平行于平移軸線15的縱向軸線202。在示例性方面，支承平臺(tái)200可被配置成在鉆桿12相對(duì)于平移軸線15移動(dòng)時(shí)支承鉆桿的至少一部分。
[0079]在另外方面，并且參照?qǐng)D14，加載裝置370可包括驅(qū)動(dòng)組件410。在該方面，驅(qū)動(dòng)組件410可包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥412。每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥412可具有相應(yīng)的縱向軸線414。任選地，在示例性方面，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥412的縱向軸線414可基本上垂直于平移軸線15。在操作中，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥412可被配置成圍繞其縱向軸線414旋轉(zhuǎn)。在示例性方面，可以設(shè)想的是，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥412可包含撓性材料，該撓性材料被配置成也提供用于與鉆桿摩擦接合的表面。任選地，在這些方面，驅(qū)動(dòng)輥412可包含氨基甲酸酯。在一個(gè)示例性方面，驅(qū)動(dòng)輥412可包含碳化物，該碳化物被配置成摩擦接合鉆桿同時(shí)將對(duì)鉆桿的損壞降到最低。在另外的示例性方面，驅(qū)動(dòng)輥412可包含氨基甲酸酯和碳化物。
[0080]在另外的方面，并且參照?qǐng)D14，驅(qū)動(dòng)組件410還可包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)組件415。在該方面，每個(gè)驅(qū)動(dòng)組件415可被定位成與相應(yīng)驅(qū)動(dòng)輥412可操作連通。可以設(shè)想的是，每個(gè)驅(qū)動(dòng)組件415可被配置成選擇性激活以使相應(yīng)驅(qū)動(dòng)輥412選擇性地旋轉(zhuǎn)。在示例性方面，每個(gè)驅(qū)動(dòng)組件415可為液壓驅(qū)動(dòng)組件。然而，可以設(shè)想的是，驅(qū)動(dòng)組件415可為任何常規(guī)類型的驅(qū)動(dòng)組件，諸如并且不限于電驅(qū)動(dòng)組件、氣動(dòng)式驅(qū)動(dòng)組件、或人工驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)組件。
[0081 ] 在又一方面，并且參照?qǐng)D14，驅(qū)動(dòng)組件410還可包括至少一個(gè)導(dǎo)向輥420。在該方面，每個(gè)導(dǎo)向輥可具有相應(yīng)的縱向軸線422。任選地，在示例性方面，每個(gè)導(dǎo)向輥420的縱向軸線422可基本上垂直于平移軸線15并且基本上平行于每個(gè)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)輥412的縱向軸線414。在另外的方面，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥412和至少一個(gè)導(dǎo)向輥420可配合以限定接納空間425。在該方面，接納空間425可被配置以接納鉆桿12的至少一部分。
[0082]在使用中，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥412和至少一個(gè)導(dǎo)向輥420可被配置成在鉆桿12的至少一部分被接納在接納空間425內(nèi)時(shí)與鉆桿接合。當(dāng)鉆桿12的至少一部分被接納在接納空間425內(nèi)時(shí)，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥412在第一方向上的旋轉(zhuǎn)可被配置以相對(duì)于平移軸線15朝向鉆頭組件推進(jìn)鉆桿。在另外的方面，可以設(shè)想的是，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥412在與第一方向相對(duì)的第二方向上的旋轉(zhuǎn)可被配置成使鉆桿12相對(duì)于平移軸線15遠(yuǎn)離鉆頭組件移動(dòng)(諸如以使鉆桿從鉆頭組件回縮)。
[0083]可以設(shè)想的是，加載裝置370還可任選地包括用于調(diào)節(jié)至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥412相對(duì)于橫向軸線的軸向位置，所述橫向軸線垂直于至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥的縱向軸線414以及平移軸線
15。另外可以設(shè)想的是，加載裝置370還可任選地包括用于調(diào)節(jié)至少一個(gè)導(dǎo)向輥420相對(duì)于橫向軸線的軸向位置?？梢栽O(shè)想的是，用于調(diào)節(jié)至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥412的軸向位置的裝置以及用于調(diào)節(jié)至少一個(gè)導(dǎo)向輥420的軸向位置的裝置可包括任何常規(guī)電機(jī)，該電機(jī)可操作地聯(lián)接到常規(guī)電源，包括例如并且不限于液壓電源或電子電源。
[0084]任選地，在示例性方面，并且如圖14所示，加載組件370還可包括固定到第一基座組件380和第二基座組件390的至少一者的至少一個(gè)篩網(wǎng)430。在這些方面，可以設(shè)想的是，篩網(wǎng)可固定到第一基座組件380和/或第二基座組件390以遮護(hù)加載組件370的操作員不與定位在支承平臺(tái)400或接納空間425內(nèi)的鉆桿12接觸。
[0085]任選地，在示例性方面，支承平臺(tái)400可通過至少一個(gè)緊固件可操作地固定到第一基座組件380和第二基座組件390。在這些方面，可以設(shè)想的是，緊固件可以選擇性地被移除以允許拆卸和運(yùn)輸加載組件370的各個(gè)部件。另外可以設(shè)想的是，緊固件可以選擇性地定位以允許有效組裝加載組件370。在示例性方面，支承平臺(tái)400可任選地可折疊或以其他方式可伸縮以允許拆卸和運(yùn)輸支承平臺(tái)。任選地，在這些方面，支承平臺(tái)400可限定與支承平臺(tái)的折疊位置相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)接縫。任選地，至少一個(gè)接縫可包括相對(duì)于支承平臺(tái)400的縱向軸線402間隔開的多個(gè)接縫。
[0086]任選地，在示例性方面，第一基座組件380可包括橫桿385并且第二基座組件390可包括橫桿395。在這些方面，可以設(shè)想的是，第一基座組件380可包括從橫桿385向下延伸的多個(gè)支腿387，并且第二基座組件390可包括從橫桿385向下延伸的多個(gè)支腿397。任選地，可以設(shè)想的是，橫桿385和395可被配置成與支承平臺(tái)400的相應(yīng)末端部分接合，如圖15所示。
[0087]在一些示例性方面，并且如圖14所示，第一基座組件380和第二基座組件390可設(shè)置有相應(yīng)托架，該托架被配置成與基座組件的間隔支腿對(duì)387接合，使得每個(gè)托架的一部分以選定距離遠(yuǎn)離基座組件側(cè)向延伸。在這些方面，可以設(shè)想的是，從基座組件延伸的托架的部分可配合以在巖心筒組件包含巖心樣本的情況下從鉆孔收回巖心筒組件時(shí)支承巖心筒組件。
[0088]在其他示例性方面，可以設(shè)想的是，第一基座組件380和第二基座組件390的高度可使用常規(guī)裝置可選擇性地調(diào)節(jié)。在一個(gè)非限制性例子中，支腿387可包括第一支腿部分和第二支腿部分，其中第二支腿部分被配置成相對(duì)于第一支腿部分伸縮移動(dòng)，并且每個(gè)支腿部分限定多個(gè)軸向間隔開口用于接納鎖定拉銷(或其他緊固件)以采用本領(lǐng)域中已知的方式將第二支腿部分相對(duì)于第一支腿部分鎖定。
[0089]鉆桿處理系統(tǒng)
[0090]在加載裝置70、170、370與鉆桿12之間接合時(shí)，可以設(shè)想的是，鉆桿的縱向軸線14可基本上平行于平移軸線15。如本文所公開，可以設(shè)想的是，加載裝置70、170、370可被配置成允許鉆桿12相對(duì)于平移軸線15移動(dòng)但限制鉆桿相對(duì)于平移軸線旋轉(zhuǎn)。在使用中，鉆頭組件10可被配置以將來自加載裝置70的鉆桿12接納在操作位置。
[0091]在示例性方面，鉆桿處理系統(tǒng)150可包括控制組件120，該控制組件被配置成允許使用者控制鉆頭組件10和加載裝置70、170、370中的至少一者。在這些方面，可以設(shè)想的是，控制組件120可被定位成與鉆頭組件10和加載裝置70、170、370中的至少一者可操作連通。在一些方面，控制組件120可被定位成與鉆頭組件10和加載裝置70、170、370兩者可操作連通。在一個(gè)示例性方面，控制組件120可被定位成與支架20可操作連通以實(shí)現(xiàn)如本文所公開的支架的移動(dòng)。在另一個(gè)示例性方面，控制組件120可被定位成與下列中的至少一者可操作連通:用于驅(qū)動(dòng)杠桿112的裝置，用于在相對(duì)方向上選擇性驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)支承輥92的裝置，用于在相對(duì)方向上選擇性驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)夾持輥102的裝置，用于調(diào)節(jié)支承組件90相對(duì)于橫向軸線72的軸向位置的裝置，用于調(diào)節(jié)夾持組件100相對(duì)于橫向軸線72的軸向位置的裝置，用于調(diào)節(jié)至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥相對(duì)于橫向軸線的軸向位置的裝置，該橫向軸線基本上垂直于驅(qū)動(dòng)輥的縱向軸線414并且垂直于平移軸線15，用于調(diào)節(jié)至少一個(gè)導(dǎo)向輥相對(duì)于橫向軸線的軸向位置的裝置，以及驅(qū)動(dòng)組件415。可以設(shè)想的是，控制組件120可被配置成允許選擇性控制這些各種控制裝置。如圖15所示，在示例性方面，控制組件可包括控制面板122，該控制面板被配置成相對(duì)于控制組件120的其余部分選擇性樞轉(zhuǎn)移動(dòng)。在這些方面，控制組件120可包括如本領(lǐng)域中已知的樞轉(zhuǎn)連接124以允許控制面板的選擇性移動(dòng)。可以設(shè)想的是，控制面板122的選擇性樞轉(zhuǎn)移動(dòng)可允許鉆頭組件10的操作員將其身體取向于最佳位置以既能接觸控制面板122又可觀察正在進(jìn)行的操作的進(jìn)度。
[0092]另外，如本文進(jìn)一步所公開，可以設(shè)想的是，控制組件150可被配置成與多個(gè)傳感器配合以控制如本文所公開的鉆頭組件的支架的按序軸向和樞轉(zhuǎn)移動(dòng)。
[0093]可以設(shè)想的是，控制組件120可包括常規(guī)計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)具有可互相操作通信的存儲(chǔ)器和處理器。另外可以設(shè)想的是，計(jì)算機(jī)可具有任何常規(guī)的用戶界面。還可以設(shè)想的是，計(jì)算機(jī)可被定位成使用任何常規(guī)通信裝置(包括有線通信裝置和無線通信裝置兩者)與鉆頭組件10和/或加載裝置70、170操作性通信。
[0094]在另外的方面，鉆桿處理系統(tǒng)150可任選地包括如本領(lǐng)域中已知的起重機(jī)。在另外的方面，鉆桿處理系統(tǒng)150可包括底腳夾持件，如本領(lǐng)域中已知，以用于防止鉆桿在鉆孔內(nèi)軸向和樞轉(zhuǎn)移動(dòng)。在又一些方面，鉆桿處理系統(tǒng)150可任選地包括如本領(lǐng)域中常規(guī)已知的方鉆桿。在這些方面，可以設(shè)想的是，本文所公開的加載裝置70可用于使鉆軸朝向和遠(yuǎn)離如本文進(jìn)一步所公開的方鉆桿而平移。
[0095]一般鉆井方法
[0096]在示例性方面，鉆井方法可包括將鉆桿與加載裝置接合。在這些方面，鉆井方法還可包括使鉆頭組件的支架在第一位置和第二位置之間移動(dòng)?？梢栽O(shè)想的是，鉆井方法還可包括使鉆桿相對(duì)于平移軸線推進(jìn)，使得鉆桿的一部分牢固地旋入定位在鉆頭組件的卡盤開口內(nèi)的方鉆桿的末端上。更具體地講，可以設(shè)想的是，可用卡盤夾住方鉆桿，并且方鉆桿的外螺紋可暴露于鉆頭組件下方，從而允許在方鉆桿的螺紋與新鉆桿之間接合(使得新鉆桿被定位在操作位置)。
[0097]在其他示例性方面，鉆井方法不需要使用方鉆桿。在這些方面，鉆井方法可包括將鉆桿與如本文所公開的加載裝置接合。在這些方面，鉆井方法還可包括使鉆頭組件的支架在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。可以設(shè)想的是，鉆井方法還可包括使鉆桿相對(duì)于平移軸線推進(jìn)，使得在不使用方鉆桿的情況下將鉆桿的一部分牢固地被接納在卡盤的向內(nèi)漸縮的頭部主軸內(nèi)。
[0098]下面描述了用于添加鉆桿、從鉆孔中起出鉆桿以及將鉆桿深入鉆孔內(nèi)的示例性方法。可以設(shè)想的是，相對(duì)于使用已知鉆井系統(tǒng)進(jìn)行的常規(guī)鋼纜操作，使用本發(fā)明所公開的鉆桿處理系統(tǒng)進(jìn)行的鋼纜操作可基本上不變。
[0099]添加鉆桿的示例性方法(利用方鉆桿)
[0100]在示例性應(yīng)用中，可在鉆井操作過程中將鉆桿添加至鉆柱。在一個(gè)方面，鉆頭組件可繼續(xù)鉆井操作(旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給)，直至鉆孔接近其行程的底部，在此刻可閉合底腳夾持件來固定鉆柱以便形成接合部。如果需要，鉆頭組件的齒輪偏移可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)以形成接合部。在鉆頭旋轉(zhuǎn)時(shí)，可在方鉆桿的底部形成接合部。隨后可調(diào)節(jié)鉆頭組件的齒輪偏移以使齒輪從用于形成接合部的位置偏移。可向上送入鉆頭以使鉆桿的內(nèi)螺紋與外螺紋脫離接合。隨后可如本文所公開的使鉆頭側(cè)向偏移，使得鉆頭與夾持軸線基本上側(cè)向?qū)?zhǔn)。在完成側(cè)向偏移之后，鉆頭可根據(jù)需要傾斜，使得鉆頭的角度取向與加載裝置平移軸線的角度取向基本上匹配，并且可根據(jù)需要向下送入鉆頭以用于與平移軸線軸向?qū)?zhǔn)。
[0101]在此刻，工人可向加載裝置中添加桿，使得桿與平移軸線基本上對(duì)準(zhǔn)。隨后可操作夾持組件以夾住桿并且隨后使桿沿平移軸線朝向方鉆桿軸向推進(jìn)。
[0102]在軸向推進(jìn)桿之后，鉆頭可旋轉(zhuǎn)以在方鉆桿與新桿之間形成接合部。任選地，在一些方面，在卡盤打開時(shí)，可操作夾持組件以使接合的桿元件沿平移軸線推進(jìn)，直至桿元件被定位在頭部主軸內(nèi)。在這些方面，可以設(shè)想的是，夾持組件可使桿元件脫離接合，并且隨后可閉合卡盤以夾住桿元件。
[0103]隨后可向上送入鉆頭以適應(yīng)接合的桿元件(方鉆桿和新桿)的軸向長度。隨后可傾斜鉆頭，使得桿元件與鉆桅基本上平行。最終，鉆頭可側(cè)向偏移，使得接合的桿元件與鉆柱的中心線基本上對(duì)準(zhǔn)。隨后可向下送入鉆頭以使桿元件的螺紋與已定位在鉆孔內(nèi)并且固定在底腳夾持件中的鉆桿接合?？尚D(zhuǎn)鉆頭以在新桿和底腳夾持件中的桿之間形成接合部。最終，可打開底腳夾持件以允許接合的桿元件軸向移動(dòng)。
[0104]將桿起出鉆孔的示例性方法(利用方鉆桿)
[0105]在另外的示例性應(yīng)用中，本發(fā)明所公開的鉆桿處理系統(tǒng)可用于將鉆桿起出鉆孔。任選地，在這些應(yīng)用中，可旋轉(zhuǎn)鉆桿處理系統(tǒng)的起重機(jī)以向鉆桿起重索提供張力?？纱蜷_卡盤和底腳夾持件以允許鉆桿的軸向移動(dòng)。隨后可根據(jù)需要拉動(dòng)起重機(jī)以從孔中移出鉆桿，使得鉆桿被定位在底腳夾持件上方?？砷]合底腳夾持件以將鉆桿固定在適用于將鉆桿與鉆柱的鄰接桿元件之間的接合部斷開的位置。隨后可送入鉆頭，使得卡盤被定位在底腳夾持件上方。對(duì)于6m鉆桿而言，可以設(shè)想的是，卡盤應(yīng)當(dāng)定位在底腳夾持件上方約2.5m。隨后可在鉆桿上閉合卡盤，并且可旋轉(zhuǎn)鉆頭，從而將鉆桿的最下暴露的接合部斷開。
[0106]隨后可向上送入鉆頭以使鉆桿的內(nèi)螺紋與外螺紋脫離接合。隨后可如本文所公開的使鉆頭側(cè)向偏移，使得鉆頭與夾持軸線基本上側(cè)向?qū)?zhǔn)。在完成側(cè)向偏移之后，可根據(jù)需要傾斜鉆頭(通常，向上)直至鉆頭的角度取向基本上匹配加載裝置的平移軸線的角度取向。隨后可向下送入鉆頭以使鉆頭與加載裝置的平移軸線基本上對(duì)準(zhǔn)。
[0107]加載裝置隨后可接合如本文所公開的鉆桿，并且可打開鉆頭的卡盤以允許鉆桿的軸向移動(dòng)?？筛鶕?jù)需要操作加載裝置以使鉆桿沿平移軸線遠(yuǎn)離頭部主軸平移。在鉆桿退出鉆頭之后，可將卡盤閉合以夾住方鉆桿，并且可旋轉(zhuǎn)鉆頭以旋出和/或脫離接合方鉆桿處的接合部。加載裝置可繼續(xù)使鉆桿沿平移軸線平移，使得箱和銷脫離接合。
[0108]隨后可從加載裝置中移出桿。在桿從加載裝置中移出期間，可向上送入鉆頭以使鉆頭與夾持組件保持距離。隨后可向下傾斜鉆頭，直至頭部與鉆桅基本上平行。在鉆頭傾斜后，可如本文所公開使鉆頭側(cè)向偏移，使得鉆頭與鉆柱的中心線基本上對(duì)準(zhǔn)。隨后可向下送入鉆頭以將正被添加的桿的螺紋與底腳夾持件中的桿接合。隨后可旋轉(zhuǎn)鉆頭以在正被添加的桿與底腳夾持件中的桿之間形成接合部。
[0109]將桿下入鉆孔中的示例性方法(利用方鉆桿)
[0110]在示例性應(yīng)用中，本文所公開的鉆桿處理系統(tǒng)可用于將鉆桿下入鉆孔中。最初，底腳夾持件可閉合以將鉆柱固定在適當(dāng)位置用于形成斷縫?？砷]合卡盤以夾住方鉆桿。鉆頭的齒輪可根據(jù)需要偏移以準(zhǔn)備好鉆頭用于形成斷縫。隨后可旋轉(zhuǎn)鉆頭以在方鉆桿的底部形成斷縫。隨后可將鉆頭偏移出其斷裂形成條件。可向上送入鉆頭以使箱和銷脫離接合。隨后可使鉆頭側(cè)向偏移以與加載裝置的平移軸線基本上對(duì)準(zhǔn)。隨后可傾斜鉆頭以與加載裝置的平移軸線的角度取向基本上對(duì)準(zhǔn)。隨后可向下送入鉆頭，使得卡盤與加載裝置的平移軸線基本上軸向?qū)?zhǔn)。
[0111]助手隨后可將鉆桿定位在加載裝置的接納通道內(nèi)，使得桿與平移軸線基本上對(duì)準(zhǔn)。隨后可操作加載裝置以夾住鉆桿并且使鉆桿沿平移軸線朝向方鉆桿平移。隨后可旋轉(zhuǎn)鉆頭以在新鉆桿和方鉆桿之間形成接合部。隨后可打開卡盤，并且可操作加載裝置以進(jìn)一步將鉆桿(和接合的方鉆桿)推進(jìn)到鉆頭的主軸內(nèi)。
[0112]隨后可閉合卡盤以夾住接合的鉆桿。隨后可向上送入鉆頭以適應(yīng)鉆桿和方鉆桿的合并軸向長度。隨后可傾斜鉆頭，使得鉆桿和方鉆桿與鉆桅基本上平行。在鉆頭的傾斜完成之后，可側(cè)向偏移鉆頭，使得鉆頭與鉆柱的中心線基本上對(duì)準(zhǔn)。隨后可向下送入鉆頭以將新桿的螺紋與定位在底腳夾持件內(nèi)的鉆桿元件接合。隨后可旋轉(zhuǎn)鉆頭以在新桿和底腳夾持件中的桿元件之間形成接合部。
[0113]在新桿和現(xiàn)有鉆柱之間的接合部形成之后，可拉動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)起重機(jī)以向鉆井鋼纜提供張力。隨后可打開卡盤和底腳夾持件以允許桿移動(dòng)。隨后可向下送入鉆頭至其行程底部，并且可將起重機(jī)降低以將鉆柱(包括新接合的鉆桿)推進(jìn)到鉆孔內(nèi)。
[0114]將桿起出鉆孔的示例性方法(不用方鉆桿)
[0115]在另外的示例性應(yīng)用中，本發(fā)明所公開的鉆桿處理系統(tǒng)可用于在不使用方鉆桿或起重機(jī)的情況下將鉆桿起出鉆孔。在鉆孔中的鉆桿的頂部位于底腳夾持件上方(如，對(duì)于6米鉆桿而言，在底腳夾持件上方約I米處)時(shí)，可在底腳夾持件上方的鉆桿上閉合卡盤。隨后，可打開卡盤以允許鉆桿的軸向移動(dòng)。鉆頭隨后可向上送入鉆桿(如，對(duì)于六米鉆桿而言，向上在約3米處)以將鉆桿的選定距離(如，對(duì)于六米鉆桿而言，鉆桿的下一個(gè)3米)拉出鉆孔?？砷]合底腳夾持件以將鉆桿固定在適用于將鉆桿與鉆柱的鄰接桿元件之間的接合部斷開的位置。隨后可打開卡盤，并且鉆頭隨后可向下送入卡盤，使得卡盤圍繞要從鉆孔移出的最底下的鉆桿而定位。隨后可閉合卡盤，并且可打開底腳夾持件。隨后鉆頭可根據(jù)需要向上送入鉆桿，并且隨后可再次閉合底腳夾持件。在卡盤和底腳夾持件閉合的情況下，可旋轉(zhuǎn)鉆頭從而將鉆桿的最底下暴露的接合部斷開。
[0116]隨后可向上送入鉆頭以使鉆桿的內(nèi)螺紋與外螺紋脫離接合。在一些應(yīng)用中，該向上送入鉆頭的動(dòng)作可將箱和銷分開。隨后可如本文所公開使鉆頭側(cè)向偏移，使得鉆頭與夾持軸線基本上側(cè)向?qū)?zhǔn)，該夾持軸線通常對(duì)應(yīng)于加載裝置的中心線。在完成側(cè)向偏移之后，可根據(jù)需要傾斜鉆頭(通常，向上)直至鉆頭的角度取向基本上匹配加載裝置的平移軸線的角度取向。隨后可向下送入鉆頭以使鉆頭與加載裝置的平移軸線基本上對(duì)準(zhǔn)。
[0117]加載裝置隨后可接合如本文所公開的鉆桿，并且可打開鉆頭的卡盤以允許鉆桿的軸向移動(dòng)。加載裝置可根據(jù)需要操作以使鉆桿沿平移軸線平移并且將鉆桿拉出卡盤的頭部主軸。在鉆桿退出鉆頭之后，加載裝置的操作員可從加載裝置中移出桿。在一些應(yīng)用中，如果箱和銷之前未脫離接合，加載裝置可繼續(xù)使鉆桿沿平移軸線平移，使得箱和銷脫離接合。
[0118]在將桿從加載裝置中移出期間，可向上送入鉆頭以使鉆頭與加載裝置保持距離。隨后可向下傾斜鉆頭，直至頭部與鉆桅基本上平行。在鉆頭傾斜后，可如本文所公開使鉆頭側(cè)向偏移，使得鉆頭與鉆柱的中心線基本上對(duì)準(zhǔn)。隨后可向下送入鉆頭以將正被添加的桿與底腳夾持件中的桿接合。隨后可旋轉(zhuǎn)鉆頭以在正被添加的桿與底腳夾持件中的桿之間形成接合部。
[0119]將桿下入鉆孔中的示例性方法(不用方鉆桿)
[0120]在其他示例性應(yīng)用中，本發(fā)明所公開的鉆桿處理系統(tǒng)可用于在不使用方鉆桿或起重機(jī)的情況下將鉆桿下入鉆孔中。在鉆孔中的第一鉆桿的頂部位于底腳夾持件上方(如，對(duì)于6米鉆桿而言，在底腳夾持件上方約I米處)并且鉆頭在其行程底部時(shí)，可閉合底腳夾持件以固定第一鉆桿。隨后，可打開卡盤以允許第一鉆桿從底腳夾持件懸置。隨后可向上送入鉆頭以允許從頭部主軸移出鉆桿。為了將頭部主軸與加載裝置中的新桿對(duì)準(zhǔn)，可如本文所公開將鉆頭側(cè)向偏移、向上傾斜再向下送入?？砷]合加載裝置的輥以夾住第二鉆桿，并且可選擇性地旋轉(zhuǎn)輥以將鉆桿推入頭部主軸中。隨后可閉合卡盤以夾住第二鉆桿?？扇绫疚乃_將鉆頭向上送入，向下傾斜，側(cè)向偏移，再向下送入以將第一鉆桿和第二鉆桿的螺紋對(duì)準(zhǔn)。可將鉆頭操作地聯(lián)接到“接通/斷開”開關(guān)，并且在“接通/斷開”開關(guān)激活時(shí)，鉆頭可實(shí)現(xiàn)第一鉆桿和第二鉆桿的旋轉(zhuǎn)并且施加足夠扭矩以在第一鉆桿和第二鉆桿之間形成接合部。隨后可打開底腳夾持件，并且鉆頭可將第一(較低)鉆桿送入鉆孔中。隨后可閉合底腳夾持件以將鉆柱固定在適當(dāng)位置。隨后，可打開卡盤以允許鉆柱從底腳夾持件懸置?？上蛏纤腿脬@頭，并且可閉合卡盤以夾住第二 (較高)鉆桿的頂部。隨后可打開底腳夾持件，并且可向下送入鉆頭以使鉆柱降低到鉆孔中。
[0121]示例性方面
[0122]在一個(gè)示例性方面，提供了用于將鉆桿固定在操作位置的鉆頭組件，鉆桿具有縱向軸線，鉆頭組件可操作地聯(lián)接到鉆桅，鉆桅具有縱向軸線，鉆頭組件包括:支架，該支架被配置成相對(duì)于鉆桅的縱向軸線和基本上垂直于鉆桅的縱向軸線的橫向軸線兩者移動(dòng)；以及由支架可操作地支承的卡盤，該卡盤具有縱向軸線并且限定開口，開口被配置以牢固地接納方鉆桿的一部分，方鉆桿被配置成與鉆桿接合，使得鉆桿的縱向軸線與卡盤的縱向軸線基本上軸向?qū)?zhǔn)，其中支架被配置成在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，其中在第一位置，卡盤的縱向軸線基本上平行于鉆桅的縱向軸線，其中從第一位置，支架被配置成相對(duì)于橫向軸線按序軸向以及隨后樞轉(zhuǎn)移動(dòng)以到達(dá)第二位置，并且其中在第二位置，卡盤的縱向軸線基本上平行于鉆井地層的表面。
[0123]在另一示例性方面，在支架在第一位置和第二位置之間移動(dòng)期間，支架的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)受到限制，直至支架相對(duì)于橫向軸線的軸向移動(dòng)完成。
[0124]在另一示例性方面，從第二位置，支架被配置成相對(duì)于橫向軸線按序樞轉(zhuǎn)以及隨后軸向移動(dòng)以返回到第一位置。
[0125]在另一示例性方面，在支架從第二位置向第一位置移動(dòng)期間，支架相對(duì)于橫向軸線的軸向移動(dòng)受到限制，直至支架相對(duì)于橫向軸線的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)完成。
[0126]在另一示例性方面，在第二位置，支架與鉆桅相對(duì)于橫向軸線軸向間隔開。
[0127]在另一示例性方面，鉆頭組件還包括多個(gè)傳感器，其中多個(gè)傳感器中的至少一個(gè)傳感器被配置成檢測支架相對(duì)于橫向軸線的軸向移動(dòng)的完成，并且其中多個(gè)傳感器中的至少一個(gè)傳感器被配置成檢測支架相對(duì)于橫向軸線的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)的完成。
[0128]在另一示例性方面，多個(gè)傳感器包括多個(gè)接近開關(guān)。
[0129]在另一示例性方面，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)組件包括至少一個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)組件，并且多個(gè)傳感器包括多個(gè)液壓順序閥。
[0130]在另一示例性方面，鉆頭組件還包括可操作地聯(lián)接到支架并且被定位成與多個(gè)液壓順序閥連通的第一液壓缸，該液壓缸具有基本上平行于橫向軸線的縱向軸線，其中液壓缸的激活被配置成實(shí)現(xiàn)支架相對(duì)于橫向軸線的軸向移動(dòng)。
[0131]在另一示例性方面，鉆頭組件還包括可操作地聯(lián)接到支架并且被定位成與多個(gè)液壓順序閥連通的第二液壓缸，其中液壓缸的激活被配置成實(shí)現(xiàn)支架相對(duì)于橫向軸線的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)。
[0132]在另一示例性方面，鉆頭組件還包括可操作地聯(lián)接到支架的多個(gè)間隔導(dǎo)桿，多個(gè)導(dǎo)桿中的每個(gè)導(dǎo)桿具有基本上平行于橫向軸線的縱向軸線，其中支架被配置成沿多個(gè)導(dǎo)桿相對(duì)于橫向軸線移動(dòng)，并且其中多個(gè)導(dǎo)桿被配置成在支架相對(duì)于橫向軸線軸向和樞轉(zhuǎn)移動(dòng)期間支承支架。
[0133]在另外的示例性方面，公開了鉆桿處理系統(tǒng)，該鉆桿處理系統(tǒng)包括:被配置成接合鉆桿的加載裝置，該鉆桿具有縱向軸線，其中在加載裝置和鉆桿之間接合時(shí)，鉆桿的縱向軸線基本上平行于平移軸線;具有縱向軸線的鉆桅；以及被配置以將來自加載裝置的鉆桿接納在操作位置的鉆頭組件，該鉆頭組件可操作地聯(lián)接到鉆桅，該鉆頭組件包括:支架，該支架被配置成相對(duì)于鉆桅的縱向軸線和基本上垂直于鉆桅的縱向軸線的橫向軸線兩者移動(dòng)；以及由支架可操作地支承的卡盤，卡盤具有縱向軸線并且限定開口，開口被配置成接納鉆桿的一部分，使得鉆桿的縱向軸線與卡盤的縱向軸線基本上軸向?qū)?zhǔn)，其中支架被配置成在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，其中在第一位置，卡盤的縱向軸線基本上平行于鉆桅的縱向軸線，其中從第一位置，支架被配置成相對(duì)于橫向軸線按序軸向以及隨后樞轉(zhuǎn)移動(dòng)以到達(dá)第二位置，并且其中在第二位置，卡盤的縱向軸線基本上垂直于鉆桅的縱向軸線，并且其中當(dāng)支架處于第二位置時(shí)，卡盤的縱向軸線與平移軸線和鉆桿的縱向軸線基本上軸向?qū)?zhǔn)。
[0134]在另一示例性方面，在鉆頭組件的支架從第一位置向第二位置移動(dòng)期間，支架的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)受到限制，直至相對(duì)于橫向軸線的軸向移動(dòng)完成。
[0135]在另一示例性方面，加載裝置被配置成允許鉆桿相對(duì)于平移軸線的移動(dòng)，但限制鉆桿相對(duì)于平移軸線旋轉(zhuǎn)。
[0136]在另一示例性方面，加載裝置包括:具有至少一個(gè)水平輥的基座組件，每個(gè)水平輥具有相應(yīng)的縱向軸線，其中每個(gè)水平輥的縱向軸線基本上垂直于平移軸線；固定到基座組件的支承組件，該支承組件具有至少一個(gè)支承輥，該至少一個(gè)支承輥中的每個(gè)支承輥具有相應(yīng)的縱向軸線，其中每個(gè)支承輥的縱向軸線基本上垂直于平移軸線和每個(gè)相應(yīng)水平輥的縱向軸線；以及與支承組件相對(duì)于橫向軸線間隔開的夾持組件，橫向軸線基本上平行于每個(gè)相應(yīng)水平輥的縱向軸線，夾持組件具有至少一個(gè)夾持輥，夾持輥被配置成相對(duì)于橫向軸線在打開位置和接合位置之間移動(dòng)，其中近側(cè)輥、遠(yuǎn)側(cè)輥、支承輥和夾持輥配合以限定接納空間，接納空間被配置以接納鉆桿的至少一部分，并且其中在夾持輥的接合位置，水平輥、支承輥和夾持輥被定位成與鉆桿接合。
[0137]在另一示例性方面，加載裝置包括:第一基座組件;第二基座組件，所述第一基座組件與所述第二基座組件相對(duì)于所述平移軸線間隔開;夾持組件，包括:框架，該框架牢固地聯(lián)接到并且定位在第一基座組件和第二基座組件之間，該框架具有與平移軸線基本上軸向?qū)?zhǔn)的縱向軸線;滑架，該滑架可操作地聯(lián)接到框架并且被配置成相對(duì)于框架的縱向軸線選擇性移動(dòng);支承在滑架上的副組件，該副組件限定被配置以接納鉆桿的一部分的中心空間，其中副組件可選擇性地調(diào)節(jié)以將鉆桿牢固地接合在操作位置;第一軸，該第一軸由框架支承并且被取向成基本上垂直于平移軸線;第二軸，該第二軸由框架支承并且被取向成基本上垂直于平移軸線；以及鏈條，該鏈條被定位在第一軸和第二軸上方并且限定鏈環(huán)，該鏈條被牢固地聯(lián)接到滑架，其中鏈條可操作地聯(lián)接到第一軸，使得:第一軸在第一方向上的旋轉(zhuǎn)使鏈環(huán)在對(duì)應(yīng)方向上推進(jìn)并且使滑架相對(duì)于平移軸線朝向第二軸推進(jìn)，并且第一軸在相反的第二方向上的旋轉(zhuǎn)使鏈環(huán)在對(duì)應(yīng)方向上推進(jìn)并且使滑架相對(duì)于平移軸線朝向第一軸推進(jìn)。
[0138]在另一示例性方面，加載裝置可包括:第一基座組件;第二基座組件，第一基座組件與第二基座組件相對(duì)于平移軸線間隔開;支承平臺(tái)，該支承平臺(tái)在第一基座組件和第二基座組件之間延伸并且與之聯(lián)接，支承平臺(tái)具有基本上平行于平移軸線的縱向軸線，支承平臺(tái)被配置為當(dāng)鉆桿相對(duì)于平移軸線移動(dòng)時(shí)支承鉆桿的至少一部分;和驅(qū)動(dòng)組件，包括:至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥具有相應(yīng)的縱向軸線，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥的縱向軸線基本上垂直于平移軸線，并且其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥被配置成圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn);至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)組件，每個(gè)驅(qū)動(dòng)組件被定位成與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)輥可操作連通，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)組件被配置成選擇性激活以選擇性地旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)輥;和至少一個(gè)導(dǎo)向輥，每個(gè)導(dǎo)向輥具有相應(yīng)的縱向軸線，其中每個(gè)導(dǎo)向輥的縱向軸線基本上垂直于平移軸線并且基本上平行于每個(gè)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)輥的縱向軸線，其中至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥和至少一個(gè)導(dǎo)向輥配合以限定接納空間，該接納空間被配置以接納鉆桿的至少一部分，其中至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥和至少一個(gè)導(dǎo)向輥被配置成當(dāng)鉆桿的至少一部分被接納在接納空間內(nèi)時(shí)與鉆桿接合，并且其中當(dāng)鉆桿的至少一部分被接納在接納空間內(nèi)時(shí)，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥在第一方向上的旋轉(zhuǎn)被配置以使鉆桿朝向鉆頭組件推進(jìn)。
[0139]在另一示例性方面，鉆頭組件還包括齒輪箱部分以及跨展在鉆頭組件的齒輪箱部分和卡盤之間的頭部主軸，并且鉆桿處理系統(tǒng)還包括用于接納鉆桿的鉆桿接納組件，該鉆桿接納組件具有縱向軸線并且被配置成定位在鉆頭組件的頭部主軸內(nèi)，使得鉆桿接納組件的縱向軸線與頭部主軸的縱向軸線基本上對(duì)準(zhǔn)，該鉆桿接納組件包括:具有第一末端、相對(duì)的第二末端、內(nèi)表面和外表面的細(xì)長軸，細(xì)長軸的內(nèi)表面限定在細(xì)長軸的第一末端和第二末端之間延伸的孔，細(xì)長軸的第一末端限定與孔連通的第一開口，細(xì)長軸的第二末端被配置成接納在鉆頭組件的卡盤內(nèi)；接納元件，該接納元件被配置成可操作地聯(lián)接到鉆頭組件的齒輪箱部分，接納元件具有第一末端、相對(duì)的內(nèi)表面和外表面，接納元件的內(nèi)表面限定在接納元件的第一末端和第二末端之間延伸的孔，接納元件的第一末端限定與孔連通的第一開口，接納元件的第二末端限定與孔連通的第二開口，其中接納元件的內(nèi)表面的至少一部分從第一開口朝向第二開口移動(dòng)時(shí)向內(nèi)漸縮，并且其中接納元件的第二末端可操作地聯(lián)接到細(xì)長軸的第一末端，使得接納元件的第二開口與細(xì)長軸的第一開口基本上對(duì)準(zhǔn)并且連通;其中，在鉆桿從接納元件的第一開口朝向細(xì)長軸的第二末端推進(jìn)時(shí)，接納元件的內(nèi)表面和細(xì)長軸的內(nèi)表面被配置成配合以將鉆桿導(dǎo)向到所需取向，在所述取向鉆桿的縱向軸線基本上平行于頭部主軸的縱向軸線。
[0140]在另一示例性方面，鉆桿接納組件還包括平板組件，該平板組件包括:第一平板，該第一平板被配置成與鉆頭的頭部主軸的外表面周向接合;第二平板，該第二平板被配置成周向接合鄰近接納元件的第二末端的接納元件外表面的一部分；以及用于將第一平板牢固地聯(lián)接到第二平板從而使接納元件穩(wěn)定的裝置。
[0141]在另一示例性方面，鉆桿接納組件還包括多個(gè)隔離物，每個(gè)隔離物被配置成周向圍繞細(xì)長軸的外表面的一部分，并且保持細(xì)長軸的外表面與頭部主軸的內(nèi)表面之間的間距。
[0142]在其他示例性方面，提供了用于接合相對(duì)于平移軸線移動(dòng)的鉆桿的加載裝置，加載裝置包括:具有至少一個(gè)水平輥的基座組件，至少一個(gè)水平輥中的每個(gè)水平輥具有相應(yīng)的縱向軸線，其中至少一個(gè)水平輥中的每個(gè)水平輥的縱向軸線基本上垂直于平移軸線；固定到基座組件的支承組件，該支承組件具有至少一個(gè)支承輥，該至少一個(gè)支承輥中的每個(gè)支承輥具有相應(yīng)的縱向軸線，其中至少一個(gè)支承輥的縱向軸線基本上垂直于平移軸線以及至少一個(gè)水平輥中的每個(gè)水平輥的縱向軸線；以及與支承組件相對(duì)于橫向軸線間隔開的夾持組件，橫向軸線基本上平行于至少一個(gè)水平輥中的每個(gè)水平輥的縱向軸線，夾持組件具有至少一個(gè)夾持輥，該夾持輥被配置成相對(duì)于橫向軸線在打開位置和接合位置之間移動(dòng)，其中水平輥、支承輥和夾持輥配合以限定接納空間，接納空間被配置以接納鉆桿的至少一部分，并且其中在夾持輥的接合位置，水平輥、支承輥和夾持輥被定位成與鉆桿接合。
[0143]在另一示例性方面，在該至少一個(gè)夾持輥的接合位置，水平輥、支承輥和夾持輥被配置成允許鉆桿相對(duì)于平移軸線移動(dòng)但限制鉆桿相對(duì)于平移軸線旋轉(zhuǎn)。
[0144]在另一示例性方面，加載裝置還包括杠桿，杠桿具有杠桿臂、固定到基座組件的杠桿支承件和聯(lián)接到杠桿臂和至少一個(gè)夾持輥的聯(lián)接元件，聯(lián)接元件樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到杠桿支承件，其中聯(lián)接元件被配置成相對(duì)于杠桿支承件樞轉(zhuǎn)移動(dòng)。
[0145]在另一示例性方面，聯(lián)接元件的選擇性樞轉(zhuǎn)移動(dòng)使夾持輥相對(duì)于橫向軸線移動(dòng)。
[0146]在另一示例性方面，基座組件還包括橫桿，并且其中近側(cè)輥和遠(yuǎn)側(cè)輥被定位在橫桿的相對(duì)側(cè)上。
[0147]在另一示例性方面，基座組件還包括固定到橫桿的多個(gè)支腿。
[0148]在另一示例性方面，夾持組件的至少一個(gè)夾持輥包括單個(gè)夾持輥，其中支承組件的至少一個(gè)支承輥包括兩個(gè)支承輥，并且其中單個(gè)夾持輥基本上相對(duì)于平移軸線在兩個(gè)支承輥之間軸向居中。
[0149]在另一示例性方面，杠桿支承件和支承組件中的至少一者可相對(duì)于橫向軸線選擇性地調(diào)節(jié)。
[0150]在另一示例性方面，杠桿臂具有縱向軸線，并且其中在至少一個(gè)夾持輥的打開位置，杠桿臂的縱向軸線基本上平行于橫向軸線。
[0151]在另一示例性方面，在向杠桿臂施加朝下的力時(shí)至少一個(gè)夾持輥可從打開位置移至接合位置。
[0152]在另一示例性方面，在至少一個(gè)夾持輥的接合位置，杠桿臂的縱向軸線相對(duì)于橫向軸線向下成角度。
[0153]在另一示例性方面，近側(cè)輥和遠(yuǎn)側(cè)輥被定位在基本上相同的高度處。
[0154]在另一示例性方面，支承輥和夾持輥被定位在基本上相同的高度處。
[0155]在另一示例性方面，基座組件的高度可以選擇性地調(diào)節(jié)。
[0156]在另外的示例性方面，鉆桿處理系統(tǒng)包括:被配置成接合鉆桿的加載裝置，該鉆桿具有縱向軸線，其中在加載裝置和鉆桿之間接合時(shí)，鉆桿的縱向軸線基本上平行于平移軸線；具有縱向軸線的鉆桅；以及被配置以將來自加載裝置的鉆桿接納在操作位置的鉆頭組件，鉆頭組件可操作地聯(lián)接到鉆桅，該鉆頭組件包括:支架，該支架被配置成相對(duì)于鉆桅的縱向軸線和基本上垂直于鉆桅的縱向軸線的橫向軸線兩者移動(dòng)；以及由支架可操作地支承的卡盤，該卡盤具有縱向軸線并且限定開口，開口被配置以牢固地接納方鉆桿的一部分，方鉆桿被配置成與鉆桿的一部分接合，使得鉆桿的縱向軸線與卡盤的縱向軸線基本上軸向?qū)?zhǔn)，其中支架被配置成在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，其中在第一位置，卡盤的縱向軸線基本上平行于鉆桅的縱向軸線，其中從第一位置，支架被配置成相對(duì)于橫向軸線按序軸向和隨后樞轉(zhuǎn)移動(dòng)以到達(dá)第二位置，并且其中在第二位置，卡盤的縱向軸線基本上垂直于鉆桅的縱向軸線，并且其中當(dāng)支架處于第二位置時(shí)，卡盤的縱向軸線與平移軸線和鉆桿的縱向軸線基本上軸向?qū)?zhǔn)。
[0157]在另一方面，加載裝置被配置成允許鉆桿相對(duì)于平移軸線移動(dòng)，但限制鉆桿相對(duì)于平移軸線旋轉(zhuǎn)。
[0158]在另外的示例性方面，鉆井方法包括:將鉆桿與加載裝置接合，鉆桿具有縱向軸線，其中在加載裝置和鉆桿之間接合時(shí)，鉆桿的縱向軸線基本上平行于平移軸線，其中加載裝置被配置成允許鉆桿相對(duì)于平移軸線移動(dòng)，但限制鉆桿相對(duì)于平移軸線旋轉(zhuǎn);使鉆頭組件的支架在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，支架被配置成相對(duì)于鉆桅的縱向軸線和基本上垂直于鉆桅的縱向軸線的橫向軸線兩者移動(dòng)，鉆頭組件還包括由支架可操作地支承的卡盤，卡盤具有縱向軸線并且限定開口，其中在第一位置，卡盤的縱向軸線基本上平行于鉆桅的縱向軸線，其中從第一位置，支架被配置成相對(duì)于橫向軸線按序軸向以及隨后樞轉(zhuǎn)移動(dòng)以到達(dá)第二位置，其中在第二位置，卡盤的縱向軸線基本上垂直于鉆桅的縱向軸線，并且其中當(dāng)支架處于第二位置時(shí)，卡盤的縱向軸線與平移軸線以及鉆桿的縱向軸線基本上軸向?qū)?zhǔn);使鉆桿相對(duì)于平移軸線推進(jìn)，使得鉆桿的一部分牢固地定位在鉆頭組件的卡盤開口內(nèi)。
[0159]在示例性方面，在鉆頭組件的支架從第一位置向第二位置移動(dòng)期間，支架的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)受到限制，直至相對(duì)于橫向軸線的軸向移動(dòng)完成。
[0160]在又一些示例性方面，提供了用于接合相對(duì)于平移軸線移動(dòng)的鉆桿的加載裝置。在這些方面，加載裝置包括:第一基座組件;第二基座組件，第一基座組件與第二基座組件相對(duì)于平移軸線間隔開;夾持組件，包括:框架，該框架牢固地聯(lián)接到并且定位在第一基座組件和第二基座組件之間，該框架具有與平移軸線基本上軸向?qū)?zhǔn)的縱向軸線;滑架，該滑架可操作地聯(lián)接到框架并且被配置成相對(duì)于框架的縱向軸線選擇性移動(dòng);支承在滑架上的副組件，該副組件限定被配置以接納鉆桿一部分的中心空間，其中副組件可選擇性地調(diào)節(jié)以將鉆桿牢固地接合在操作位置;第一軸，該第一軸由第一基座組件支承并且被取向成基本上垂直于平移軸線；第二軸，該第二軸由第二基座組件支承并且被取向成基本上垂直于平移軸線；以及鏈條，該鏈條被定位在第一軸和第二軸上方并且限定鏈環(huán)，該鏈條被牢固地聯(lián)接到滑架，其中鏈條可操作地聯(lián)接到第一軸，使得:第一軸在第一方向上的旋轉(zhuǎn)使鏈環(huán)在對(duì)應(yīng)方向上推進(jìn)并且使滑架相對(duì)于平移軸線朝向第二軸推進(jìn)，并且第一軸在相反的第二方向上的旋轉(zhuǎn)使鏈環(huán)在對(duì)應(yīng)方向上推進(jìn)并且使滑架相對(duì)于平移軸線朝向第一軸推進(jìn)。
[0161]在又一些示例性方面，公開了用于使鉆桿相對(duì)于平移軸線選擇性移動(dòng)的加載裝置，該加載裝置與鉆頭組件間隔開并且包括:第一基座組件;第二基座組件，第一基座組件與第二基座組件相對(duì)于平移軸線間隔開;支承平臺(tái)，該支承平臺(tái)在第一基座組件和第二基座組件之間延伸并且與之聯(lián)接，支承平臺(tái)具有基本上平行于平移軸線的縱向軸線，支承平臺(tái)被配置為當(dāng)鉆桿相對(duì)于平移軸線移動(dòng)時(shí)支承鉆桿的至少一部分;和驅(qū)動(dòng)組件，包括:至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥具有相應(yīng)的縱向軸線，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥的縱向軸線基本上垂直于平移軸線，并且其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥被配置成圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn);至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)組件，每個(gè)驅(qū)動(dòng)組件被定位成與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)輥可操作連通，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)組件被配置成選擇性激活以選擇性地旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)輥;和至少一個(gè)導(dǎo)向輥，每個(gè)導(dǎo)向輥具有相應(yīng)的縱向軸線，其中每個(gè)導(dǎo)向輥的縱向軸線基本上垂直于平移軸線并且基本上平行于每個(gè)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)輥的縱向軸線，其中至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥和至少一個(gè)導(dǎo)向輥配合以限定接納空間，該接納空間被配置以接納鉆桿的至少一部分，其中至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥和至少一個(gè)導(dǎo)向輥被配置成當(dāng)鉆桿的至少一部分被接納在接納空間內(nèi)時(shí)與鉆桿接合，并且其中當(dāng)鉆桿的至少一部分被接納在接納空間內(nèi)時(shí)，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥在第一方向上的旋轉(zhuǎn)被配置以使鉆桿朝向鉆頭組件推進(jìn)。
[0162]在又一些示例性方面，公開了鉆桿處理系統(tǒng)，包括:加載裝置，該加載裝置被配置成使鉆桿相對(duì)于平移軸線選擇性移動(dòng)，鉆桿具有縱向軸線，其中在加載裝置和鉆桿之間接合時(shí)，鉆桿的縱向軸線基本上平行于平移軸線，其中加載裝置被配置成允許鉆桿相對(duì)于平移軸線移動(dòng)，但限制鉆桿相對(duì)于平移軸線旋轉(zhuǎn);具有縱向軸線的鉆桅；以及被配置以將來自加載裝置的鉆桿接納在操作位置的鉆頭組件，該鉆頭組件可操作地聯(lián)接到鉆桅，該鉆頭組件包括:支架，該支架被配置成相對(duì)于鉆桅的縱向軸線和基本上垂直于鉆桅的縱向軸線的橫向軸線兩者移動(dòng)；以及由支架可操作地支承的卡盤，該卡盤具有縱向軸線和主軸，主軸具有內(nèi)表面、第一末端部分、相對(duì)第二末端部分和在第一末端部分和第二末端部分之間延伸的軸，第一末端部分限定第一開口，第二末端部分限定第二開口，主軸被配置成通過第一開口和第二開口牢固地接納鉆桿的一部分，使得鉆桿的縱向軸線與卡盤的縱向軸線基本上軸向?qū)?zhǔn)，其中主軸的第一末端部分的內(nèi)表面的至少一部分相對(duì)于卡盤的縱向軸線從第一開口朝向軸移動(dòng)時(shí)向內(nèi)漸縮，其中支架被配置成在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，其中在第一位置，卡盤的縱向軸線基本上平行于鉆桅的縱向軸線，其中從第一位置，支架被配置成相對(duì)于橫向軸線按序軸向以及隨后樞轉(zhuǎn)移動(dòng)以到達(dá)第二位置，并且其中在第二位置，卡盤的縱向軸線基本上垂直于鉆桅的縱向軸線，并且其中當(dāng)支架處于第二位置時(shí)，卡盤的縱向軸線與平移軸線和鉆桿的縱向軸線基本上軸向?qū)?zhǔn)。
[0163]在另外的示例性方面，加載裝置可包括:第一基座組件;第二基座組件，第一基座組件與第二基座組件相對(duì)于平移軸線間隔開;支承平臺(tái)，該支承平臺(tái)在第一基座組件和第二基座組件之間延伸并且與之聯(lián)接，支承平臺(tái)具有基本上平行于平移軸線的縱向軸線，支承平臺(tái)被配置為當(dāng)鉆桿相對(duì)于平移軸線移動(dòng)時(shí)支承鉆桿的至少一部分;和驅(qū)動(dòng)組件，包括:至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥具有相應(yīng)的縱向軸線，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥的縱向軸線基本上垂直于平移軸線，并且其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥被配置成圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn);至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)組件，每個(gè)驅(qū)動(dòng)組件被定位成與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)輥可操作連通，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)組件被配置成選擇性激活以選擇性地旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)輥;和至少一個(gè)導(dǎo)向輥，每個(gè)導(dǎo)向輥具有相應(yīng)的縱向軸線，其中每個(gè)導(dǎo)向輥的縱向軸線基本上垂直于平移軸線并且基本上平行于每個(gè)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)輥的縱向軸線，其中至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥和至少一個(gè)導(dǎo)向輥配合以限定接納空間，該接納空間被配置以接納鉆桿的至少一部分，其中至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥和至少一個(gè)導(dǎo)向輥被配置成當(dāng)鉆桿的至少一部分被接納在接納空間內(nèi)時(shí)與鉆桿接合，并且其中當(dāng)鉆桿的至少一部分被接納在接納空間內(nèi)時(shí)，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥在第一方向上的旋轉(zhuǎn)被配置以使鉆桿朝向鉆頭組件推進(jìn)。
[0164]在另外的示例性方面，公開了用于接納鉆桿的鉆桿接納組件，鉆桿接納組件具有縱向軸線并且被配置成定位在鉆頭的頭部主軸內(nèi)，使得鉆桿接納組件的縱向軸線與頭部主軸的縱向軸線基本上對(duì)準(zhǔn)，頭部主軸跨展在鉆頭的齒輪箱部分和卡盤部分之間，鉆桿接納組件包括:細(xì)長軸，該細(xì)長軸具有第一末端、相對(duì)的第二末端、內(nèi)表面和外表面，細(xì)長軸的內(nèi)表面限定在細(xì)長軸的第一末端和第二末端之間延伸的孔，細(xì)長軸的第一末端限定與孔連通的第一開口，細(xì)長軸的第二末端被配置成接納在鉆頭的卡盤部分內(nèi)；接納元件，該接納元件被配置成可操作地聯(lián)接到鉆頭的齒輪箱部分，該接納元件具有第一末端、相對(duì)內(nèi)表面和外表面，接納元件的內(nèi)表面限定在接納元件的第一末端和第二末端之間延伸的孔，接納元件的第一末端限定與孔連通的第一開口，接納元件的第二末端限定與孔連通的第二開口，其中接納元件的內(nèi)表面的至少一部分從第一開口朝向第二開口移動(dòng)時(shí)向內(nèi)漸縮，并且其中接納元件的第二末端可操作地聯(lián)接到細(xì)長軸的第一末端，使得接納元件的第二開口與細(xì)長軸的第一開口基本上對(duì)準(zhǔn)并且連通;其中，在鉆桿從接納元件的第一開口朝向細(xì)長軸的第二末端推進(jìn)時(shí)，接納元件的內(nèi)表面和細(xì)長軸的內(nèi)表面被配置成配合以將鉆桿導(dǎo)向到所需取向，在所述取向鉆桿的縱向軸線基本上平行于頭部主軸的縱向軸線。
[0165]在其他示例性方面，鉆桿接納組件還包括平板組件，其中平板組件包括:第一平板，該第一平板被配置成與鉆頭的頭部主軸的外表面周向接合;第二平板，該第二平板被配置成周向接合鄰近接納元件的第二末端的接納元件外表面的一部分；以及用于將第一平板牢固地聯(lián)接到第二平板從而使接納元件穩(wěn)定的裝置。
[0166]在另外的示例性方面，鉆桿接納組件還包括多個(gè)隔離物，每個(gè)隔離物被配置成周向圍繞細(xì)長軸的外表面的一部分，并且保持細(xì)長軸的外表面與頭部主軸的內(nèi)表面之間的間距。
[0167]雖然本發(fā)明的數(shù)個(gè)實(shí)施例已在前文的說明書中所公開，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所屬的許多修改和其他實(shí)施例將被想到，其具有在前述描述和相關(guān)附圖中呈現(xiàn)的教導(dǎo)的有益效果。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于上文所公開的具體實(shí)施例，并且許多修改形式和其他實(shí)施例旨在被涵蓋于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。此外，雖然本文采用了特定的術(shù)語，以及以下的權(quán)利要求也采用了特定的術(shù)語，它們僅僅用于一般性和描述性的意義，而不是為了限制所述發(fā)明的目的，也不是為了限制以下的權(quán)利要求的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于將鉆桿固定在操作位置的鉆頭組件，所述鉆桿具有縱向軸線，所述鉆頭組件能操作地聯(lián)接到鉆桅，所述鉆桅具有縱向軸線，所述鉆頭組件包括: 支架，所述支架被配置成相對(duì)于所述鉆桅的縱向軸線和基本上垂直于所述鉆桅的縱向軸線的橫向軸線兩者移動(dòng)；以及 由所述支架能操作地支承的卡盤，所述卡盤具有縱向軸線并且限定開口，所述開口被配置以牢固地接納所述鉆柱的一部分，使得所述鉆桿的縱向軸線與所述卡盤的縱向軸線基本上軸向?qū)?zhǔn)， 其中所述支架被配置成在第一位置和第二位置之間移動(dòng)， 其中在所述第一位置，所述卡盤的縱向軸線基本上平行于所述鉆桅的縱向軸線， 其中從所述第一位置，所述支架被配置成相對(duì)于所述橫向軸線按序軸向以及隨后樞轉(zhuǎn)移動(dòng)以到達(dá)所述第二位置， 其中在所述第二位置，所述卡盤的縱向軸線基本上垂直于所述鉆桅的縱向軸線，并且 其中當(dāng)所述支架在所述第一位置和所述第二位置之間移動(dòng)期間，所述支架的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)受到限制，直至相對(duì)于所述橫向軸線的軸向移動(dòng)完成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭組件，其中從所述第二位置，所述支架被配置成相對(duì)于所述橫向軸線按序樞轉(zhuǎn)以及隨后軸向移動(dòng)以返回所述第一位置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆頭組件，其中在所述支架從所述第二位置向所述第一位置移動(dòng)期間，所述支架相對(duì)于所述橫向軸線的軸向移動(dòng)受到限制，直至所述支架相對(duì)于所述橫向軸線的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)完成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭組件，其中在所述第二位置，所述支架與所述鉆桅相對(duì)于所述橫向軸線軸向間隔開。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭組件，還包括多個(gè)傳感器，其中所述多個(gè)傳感器中的至少一個(gè)傳感器被配置成檢測所述支架相對(duì)于所述橫向軸線的軸向移動(dòng)的完成，并且其中所述多個(gè)傳感器中的至少一個(gè)傳感器被配置成檢測所述支架相對(duì)于所述橫向軸線的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)的完成。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆頭組件，其中所述多個(gè)傳感器包括多個(gè)接近開關(guān)。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆頭組件，其中所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)組件包括至少一個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)組件，并且其中所述多個(gè)傳感器包括多個(gè)液壓順序閥。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鉆頭組件，還包括能操作地聯(lián)接到所述支架并且被定位成與所述多個(gè)液壓順序閥連通的第一液壓缸，所述液壓缸具有基本上平行于所述橫向軸線的縱向軸線，其中所述液壓缸的激活被配置成實(shí)現(xiàn)所述支架相對(duì)于所述橫向軸線的軸向移動(dòng)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鉆頭組件，還包括能操作地聯(lián)接到所述支架并且被定位成與所述多個(gè)液壓順序閥連通的第二液壓缸，其中所述液壓缸的激活被配置成實(shí)現(xiàn)所述支架相對(duì)于所述橫向軸線的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭組件，還包括能操作地聯(lián)接到所述支架的多個(gè)間隔導(dǎo)桿，所述多個(gè)導(dǎo)桿中的每個(gè)導(dǎo)桿具有基本上平行于所述橫向軸線的縱向軸線，其中所述支架被配置成沿所述多個(gè)導(dǎo)桿相對(duì)于所述橫向軸線移動(dòng)，并且其中所述多個(gè)導(dǎo)桿被配置成在所述支架相對(duì)于所述橫向軸線的軸向和樞轉(zhuǎn)移動(dòng)期間支承所述支架。11.一種鉆桿處理系統(tǒng)，包括: 被配置成接合鉆桿的加載裝置，所述鉆桿具有縱向軸線，其中在所述加載裝置和所述鉆桿之間接合時(shí)，所述鉆桿的縱向軸線基本上平行于平移軸線； 具有縱向軸線的鉆桅；以及 鉆頭組件，所述鉆頭組件被配置以將來自所述加載裝置的所述鉆桿接納在操作位置，所述鉆頭組件能操作地聯(lián)接到所述鉆桅，所述鉆頭組件包括: 支架，所述支架被配置成相對(duì)于所述鉆桅的縱向軸線和基本上垂直于所述鉆桅的縱向軸線的橫向軸線兩者移動(dòng)；以及 由所述支架能操作地支承的卡盤，所述卡盤具有縱向軸線并且限定開口，所述開口被配置以接納所述鉆桿的一部分，使得所述鉆桿的縱向軸線與所述卡盤的縱向軸線基本上軸向?qū)?zhǔn)， 其中所述支架被配置成在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，其中在所述第一位置，所述卡盤的縱向軸線基本上平行于所述鉆桅的縱向軸線，其中從所述第一位置，所述支架被配置成相對(duì)于所述橫向軸線按序軸向以及隨后樞轉(zhuǎn)移動(dòng)以到達(dá)所述第二位置，并且其中在所述第二位置，所述卡盤的縱向軸線基本上垂直于所述鉆桅的縱向軸線， 其中當(dāng)所述支架處于所述第二位置時(shí)，所述卡盤的縱向軸線與所述平移軸線和所述鉆桿的縱向軸線基本上軸向?qū)?zhǔn)，并且 其中在所述鉆頭組件的所述支架從所述第一位置向所述第二位置移動(dòng)期間，所述支架的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)受到限制，直至相對(duì)于所述橫向軸線的軸向移動(dòng)完成。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的鉆桿處理系統(tǒng)，其中所述加載裝置被配置成允許所述鉆桿相對(duì)于所述平移軸線移動(dòng)，但限制所述鉆桿相對(duì)于所述平移軸線旋轉(zhuǎn)。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鉆桿處理系統(tǒng)，其中所述加載裝置包括: 具有至少一個(gè)水平輥的基座組件，每個(gè)水平輥具有相應(yīng)的縱向軸線，其中每個(gè)水平輥的縱向軸線基本上垂直于所述平移軸線； 固定到基座組件的支承組件，所述支承組件具有至少一個(gè)支承輥，所述至少一個(gè)支承輥中的每個(gè)支承輥具有相應(yīng)的縱向軸線，其中每個(gè)支承輥的縱向軸線基本上垂直于所述平移軸線和每個(gè)相應(yīng)水平輥的縱向軸線；以及 與所述支承組件相對(duì)于橫向軸線間隔開的夾持組件，所述橫向軸線基本上平行于每個(gè)相應(yīng)水平輥的縱向軸線，所述夾持組件具有至少一個(gè)夾持輥，所述夾持輥被配置成相對(duì)于所述橫向軸線在打開位置和接合位置之間移動(dòng)， 其中所述近側(cè)輥、所述遠(yuǎn)側(cè)輥、所述支承輥和所述夾持輥配合以限定接納空間，所述接納空間被配置以接納所述鉆桿的至少一部分，并且 其中在所述夾持輥的所述接合位置，所述水平輥、所述支承輥和所述夾持輥被定位成與所述鉆桿接合。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鉆桿處理系統(tǒng)，其中所述加載裝置包括: 第一基座組件； 第二基座組件，所述第一基座組件與所述第二基座組件相對(duì)于所述平移軸線間隔開； 夾持組件，包括: 框架，所述框架牢固地聯(lián)接到并且定位在所述第一基座組件和所述第二基座組件之間，所述框架具有與所述平移軸線基本上軸向?qū)?zhǔn)的縱向軸線； 滑架，所述滑架能操作地聯(lián)接到框架并且被配置成相對(duì)于框架的縱向軸線選擇性移動(dòng)； 支承在所述滑架上的副組件，所述副組件限定被配置以接納鉆桿的一部分的中心空間，其中所述副組件能選擇性地調(diào)節(jié)以將所述鉆桿牢固地接合在操作位置； 第一軸，所述第一軸由所述框架支承并且被取向成基本上垂直于所述平移軸線； 第二軸，所述第二軸由所述框架支承并且被取向成基本上垂直于所述平移軸線；以及鏈條，所述鏈條被定位在所述第一軸和所述第二軸上方并且限定鏈環(huán)，所述鏈條牢固地聯(lián)接到所述滑架， 其中所述鏈條能操作地聯(lián)接到所述第一軸，使得: 所述第一軸在第一方向上的旋轉(zhuǎn)使所述鏈環(huán)在對(duì)應(yīng)方向上推進(jìn)，并且使所述滑架相對(duì)于所述平移軸線朝向所述第二軸推進(jìn)，并且 所述第一軸在相反的第二方向上的旋轉(zhuǎn)使所述鏈環(huán)在對(duì)應(yīng)方向上推進(jìn)，并且使所述滑架相對(duì)于所述平移軸線朝向所述第一軸推進(jìn)。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鉆桿處理系統(tǒng)，其中所述加載裝置包括: 第一基座組件； 第二基座組件，所述第一基座組件與所述第二基座組件相對(duì)于所述平移軸線間隔開； 支承平臺(tái)，所述支承平臺(tái)在所述第一基座組件和所述第二基座組件之間延伸并且與之聯(lián)接，所述支承平臺(tái)具有基本上平行于所述平移軸線的縱向軸線，所述支承平臺(tái)被配置為當(dāng)所述鉆桿相對(duì)于所述平移軸線移動(dòng)時(shí)支承所述鉆桿的至少一部分；以及驅(qū)動(dòng)組件，包括: 至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥具有相應(yīng)的縱向軸線，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥的縱向軸線基本上垂直于所述平移軸線，并且其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)輥被配置成圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)； 至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)組件，每個(gè)驅(qū)動(dòng)組件被定位成與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)輥能操作連通，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)組件被配置成選擇性激活以選擇性地旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)輥；以及 至少一個(gè)導(dǎo)向輥，每個(gè)導(dǎo)向輥具有相應(yīng)的縱向軸線，其中每個(gè)導(dǎo)向輥的縱向軸線基本上垂直于所述平移軸線并且基本上平行于每個(gè)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)輥的縱向軸線，其中所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥和所述至少一個(gè)導(dǎo)向輥配合以限定接納空間，所述接納空間被配置以接納所述鉆桿的至少一部分， 其中所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥和所述至少一個(gè)導(dǎo)向輥能被配置成在所述鉆桿的至少一部分被接納在所述接納空間內(nèi)時(shí)與所述鉆桿接合，并且 其中當(dāng)所述鉆桿的至少一部分被接納在所述接納空間內(nèi)時(shí)，所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥在第一方向上的旋轉(zhuǎn)能被配置以朝向所述鉆頭組件推進(jìn)所述鉆桿。16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鉆桿處理系統(tǒng)，其中所述鉆頭組件還包括齒輪箱部分以及跨展所述鉆頭組件的所述齒輪箱部分和所述卡盤之間的頭部主軸，其中所述鉆桿處理系統(tǒng)還包括用于接納所述鉆桿的鉆桿接納組件，所述鉆桿接納組件具有縱向軸線并且被配置成定位在所述鉆頭組件的所述頭部主軸內(nèi)，使得所述鉆桿接納組件的縱向軸線與所述頭部主軸的縱向軸線基本上對(duì)準(zhǔn)，所述鉆桿接納組件包括: 細(xì)長軸，所述細(xì)長軸具有第一末端、相對(duì)的第二末端、內(nèi)表面和外表面，所述細(xì)長軸的所述內(nèi)表面限定在所述細(xì)長軸的所述第一末端和所述第二末端之間延伸的孔，所述細(xì)長軸的所述第一末端限定與所述孔連通的第一開口，所述細(xì)長軸的所述第二末端被配置成接納在所述鉆頭組件的所述卡盤內(nèi)； 接納元件，所述接納元件被配置成能操作地聯(lián)接到所述鉆頭組件的所述齒輪箱部分，所述接納元件具有第一末端、相對(duì)的內(nèi)表面和外表面，所述接納元件的所述內(nèi)表面限定在所述接納元件的所述第一末端和所述第二末端之間延伸的孔，所述接納元件的所述第一末端限定與所述孔連通的第一開口，所述接納元件的所述第二末端限定與所述孔連通的第二開口，其中所述接納元件的所述內(nèi)表面的至少一部分從所述第一開口朝向所述第二開口移動(dòng)時(shí)向內(nèi)漸縮，并且其中所述接納元件的所述第二末端能操作地聯(lián)接到所述細(xì)長軸的所述第一末端，使得所述接納元件的所述第二開口與所述細(xì)長軸的所述第一開口基本上對(duì)準(zhǔn)并且連通； 其中，在所述鉆桿從所述接納元件的所述第一開口朝向所述細(xì)長軸的所述第二末端推進(jìn)時(shí)，所述接納元件的所述內(nèi)表面和所述細(xì)長軸的所述內(nèi)表面被配置成配合以將所述鉆桿導(dǎo)向到所需取向，在所述取向所述鉆桿的縱向軸線基本上平行于所述頭部主軸的縱向軸線。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的鉆桿處理系統(tǒng)，其中所述鉆桿接納組件還包括平板組件，所述平板組件包括: 第一平板，所述第一平板被配置成與所述鉆頭的所述頭部主軸的所述外表面周向接合； 第二平板，所述第二平板被配置成周向接合鄰近所述接納元件的所述第二末端的所述接納元件所述外表面的一部分；以及 裝置，所述裝置用于將所述第一平板牢固地聯(lián)接到所述第二平板，從而使所述接納元件穩(wěn)定。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的鉆桿處理系統(tǒng)，其中所述鉆桿接納組件還包括多個(gè)隔離物，每個(gè)隔離物被配置成周向圍繞所述細(xì)長軸的所述外表面的一部分，并且保持所述細(xì)長軸的所述外表面與所述頭部主軸的內(nèi)表面之間的間距。19.一種鉆井方法，包括: 將鉆桿與加載裝置接合，所述鉆桿具有縱向軸線，其中在所述加載裝置和所述鉆桿之間接合時(shí)，所述鉆桿的縱向軸線基本上平行于平移軸線，其中所述加載裝置被配置成允許所述鉆桿相對(duì)于所述平移軸線移動(dòng)，但限制所述鉆桿相對(duì)于所述平移軸線旋轉(zhuǎn)； 使鉆頭組件的支架在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，所述支架被配置成相對(duì)于鉆桅的縱向軸線和基本上垂直于所述鉆桅的縱向軸線的橫向軸線兩者移動(dòng)，所述鉆頭組件還包括由所述支架能操作地支承的卡盤，所述卡盤具有縱向軸線并且限定開口，其中在所述第一位置，所述卡盤的縱向軸線基本上平行于所述鉆桅的縱向軸線，其中從所述第一位置，所述支架被配置成相對(duì)于所述橫向軸線按序軸向以及隨后樞轉(zhuǎn)移動(dòng)以到達(dá)所述第二位置，其中在所述第二位置，所述卡盤的縱向軸線基本上垂直于所述鉆桅的縱向軸線，其中當(dāng)所述支架處于所述第二位置時(shí)，所述卡盤的縱向軸線與所述平移軸線和所述鉆桿的縱向軸線基本上軸向?qū)?zhǔn)，并且其中在所述鉆頭組件的所述支架從所述第一位置向所述第二位置移動(dòng)期間，所述支架的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)受到限制，直至相對(duì)于所述橫向軸線的軸向移動(dòng)完成；以及 使所述鉆桿相對(duì)于所述平移軸線推進(jìn)，使得所述鉆桿的一部分被接納在所述鉆頭組件的卡盤內(nèi)。
【文檔編號(hào)】E21B19/16GK105874152SQ201480071823
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2014年12月29日
【發(fā)明人】C·A·萊特, A·C·W·馬卡姆
【申請(qǐng)人】長年Tm公司