頂部驅動器的製作方法

2023-05-17 16:53:46 6

專利名稱：頂部驅動器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種頂部驅動器，特別但不局限於用於石油或天然氣井的鑽井、架設、修理和維護的頂部驅動器。本發明還涉及在頂部驅動器中或與頂部驅動器一起使用的各種部件。
背景技術：
現有技術披露了使用直流或交流馬達的各種裝置。U.S.專利4,458,768，5,433,279；6,276,450；4,813,493；6,705,405；4,800,968；4,878,546；4,872,577；4,753,300；6,536,520；6,679,333披露了各種裝置。
現有技術披露了一種具有交流馬達驅動的頂部驅動器的Varco鑽井系統TDS-9S交流頂部驅動器。

發明內容
根據本發明第一方面，提供了一種用於井筒操作的頂部驅動器，所述頂部驅動器包括交流永磁馬達，其具有穿過其中的孔；行星齒輪裝置，其與所述交流永磁馬達相連，所述行星齒輪裝置具有穿過其中的孔，穿過所述交流永磁馬達的所述孔與穿過所述行星齒輪裝置的所述孔基本上對齊，使得流體可從其中流過，所述頂部驅動器還包括主軸，所述主軸與轉動所述主軸的所述行星齒輪裝置驅動地相連。
優選地，所述交流永磁馬達被布置在所述行星齒輪裝置的上方，優選地，直接布置在所述行星齒輪裝置的頂部，或許由間隔器和/或用來防止油和潤滑劑進入的部件隔開。優選地，所述頂部驅動器還包括支撐裝置，用於支撐所述交流永磁馬達和所述行星齒輪裝置，所述支撐裝置包括旋轉體、在所述永磁馬達上方的懸掛部件和布置在所述旋轉體和所述懸掛部件之間的至少一個連杆。優選地，所述旋轉體位於所述行星齒輪裝置的下方。優選地，兩個連杆布置在所述旋轉體和所述懸掛部件之間。優選地，所述至少一個連杆設有穿過其來接收銷或耳部的開口，所述開口尺寸較大，以允許一定程度的豎直運動。優選為非圓形開口，最好是細長的。
優選地，所述懸掛部件包括具有滑車輪槽輪和剛性連接到其上的環索的滑車，所述滑車輪槽輪可與鑽機的起重架上的繩索相連，該環索與所述至少一個連杆相連。優選地，轉動地安裝在其上，並且有利地可以不同角度安裝，並且有利地可拆卸地安裝在其上。優選地，環索可選擇地在多個位置處固定在所述運動滑車上。
優選地，頂部驅動器還包括重量補償裝置，其布置在所述環索和所述旋轉體之間，用於補償所述頂部驅動器和在插入操作期間將被插入的管件的重量，以防止管件損壞。優選地，所述重量補償裝置包括液壓活塞和氣缸和蓄能器。
優選地，所述旋轉體具有布置在內部的內部主軸承，所述主軸具有靠著所述主軸承並在所述主軸承上可轉動的凸緣。
優選地，頂部驅動器還包括由所述旋轉體保持的負載套筒，所述主軸在所述負載套筒內可轉動；位於負載套筒的周圍並由此被支撐的負載環；懸掛在所述負載環上的至少一個鉤環；用於選擇性地接收並保持管件的吊卡，所述吊卡由所述至少一個鉤環支撐。優選地，兩個鉤環從耳部懸掛在所述負載環上並且在所述吊卡的相對側支撐所述吊卡。優選地，頂部驅動器還包括用於使所述至少一個鉤環傾斜的傾斜裝置，所述傾斜裝置被布置成使所述鉤環繞著負載環轉動，以使得所述至少一個鉤環的中心線傾斜，該中心線向下延伸通過所述永磁馬達的中心和所述行星齒輪裝置的中心以及所述主軸的中心，所述中心為對齊的。優選地，所述傾斜裝置包括在所述至少一個鉤環上的夾具，所述夾具具有兩個輥銷，所述至少一個鉤環的一部分在所述兩個輥銷之間可動，以便於所述鉤環相對於所述夾具移動。
優選地，所述兩個輥銷被安裝在安裝板上，安裝板上具有用於安裝輥銷的偏置孔，從而將所述安裝板倒轉使在所述輥銷之間的距離變化以適應不同寬度的鉤環。
頂部驅動器還包括可轉動地布置在所述頂部驅動器上的夾緊裝置，所述夾緊裝置用於選擇性夾緊管件。
優選地，所述負載環被自由轉動地布置，所述夾緊裝置被布置在所述兩個鉤環之間，使得所述負載環、鉤環和吊卡可與所述夾緊裝置一起轉動。優選地，，所述夾緊裝置包括用於在其間選擇性接收將被夾緊的管件的至少一個兩夾鉗。優選在至少兩個夾鉗上。將被夾緊或夾住在所述夾緊裝置中的管件可為保護接頭、管子、殼體或工具。優選地，所述至少一個夾鉗包括可在氣缸中朝向或遠離將被夾緊的管件運動的活塞。優選地，所述夾緊裝置還包括至少一個伸縮支架。優選地，所述至少一個支架懸掛在所述負載環上。優選地，所述夾緊裝置包括至少兩個分開的伸縮支架。優選地，頂部驅動器還包括至少一個另外的馬達。
優選地，頂部驅動器還包括與所述夾緊裝置相連的、用來提供電力的電力產生裝置。優選地，頂部驅動器還包括液壓歧管、用於控制液壓流體在多個相應流動路線中流動的多個方向控制閥，所述多個相應的流動路線包括用於提供液壓流體到所述夾緊裝置下方的動力裝置的流動線路。優選地，所述液壓歧管和所述多個方向控制閥被布置在所述至少一個伸縮支架上。
優選地，所述負載套筒具有流體引導通道，所述裝置還包括與所述負載套筒相連的轉動頭部，用於接收來自所述負載套筒的流體引導通道的流體以及將所述流體傳送到所述下部液壓歧管，所述轉動頭部與所述夾緊裝置一起可轉動。
優選地，頂部驅動器還包括固定在所述旋轉體上的選擇性鎖定機構，用於選擇性鎖定所述夾緊裝置，由此防止所述夾緊裝置轉動，同時允許所述主軸轉動。優選地，所述夾緊裝置懸掛在齒輪環上，齒輪環相應於所述鎖定機構可動或制動。更為優選地，所述夾緊裝置於所述齒輪環和所述負載環轉動地連通。所述負載環和齒輪環可一體形成，並且可以以單個單元鑄造出來。優選地，頂部驅動器還包括可拆卸地與所述主軸相連的泥漿護罩裝置。優選地，可拆卸地連接到所述泥漿護罩裝置上和下方。優選地，與非轉動連接部件相連。優選地，第一連接鎖定裝置將所述主軸鎖定在所述泥漿護罩裝置上，並且第二連接鎖定裝置將泥漿護罩裝置鎖定在所述保護接頭上。
優選地，隔板布置在所述交流永磁馬達和所述行星齒輪裝置之間，所述隔板具有軸承凹部；軸承在所述軸承凹部中，用來便於所述主軸轉動。
優選地，頂部驅動器還包括進入平臺，其在下端可樞轉地連接在所述旋轉體上，所述進入平臺具有可轉動到大體水平位置的平臺部分，從而在所述進入平臺上的人員可接近所述頂部驅動器的部件。
優選地，頂部驅動器還包括用於使所述頂部驅動器水平移動的延伸機構。優選地，所述延伸機構包括多個活塞和氣缸以及框架。優選地，所述延伸機構具有開口，管架可通過該開口移動，而與所述頂部驅動器相連的所述延伸機構相對於所述管架移動。
本發明的第二方面提供了一種在頂部驅動器中使用的用於可拆卸地固定管件的裝置，該裝置包括至少兩個相對且分開的夾緊裝置，用於在其間選擇性接收將要夾緊的管件，所述兩個相對的夾緊裝置中的每一個具有座和在所述座中可動的活塞，所述活塞選擇性地朝向/遠離將要夾緊的管件運動；在使用中懸掛在所述頂部驅動器的一部分上的兩個分開的伸縮支架，用於使所述至少兩個相對的夾緊裝置在基本上豎直的平面中移動。優選地，所述管件包括以下中的一個裝置的殼體、管子、保護接頭和主軸所述兩個相對的夾緊裝置由連接裝置可拆卸地連接在一起，使得連接裝置中的任一個或兩個是可斷開的。優選地，所述兩個半部可打開，以一旦所述兩個連接裝置中的一個分開時容納將要夾緊的管件，一旦所述兩個連接裝置都分開時，所述兩個半分離並且移動分開。優選地，每個連接裝置包括多個分開相配合且帶有孔的耳部以及可拆卸地通過所述孔插入的銷。優選地，形成鉸鏈。優選地，所述兩個伸縮支架具有非圓形橫截面。優選橫截面為矩形、細長形或正方形。優選地，所述裝置還包括在每個伸縮支架中的彈簧裝置，用於補償由所述夾緊裝置夾住的管件的運動。優選地，因為當將被連接到鑽柱上的所述管件的大部分重量被補償時在配合螺紋中不容易出現損壞，所以所述補償有利於插入。優選地，所述裝置還包括在每個伸縮支架中的活塞和氣缸，所述氣缸內部是真空的，所述活塞可在所述中空氣缸內延伸以及收縮，所述活塞和氣缸提供了對由所述夾緊裝置夾緊的部件的運動的補償。
優選地，所述伸縮支架每個都包括外支架部分和內支架部分，還包括在每個外支架部分和每個內支架部分上的鏈連接結構，其中鏈可連接在外所述支架部分和所述內支架部分上，以防止所述外支架部分與所述內支架部分分開。優選地，所述裝置還包括導向裝置，其被固定在所述兩個相對的夾緊裝置上和下方，用於引導在所述兩個相對的夾緊裝置之間的管件。優選地，所述導向裝置可拆卸地連接到所述兩個相對的夾緊裝置中的至少一個上。優選地，連結或銷接。
優選地，所述裝置還包括用於產生電力的發電機裝置，其與所述兩個伸縮支架中的至少一個相連。優選地，所述裝置還包括電力分配裝置。優選地，所述發電機裝置將來自流體流動的液壓動力和/或壓力轉化電力。由此，為頂部驅動器設置與管件操作裝置一起轉動的電力發電機。
優選地，所述裝置還包括液壓流體歧管，其與所述兩個伸縮支架中的至少一個相連，用於接收來自液壓流體源的液壓流體以及向用於提供可解除地夾緊和保持用於井筒操作的部件的液壓流體。優選地，向在所述裝置下方的另一部件供給液壓流體。優選地，所述液壓流體歧管包括多個液壓流體導管和用於選擇性地控制在每個液壓流體導管中的流體流的多個控制閥。優選地，所述裝置還包括用於產生電力的發電機裝置，其與所述兩個伸縮支架中的至少一個相連；用於控制所述控制閥的控制器裝置，其在所述兩個伸縮支架中的一個上並與所述控制閥連通。
優選地，控制器裝置包括數位訊號處理裝置和天線，所述天線用於從與處於遠離可解除地夾緊和保持用於井筒操作的管件的所述裝置的位置處與所述控制器裝置通信。
優選地，每個活塞包括板牙鉸手和用於與所述管件接合的板牙裝置。優選地，每個殼體具有內襯在所述殼體中的氣缸，所述活塞可滑動地布置在所述氣缸中。
優選地，所述裝置還包括連接結構，其在所述兩個伸縮支架中的每一個上，用於將所述裝置連接到所述頂部驅動器。優選地，連接轉動裝置，由此而轉動。優選地，所述連接結構在伸縮支架上端處提供了每個伸縮支架的樞轉連接，用於使得所述兩個伸縮支架彼此遠離地樞轉。
優選地，所述兩個伸縮支架還包括防轉結構，用於接收相鄰裝置的一部分並可解除地保持所述部分，使得所述相鄰裝置可與用於可解除地夾緊和保持用於並筒操作的部件的裝置同時轉動。
本發明的第二方面還提供了一種頂部驅動器，其包括驅動器馬達和根據本發明的裝置。
本發明的第二方面還提供了一種夾緊部件的方法，該方法包括將該部件定位在所述裝置的主體中，所述裝置包括主體；在所述主體中的兩個相對的夾緊裝置，所述兩個相對的夾緊裝置是分開的，用於選擇性接收將要被夾緊在其間的部件，所述兩個相對的夾緊裝置中的每一個具有座和在所述座中可動的活塞裝置，所述活塞裝置可選擇性地朝向/遠離將被夾緊的部件移動；兩個支架，所述兩個支架是分開的，每個支架具有上端和下端，每個下端與所述主體相連，每個支架包括外支架部分和內支架部分，所述內支架部分具有在所述外支架部分中可動的部分，以為所述主體提供上/下移動的範圍，其中用於井筒操作的所述部件為管件，每個活塞裝置包括活塞和固定在所述活塞的外端上的板牙鉸手以及在所述板牙鉸手上用於接合管件的板牙裝置，每個座具有可動地布置在其中的襯套，每個活塞在對應的襯套中可動，並使所述活塞移動，使得所述板牙裝置與將要夾緊的部件接合，由此夾緊該部件。
優選地，所述方法還包括轉動所述裝置並由此轉動由所述裝置夾緊的部件的步驟。
本發明的第三方面提供了一種頂部驅動器，其包括驅動器馬達；支撐裝置；連接到支撐裝置上以及下方並由其支撐的管件操作裝置，所述管件操作裝置包括在所述管件操作裝置上或下方的液壓流體驅動裝置；供給裝置，其與所述管件操作裝置相連，用於提供液壓流體以驅動所述液壓流體驅動裝置，所述供給裝置包括用於將液壓流體供給所述液壓流體驅動裝置的流路裝置和用來控制流體流向/流出所述流路裝置的可電動操作的控制裝置以及與所述管件操作裝置相連的用來向所述可電動操作的控制裝置提供電力的電力產生裝置。
優選地，所述頂部驅動器還包括齒輪裝置、與所述齒輪裝置相連的驅動器主軸和懸掛裝置。優選地，所述管件操作裝置包括用於夾緊部件的夾緊裝置，所述夾緊裝置由來自所述供給裝置的液壓流體驅動。優選地，所述夾緊裝置相對於所述驅動器馬達可轉動，所述支撐裝置包括用於選擇性地將所述管件操作裝置鎖定在適當位置的鎖定機構，所述鎖定機構包括用於轉動所述夾緊裝置的驅動裝置，所述驅動器主軸可由所述齒輪裝置轉動，並且所述夾緊裝置由所述鎖定機構鎖定在適當位置。
優選地，所述可電動操作的控制裝置包括多個可選擇操作的控制閥，所述控制閥用於選擇性地控制到所述支撐裝置下方的裝置的液壓流體流。優選地，在所述下部支撐裝置下方的所述裝置包括用於夾緊部件的夾緊裝置、用於支撐部件的吊卡和用於使所述吊卡以一角度向所述支撐裝置運動的連杆傾斜裝置。優選地，所述夾緊裝置包括至少兩個相對且分開的夾緊裝置，用於選擇性地接收將要夾緊在其間的管件，所述兩個夾緊裝置中的每一個具有座和在所述座中可動的活塞，所述活塞可選擇性地朝向/遠離將要夾緊的管件移動；在使用時懸掛在所述頂部驅動器的一部分上的兩個分開的伸縮支架，所述伸縮支架用於使所述至少兩個相對的夾緊裝置在基本上豎直的平面內移動。
優選地，所述頂部驅動器還包括在每個伸縮支架中的活塞和氣缸，該活塞和氣缸的第一部分與所述上端連接，該活塞和氣缸的第二部分與所述下端連接，在每個活塞和氣缸中，所述氣缸在內部為真空的，所述活塞在所述氣缸內可延伸和收縮，所述氣缸和活塞向由所述夾緊裝置夾緊的管件的運動提供補償，用來驅動所述活塞和氣缸的流體由所述供給裝置提供。
優選地，用來產生電力的所述發電機裝置與所述兩個伸縮支架中的一個相連。優選地，所述供給裝置包括與所述兩個伸縮支架中的一個相連的液壓流體歧管，用來接收來自液壓流體源的液壓流體和用來向所述發電機裝置提供液壓流體以驅動所述驅動發電機裝置。優選地，所述液壓流體歧管包括多個液壓流體導管和多個用來可選擇性地控制在每個液壓流體導管中的流體流的控制閥。優選地，所述頂部驅動器還包括連接到所述兩個伸縮支架上和之間的轉動頭部，所述轉動頭部用來接收來自流體源的液壓流體和提供所述液壓流體以驅動所述發電機。優選地，所述轉動頭部提供了用於多個控制閥的液壓流體。
優選地，所述驅動器馬達為具有從其中穿過的孔的交流永磁馬達，行星齒輪裝置與所述交流永磁馬達相連，所述行星齒輪裝置具有從其中穿過的孔，穿過所述交流永磁馬達的孔與穿過所述行星齒輪裝置的孔基本上對齊，使得流體從其中流過，所述頂部驅動器還包括與驅動所述主軸的所述行星齒輪裝置驅動地相連的主軸。
優選地，所述懸掛裝置包括旋轉體、位於所述永磁馬達上方的懸掛部件和布置在所述旋轉體和所述懸掛部件之間的至少一個連杆。優選地，兩個連杆布置在所述旋轉體和所述懸掛部件之間。優選地，所述至少一個連杆設有從其中穿過的開口，用來接收銷或耳部，所述開口形成較大的尺寸，以允許一定程度的豎直運動。優選非圓形開口，更為優選地為細長的。優選地，所述懸掛部件包括具有滑車輪槽輪和剛性連接其上的環索的滑車，所述滑車輪槽輪可與鑽機的起重架上的繩索相連，所述環索與所述至少一個連杆相連。優選地，可轉動地連接到其上，優選地，可拆卸地連接到其上。優選地，所述環索可選擇性地在多個位置處固定在所述運動滑車上。優選地，所述頂部驅動器還包括布置在所述環索和所述旋轉體之間的重量補償裝置，用來補償所述頂部驅動器和在插入操作期間將被插入的管件的重量，以防止損壞管件。優選地，所述重量補償裝置包括液壓活塞和氣缸和蓄能器。優選地，所述旋轉體具有布置在內部的內部主軸承，所述主軸具有靠著所述主軸承並在其上可轉動的凸緣。優選地，頂部驅動器還包括由所述旋轉體保持的負載套筒，所述主軸在所述負載套筒中可轉動；定位在負載套筒周圍並由其支撐的負載環；懸掛在所述負載環上的至少一個鉤環；用於選擇性接收和保持管件的吊卡，所述吊卡由所述至少一個鉤環支撐。
優選地，所述頂部驅動器還包括可樞轉地連接在所述旋轉體的下端的進入平臺，所述進入平臺帶有可樞轉到大體水平位置的平臺部分，使得在所述進入平臺上的人員可接近所述頂部驅動器的部件。
優選地，所述頂部驅動器還包括用於水平地移動所述頂部驅動器的延伸機構。優選地，所述延伸機構包括多個活塞和氣缸和框架。優選地，所述延伸機構具有開口，管架可通過該開口移動，而具有與所述頂部驅動器相連的所述延伸機構相對於所述管架移動。
本發明的第四方面提供了一種用貨櫃裝的裝置，其包括貨櫃；頂部驅動器，其可拆卸地布置在所述貨櫃中；延伸機構，用來使所述頂部驅動器在起重架中大致水平地移動，所述頂部驅動器固定在所述延伸機構上，所述延伸機構可拆卸地設置在帶有所述頂部驅動器的所述貨櫃中；軌道，用來在使用中使所述頂部驅動器在起重架中沿著豎直平面移動，該軌道包括多個可連接在一起的軌道部分；滑行架，用於在運輸過程中保持所述頂部驅動器，所述滑行架的一部分形成至少一個軌道部分。或者或優選地，所述滑行架形成扭矩框架，在使用中所述滑行架的一部分形成所述頂部驅動器的一部分，以幫助反作用驅動器馬達的扭矩。優選地，貨櫃為ISO貨櫃，優選40′×8′×8.5′貨櫃。
優選地，所述軌道還包括至少一個第一分隔室，用來可拆卸地存儲所述多個軌道部分，所述多個軌道部分可拆卸地位於所述至少一個第一分隔室中，所述多個軌道部分在貨櫃的外部可組裝在一起，以包括所述多個軌道部分和所述至少一個滑行架軌道部分，並且所述延伸機構與所述頂部驅動器一起沿著所述軌道可動。優選地，所述多個軌道部分包括至少一個長度可調節的軌道部分，從而所述軌道可安裝在起重架的不同高度處。優選地，頂部驅動器包括馬達；齒輪系統；管件操作裝置，所述管件操作裝置包括用於選擇性保持管件的吊卡和連杆，該連杆將所述吊卡連接到可拆卸地布置在貨櫃中的頂部驅動器裝置、馬達、齒輪系統和管件操作裝置。
優選地，所述滑行架軌道部分具有用來容納升降叉車突起的升降叉車開口。優選地，所述多個軌道部分中的至少一個具有用來容納升降叉車突起的升降叉車開口。所有所述多個軌道部分具有用來容納升降叉車突起的升降叉車開口。
優選地，所述頂部驅動器包括樞轉地連接到所述頂部驅動器的一部分上的進入平臺，所述進入平臺具有與頂部驅動器可拆卸地相連的頂部，一旦所述進入平臺的頂端被釋放了，所述進入平臺從大體與所述裝置對齊的位置轉動到大致與所述裝置垂直的位置，使得所述進入平臺提供人員可站在其上接近所述裝置的部件的平臺，所述進入平臺可拆卸地位於帶有所述裝置的所述貨櫃中。
優選地，所述的用貨櫃裝的裝置還包括可拆卸地位於貨櫃中的懸掛裝置，所述懸掛裝置與所述頂部驅動器相連，所述懸掛裝置用於將所述頂部驅動器裝置懸掛在起重架上。優選地，所述懸掛裝置包括運動滑車、與所述運動滑車相連的鉤子和可與所述頂部驅動器裝置和鉤子相連的環索。優選地，所述懸掛裝置包括滑車和環索，所述環索直接與所述滑車相連。優選地，所述環索可相對於所述滑車選擇性轉動，並且可在選定的非轉動位置處固定到所述滑車上。
優選地，所述軌道與起重架相連，並且適於將由所述頂部驅動器產生的扭矩反作用到起重架上。
優選地，所述的用貨櫃裝的裝置還包括在所述貨櫃中的控制系統，當所述裝置被從所述貨櫃中移走並位於用於操作的起重架中時，該控制系統可由所述貨櫃中的人員操作以控制所述裝置。
優選地，所述用貨櫃裝的裝置還包括在所述貨櫃中的動力系統，用來提供動力以操作所述頂部驅動器的至少一部分。優選地，動力系統提供了液壓動力。
優選地，所述用貨櫃裝的裝置還包括在貨櫃中的存儲器，用來容納由向所述裝置提供液壓動力的所述動力系統使用的液壓流體。優選地，所述用貨櫃裝的裝置還包括在所述貨櫃中的冷卻系統，用來向所述裝置提供冷卻。
優選地，所述用貨櫃裝的裝置具有孔從其中穿過的交流永磁馬達；行星齒輪裝置，其與所述交流永磁馬達相連，所述行星齒輪裝置具有從其中穿過的孔，穿過所述交流永磁馬達的孔與穿過所述行星齒輪裝置的孔基本上對齊，從而流體從其中流過，所述頂部驅動器還包括與用來驅動主軸的所述行星齒輪裝置可驅動地相連的主軸。
優選地，所述延伸機構具有開口，管架可穿過該開口運動，而與所述頂部驅動器相連的所述延伸機構相對於所述管架運動。
本發明第五方面提供了一種用於鑽井操作的裝置，該裝置包括起重架、與所述起重架相連的導向梁、在所述導向梁上可動的頂部驅動器、與所述導向梁相連的扭矩反作用結構以及由所述扭矩反作用機構保持的滑行架裝置，所述滑行架裝置相對於所述扭矩反作用結構垂直地可動，以防止豎直負載通過所述滑行架裝置到達所述扭矩反作用結構。
優選地，所述起重架包括鑽機平臺，所述導向梁具有頂端部件，所述頂端部件包括外部件和可在外部件中移動的內部件，所述內部件和外部分可在多個不同的位置處連接，以為所述導向梁提供長度的可調節性，使得所述導向梁的位置相對於所述鑽機平臺是可調節的。優選地，所述用貨櫃裝的裝置還包括第一U形鉤，其與所述起重架相連；第一U形鉤，其與所述第一U形鉤和所述導向梁的所述頂端部件的所述內部件相連，以防止在所述頂端部件和所述起重架之間傳遞扭矩。優選地，所述用貨櫃裝的裝置還包括至少一個第二U形鉤，其與所述頂端部件的所述外部件相連，用來提供與線纜的連接，所述線纜可與所述起重架相連。
優選地，在井上完成所述井筒操作，所述井具有井中心；所述扭矩反作用結構包括可相對於所述導向梁朝向/遠離所述井中心運動的框架。
優選地，所述頂部驅動器包括負載環；吊卡；兩個鉤環，每個鉤環具有與所述負載環相連的上端和與所述吊卡相連的下端，每個鉤環包括具有端耳部的外主體和具有端耳部的內主體，所述內主體在所述外主體中可動，以調整所述鉤環的長度，所述內主體選擇性地在多個位置處與所述外主體相連，以提供所述鉤環的長度可調節性。優選地，所述頂部驅動器包括齒輪裝置(20)和齒輪環，其中所述齒輪環和所述負載環為單個一體件。
優選地，所述頂部驅動器包括頂部驅動器馬達；主軸；制動器裝置，用於制動所述主軸，所述制動器裝置具有在所述主軸周圍的制動轂；所述主軸還包括密封裝置，其在所述制動轂中用來密封主軸/制動轂的交界面，密封裝置包括帶有第一部件和第二部件的主體，所述第一部件可與所述主軸一起轉動，所述第二部件可與所述頂部驅動器馬達一起轉動；吸收性密封部件，其在所述密封裝置的所述第一部件和所述密封裝置的所述第二部件之間，所述吸收性密封部件位於使得在轉動期間作用在其上的作用力使得潤滑流體從所述吸收性密封部件中出來，所述吸收性密封部件密封在所述第一部件和所述第二部件之間的交界面。
優選地，所述頂部驅動器具有驅動器馬達，並且包括帶有中心齒輪的齒輪裝置，所述齒輪裝置位於所述驅動器馬達的下方，所述裝置還包括選擇性地與所述中心齒輪接合的密封裝置，以密封從所述齒輪裝置到所述驅動器馬達的通道。優選地，所述密封裝置包括密封件；密封件支撐件，其支撐可動地豎直在主體內或上的所述密封件，使得所述密封件與所述中心齒輪接合以密封所述通道，所述密封件支撐件由處於施加在所述密封件支撐件上的壓力下的流體和推動所述密封件支撐件的彈性裝置可動，使得當在所述密封件支撐件上沒有施加處於壓力下的流體或者施加的處於壓力下的流體不足時，所述密封件與所述中心齒輪接觸以密封所述通道。優選地，所述彈性裝置包括彈簧。
優選地，所述頂部驅動器包括具有從其中穿過的孔的交流永磁馬達和與所述交流永磁馬達相連的行星齒輪裝置，所述行星齒輪裝置具有從其中穿過的孔，穿過所述交流永磁馬達的孔與穿過所述行星齒輪裝置的孔基本上對齊，從而流體可從其中流過，所述頂部驅動器還包括與用來驅動所述主軸的所述行星齒輪裝置驅動地相連的主軸。
優選地，所述頂部驅動器包括具有旋轉體的懸掛裝置、在所述永磁馬達上方的懸掛部件和布置在所述旋轉體和所述懸掛部件之間的至少一個連杆。優選地，所述頂部驅動器還包括由所述旋轉體保持的負載套，所述主軸可在所述負載套中轉動；負載環，其定位在所述負載套的周圍並由其支撐；至少一個鉤環，其懸掛在所述負載環上；吊卡，用來選擇性地接收和保持管件，所述吊卡由所述至少一個鉤環支撐。
優選地，所述頂部驅動器還包括在下端可樞轉連接到所述旋轉體上的進入平臺，所述進入平臺帶有可樞轉到大體水平位置的平臺部分，使得在所述進入平臺上的人員可接近所述頂部驅動器的部件。
優選地，所述用貨櫃裝的裝置還包括用來使所述頂部驅動器水平地移動的延伸機構。優選地，所述延伸機構具有管架通過其可動的開口，而與所述頂部驅動器連接的所述延伸機構相對於所述管架移動。
本發明第六方面提供了一種用於井筒操作的裝置，所述裝置包括可與帶有鑽機平臺的起重架相連的導向梁，所述導向梁包括頂端部件，所述頂端部件包括外部件和在所述外部件中可動的內部件，所述內部件和外部件可選擇性地連接在多個不同位置以為所述引導梁提供長度的調節性，使得所述導向梁相對於所述鑽機平臺的位置是可調的。
優選地，所述用貨櫃裝的裝置還包括第一U形鉤，其與所述起重架相連；第二U形鉤，其與所述第一U形鉤和所述導向梁的所述頂端部件的所述內部件相連，以防止扭矩在所述頂端部件和所述起重架之間傳遞。
優選地，所述用貨櫃裝的裝置還包括至少一個第二U形鉤，其與所述頂端部件的所述外部件相連，用來提供與線纜的連接，所述線纜與所述起重架相連。
本發明第七方面提供了一種用於井筒操作的裝置，所述裝置包括起重架；與所述起重架可動地相連的頂部驅動器；在所述頂部驅動器下方的連接器；吊卡；兩個鉤環，每個鉤環都具有與所述連接器相連的上端和與所述吊卡相連的下端，每個鉤環包括具有端耳部的外主體和具有端耳部的內主體，所述內主體在所述外主體中可動，以調節所述鉤環的長度，並且所述內主體選擇性地在多個位置處連接所述外主體上，以提供所述鉤環的長度調節性。
本發明第八方面提供了一種頂部驅動器，其包括驅動器馬達；主軸；用來制動所述主軸的制動器裝置，所述制動器裝置具有在所述主軸周圍的制動轂，所述裝置還包括在所述制動轂中的密封裝置，用來密封主軸/制動器之間的交界面，所述密封裝置包括具有第一部件和第二部件的主體，所述第一部件與所述主軸一起轉動，所述第二部件與所述頂部驅動器馬達一起轉動；吸收性密封部件，其在所述密封裝置的所述第一部件和所述密封裝置的所述第二部件之間，所述吸收性密封部件定位於使得在鑽動期間作用在其上的作用力迫使潤滑流體從所述吸收性密封部件中出來，所述吸收性密封部件)密封所述第一部件和所述第二部件之間的交界面。
本發明第九方面提供了第一頂部驅動器，其包括驅動器馬達，並且包括具有中心齒輪的齒輪裝置，所述齒輪裝置位於所述驅動器馬達的下方，所述裝置還包括密封裝置，用來選擇性地與所述中心齒輪接合，以密封從所述齒輪裝置到所述驅動器馬達的通道。
優選地，所述密封裝置包括密封件，密封件支撐件，支撐可動地布置在主體內或上的所述密封件，使得所述密封件與所述中心齒輪接合，以密封所述通道，所述密封件支撐件由施加在所述密封件支撐件上的處於壓力下的流體和推動所述密封件支撐件的彈性裝置可動，使得當沒有流體施加在所述密封件支撐件上或施加在所述密封件支撐件上的流體不足時所述密封件與所述中心齒輪接觸以密封所述通道。優選地，所述彈性裝置包括彈簧。


為了更好地理解本發明，將通過示例對附圖作出說明，其中圖1A為根據本發明裝置的透視圖，裝置包括頂部驅動器，其具有馬達、齒輪箱、制動器系統、主軸和罩，該頂部驅動器可滑動地布置在扭矩軌道上；環索和連杆，其連接在用來懸掛頂部驅動器的旋轉體上；吊卡，其懸掛在機械可動的鉤環上的負載環上；夾緊裝置，用於夾緊管件；齒輪環；鎖定機構和連接鎖定部件，用來選擇性轉動夾緊機構，以便於在鑽杆中的管件之間的連接部分的旋轉和轉動；延伸機構，用於使頂部驅動器相對於扭矩軌道移動；制動器系統，用來減小和停止主軸的轉動；泥漿護罩裝置；轉換接頭和保護接頭；圖1B為在圖1A中示出的裝置的分解圖；圖1C為在圖1A中示出的裝置的橫截面的主視圖，沒有示出扭矩管或夾緊裝置；圖1D為圖1A中示出的裝置的側視圖，沒有示出扭矩管；圖1E為在圖1A中示出的裝置的俯視圖；圖1F為在圖1A中示出的裝置的一部分的主視圖；圖1G為在圖1A中示出的頂部驅動器的主軸的側視圖；圖1H為在圖1G中示出的主軸的透視圖；圖1I為在圖1G中示出的主軸的端部的剖視圖；圖1J和1K為在圖1A中示出的頂部驅動器的負載套筒的透視圖；圖1L為圖1J的負載套筒沿著圖1M的線1L-1L截得的剖視圖；圖1M為圖1L的負載套筒的側視圖；圖1N為在圖1A中示出的頂部驅動器的旋轉體的透視圖；圖1O為在圖1N中示出的旋轉體的俯視圖；
圖1P是在圖1N中示出的旋轉體的剖視圖；圖1Q是在圖1N中示出的旋轉體的仰視圖；圖1R為在圖1N示出的旋轉體的局部切掉的透視圖；圖1S為在圖1A示出的頂部驅動器的旋轉體的透視圖；圖1T為在圖1N示出的旋轉體中使用的銷的側視圖；圖1U為在圖1T示出的銷的剖視圖；圖2A為包含在圖1A中示出的裝置的鑽機的一部分的側視圖；圖2B為在圖2A中示出的鑽機的一部分的俯視圖，還示出了另一個管存儲區域；圖2C為在圖1A中示出的裝置的延伸機構處於收縮位置的透視圖；圖2D示出了在圖2C中示出的處於延伸位置的延伸機構；圖2E為在圖2D中示出的延伸機構處於延伸位置的俯視圖；圖2F為在圖2C中示出的扭矩管的一部分的側視圖；圖2G為根據本發明的裝置的示意圖；圖3示出了圖3A-3E的布局；圖3A-3E組合示出了用於在圖1A中示出的裝置的控制系統的示意圖；圖3F為根據本發明的用於系統的冷卻流體迴路的示意圖；圖4A為圖1A中示出的頂部驅動器的一部分的透視圖；圖4B為在圖4A中示出的部件的剖視圖；圖4C為圖1A中示出的頂部驅動器的一部分的分解圖；圖4D為在圖1A中示出的頂部驅動器的齒輪結構的放大圖；圖4E為在圖1A中示出的裝置的一部分的透視圖；圖4F為在圖4E中示出的裝置的一部分的分解圖；圖5A為在圖1A中示出的裝置的齒輪環的透視圖，示出了齒輪環的頂部；圖5B為在圖5A中示出的齒輪環的透視圖，示出了齒輪環的下側；圖5C為在圖5A中示出的齒輪環的俯視圖；圖5D為圖5A的齒輪環的主視圖；
圖5E和5F為在圖1A中示出的裝置的一部分的透視圖；圖6A為在圖1A中示出的裝置的負載環的透視圖，示出了負載套筒的頂部；圖6B為圖6A中示出的負載環的透視圖，示出了負載環的下側；圖6C為在圖6A中示出的負載環的主視圖；圖6D為在圖6A中示出的負載環的俯視圖；圖7A為用於在圖1A中示出的裝置的鎖定機構的一部分的剖視圖；圖7B為在圖7A中示出的鎖定機構的一部分的透視圖，示出了這個部分的頂部；圖7C為在圖7A中示出的鎖定機構的一部分的剖視圖，示出了這個部分的下側；圖7D為在圖7A中示出的鎖定機構的有齒部件的透視圖；圖7E為在圖7A中示出的鎖定機構的齒輪的透視圖；圖7F為在圖7A中示出的鎖定機構的小齒輪的透視圖；圖7G為在圖7A中示出的鎖定機構的一部分的透視圖，示出了鎖定部件的後部；圖7H為在圖7A中示出的鎖定機構的一部分處於圖1A示出的頂部驅動器中適當位置的透視圖；圖7I為在圖7G中示出的鎖定機構的分解圖；圖8A為在圖1A中示出的裝置的夾緊裝置的主視圖；圖8B為在圖8A中示出的裝置的俯視圖；圖8C為在圖8A中示出的夾緊裝置的局部切掉的透視圖；圖8D為在圖8A中示出的夾緊裝置的上部支架的透視圖；圖8E為在圖8D中示出的上部支架的主視圖；圖8F為在圖8A中示出的夾緊裝置的內支架的透視圖；圖8G為在圖8A中示出的夾緊裝置的局部切掉的透視圖；圖8H為在圖8G中示出的夾緊裝置的一部分的透視圖；圖8I為在圖8G中示出的夾緊裝置的一部分的透視圖；
圖8J為在圖8H中示出的夾緊裝置的橫截面的俯視圖；圖8K為在圖8G中示出的夾緊裝置的板牙鉸手的透視圖；圖8L為在圖8G中示出的夾緊裝置的襯套的透視圖；圖8M為在圖8L的襯套的剖視圖；圖8N和8O為在圖8G中示出的夾緊裝置的活塞的透視圖；圖8P為端部視圖；圖8Q為示出圖8N中示出的活塞的橫截面的視圖；圖8R和8S為在圖8中示出的夾緊裝置的管件導向件的部分的透視圖；圖8T示出了在圖8A中示出的夾緊裝置的支架的可選橫截面形狀(和用於容納這樣支架的相應孔)；圖8U為在圖8A示出的夾緊裝置的彈性固定件的透視圖；圖8V為在圖8A示出的裝置的內支架的俯視圖；圖8W-8Y為示出根據本發明的扭矩扳手夾緊裝置的各個位置的透視圖；圖8Z為在圖8W中示出的扭矩扳手夾緊裝置的部分的分解圖；圖9A為在圖1A中示出的裝置的一部分的側視圖，示出了處於第一位置的吊卡和機械可動的鉤環；圖9B為在圖9A中示出的裝置的一部分的側視圖，示出了處於第二位置的吊卡和機械可動的鉤環；圖9C為在圖9A中示出的裝置的一部分的側視圖，示出了處於第三位置的吊卡和機械可動的鉤環；圖10A為在圖1A中示出的裝置的制動器系統的制動圓筒的透視圖；圖10B為在圖1A中示出的裝置的制動器系統的制動片的透視圖；圖11A為連接鎖定部件的透視圖，示出了連接鎖定部件的頂部；圖11B為連接鎖定部件的透視圖，示出了連接鎖定部件的下部；圖11C為在圖11A中示出的連接鎖定部件的俯視圖；圖11D為在圖11A中示出的連接鎖定部件的剖視圖；
圖11E為在圖11A中示出的裝置的泥漿護罩裝置和保護接頭的透視圖；圖11F為在圖11E中示出的泥漿護罩裝置和保護接頭的透視圖；圖12A為在圖1A中示出的裝置的轉換接頭的透視圖；圖12B為在圖12A中示出的轉換接頭的俯視圖；圖12C為圖12A中示出的轉換接頭沿著圖12B的線12C-12C截得的剖視圖；圖13為在圖1A中示出的裝置的罩的透視圖；圖14A為圖1A的裝置的負載螺母的透視圖，示出了負載螺母的頂面；圖14B為圖14A中示出的負載螺母的透視圖，示出了負載螺母的底面；圖15A和15B為在圖1A中示出的裝置的轉動頭部的內筒的透視圖；圖15C為圖15A中示出的內筒沿著圖15E的線15C-15C截得的剖視圖；圖15D為圖15A中示出的內筒沿著圖15E的線15D-15D截得的剖視圖；圖15E為在圖15A中示出的內筒的剖視圖；圖15F為圖15A中示出的內筒沿著圖15E的線15F-15F截得的剖視圖；圖15G為轉動頭部的內筒的透視圖；圖15H為圖1A中示出的裝置的一部分的橫截面的側視圖；圖16A為圖1A示出的衝洗管組件的透視圖；圖16B為圖16A所示的衝洗管組件的局部橫截面的側視圖；圖17A為在圖1A中示出的裝置的進入平臺的側視圖；圖17B為主視圖；圖17C為前部透視圖；圖17D為後部透視圖；圖17E為仰視圖；圖17F為在圖17A示出的進入平臺的俯視圖；圖17G和17H為在圖17A示出的進入平臺的側視圖，該進入平臺連接在圖1A示出的頂部驅動器上分別處於第一和第二位置；圖17I為在圖17A中示出的防護件的透視圖，示出了防護件的前部；圖17J為在圖17I中示出的防護件的透視圖，示出了防護件的後部；圖18A為用於在圖1A中示出的頂部驅動器的馬達的馬達擋板的透視圖；圖18B為在圖18A中示出的馬達擋板的剖視圖；圖19A為用於在圖1A中示出的裝置的擋油環的透視圖；圖19B為在圖19A示出的擋油環的剖視圖；圖20A為與圖1A中示出的裝置一起使用的擋油環的透視圖；圖20B為在圖20A中示出的擋油環的剖視圖；圖21為與在圖1A示出的裝置一起使用的耐磨導向件的俯視圖；圖22為在圖21中所示的耐磨導向件的剖視圖；圖23A為在懸掛在圖1中示出的裝置中使用的連接裝置的側視圖；圖23B為在圖23A中示出的連接裝置的剖視圖；圖23C為在圖23A中示出的連接裝置的透視圖；圖23D為在圖23A中示出的連接裝置的一部分的透視圖；圖23E為在圖23D中示出的運動連接裝置的一部分的橫截面的側視圖；圖23F為在圖23D中示出的連接裝置的一部分的橫截面的主視圖(或後視圖)；圖23G為在圖23D中示出的連接裝置的一部分的仰視圖；圖23H為在圖23D中示出的連接裝置的一部分的透視圖，示出了該部分的底面；圖24A為在圖1A中示出的裝置的隔板的透視圖；圖24B為在圖24A中示出的隔板的剖視圖；圖25為在圖24A中示出的隔板的透視圖，示出了隔板的底面；
圖26A和26B為與圖1A的系統一起使用的連杆的透視圖；圖26C為側視圖，圖26D為在圖26A中示出的連杆的主視圖；圖26E為俯視圖，圖26F為在圖26A中示出的連杆的仰視圖；圖27A-27C為在圖1A中示出的裝置的一部分的側視圖，示出了操作方法中的步驟；圖27D-27F為在圖27A-27C中示出的裝置的部分的橫截面的俯視圖，分別示出了在圖27A-27C中示出的方法的步驟；圖28A和28B為與圖1A中示出的裝置一起使用的建築物的透視圖；圖28C為在圖28A中示出的建築物的側視圖，其中建築物的門是打開的；圖28D為在圖28A中示出的建築物的俯視圖，其中建築物的屋頂被去掉；圖28E為與在圖28A中的建築物一起使用的承載件滑動架的透視圖；圖29A為在圖1A中示出的裝置一起使用的防護件的透視圖，示出了防護件的前部和第一側；圖29B為在圖29A中示出的防護件的透視圖，示出了防護件的後部和第一側；圖29C為在圖29A中示出的防護件的透視圖，示出了防護件的前部和第二側；圖29D為在圖29A中示出的防護件從防護件的第一側截得的俯視圖；圖29E為在圖29A中示出的防護件從防護件的後部截得的俯視圖；圖29F為在圖29A中示出的防護件從防護件的第二側截得的俯視圖；圖29G為在圖29A中示出的防護件的俯視圖；圖29H為在圖29A中示出的防護件的仰視圖；
圖30A為用於在圖1A中示出的裝置的防護件的透視圖，示出了前部和第一側；圖30B為在圖30A中示出的防護件的透視圖，示出了防護件的前部和第二側；圖30C為在圖30A中示出的防護件的透視圖，示出了防護件的第一和第二側以及防護件前部的後部；圖30D為在圖30A示出的防護件從防護件的第一側截得的俯視圖；圖30E為在圖30A示出的防護件從防護件的後部截得的俯視圖；圖30F為在圖30A中示出的防護件從防護件的第二側截得的俯視圖；圖30G為在圖30A中示出的防護件的俯視圖；圖30H為在圖30A中示出的防護件的仰視圖；圖31A為在圖1中示出的頂部驅動器和反作用框架在操作的第一步驟中的俯視圖；圖31B為在圖1A中示出的頂部驅動器和在圖31A中示出的反作用框架在操作的第二步驟中的俯視圖；圖31C為在圖31A中示出的反作用框架的一部分的側視圖；圖31D為在圖1A中示出的頂部驅動器一起使用的架/支撐件的透視圖；圖31E為在圖31A中示出的反作用框架的一部分的透視圖；圖31F為在圖31C中示出的反作用框架的一部分的透視圖，示出了該部分的後部；圖31G為圖31F中示出的反作用框架的一部分的透視圖，示出了該部分的前部；圖31H為在圖31C中示出的反作用框架的一部分的透視圖；圖32A為示出處於第一位置的圖2A中示出的裝置的一部分的主視圖；圖32B為示出處於第二位置的圖32A中示出的裝置的一部分的主視圖；圖32C為示出在圖32B中的裝置的一部分的側視圖；圖32D為示出在圖32A中的裝置的一部分的透視圖；圖32E為示出在圖32A中的裝置的一部分的透視圖；圖33A為用於在圖1A中示出的裝置中的密封件組件的俯視圖；圖33B為在圖33A中示出的密封件組件的橫截面的側視圖；圖33C為在圖33B中示出的密封件組件的一部分的橫截面的放大側視圖；圖34A為示出在密封件組件中的一些隱藏部分的主視圖；圖34B為在圖34A示出的密封件組件的一部分的放大圖；圖35A為用於圖1A中示出的裝置中的連杆處於使用的第一位置的側視圖；圖35B為在圖35A中示出的連杆的主視圖；圖35C為在圖35A中示出的連杆處於使用的第二位置的主視圖；圖35D為在圖35A中示出的連杆的俯視圖；圖35E為在圖35A中示出的連杆處於使用的第一位置的透視圖；圖35F為在圖35A中示出的連杆處於使用的第二位置的透視圖；以及圖35G為在圖35A中示出的連杆的仰視圖。
具體實施例方式
圖1A-1D示出了整體由附圖標號10表示的裝置。裝置10具有懸掛在環索16的連杆14上的旋轉體12。環索16與運動滑車相連，或者圖23所示類型的連接裝置可被用於將頂部驅動器懸掛在起重架的一部分上，在那裡該裝置處於使用中。齒輪系統20被安裝在由旋轉體12支撐的隔板22上。任選地，除溼器系統(未示出)對該裝置除去溼氣。
中空孔的交流永磁馬達30與齒輪系統20相連。可使用任何適當的永磁馬達；例如，但不局限於，市場上可得到來自麻薩諸塞州波士頓市的Comprehensive Power Ltd.，的交流中空孔的永磁馬達型號TERA TORQ(TM)(該馬達裝有控制系統並具有相關的計算機系統軟體和控制器；並且該馬達可被編程，使得馬達自身可作為制動器)。與馬達30相連的制動器系統40處於罩44中或者由罩44覆蓋或保護，與形成工作迴路48的一部分的凱氏軟管(kelly hose)7相連的鵝頸管46延伸穿過罩44。在一些的使用階段中，鑽井液流過凱氏軟管7。延伸機構98提供了頂部驅動器1的基本上水平位移(參見圖2C、2D、2E)。可選擇性地或自動地操作緊急制動器系統40，例如司鑽在司鑽面板141上具有緊急制動按鈕。
參照圖1C和1H，馬達30具有帶齒的輸出軸32，該輸出軸32與齒輪系統20的齒部26驅動地嚙合，齒輪系統20具有與主軸50的齒部52配合的齒部224。主軸50的凸緣54承受拉伸負載重力並在旋轉體12中的主軸承系統56上轉動。主軸50延伸通過馬達30、齒輪系統20、隔板22、旋轉體12、鎖定機構60、負載環70和旋轉密封件80。主軸50的下端58與泥漿護罩裝置90螺紋連接，泥漿護罩裝置90自身與保護接頭92相連。用於選擇性地抓住或夾緊管件的夾緊裝置100被懸掛在負載環70上，負載環70被連接在頂部驅動器1的靜態部分上。鉤環72將吊卡74懸掛在負載環70上。在鍵槽396中的鍵395(參見圖1I)可拆卸地將主軸50的端部與下面所述的連接鎖定部件340(圖11A)相連，以確保在主軸50和泥漿護罩裝置90之間的連接被保持。
平衡系統110包括兩個負載補償器112，每個負載補償器具有與連杆14相連的上端和與旋轉體12相連的下端，平衡系統110可支撐整個頂部驅動器1以及在插入管件期間將被插入的相關管件的重量。連杆14的下端具有細長開口14c，細長開口14c具有這樣的尺寸和構造，即，允許相對於將連杆14保持在旋轉體12中的銷13在豎直平面中的移動範圍(例如大約15cm(6英寸))。負載補償器氣缸112可為液壓的，優選包括蓄能器116，該蓄能器116使得插入負載平衡，以與頂部驅動器和將被插入的管件或管架的負載相匹配，以便於插入鑽杆中的管件的母接頭，該鑽杆被保持在鑽機平臺中的卡盤中。重量優選被平衡，並由此在將要插入的管件的銷上的螺紋與將要插入的母接頭的螺紋碰撞的機會最小。由此當旋轉體12支撐制動器、馬達、齒輪系統，並且可進行罩的逆平衡。通過螺栓399a固定在旋轉體12上的固定器板399可拆卸地將銷13保持在凹部12b中的適當位置(即，銷13沒有佔據在連杆開口中的所有空間)。每個負載補償器112包括活塞/氣缸組件114。使用位於連杆上的負載的蓄能器116平衡氣缸。
可動的鉤環裝置120選擇性提供鉤環72的傾斜以及吊卡74的選擇性移動和由吊卡74支撐的管件或管架朝向或遠離井筒中心線的運動。軸120a通過負載環70和鉤環72(見圖7I)。鉤環固定器404將鉤環72保持在負載環70上(圖8A)。可動的鉤環裝置120具有可樞轉地連接在負載環70的耳部128a和臂122之間的液壓缸128。每個連接件124被樞轉地連接到臂122的下端並連接到夾具126，夾具126被夾在鉤環72上。任選地，輥銷127延伸通過夾具126，以便於鉤環72在夾具126中移動。
防護件73和390位於進入平臺130的側面(見圖29a-29H和30A-30H)。進入平臺130在其頂部與後部防護件454可拆卸地連接並且在其下部與防護件可樞轉地連接，從而其可樞轉並可下降以提供人員可站在其上來接近在後部防護件上的各個元件的平臺。任選地，進入平臺130可具有凹進部分132，用來便於管件布置在其上以及便於管件在進入平臺130外部的運動。
頂部驅動器1可被可動地安裝在梁82(或「扭矩管」)上。由包括扭矩襯套98a的延伸機構98提供水平的位移。頂部驅動器1連接其上的延伸機構98在梁82上可豎直移動。任選地，馬達為四象限驅動器，從而其可被用於產生電力。
圖1J至1M示出了四個通道穿過其中的負載套筒170。這些通道延伸到負載套筒170的下端。在底部處，四個通道中的每個與在轉動頭部80中的對應通道流體連通(見例如圖15A)。轉動頭部80被連接在負載套筒170的下端。通過在負載套筒中的流體通道和在轉動頭部80中的對應通道，在壓力下的液壓流體為轉動頭部下方的裝置提供動力和/或潤滑；例如，這些裝置包括可動的鉤環裝置、夾緊裝置100的夾緊、夾緊裝置100的上/下移動、當被液壓驅動時的吊卡74、泥漿護罩裝置90。如下所述，該流體通過適當的通道流到位於管操作裝置的高度處或附近的發電機系統240，發電機系統240產生用於控制在各個通道中的流動的方向閥的電能。在一個方面中，發電機系統240為minigenset。在一方面中，Minigenset被液壓驅動(使用加壓的液壓流體或水/乙二醇混合物)。凸緣170c被連接到主體170d或與主體170d一體形成。螺紋端170e與在負載螺母中的對應螺線螺紋配合。凸緣170c被螺栓連接到旋轉體12上。在一個方面中，當可動鉤環裝置吊卡74接收並保持管件或管架時，氣缸組件128處於相對較大的負載下。方向閥260允許流體從與氣缸組件128相連的線路流動，從而釋放了其中的壓力，並允許鉤環72移動滑車(「漂浮」到豎直，參見圖3的「連杆傾斜漂浮」，在圖3中的「連杆傾斜」是指機械可動的鉤環)。
圖1N至圖1P示出了旋轉體12的一個實施例。圖1N示出了一個側面和端部(另一個側面和端部與所示的側面和端部類似)。旋轉體12具有用於連杆14的端部的兩個孔12a和用於可拆卸銷13的兩個孔12b。孔12b可具有襯套12e。在一個特定方面中，襯套12e為酚醛襯套，但是它們可由任何適當的材料製成，包括，但不局限於，銅，青銅，鋅，鋁和合成材料。襯套12e便於銷13安置和取出，可容易更換襯套12e。槽12c延伸通過旋轉體12，並接收和保持主襯套56。如所示的，銷13形成有臺階部分13a、13b、13c，酚醛襯套13d和13e可與銷13一起使用(參見圖4F)。排放口或出口12s、12t(塞有可拆卸的塞子)允許潤滑油流過並且允許油從系統中排出。口12t允許潤滑油流過以進入負載套筒170潤滑下部主軸穩定器軸承57。圖1T示出了與圖1R中的銷13一樣有用的銷13p。銷13p具有帶有孔13h的主體，孔13h通向通道13f，用於將空氣引入並且穿過銷13p，例如幫助銷13p插入旋轉體，並且利於將銷13p從旋轉體中取出。銷13p具有通向通道13g的孔13i，用於將油脂引入並通過銷13p，以利於銷13p插入旋轉體以及從旋轉體中取出。圖1T示出了與圖1R中的銷13一樣有用的銷13p。銷13p具有孔13h，孔13h通向用於將空氣引入並通過銷13p的通道13f，以例如幫助銷13p插入旋轉體並有助於銷13p從旋轉體中取出。銷13p具有孔13i，孔13i通向通道13g，用於將油脂引入並通過銷13p，以利於銷13插入旋轉體並從旋轉體中取出。
孔12a可為圓形的，但是示出為矩形以防止連杆14在孔中轉動。孔可為防止連杆轉動的任何適當形狀。
圖2A和2B示出了在起重架140中的根據本發明裝置10的一個安裝結構。頂部驅動器1被懸掛在連接裝置18上，連接裝置18被以典型方式懸掛在起重架140上。即使用標準滑車和鉤住標準環索的鉤子也在本發明的範圍內，連接裝置18省去了普通旋轉鉤。如圖2A所示，吊卡74支持包括兩件鑽管143的管架142。管架142離開帶有多個組成的管架149的二層臺145到達與井筒147軸向對齊的位置。例如，小鼠孔144可被用於製造管架。司鑽從司鑽面板141控制鑽井。任選地，系統包括緊急制動器系統和/或緊急關閉裝置，任選地，一個或兩個都可從面板141中控制。在一個方面中，如果動力沒有供給系統，閥(在圖17I的系統中；參見圖3的「關閉閥」)打開，在對應蓄能器中的壓力被釋放，由此關閉系統制動器。
圖2G示意性示出了具有運動滑車T、鉤子H和環索B(其中每一個分別為適當的已知滑車、鉤子和/或環索)的根據本發明的頂部驅動器10a(其可為在此所述的根據本發明的任意頂部驅動器，但是沒有根據本發明的連接裝置)。
主軸50的凸緣54安置在主軸承56例如推力軸承上，具有多個錐形輥57的V平面型推力軸承。凸緣54的上表面抵靠著位於隔板22的適當凹部24中的上部推力軸承59(例如參見圖1C、1D、1G和1H)。主軸50具有通過衝洗管374與鵝頸管46流體連通的上部51。在一個特定方面中，主軸承56為具有V型推力軸承，如果存在偏心率的情況，該推力軸承可適應主軸50的偏心率並且自我清潔。
旋轉體12和相關結構提供了雙重負載通道(其是減小維護要求所需的)。通過主軸50的鑽井負載通過主軸承56、旋轉體12到達連杆14和環索16，隨後到達連接裝置18。下鑽負載(或由裝置支持的管件施加在系統上的「拉伸負載」)被通過吊卡74施加在鉤環72，然後施加到負載環70和負載套筒170、旋轉體12、連杆14和環索16上。無論主軸50旋轉與否，該雙重負載通道允許夾緊裝置100旋轉。下鑽負載沒有被施加在主軸50上，而是經由通過旋轉體12的主軸50和連杆14周圍的下鑽負載通道傳遞。在一些方面中，齒輪系統和馬達沒有承受負載(例如鑽杆負載)。由此，在加大系統(例如從150噸單位到1500噸單位)過程中，旋轉殼體(主體)被加大以適應較大的負載，但是使用相同的齒輪系統(其不在旋轉殼體中)和馬達。
在一個特定方面中，永磁馬達30為可在市場上從ComprehensivePower Ltd.得到的型號為2600 TERA TORQ(TM)的馬達，其為液體冷卻的交流永磁中空孔馬達，該馬達產生700HP並以2400RPM的最大速度運行。馬達具有止推軸承和帶齒的輸出軸，並且被設計用於在完全停止時保持鑽柱扭矩(在「完全停止」時，馬達的RPM為零)，或者同時在振動中接合(例如為了各種目的而使用震動負載)。中央中空孔30a從頂部到底部延伸通過馬達30，流體，例如鑽井液，可通過中央中空孔30a流過馬達。在一個特定方面中，這樣的馬達裝有變頻驅動控制系統(在一個方面中，圖28D中的驅動系統531)，該驅動控制系統為液冷的組合式電子單元，該電子單元可在大約五分鐘內可變成模塊。這樣的系統能以超過90％的效率傳遞發電機的馬力，並且可在-40至60攝氏度的溫度和高溼度(例如高達100％)下運行。
在一個特定方面中，齒輪系統20包括單速行星齒輪減速系統，該行星齒輪減速系統具有提供比率為9.25∶1(或比率為12∶1)的齒輪組合和被充分潤滑降至0RPM的液冷齒輪箱。該系統具有用於與將動力傳遞到主軸50的帶齒的馬達輸出軸32相配合的帶齒的輸入軸26。
當頂部驅動器被降低到將管件插入連接器中時，補償器系統110允許管件軟著陸。
在一個特定方面中，泥漿護罩裝置90為可在市場上從加拿大卡爾加裡市的R Folk Ventures處得到的雙球內井噴抑止器系統(doubleball internal blowout preventer system)，其具有兩個內井噴抑止器並且速率達到15000psi。上部閥由安裝在閥上的致動器液壓致動，下部閥被手動地打開和關閉。或者，Hi-Kalibre泥漿護罩裝置(市場上可得到)可被用來替代這個泥漿護罩裝置。
圖4A至4F示出在其它部件中的馬達30和齒輪系統20的相互連接以及這些部件的各自位置、罩44、制動器系統40、隔板22、旋轉體12、主軸50和負載套筒170。在罩44的下部有三個線盤式制動器(calliper disc brake)180(例如市場上可得到的系統)，該制動器在制動片183(參見圖10B)上作用，該制動片被固定在制動轂41(參見圖10A)，該制動轂被固定在馬達30上。襯墊預裝在軸承59上，由於隔板22的肩部結構，不需要重新進行預裝。
圖4D示出了具有殼體480的齒輪系統20，視覺玻璃裝置481從殼體480延伸出來，用於檢查在系統20中的流體高度，該視覺玻璃裝置481包括使得潤滑油系統上方的大氣壓力促使向下的重力流動的通氣裝置482。視覺玻璃裝置481可位於任何適當的所需高度(例如，但不局限於，從在齒輪箱的頂部上的隔板22上出來)。輸入齒26與馬達30的相應帶齒的輸出軸32驅動地嚙合。例如，第一中心齒輪483以2400rpm轉動，在上部承載件485的突出部485a上的三個行星齒輪484圍繞第一中心齒輪483旋轉。可轉動地安裝在下部承載件487的突出部487a上的五個下部行星齒輪486圍繞著第二中心齒輪488。輸出齒489驅動地與主軸的齒部52驅動地嚙合。在一個方面中，當第一中心齒輪483以2400rpm轉動時，輸出齒以259rpm轉動。可選的密封件491密封在齒輪系統20和馬達30之間的交界面。通過孔492的螺栓將齒輪系統20與隔板22相連。由馬達30驅動的第一中心齒輪483驅動行星齒輪484，行星齒輪484驅動上部承載件485，上部承載件轉動第二中心齒輪488，第二中心齒輪488驅動五個下部行星齒輪486，五個行星齒輪486驅動下部承載件487，下部承載件487驅動輸出齒489。輸出齒489安置在軸承493上。磁塞494(示出一個)收集金屬碎片。上部軸承495通過口496被潤滑，頂部機械密封件497(防止油從上升而進入馬達30中)位於頂部構件498中，頂部構件498與中心齒輪483相連並可轉動。在螺栓孔499中的螺栓(示出一個，在一方面中使用了24個螺栓)將齒輪系統20與馬達30相連。油路501允許油潤滑行星齒輪和它們的軸承。齒輪系統可有三級/二速系統，或者所示的二級/一速系統。
參照圖7A-7E在下面詳細描述的鎖定機構60被螺栓固定在旋轉體12的下面，並被支撐在負載環70上，以及在所需位置處提供了夾緊裝置100的可拆卸鎖定。在一個具體方面中，夾緊裝置100沿著兩個方向以大約4RPM在整個360度上可操作。在一個特定方面中，夾緊裝置100被四個低速高扭矩的馬達190驅動，馬達190被安裝在可動的齒狀鎖定板191上，鎖定板191由兩個液壓缸192懸掛，液壓缸192選擇性使鎖定板191上、下移動(例如，在一個方面中，在大約4.5cm(1.75英寸)的移動範圍內)，以與轉動齒輪193接合和脫開，由位於小齒輪凹部69c中的小齒輪69(由馬達190驅動)形成的轉動齒輪193的轉動產生了夾緊裝置100的轉動。馬達190的軸處於小齒輪69的通道69d中。轉動齒輪193被螺栓固定在齒輪環194的頂部，齒輪環194自身被螺栓固定在負載環70的頂部上。被螺栓固定在旋轉體12下方的鎖定導向件62(圖7D)具有齒部63，齒部63始終與鎖定板191的對應齒部195接合，從而當液壓缸192降低鎖定板191時，鎖定板191的下降導致了轉動齒輪193與鎖定板191的接合，由此導致夾緊裝置100的鎖定，從而防止了其轉動，使得其內齒196與旋轉齒輪193的齒197接合。無論夾緊裝置100是否被鎖定，小齒輪69(圖7F)與旋轉齒輪193接觸，由馬達190產生的小齒輪69的轉動導致了夾緊裝置100的轉動。圖7A示出了在鎖定位置處接合的鎖定，即，夾緊裝置100不能轉動。當鎖定機構60沒有被鎖定時，由馬達190轉動的小齒輪69將轉動齒輪193轉動到例如重新定位夾緊裝置100或吊卡74的位置。在鎖定位置處，主軸50還可轉動，但是夾緊裝置100不能轉動。任選地，為了便於齒接合，齒195可具有錐形導入部195a，齒197可具有錐形導入部197a。這些輪廓確保了在齒輪196和轉動齒輪193之間的同步性。齒輪196在其圓周的絕大部分上具有齒，從而提供了更好的結構和更大的強度，以保持夾緊裝置100和可動鉤環裝置120，並防止在鎖定位置處的夾緊裝置100的轉動。杯形部69a將小齒輪69保持在凹部69c中。鎖定導向件62具有四個口62q-62t，其中每個都與負載套筒170的通道170a對齊，從而來自上部液壓歧管452的液壓流體可通過負載套筒170流到轉動頭部80。來自上部液壓歧管452的適當軟管和/或管路工作流體從上部液壓歧管452流到鎖定引導口62q-62t。
齒輪環194(圖5A和5B)被螺栓194a固定在負載環70的頂部。用於潤滑耐磨套筒62和負載環軸承67的油脂被引入油脂口194d。當鎖定板191被降低以與轉動齒輪193接合以防止夾緊裝置100和吊卡74轉動時，主軸50仍可轉動。任選地，液壓缸192可具有彈簧和/或彈簧墊圈198，以提供可靠的安全鎖定，例如當液壓缸192的動力有損失時，根據內接合齒的大小、結構和布置，夾緊裝置100可被所需圓周增量鎖定。在一個特定方面中，例如具有如圖7A-7E所示的元件，夾緊裝置100可被每隔4度鎖定。這樣的運動範圍-整個360度-允許下部管操作裝置與管件螺紋接合在一起。在一個方面(參見圖5E和5F)中，負載環70和齒輪環194為單個一體的部件194p(例如由鑄造而成)。
轉動頭部80將液壓動力提供到可轉動的夾緊裝置100。這樣的液壓動力操作安裝在下部電接線盒250上的發電機240和閥260(參見，例如圖8A)。在一個方面，發電機240為小型發電機，例如，但不局限於，從市場上的麻薩諸塞州波士頓市的Comprehensive Power Ltd.處得到的小型發電機。發電機240向在下部液壓歧管400上的方向閥260提供電力，下部液壓歧管400安裝在夾緊裝置100的上部支架上。發電機240由來自轉動頭部的驅動發電機的液壓流體驅動。另外，任選地，夾緊裝置100包括數位訊號處理器卡系統256a、256b、256c(下部電接線盒250)、256d，其中每個都具有其本身的RF天線。數位訊號處理(DSP)系統256a(在圖2A中示意性示出)位於司鑽面板141中；DSP系統256b處於在上部電箱450中的後部防護件454上；DSP系統處於在夾緊裝置100的下部支架上的下部電接線盒250中；和/或在建築物160中的DSP系統256D。這些DSP系統提供了在頂部驅動器元件之間的通信(例如，泥漿護罩裝置90、延伸機構98、馬達30、夾緊裝置100、吊卡74(當通電時)、制動器系統40、鎖定系統60)以及司鑽；在一個方面中，在建築物160中的人員。
圖8A-8C和8W-8Z示出了用於選擇性夾緊管件例如管或外殼的夾緊裝置100的一個實施例。夾緊裝置100的外部支架285的頂端通過銷285與齒輪環194的連接結構194b和194c相連並且通過銷285b與負載環70的連接結構70a相連；內支架283的底部端被螺栓連接在主體284(包括座293)上。內支架283和外支架285由盒部分製成，其可為鋼或塑料或合成材料。當旋轉和扭矩夾緊裝置的連接部分時，盒部分便於傳遞扭矩。螺栓283a將板284a和支架283的端部連接在座上。每個支架具有兩個部分(內(下)部分283和外(上)部分285)。內部分283在外部分285內移動，以提供允許夾緊裝置100向上和向下運動(例如在一個方面為72cm(28.5″)的上/下行進範圍)的伸縮動作。每個支架中的一個或多個彈簧286在彈簧座289上，使得當連接斷開時，彈簧補償了螺紋行程；當形成連接時，在組件282中的真空補充螺紋的向上行程。在一個特定方面(參見圖8C)中，在每個支架中的一堆盤形彈簧286被安裝在彈簧座289的杆289a上，彈簧座289連接在內支架上。
主體284具有由可拆卸銷291固定在一起的兩個相對的半部288和289，從而在在未打開側的結構作為鉸鏈的情況下，主體284可從每一側打開。另外，兩個半部可不固定在一起(拆掉銷291)，從而允許支架分開(接著拆掉銷285b)，允許接近在支架上的部件(例如下部電接線盒250和下部液壓歧管400)以及裝置的其它元件。在一些方面中，兩個半部是相同的，這樣便於更換和使需要的庫存最小化。每個內支架具有通過入口282c從下部液壓歧管400接收液壓工作流體的活塞/氣缸組件282。每個組件282具有提供支架的運動範圍的中空氣缸282a和可延伸的杆282b。圖8W-8Y示出了夾緊裝置100的不同位置。
夾緊裝置100的一對夾鉗280(參見圖8G-8Q)被設置用於選擇性和可拆卸地夾住管件。每個夾鉗280具有可動地布置在殼體293中的襯套292內的活塞281。每個殼體293具有多個耳部294，耳部294具有穿過其中用於容納銷291的孔295。板牙鉸手297通過螺栓299c(在活塞281的孔299d中)連接在每個活塞281上，板牙鉸手297具有用於可拆卸地接收和保持帶有板牙301的模座299的凹部298。在一個方面中，襯套292由鋼或其它合適的硬材料製成，並且是可更換的。通過油嘴299a(示出一個)施加潤滑油脂，銷299b(示出一個)限制板牙鉸手297的轉動。齒輪環194通過連接件285g與支架285相連，並且負載環通過連接件285l與支架285相連。任選地，一個槽或多個槽被設置在殼體293的內表面作為密封件，以密封殼體293和襯套292的分界面，而不是增加用來承載在襯套292上的密封件的槽(參見圖8M)。
來自轉動頭部80的處於壓力下的液壓流體流入「關閉」口304以夾住管件，該液壓流體從在每個活塞281的後部302處的下部液壓歧管供給。為了鬆開管件，液壓流體被供給「打開」口306。虛線687表示在轉動頭80和下部液壓歧管400之間的線路。虛線687中的一條可為在使用之前被塞堵封閉的備用路線。電力纜線688將電力傳送給下部電接線盒250。密封連接器可被用於連接。這樣的流體推壓在活塞開口表面307上，以推動活塞281和其相連的板牙裝置離開管件，從而導致鬆開夾鉗和釋放管件。流體進入(或離開)口304和306，並充滿在活塞的後部，以夾緊管件或其它部件。隨著流體進入一個口，流體離開其它口。同樣，在一個方面中，流體同時流向兩個活塞或者從兩個活塞流出，以平穩夾緊或鬆開夾鉗。在下部液壓歧管400中的方向閥260控制流向口304、306以及從口304、306流出的流動。凹部285m接收並保持泥漿護罩裝置90的相應突出部件(未示出)，以確保泥漿護罩裝置90與夾緊裝置100一起轉動。
在一個方面中，夾緊裝置100形成足夠大的扭矩以斷開主軸50和泥漿護罩裝置90和保護接頭290之間的連接；以及形成/斷開在泥漿護罩裝置290和管件之間的管件連接。在一個方面中，如圖1C和8A所示的夾緊裝置100具有相對於彈簧286的大約15cm(6″)的向下螺紋進給、相對於在氣缸282中的液壓氣缸真空的約18cm(7″)的向上運動範圍、當鬆開夾鉗時大約72cm(28.5″)的上、下行程範圍。通過使用兩個分開的支架而不是一個支撐件來支撐夾緊裝置100，可使用相對較窄的支架以適應與現有技術的單個支架支撐件相同大小的扭矩，在本發明中，與單支架支撐件相比，防止並減小了扭曲(例如在一些方面中，單支架的現有技術系統的單個支架的厚度大於在此披露的兩個支架中的每一個的厚度的兩倍)，但是兩個支架足以處理產生的組成/分開扭矩(例如在一些實施例中高達81300Nm(60000ft.lbs))。設置較薄的支架也意味著由夾緊裝置100佔據的整個區域減小，由此允許在轉動中的夾緊裝置100需要用來操作的較小緊湊空間。夾緊裝置上/下移動的範圍和相應夾緊位置允許夾緊裝置100夾緊在泥漿護罩裝置90上或保護接頭290上，以幫助斷開主軸/泥漿護罩系統的連接、泥漿護罩系統/保護接頭的連接或在管件和保護接頭之間的連接。
在一個特定方面中，如圖1C和8A所示的夾緊裝置100具有大約3cm(1.25″)寬的板牙鉸手297和測得為15cm(5.75″)的長度×1.6cm(5/8″)的厚度的板牙301，可操作範圍在9cm(3.5″)(例如工具接頭)和24cm(9.5″)(例如環)之間的管件，夾緊裝置100。在一個特定方面中，板牙座299為旋轉板牙座，其有利於系統適應管件直徑範圍的能力；但是使用非旋轉的板牙座在本發明的範圍內。
管導向件310被連接在主體284的底部。在一個方面中，管導向件310包括兩個半部311(參見圖8R和8S)，半部311具有錐形表面312，以便於管件進入夾緊裝置100。通過半部311中的孔313以及座293的耳部315中的孔316的銷313a將半部311可拆卸地固定在座293上。安全鏈314與在座293上的連接器317和在主體284上的連接器317a可拆卸地相連，並且防止夾具裝置100在意外地與由頂部驅動器抓緊、拉動或拉起的支架上脫開時下落。支架283和285可在連接部283d、285d處連在一起。安全鏈314a將頂部支架部分固定在底部支架部分上。
具有圓形橫截面形狀的支架282在本發明的範圍內。在一個方面中，如圖8A-8F所示，內支架283具有防止它們在外支架285中的相應形狀開口321中旋轉的矩形橫截面形狀322。這個非旋轉特徵是所需的，因為其防止支架扭曲，由此防止了夾緊裝置100的扭曲。使用非圓形橫截面的支架例如具有如圖8T所示的非圓形323-329的內支架來實現非轉動功能在本發明的範圍內。
圖9A示出了將吊卡74懸掛在夾緊裝置100下方的鉤環72。已知為「連杆傾斜系統」120的可動鉤環裝置沒有被致動。如圖9B所示，可動鉤環裝置120由液壓流體致動，來自轉動頭部230的改液壓流體被施加在活塞/氣缸組件128上，使得移動臂122的活塞121延伸以使鉤環72和吊卡74移動遠離夾緊裝置100。如圖9c所示，活塞122縮進，導致臂122使鉤環72和吊卡74沿著與圖9B所示的移動方向相反的方向移動。在夾具126中的輥銷127便於連杆相對於夾具126運動。在一個特定方面中，這樣的雙向連杆傾斜系統可沿著一個方向朝向鑽機的V形門傾斜，以更容易接收來自二層臺的管架，以及沿著另一個方向朝向鑽機傾斜，使吊卡移動不妨礙鑽柱和頂部驅動器，以允許鑽頭向下更靠近鑽機平臺，因為吊卡被移動到不妨礙。在一個特定方面中，連杆傾斜系統120可使鉤環72和吊卡74以三十度朝向V形門移動，並且沿著另一個方向，以五十度朝向井架移動。鉤環72和臂122位於夾緊裝置100的外部，鉤環72優選布置在兩側，支架285被以直角地布置在前部和後部。
圖8A和11A-11F示出了一對連接鎖定部件340。對應的連接鎖定部件對(類似於部件340)具有嚙合以將以下部件鎖定在一起的相應齒341主軸50和泥漿護罩裝置90；泥漿護罩裝置90和保護接頭290。在主軸50上的鍵395、在泥漿護罩裝置90上的鍵395a和在保護接頭290上的鍵395b被接收並保持在連接鎖定部件340的相應鍵槽344中(在圖11F中的由「K」表示的鍵)。連接鎖定部件340由延伸通過孔342的安裝螺栓402固定。夾具401夾在主軸50、泥漿護罩裝置90和保護接頭290(參見圖8A和圖11E和11F)的周圍，以用在它們各自鍵槽中的鍵將連接鎖定部件保持在適當位置。連接鎖定部件340的使用提供了主軸50在泥漿護罩裝置90上以及泥漿護罩裝置90在保護接頭290上的正的可解除鎖定，從而頂部驅動器不能使泥漿保護裝置90從主軸50上或泥漿護罩裝置90從保護接頭290上旋開。由此可形成並斷開與系統10之間的連接，而且泥漿護罩裝置90與保護接頭沒有分開以及主軸50與泥漿護罩裝置90沒有分開。
任選地，在裝置10中使用的連接裝置18(參見圖23A-23G，用來替代如圖1A所示的環索16和例如在圖2G中所示的行進滑車/鉤子組合件)，在一個特定實施例中，使裝置高度增加了僅43cm(17英寸)，並且消除了對於可超過2.7米(9′高)標準滑車/鉤子組合件的需要。在環索303中的銷孔303a與在滑車420中的銷孔420a(四個在滑車420中等間距分開的孔)對齊，以允許環索303相對於滑車420的選擇性定位。這樣允許例如在一些較小的鑽機中有益的選擇性定位，較小的鑽機具有與其它鑽機中的那些不同地定向的天車滑輪。連接裝置18包括多個滑車輪槽輪420。使用任何所需數量的環索和滑車銷孔以提供任何所需數量的位置在本發明的範圍內。環索303具有帶有孔305a、307a的耳部305、307，延伸銷309分別通過孔305a、307a以可拆卸地連接到頂部驅動器1的相應結構。由螺栓313固定環索303上的板311可拆卸地將銷309保持在適當位置。滑車420的軸422被容納在環索303的通道315中。由螺栓426固定在軸422上以及由螺栓432固定在襯墊或固定器428上的板424將環索303固定在軸422上。通道315和軸422可為了與滑車420和環索303的螺紋連接而帶有螺紋。典型的路線或線纜(未示出)被布置在滑車輪槽輪434的周圍，滑車輪槽輪434在滑車420的軸436的周圍轉動。可使用耳部42來升高和降低連接裝置18。
在一個特定方面中，具有連接裝置18的系統10從環索頸部向下到在吊卡中的工具接頭的高度為大約5.8m(19′)，吊卡使用大約2.4m(96″)長的上部連杆，可使用例如3m(10′)長的鉤子。使用根據本發明的一體形成的連接裝置環索系統，該整個高度為大約6.25米(20′6″)。
使用中空孔的永磁馬達30、安裝在電機30的頂部上的行星齒輪系統20和標準旋轉封裝組件，設置通過整個頂部驅動器從鵝頸管46向下到保護接頭290然後到與保護接頭290相連的管件或管架的流體通道。在一些方面中，該流體通道處於345巴(5000psi)工作壓力(例如從衝洗管向下到保護接頭的直徑為大約3″的流體通道)。旋轉封裝組件(參見圖16A和16B)包括具有衝洗管374的標準衝洗管組件370、標準封裝381和385和允許組件作為一個單元地取掉的接頭型螺母371和372。
圖12A-12C示出了可選的轉換接頭350，轉換接頭350具有主體351，主軸351具有內螺紋352，用來將轉換接頭350與主軸50的下端選擇性地可拆卸連接。上部齒353與在主軸50上的連接鎖定部件的相應齒嚙合。下部齒354可與位於主軸50下方的泥漿護罩裝置90上的連接鎖定部件的齒嚙合。這些嚙合的齒防止了意外的分開。較小直徑的螺紋端355可與相應螺紋的泥漿護罩裝置螺紋配合。
圖13示出了具有下部殼體361的罩44，下部殼體361容納著制動器系統40並具有帶有用於鵝頸管46的孔362a的上部板362。開口363提供了接近制動器裝置180以及允許將它們從罩44內取出。
在圖14A和14B中示出了負載螺母366。如圖1F中所示，負載螺母366將負載環70保持在負載套筒170上。負載環70在位於負載螺母366的凹部368中的軸承367上轉動。螺紋369與在負載套筒170上的螺紋170e配合，以將負載螺母366固定在負載套筒170上。
在圖1C和15A-15H中示出的位於負載套筒170的底部的轉動頭部80具有內筒230，內筒230具有帶有上部凸緣83的主體82和帶有轉動耳部373的外筒372，轉動耳部373容納在夾緊裝置100的外支架285中的凹部374(參見圖8D)中，以確保轉動頭部80與夾緊裝置100一起轉動。在內筒230中的凹部84提供了用於穩定軸承85的空間，穩定軸承85使主軸50的底部端穩定。軸承固定器560將穩定軸承85保持在適當位置。螺栓561(八個，示出一個)將內筒230固定在負載套筒170上。在內筒230和負載螺母366之間的間隙562(例如在0.75cm(0.3英寸)到0.25cm(0.10英寸之間)防止負載從負載螺母傳遞到內筒。螺栓563防止負載螺母366轉動。
內筒230具有與負載套筒170上的四個通道170a對應並對齊的三個口(通道)230a和潤滑通道口230a-1，流體通過通道170a向下流入口230a-230d。通道230a中的三個與外筒372中的對應通道372a、372b和372c以及通道230a-1中的一個流體連通，潤滑槽提供了向旋轉頭部80下方的部件的潤滑(例如下部主軸穩定軸承85)。四個密封件372s隔離了通道372a-c。
轉動頭部80的位置和作用(其與在頂部驅動器齒輪和電機元件下方、由電機190轉動的類似於夾緊裝置100的部件一起轉動)使得可以具有流動控制方向閥的下部液壓歧管400，當電機190轉動夾緊裝置100時，下部液壓歧管400也轉動。通過將發電機240定位在這個高度，電力由發電機240供給方向閥。
圖16A和16B示出了在罩44中位於主軸50的頂部的衝洗管組件370。在使用中，螺母372沒有轉動，並且保持與鵝頸管46固定，鵝頸管46與螺母372相連，從而流體通過鵝頸管46流入螺母372的中心流體通道中。螺母371具有用來與主軸50的頂部螺紋連接的內螺紋端。螺母371繞著衝洗管374與主軸50一起轉動。
圖17A-17H示出了頂部驅動器1的進入平臺130(參見，例如圖1A、1B和1D)。一旦釋放，進入平臺130從圖17G所示的位置轉動到如圖17H所示的由一個或多個線纜134支撐的位置。在圖17H的位置處，人員能站在進入平臺130上以接近電機30和/或與內限制器部件135相連的部件(在圖17H、17I中示出)，例如這些部件包括在後部限制器部件454上的部件，包括熱交換器455、泵458、上部電接線和450、延伸蓄能器451、用於液壓流體的過濾器457、馬達459、流量計456、具有電力驅動的方向閥453(其中一個為關閉閥，用來關閉流向轉動密封件的加壓流體，該關閉閥由管操作件的轉動致動，從而轉動密封件沒有被加壓流體破壞)的上部液壓歧管452。連接件136被螺栓固定在旋轉體12上，穩定器部件137與電機凸緣30f相連。例如使用一個銷或多個銷130c將進入平臺130的連接器130a鉸鏈地連接到後部限制器部件454的連接件136a上。通過孔130d的螺杆130b可拆卸地將進入平臺130固定在後部限制器件454的頂部。任選的撐板138延伸穿過進入平臺130的內部。任選地，傾斜的、錐形的、圓形的、或斜削的邊139a、139b、139c、139d和139e被使用和/或具有錐形底部部分139d，以防止部件扣住進入平臺130的一部分。使用耳部130e可升高進入平臺130。
圖18A和18B示出了安置在電機30上的電機阻擋件31，以防止鑽出的泥漿或其它流體進入電機30。
兩個擋油環76和77防止流體(例如鑽井泥漿)與制動器系統40接觸。圖19A和19B示出了具有凹部76b和槽76c的上部擋油環76，凹部76b用來容納罩44的邊，槽76c用於密封擋油環/主軸的交界面的O形密封圈。圖20A和20B示出了具有下部擋油環77，下部擋油環77具有用於密封擋油環/主軸的交界面的O形密封圈的O形槽77a。這些擋油環防止鑽井流體進入制動盤。
圖21和22示出了耐磨套筒鎖定導向件62。該耐磨套筒鎖定導向件作為轉動齒輪193其上轉動的軸承，並且保持在轉動齒輪193和鎖定導向件62之間的所需間隙。在一個方面中，導向件62由酚醛材料製成。
圖24A、24B和25示出具有用於容納軸承59的凹部22a的隔板22。齒輪系統20位於凹部22b中。延伸部22c配合到旋轉體12的通道12c中。來自齒輪系統20的潤滑流體通過孔22d，潤滑流體向下流入旋轉體12，然後向下以潤滑在旋轉體12下方的部件。這樣的潤滑流體從旋轉體12流入負載套筒170的潤滑通道並從那裡到達轉動密封件80，然後到達下部穩定器軸承85。肩部22c防止軸承的偏斜。例如當震動時，從而使得重新設定預裝軸承成為不必要。
圖26A-26E示出了便於鉤環72移動的臂430。每個臂430具有在頂部的上部連接器434和下部連接器435的主體部件432。槽436延伸通過主體部件432。
臂430的下部437被相對於臂的上部向外(朝向例如在圖26C中的右側)地布置。孔438允許與連杆相連。孔439允許與負載環相連。下部437的這樣布置便於連杆相對於鄰近於連杆的這個部分的系統部件移動。
圖27A-27F示出了可動鉤環裝置(連杆傾斜系統)120的夾具126如何容納不同橫截面直徑的鉤環。夾具126具有兩個輥銷127a、127b，輥銷127a、127b每個都具有輥127d和輥座127c。孔127e在每個輥座127c中彼此偏移，提供了用於輥127d的兩個位置。如圖27A和27D所示，鉤環A(類似鉤環72)在輥127d之間移動，並且例如大約寬7.3cm(2.875″)。如圖27B和27E所示，在輥127d處於與圖27D中的輥127d相同的位置，鉤環B(類似鉤環72)被容納。例如鉤環B的寬度為8.9cm(3.5″)。如圖27C和27F所示，輥座127c被重新定位在孔127f中，使得輥127c進一步分開，從而夾具可容納較寬的連杆，例如寬為4.5″的連杆C(類似於連杆72)。為每個銷127a、127b設置油嘴127g。每個銷127a、127b具有與在輥座127c(在圖27D、27E和27F中所看到的頂部輥座127c)中的對應螺紋螺紋接合的螺紋端(在圖27D中看到的頂端輥座127c)。在其它輥座(在圖27D、27E和27F中所看到的下部輥座)中的孔可沒有螺紋。在一個方面中，鉤環A為250噸的鉤環；鉤環B為350噸的鉤環；鉤環C為500噸的鉤環。
圖3(3A-3E)示意性示出了控制系統150，控制系統150具有用於頂部驅動器152(例如在此所述的任何頂部驅動器)的液壓迴路150a和冷卻流體迴路150b(圖3F)，並且建築物160鄰近頂部驅動器152的位置。建築物160容納在下面詳細描述的其它部件中的各種迴路和控制器。對於在此所述的使用液壓流體的裝置的一部分，可使用液壓流體，也可以使用水/乙二醇混合物。
圖28A-28C和28E示出了根據本發明的在滑行架540上的建築物160，其具有四個壁161a-161d、地板161e和屋頂161f(在一個方面中，其包括典型的ISO容器)。具有帶有叉車開口169b的滑行架169a的承載件169(參見圖28E)被安裝在屋頂161f的頂部，用於保持和存放工作迴路和/或軟管。門541位於建築物160的兩端，門541a和541b(任選由通風口541f通風)位於一側。窗口541c位於一側，通風口541d、541e位於另一側。梁82的部件82b或(「扭矩軌道」)位於在壁161d的分隔室162中。在建築物160中的空間163足夠大以放置類似於圖1A所示的裝置10的裝置的主要元件。在一些方面中，建築物160包含用於運行馬達起動器的600伏面板PL、變頻驅動(VFD)控制器、轉換器(例如100kva和10kva)以及用於所有600伏裝置的保險絲。還有120伏的面板PN和向用於預充電迴路的驅動系統供應24伏控制電力的24伏的面板PE；以及備用電池BB，以當鑽機電力被消耗以驅動各種部件，例如，流量計、流動開關、罐加熱器、解開、燈、循環發動機加熱器和/或A/C建築物加熱器和/或/A/C溫度變換器時、緊急關閉裝置(ESD)、保險絲和馬達控制起動器迴路時，保持控制電力的存在。在圖28E中示出面板PL、PN、PE、緊急關閉裝置ESD和備用電池BB。
建築物160還容納有電力發電機530(例如柴油動力的)；變頻驅動系統531，用於提供電力給馬達30；溫度/溼度控制系統531a，用於控制系統531和冷卻流體系統532的溫度/溼度控制系統531a；液壓流體罐533；電接線盒534；任選的控制系統535；冷卻流體系統532的泵536和冷卻器537；裝置和設備，例如部件538。在關閉的情況下，任選的真空系統688將鑽井液從系統中除去，從而流體不會凍結在線路中。冷卻流體系統(參見圖3A)532將冷卻流體通過工作迴路48提供到頂部驅動器152的齒輪系統20和旋轉體12中。馬達150c驅動泵150d，泵150d通過過濾器150e和熱交換器150f泵送冷卻流體。當泵150d處於工作時，無論齒輪系統20的齒輪箱150g被提供完全潤滑，無論其速度為多少，例如1rpm或全速。冷卻流體(潤滑油)從頂部軸承150h流到齒輪箱150g。
在一些方面中，梁82作為「扭矩管」，由頂部驅動器產生的扭矩從頂部驅動器通過梁82作用到延伸機構98和梁82，然後作用到起重架上。在一個特定方面中，這個梁82的部分82a被用作滑行架支撐件，頂部驅動器被安裝其上，以便於移動頂部驅動器；梁82的帶有滑行架部分82d的這個部分82a被可拆卸地安置在建築物160中，其中頂部驅動器位於這個部分82a上的適當位置。在一個特定方面(參見圖2F)中，梁82的頂部件82f(圖2D)是長度可調節的，以適應起重架的不同狀態。在一個方面中，一些或全部的部件都是長度可調節的，例如，可根據選擇的孔通過一個銷(或多個銷)82i穿過一個孔82j和一個孔82k以許多不同的長度釘住兩個伸縮件82g、82h；和/或這樣的部件可與用來長度調節的螺紋82m、82n螺紋連接在一起。構成梁82的部件可具有用來容納叉車的叉子的孔或開口82e。
在如圖31A-31H所示的一個方面中，頂部驅動器被安裝在滑行架620上，滑行架620可拆卸地放置在反作用框架600的座622中。一旦被安裝的滑行架620(類似於圖2A的滑行架82d)和反作用框架600保持在適當位置，其中滑行架620與梁82相連，而頂部驅動器在梁82上可上、下移動。在一個方面中，反作用框架600被焊接在滑行架620上。由頂部驅動器產生的扭矩通過滑行架620、反作用框架600作用進入並通過梁82，然後進入起重架140(並且進入與起重架相連的其它結構和/或進入子結構或起重架子結構)。由此，反作用的扭矩通過滑行架而不是僅到達起重架結構。
反作用框架600具有帶有提升耳部608的後梁606。側梁602在後梁606上的固定器610、612中移動。夾具604將反作用框架606可拆卸地夾緊在梁82上。夾具605將側梁602可調節地夾緊到後梁606上。部件614為焊接到滑行架620上的一件扭矩軌道。側梁602延伸進入並保持在座622中的相應孔624中。帶有頂部驅動器1的滑行架620位於座622上。帶有頂部驅動器1的滑行架620位於座622上。帶有與其相連的頂部驅動器1的滑行架620被保持並且相對於滑動部件623(參見圖31E)可豎直移動。由此滑動架620和頂部驅動器可相對於反作用框架600豎直地配合，以將反作用框架600(和起重架)與豎直負載隔離。滑行架620和反作用框架可如此地形成大小和結構，即，帶有頂部驅動器1的滑行架620可相對於反作用框架移動任何所需的豎直距離，例如，但不局限於，從2cm到215cm(1-60英寸)，在一個特定方面中，可豎直地移動大約1.3cm(半英寸)。
圖31A和31B示出了反作用框架600(帶有連接在其上的頂部驅動器)朝向或離開鑽井中心的移動範圍。圖31D中的傳送架/支撐件630包圍了用於安裝在滑行架620上的頂部驅動器，銷630a被固定在梁82上的相應孔中。傳送架/支撐件固定用來安裝的頂部驅動器。
如圖2C-2D所示，在延伸機構98的部件之間的開口375提供了一通道，一旦由延伸機構98支撐的頂部驅動器1被如此地延伸，即，頂部驅動器不再位於管架上方，管架376可穿過該通道。例如，當管插入油井或需要進入頂部驅動器例如檢查或維修時，這樣在各種環境中是有利的。保護接頭與管架脫開；頂部驅動器被向外進一步移動，從而其不再直接位於管架上方；延伸機構98被降低，其中管架移動通過開口375。這樣允許在較低高度進入例如在鑽井平臺處或附近的頂部驅動器。用於系統98的氣缸組件392的動力源為蓄能器451(參見圖17D)。組件392被樞轉連接到具有頂部驅動器座394的支撐結構393上，頂部驅動器座394由螺栓固定在旋轉體12上。
對裝置的各個元件的控制由控制系統提供，控制系統包括司鑽面板141；在司鑽面板141中的數位訊號處理器(「DSP」)系統256a；在上部電接線盒450中的DSP系統256b；在下部電接線盒250中的DSP系統256c；和/或具有控制系統531的DSP系統556a。每個DSP系統具有RF天線，從而所有的DSP系統可與其它部件通信。由此在司鑽面板141上的司鑽和/或在控制器系統531上的人員可控制裝置10的所有功能。
潤滑油(液壓流體)流入工作迴路48(參見圖3F)到達插頭板391，進入上部液壓歧管452和在後部防護件454上的熱交換器，到達進入平臺130後部，通過由流量計456計量流量的過濾器457，在可視玻璃481可看到的高度情況下出來到達齒輪系統20(由磁塞494清潔)，從齒輪系統20的底部出來，潤滑主軸50的齒部52和上部軸承59；進入旋轉體12然後從其排放口12s出來；進入負載套筒潤滑口然後沿著負載套筒的通道170a向下；進入並通過轉動頭部80和內筒230的潤滑口，到達下部主軸穩定軸承84，向上通過在負載套筒170和主軸50之間的空間405和自清潔主軸承56；然後回到在插頭板391中的出口線路，然後進入在工作迴路48中的出口線路。任選地，用於系統的潤滑系統的潤滑油泵OLP可位於防護件73中，用於將潤滑流體泵送到被潤滑的系統的多個部分。液壓流體以類似方式流過其它三個口(除了潤滑口/通道之外)。工作迴路48的適當線路、軟管、線纜和導管(包括到上部電接線盒450的電線等)與插頭板391相連並從其中出來；控制線纜到上部電接線盒450和馬達30的上部接線盒(未示出)；到上部液壓歧管452和液壓系統的液壓線路；到馬達459和熱交換器455的冷卻流體線路。工作迴路48的電力線纜被連接到馬達30的接線盒上。
工作迴路48的線纜與在插頭板391上的對應入口相連；例如在一個方面中，三個液壓流體動力線路被使用在插頭板391和上部液壓歧管452之間-「進入」流體路線和「出去」流體路線以及如果當另外兩條線路中的一個有問題時使用的備用線路。另外，在一個方面中，具有從插頭板391到馬達459的三條線路。由壓力下的液壓流體驅動的馬達459驅動泵458，泵458將流體泵送到在後部防護件454下方的部件。提供給泵458的流體為提供在工作迴路48的路線的一個中的冷卻流體(例如乙二醇和/或水；乙二醇(ethylene glycol))。泵458將冷卻流體泵送到並通過熱交換器455，然後從熱交換器455出來，流體被泵送到在進入平臺130下方的部件，用於潤滑和冷卻。流過馬達459的流體沿著線路返回到工作迴路48(例如返回到流體儲存器，例如圖28D的流體儲存器533)。任選地，來自馬達459的流體可首先通過熱交換器455，然後到達工作迴路48。流動由方向控制閥260控制的適當線路向由此被驅動的每個部件提供液壓動力流體。
圖32A-32E示出了用於這裡所述頂部驅動器的兩條扭矩軌道的多個實施例。(圖1A，梁82可表示為「引導梁」或「扭矩軌道」。)，這樣的扭矩軌道的頂端部件630具有主體632，在主體632內部連接有具有多個連接孔636的接收件634。安全線纜的一端可被連接到聯接器638，並且另一端連接到任何適合的結構上，例如起重架的一部分，例如起重架頂部的部分。任何適當數量的扭矩軌道件被用於給定的安裝中，以調整扭矩軌道滑行架相對於鑽機平臺的距離。使部件640進入並且相對於接收件634移動提供了整個扭矩軌道相對於起重架140和鑽機平臺的高度可調節性。在圖2A中示出的系統696，類似於圖32A-32E中的部件，可被用來將裝置懸掛在起重架中並提供了裝置的高度可調節性。一個或多個銷642被用來將部件640可拆卸地連接到接收件634上。任選地，兩個U形鉤644、646被用來將部件640和頂端部件630(並且由此整個扭矩軌道)連接到起重架140。這樣自由的兩個U形鉤的連接防止扭矩通過頂端部件630傳遞到起重架140，由此防止了這樣的扭矩通過扭矩軌道反作用到起重架上，特別作用到起重架的頂部。根據本發明的裝置具有「降低」性能，即，可使用線纜、絞盤等加入鑽壓(WOB)，以在轉動頂部驅動器的同時降低頂部驅動器。
圖33A-33C示出了用來制動轂(例如圖1B的制動器裝置40)和主軸(例如圖4B的主軸50)之間的密封的結構。密封件軸承隔離器650具有主體651，主體651具有在相應槽652a中的一個、兩個或多個靜態O形密封圈652，用來密封隔離器/主軸的分界面。例如，在運輸過程中，當系統為非豎直時，這樣的密封件也密封該分界面。O形密封圈653密封隔離器/制動轂的分界面。局部位於主體部分651a的凹部654b中以及局部位於主體部分651b的凹部654b的環654保持兩個主體部分651a、651b在一起。在主體部分651b的凹部655a中的開口環655作為使油向外的擋油環。氈密封件660布置在兩個主體部分651a、651b之間，並且密封在密封件660的位置處的這些部分的分界面。主體部分651a以主軸的速度運動，例如從0-2400rpm′s。當主軸以200rpm′s轉動時，主體部分651b以頂部驅動器馬達的速度例如200rpm′s轉動。主體部分651位於制動轂中，並由摩擦配合保持在其中(例如圖4B示出的)。氈密封件660充滿了油脂或油。當密封件轉動(例如當主軸轉動時)時，密封件具有作用在其上容易使油脂或油移動到密封件外部的作用力。
圖34A和34B示出了根據本發明的密封件系統661的實施例，用來密封在裝置的齒輪系統和馬達之間的密封。密封系統660具有密封齒輪系統690的轉動中心齒輪680的表面(例如，但不局限於，在上述任何齒輪系統中的中心齒輪)的起重機密封件662。起重機密封件662包括由螺杆665固定在活塞杆668的部分667上的機械式密封件664。活塞杆668可相對於非旋轉密封件殼體670(齒輪箱的頂板)移動。彈簧672向上推動活塞杆668，由此將密封件664推壓抵靠著中心齒輪680。活塞杆668在具有下側676的活塞氣缸677中移動。密封件674密封活塞杆/氣缸的分界面。密封件671a密封氣缸/密封件殼體的分界面。鎖定部件677b將氣缸677保持在適當位置(或其被螺栓固定在適當位置)。馬達的底部凸緣678在密封件殼體670的頂部上。
由密封件664密封的通道為這樣一個通道，即，來自齒輪系統的油可從齒輪系統通過該通道流到頂部驅動器的馬達692。當頂部驅動器可操作時，從油供給源流入供給口679並通過通道681進入氣缸殼體677a的油向下推壓活塞杆668，並且密封件664與中心齒輪680脫開。當裝置關閉(油沒有流過通道681時)時，彈簧672向上推動活塞杆668，從而密封件664與中心齒輪680接合，由此關閉了油流動通道並且防止油從齒輪系統中漏到馬達中(例如，在一個方面中，如果裝置處於非豎直方位)。制動轂被固定到馬達轉子的頂部692a。
圖35A-35F示出用作支撐連杆的長度可調節的連杆700，用來支撐任何部件或裝置，在一些方面中，連杆700用作上述的連杆中的任何一個，例如鉤環72或連杆14。每個連杆700具有其中可動地布置第一部分702的一部分的中空的第一部分701。第一部分701具有吊環703，第二部分702具有吊環704。通過在第一部分701中的孔706和在第二部分702中的孔707(或孔708)的螺栓705將部分701、702可拆卸地固定在一起。任何所需數量的孔可被設置在第一部分701和/或第二部分702上的任何所需位置處，用於連杆長度的調節。連杆所形成的長度如圖35C和圖35F所示。如圖所示的，連杆部分(內和外)具有大體正方形或矩形橫截面，但是這樣的橫截面可為任何所需形狀，例如，但不局限於，圓形、卵形、橢圓形、三角形、五角形或六角形。在圖35B、35C、35E和35F中示出的連杆的後視圖分別類似於圖35B、35C、35E和35F的視圖。與在圖35A中示出的側面相對的側面的視圖與圖35A的視圖類似。
權利要求
1.一種用於井筒操作的頂部驅動器，所述頂部驅動器包括交流永磁馬達(30)，其具有穿過其中的孔；行星齒輪裝置(20)，其與所述交流永磁馬達(30)相連，所述行星齒輪裝置(20)具有穿過其中的孔，穿過所述交流永磁馬達(30)的所述孔與穿過所述行星齒輪裝置(20)的所述孔基本上對齊，使得流體可從其中流過，所述頂部驅動器還包括主軸(50)，所述主軸(50)與轉動所述主軸的所述行星齒輪裝置驅動地相連。
2.根據權利要求1所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述交流永磁馬達(30)被布置在所述行星齒輪裝置(20)的上方。
3.根據權利要求1或2所述的頂部驅動器，其還包括支撐裝置(12，14，16，18)，用於支撐所述交流永磁馬達(30)和所述行星齒輪裝置(20)，所述支撐裝置(12，14，16，18)包括旋轉體(12)、在所述永磁馬達上方的懸掛部件(16，18)和布置在所述旋轉體(12)和所述懸掛部件(16，18)之間的至少一個連杆。
4.根據權利要求3所述的頂部驅動器，其特徵在於，兩個連杆布置在所述旋轉體(12)和所述懸掛部件(16，18)之間。
5.根據權利要求3或4所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述至少一個連杆設有穿過其來接收銷或耳部(13)的開口(14c)，所述開口(14c)尺寸較大，以允許一定程度的豎直運動。
6.根據權利要求3、4或5所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述懸掛部件包括具有滑車輪槽輪(434)和剛性連接到其上的環索(303)的滑車(420)，所述滑車輪槽輪可與鑽機的起重架上的繩索相連，該環索與所述至少一個連杆相連。
7.根據權利要求6所述的頂部驅動器，其特徵在於，環索(303)可選擇地在多個位置處固定在所述運動滑車上。
8.根據權利要求3-6中任一項所述的頂部驅動器，其還包括重量補償裝置(114，116)，其布置在所述環索(16，18)和所述旋轉體(12)之間，用於補償所述頂部驅動器和在插入操作期間將被插入的管件的重量，以防止管件損壞。
9.根據權利要求8所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述重量補償裝置(114，116)包括液壓活塞和氣缸(114)和蓄能器(116)。
10.根據權利要求3-9中任一項所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述旋轉體(12)具有布置在內部的內部主軸承(57)，所述主軸(50)具有靠著所述主軸承(57)並在所述主軸承(57)上可轉動的凸緣(54)。
11.根據權利要求3-10中任一項所述的頂部驅動器，其還包括由所述旋轉體(12)保持的負載套筒(170)，主軸(50)在所述負載套筒(170)內可轉動；位於負載套筒(170)的周圍並由此被支撐的負載環(70)；懸掛在所述負載環(70)上的至少一個鉤環(72)；用於選擇性地接收並保持管件的吊卡(74)，所述吊卡(74)由所述至少一個鉤環支撐。
12.根據權利要求11所述的頂部驅動器，其還包括用於使所述至少一個鉤環(72)傾斜的傾斜裝置(120)，所述傾斜裝置(120)被布置成使所述鉤環繞著負載環(70)轉動，以使得所述至少一個鉤環(72)的中心線傾斜，該中心線向下延伸通過所述永磁馬達(30)的中心和所述行星齒輪裝置(20)的中心以及所述主軸(50)的中心，所述中心為對齊的。
13.根據權利要求12所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述傾斜裝置(120)包括在所述至少一個鉤環上的夾具(126)，所述夾具(126)具有兩個輥銷(127)，所述至少一個鉤環(72)的一部分在所述兩個輥銷之間可動，以便於所述鉤環(72)相對於所述夾具(126)移動。
14.根據權利要求13所述的頂部驅動器，其特徵在於，利用安裝板安裝所述兩個輥銷(127)，安裝板上具有用於安裝輥銷(127)的偏置孔，從而將所述安裝板倒轉使在所述輥銷(127)之間的距離變化以適應不同寬度的鉤環(72)。
15.根據以上權利要求中任一項所述的頂部驅動器，其還包括可轉動地布置在所述頂部驅動器上的夾緊裝置(100)，所述夾緊裝置(100)用於選擇性夾緊管件。
16.根據從屬於權利要求11或12的權利要求15所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述負載環(70)被自由轉動地布置，所述夾緊裝置(100)被布置在所述兩個鉤環(72)之間。
17.根據權利要求16所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述夾緊裝置(100)包括用於在其間選擇性接收將被夾緊的管件的兩個夾鉗(293)中的至少一個。
18.根據權利要求17所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述至少一個夾鉗包括可在氣缸中朝向或遠離將被夾緊的管件運動的活塞。
19.根據權利要求15、16或17所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述夾緊裝置(100)還包括至少一個伸縮支架(283，285)。
20.根據權利要求19所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述夾緊裝置(100)包括至少兩個分開的伸縮支架。
21.根據權利要求16所述的頂部驅動器，其還包括至少一個另外的馬達。
22.根據權利要求15-21中任一項所述的頂部驅動器，其還包括與所述夾緊裝置(100)相連的、用來提供電力的電力產生裝置(240)。
23.根據權利要求15-22中任一項所述的頂部驅動器，其還包括液壓歧管(400)、用於控制液壓流體在多個相應流動路線中流動的多個方向控制閥(260)，所述多個相應的流動路線包括用於提供液壓流體到所述夾緊裝置下方的動力裝置的流動線路。
24.根據權利要求19-23中的任一項所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述液壓歧管(400)和所述多個方向控制閥(260)被布置在所述至少一個伸縮支架(283，285)上。
25.根據權利要求11-24中的任一項所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述負載套筒(70)具有流體引導通道(170a)，所述裝置還包括與所述負載套筒(170)相連的轉動頭部(80)，用於接收來自所述負載套筒的流體引導通道(170a)的流體以及將所述流體傳送到所述下部液壓歧管，所述轉動頭部(80)與所述夾緊裝置(100)一起可轉動。
26.根據權利要求15-25中任一項所述的頂部驅動器，其還包括固定在所述旋轉體(12)上的選擇性鎖定機構(60)，用於選擇性鎖定所述夾緊裝置(100)，由此防止所述夾緊裝置(100)轉動，同時允許所述主軸(50)轉動。
27.根據以上權利要求中任一項所述的頂部驅動器，其還包括可拆卸地與所述主軸(50)相連的泥漿護罩裝置(90)。
28.根據以上權利要求中任一項所述的頂部驅動器，其還包括保護接頭(290)。
29.根據以上權利要求中任一項所述的頂部驅動器，其還包括隔板(22)，其在所述交流永磁馬達(30)和所述行星齒輪裝置(20)之間，所述隔板(22)具有軸承凹部(22a)；在所述軸承凹部中的軸承，用來便於所述主軸(50)轉動。
30.根據以上權利要求中任一項所述的頂部驅動器，其還包括進入平臺(130)，其在下端可樞轉地連接在所述旋轉體(12)上，所述進入平臺(130)具有可轉動到大體水平位置的平臺部分(132)，從而在所述進入平臺(130)上的人員可接近所述頂部驅動器的部件。
31.根據以上權利要求中任一項所述的頂部驅動器，其還包括用於使所述頂部驅動器水平移動的延伸機構(98)。
32.根據權利要求31所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述延伸機構(98)具有開口，管架可通過該開口移動，而與所述頂部驅動器相連的所述延伸機構(98)相對於所述管架移動。
33.根據以上權利要求中任一項所述的頂部驅動器，其還包括布置在所述驅動器馬達(30)上方的盤式制動器系統(40)。
34.一種在頂部驅動器中使用的用於可拆卸地固定管件的裝置，該裝置包括至少兩個相對且分開的夾緊裝置(280)，用於在其間選擇性接收將要夾緊的管件，所述兩個相對的夾緊裝置中的每一個具有座(293)和在所述座(293)中可動的活塞(281)，所述活塞(281)可選擇性地朝向/遠離將要夾緊的管件運動；在使用中懸掛在所述頂部驅動器的一部分上的兩個分開的伸縮支架(283，285)，所述伸縮支架(283，285)用於使所述至少兩個相對的夾緊裝置(280)在基本上豎直的平面中移動。
35.根據權利要求34所述的裝置，其特徵在於，所述兩個相對的夾緊裝置(280)由連接裝置(291，294)可拆卸地連接在一起，從而連接裝置中的任一個或兩個是可斷開的。
36.根據權利要求34所.述的裝置，其特徵在於，每個連接裝置包括其中具有孔(295)的多個分開的相互嚙合耳部(294)和可拆卸地插入所述孔中的銷(291)。
37.根據權利要求34、35或36所述的裝置，其特徵在於，所述兩個伸縮支架(283，285)具有非圓形橫截面。
38.根據權利要求34-36中任一項所述的裝置，其還包括在每個伸縮支架(283，285)中的彈簧裝置(286)，用於補償由所述夾緊裝置夾住的管件的運動。
39.根據權利要求34-38中任一項所述的裝置，其還包括在每個伸縮支架(283，285)中的活塞和氣缸(282，286b)，所述氣缸(286b)內部是真空的，所述活塞(282)可在所述中空氣缸(286b)內伸出以及縮回，所述活塞和氣缸(282，286b)提供了對由所述夾緊裝置夾緊的部件的運動的補償。
40.根據權利要求34-39中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述伸縮支架(283，285)每個都包括外支架部分(283)和內支架部分(285)，還包括在每個外支架部分(283)和每個內支架部分(285)上的鏈連接結構(314a)，其中鏈可連接在外所述支架部分(283)和所述內支架部分(285)上，以防止所述外支架部分(283)與所述內支架部分(285)分開。
41.根據權利要求34-40中任一項所述的裝置，其還包括導向裝置(312)，其被固定到所述兩個相對的夾緊裝置(293)上並位於其下方，用於引導在所述兩個相對的夾緊裝置(293)之間的管件。
42.根據權利要求41所述的裝置，其特徵在於，所述導向裝置(312)被可拆卸地連接到所述兩個相對的夾緊裝置中的至少一個上。
43.根據權利要求34-42中任一項所述的裝置，其還包括與所述兩個支架中的一個相連的用於產生電力的發電機裝置(240)。
44.根據權利要求34-43中任一項所述的裝置，其還包括液壓流體歧管(400)，其與所述兩個伸縮支架(283，285)中的至少一個相連，用於接收來自液壓流體源的液壓流體以及提供可解除地夾緊和保持用於井筒操作的部件的液壓流體。
45.根據權利要求44所述的裝置，其特徵在於，所述液壓流體歧管(400)包括多個液壓流體導管和用於選擇性地控制在每個液壓流體導管中的流體流的多個控制閥(260)。
46.根據權利要求41所述的裝置，其還包括用於產生電力的發電機裝置(240)，其與所述兩個伸縮支架(283，285)中的至少一個相連；用於控制所述控制閥的控制器裝置，其在所述兩個伸縮支架中的一個上並與所述控制閥(260)通信。
47.根據權利要求46所述的裝置，其特徵在於，控制器裝置包括數位訊號處理裝置和天線，所述天線用於從與處於遠離可解除地夾緊和保持用於井筒操作的管件的所述裝置的位置處與所述控制器裝置通信。
48.根據權利要求34-47中任一項所述的裝置，其還包括活塞(281)，每個活塞(281)包括板牙鉸手(299)和用於與所述管件接合的板牙裝置(301)。
49.根據權利要求34-47中任一項所述的裝置，其特徵在於，每個殼體(293)具有內襯在所述殼體(293)中的氣缸(292)，所述活塞(281)可滑動地布置在所述氣缸(292)中。
50.根據權利要求34-49中任一項所述的裝置，其還包括連接結構(285b，2851)，其在所述兩個伸縮支架(283，285)中的每一個上，用於將所述裝置和所述頂部驅動器相連。
51.根據權利要求50所述的裝置，其特徵在於，所述連接結構(285g，2851)在所述伸縮支架的上端處提供了每個伸縮支架的樞轉連接，用於使得所述兩個伸縮支架彼此遠離地樞轉。
52.根據權利要求34-51中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述兩個伸縮支架還包括防轉結構，用於接收相鄰裝置的一部分並可解除地保持所述部分，使得所述相鄰裝置可與用於可解除地夾緊和保持用於井筒操作的部件的裝置同時轉動。
53.一種頂部驅動器，其包括驅動器馬達和根據權利要求34-52中任一項所述的裝置。
54.一種夾緊部件的方法，該方法包括將該部件定位在裝置的主體中，所述裝置包括主體；在所述主體中的兩個相對的夾緊裝置，所述兩個相對的夾緊裝置是分開的，用於選擇性接收將要被夾緊在其間的部件，所述兩個相對的夾緊裝置中的每一個具有座和在所述座中可動的活塞裝置，所述活塞裝置可選擇性地朝向/遠離將被夾緊的部件移動；兩個支架，所述兩個支架是分開的，每個支架具有上端和下端，每個下端與所述主體相連，每個支架包括外支架部分和內支架部分，所述內支架部分具有在所述外支架部分中可動的部分，以為所述主體提供上/下移動的範圍，其中用於井筒操作的所述部件為管件，每個活塞裝置包括活塞和固定在所述活塞的外端上的板牙鉸手以及在所述板牙鉸手上用於接合管件的板牙裝置，每個座具有可拆卸地布置在其中的襯套，每個活塞在對應的襯套中可動，並使所述活塞移動，使得所述板牙裝置與將要夾緊的部件接合，由此夾緊該部件。
55.根據權利要求54的方法，還包括轉動所述裝置並由此轉動由所述裝置夾緊的部件的步驟。
56.一種頂部驅動器，其包括驅動器馬達(30)；支撐裝置(70)；連接到支撐裝置(70)上並位於其下方並由其支撐的管件操作裝置(74，100)，所述管件操作裝置(74，100)包括在所述管件操作裝置(74，100)上或下方的液壓流體驅動裝置；供給裝置(400)，其與所述管件操作裝置(74，100)相連，用於提供液壓流體以驅動所述液壓流體驅動裝置，所述供給裝置包括用於將液壓流體供給所述液壓流體驅動裝置的流路裝置和用來控制流體流向/流出所述流路裝置的可電動操作的控制裝置(250)以及與所述管件操作裝置相連的用來向所述可電動操作的控制裝置(250)提供電力的電力產生裝置(240)。
57.根據權利要求56所述的頂部驅動器，其還包括齒輪裝置(20)、與所述齒輪裝置(20)相連的驅動器主軸(50)和懸掛裝置(12、14、16、18)。
58.根據權利要求57所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述管件操作裝置(74，100)包括用於夾緊部件的夾緊裝置(100)，所述夾緊裝置(100)由來自所述供給裝置(400)的液壓流體驅動。
59.根據權利要求57或58所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述夾緊裝置(100)相對於所述驅動器馬達可轉動，所述支撐裝置(70)包括用於選擇性地將所述管件操作裝置(74，100)鎖定在適當位置的鎖定機構(60)，所述鎖定機構(60)包括用於轉動所述夾緊裝置(100)的驅動裝置(190)，所述驅動器主軸(50)可由所述齒輪裝置(20)轉動，並且所述夾緊裝置(100)由所述鎖定機構(60)鎖定在適當位置。
60.根據權利要求56-59中任一項所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述可電動操作的控制裝置(250)包括多個可選擇操作的控制閥(260)，所述控制閥(260)用於選擇性地控制到所述支撐裝置(70)下方的裝置的液壓流體流。
61.根據權利要求56-60中任一項所述的頂部驅動器，其特徵在於，在所述下部支撐裝置下方的所述裝置包括用於夾緊部件的夾緊裝置(100)、用於支撐部件的吊卡(74)和用於使所述吊卡(74)以一角度向所述支撐裝置(70)運動的連杆傾斜裝置(120)。
62.根據權利要求56-61中任一項所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述夾緊裝置包括至少兩個相對且分開的夾緊裝置(280)，用於選擇性地接收將要夾緊在其間的管件，所述兩個夾緊裝置中的每一個具有座((293)和在所述座(293)中可動的活塞(281)，所述活塞(281)可選擇性地朝向/遠離將要夾緊的管件移動；在使用時懸掛在所述頂部驅動器的一部分上的兩個分開的伸縮支架(283，285)，所述伸縮支架(283，285)用於使所述至少兩個相對的夾緊裝置(280)在基本上豎直的平面內移動。
63.根據權利要求62所述的頂部驅動器，其還包括在每個伸縮支架(283，285)中的活塞和氣缸(282，286b)，該活塞和氣缸的第一部分與所述上端相連，該活塞和氣缸的第二部分與所述下端連接，在每個活塞和氣缸(282，286b)中，所述氣缸(282)在內部為真空的，所述活塞(286b)在所述氣缸(282)內可伸出和縮回，所述氣缸和活塞(282，286b)向由所述夾緊裝置夾緊的管件的運動提供補償，用來驅動所述活塞和氣缸(282，286b)的流體由所述供給裝置(400)提供。
64.根據權利要求62或63所述的頂部驅動器，其特徵在於，用來產生電力的所述發電機裝置(240)與所述兩個伸縮支架(283，285)中的一個相連。
65.根據權利要求64所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述供給裝置(400)包括與所述兩個伸縮支架(283，285)中的一個相連的液壓流體歧管(400)，用來接收來自液壓流體源的液壓流體和用來向所述發電機裝置(240)提供液壓流體以驅動所述驅動發電機裝置。
66.根據權利要求65所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述液壓流體歧管(400)包括多個液壓流體導管(688)和多個用來可選擇性地控制在每個液壓流體導管中的流體流的控制閥(250)。
67.根據權利要求62-66中任一項所述的頂部驅動器，其還包括連接到所述兩個伸縮支架(283，285)上並位於其間的轉動頭部(80)，用來接收來自流體源的液壓流體和提供所述液壓流體以驅動所述發電機(240)。
68.根據權利要求67所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述轉動頭部(80)提供用於多個控制閥(250)的液壓流體。
69.根據權利要求56-68中任一項所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述驅動器馬達為具有從其中穿過的孔的交流永磁馬達(30)，行星齒輪裝置(20)與所述交流永磁馬達(30)相連，所述行星齒輪裝置(20)具有從其中穿過的孔，穿過所述交流永磁馬達(30)的孔與穿過所述行星齒輪裝置(20)的孔基本上對齊，使得流體從其中流過，所述頂部驅動器還包括與驅動所述主軸的所述行星齒輪裝置驅動地相連的主軸(50)。
70.根據權利要求56-68中任一項所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述懸掛裝置(12，14，13，18)包括旋轉體(12)、位於所述永磁馬達上方的懸掛部件(16，18)和布置在所述旋轉體(12)和所述懸掛部件(16，18)之間的至少一個連杆。
71.根據權利要求70所述的頂部驅動器，其特徵在於，兩個連杆布置在所述旋轉體(12)和所述懸掛部件(16，18)之間。
72.根據權利要求70或71所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述至少一個連杆設有從其中穿過的開口(14c)，用來接收銷或耳部(13)，所述開口(14c)形成較大的尺寸，以允許一定程度的豎直運動。
73.根據權利要求70、71或72所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述懸掛部件包括具有滑車輪槽輪(434)和剛性連接其上的環索(303)的滑車(420)，所述滑車輪槽輪可與鑽機的起重架上的繩索相連，所述環索與所述至少一個連杆相連。
74.根據權利要求73所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述環索(303)可選擇性地在多個位置處固定在所述運動滑車上。
75.根據權利要求70-74中任一項所述的頂部驅動器，其還包括布置在所述環索(16，18)和所述旋轉體(12)之間的重量補償裝置(114，116)，用來補償所述頂部驅動器和在插入操作期間將被插入的管件的重量，以防止損壞管件。
76.根據權利要求75所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述重量補償裝置(114，116)包括液壓活塞和氣缸(114)和蓄能器(116)。
77.根據權利要求70-76中任一項所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述旋轉體(12)具有布置在內部的內主軸承(57)，所述主軸(50)具有靠著所述主軸承(57)並在其上可轉動的凸緣(54)。
78.根據權利要求70-76中任一項所述的頂部驅動器，其還包括由所述旋轉體(12)保持的負載套筒(170)，所述主軸(50)在所述負載套筒(170)中可轉動；定位在負載套筒(170)周圍並由其支撐的負載環(70)；懸掛在所述負載環(70)上的至少一個鉤環(72)；用於選擇性接收和保持管件的吊卡(74)，所述吊卡(74)由所述至少一個鉤環支撐。
79.根據權利要求56-78中任一項所述的頂部驅動器，其還包括可樞轉地連接在所述旋轉體(12)的下端的進入平臺(130)，所述進入平臺(130)帶有可樞轉到大體水平位置的平臺部分(132)，使得在所述進入平臺(130)上的人員可接近所述頂部驅動器的部件。
80.根據權利要求56-79中任一項所述的頂部驅動器，其還包括用於水平地移動所述頂部驅動器的延伸機構(98)。
81.根據權利要求80所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述延伸機構(98)具有開口，管架可通過該開口移動，而與所述頂部驅動器相連的所述延伸機構(98)相對於所述管架移動。
82.一種用貨櫃裝的裝置，其包括貨櫃(160)；頂部驅動器(1)，其可拆卸地布置在所述貨櫃(160)中；延伸機構(98)，用來使所述頂部驅動器(1)在起重架中大致水平地移動，所述頂部驅動器(1)固定在所述延伸機構(98)上，所述延伸機構(98)可拆卸地設置在帶有所述頂部驅動器(1)的所述貨櫃(160)中；軌道(82)，用來在使用中使所述頂部驅動器(1)在起重架中沿著豎直平面移動，該軌道包括多個可連接在一起的軌道部分；滑行架(600)，用於在運輸過程中保持所述頂部驅動器，所述滑行架(600)的一部分形成至少一個軌道部分。
83.根據權利要求82所述的用貨櫃裝的裝置，所述軌道(82)還包括至少一個第一分隔室(162)，用來可拆卸地存儲所述多個軌道部分(630)，所述多個軌道部分(630)可拆卸地位於所述至少一個第一分隔室(162)中，所述多個軌道部分在貨櫃(160)的外部可組裝在一起，以包括所述多個軌道部分和所述至少一個滑行架軌道部分，並且所述延伸機構(98)與所述頂部驅動器(1)一起沿著所述軌道可動。
84.根據權利要求82或83所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述多個軌道部分(630)包括至少一個長度可調節的軌道部分(630)，從而所述軌道可安裝在起重架的不同高度處。
85.根據權利要求84所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，頂部驅動器包括馬達；齒輪系統；管件操作裝置，所述管件操作裝置包括用於選擇性保持管件的吊卡和連杆，該連杆將所述吊卡連接到可拆卸地布置在貨櫃中的頂部驅動器裝置、馬達、齒輪系統和管件操作裝置。
86.根據權利要求82-85中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述滑行架軌道部分(82，630)具有用來容納升降叉車突起的升降叉車開口(82e)。
87.根據權利要求82-86中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述多個軌道部分(82，630)中的至少一個具有用來容納升降叉車突起的升降叉車開口(82e)。
88.根據權利要求82-87中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所有所述多個軌道部分(82，630)具有用來容納升降叉車突起的升降叉車開口(82e)。
89.根據權利要求82-88中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述頂部驅動器(1)包括樞轉地連接到所述頂部驅動器(1)的一部分上的進入平臺(130)，所述進入平臺(130)具有與頂部驅動器(1)可拆卸地相連的頂部，一旦所述進入平臺(130)的頂端被釋放了，所述進入平臺(130)從大體與所述裝置對齊的位置轉動到大致與所述裝置垂直的位置，使得所述進入平臺(130)提供人員可站在其上接近所述裝置的部件的平臺，所述進入平臺可拆卸地位於帶有所述裝置的所述貨櫃中。
90.根據權利要求82-89中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，其還包括可拆卸地位於貨櫃(160)中的懸掛裝置(12，14，16，18)，所述懸掛裝置(12，14，16，18)與所述頂部驅動器相連，所述懸掛裝置用於將所述頂部驅動器裝置懸掛在起重架上。
91.根據權利要求90所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述懸掛裝置包括運動滑車、與所述運動滑車相連的鉤子和可與所述頂部驅動器裝置和鉤子相連的環索。
92.根據權利要求82-91中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述懸掛裝置(12，14，16)包括滑車(420)和環索(303)，所述環索(303)直接與所述滑車(420)相連。
94.根據權利要求92所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述環索(303)可相對於所述滑車(420)選擇性轉動，並且可在選定的非轉動位置處固定到所述滑車(420)上。
95.根據權利要求82-86中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，還包括在所述貨櫃中的控制系統，當所述裝置被從所述貨櫃中移走並位於用於操作的起重架中時，該控制系統可由所述貨櫃中的人員操作以控制所述裝置。
96.根據權利要求82-86中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，還包括在所述貨櫃(160)中的動力系統，用來提供動力以操作所述頂部驅動器(1)的至少一部分。
96.根據權利要求95所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述動力系統提供了液壓動力。
97.根據權利要求82-89中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，其還包括在貨櫃中的存儲器，用來容納由向所述裝置提供液壓動力的所述動力系統使用的液壓流體。
98.根據權利要求82-97中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，還包括在所述貨櫃(160)中的冷卻系統(532)，用來向所述裝置提供冷卻。
99.根據權利要求82-86中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述頂部驅動器(1)具有孔從其中穿過的交流永磁馬達(30)；行星齒輪裝置(20)，其與所述交流永磁馬達(30)相連，所述行星齒輪裝置(20)具有從其中穿過的孔，穿過所述交流永磁馬達(30)的孔與穿過所述行星齒輪裝置(20)的孔基本上對齊，從而流體從其中流過，所述頂部驅動器還包括與用來驅動主軸的所述行星齒輪裝置可驅動地相連的主軸(50)。
100.根據權利要求82-99中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述延伸機構(98)具有開口，管架可穿過該開口運動，而與所述頂部驅動器相連的所述延伸機構(98)相對於所述管架運動。
101.一種用於鑽井操作的裝置，該裝置包括起重架(140)、與所述起重架(140)相連的導向梁(82，630)、在所述導向梁(140)上可動的頂部驅動器(1)、與所述導向梁(82，630)相連的扭矩反作用結構(600)以及由所述扭矩反作用機構(600)保持的滑行架裝置(620)，所述滑行架裝置(620)相對於所述扭矩反作用結構(600)可垂直地可動，以防止豎直負載通過所述滑行架裝置到達所述扭矩反作用結構。
102.根據權利要求101所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述起重架(140)包括鑽機平臺，所述導向梁(82，630)具有頂端部件，所述頂端部件包括外部件和可在外部件中移動的內部件，所述內部件(640)和外部件(632)可在多個不同的位置處連接，以為所述導向梁提供長度的可調節性，使得所述導向梁(82，630)的位置相對於所述鑽機平臺是可調節的。
103.根據權利要求103所述的用貨櫃裝的裝置，還包括第一U形鉤(644)，其與所述起重架(140)相連；第二U形鉤(646)，其與所述第一U形鉤和所述導向梁(630)的所述頂端部件的所述內部件(640)相連，以防止在所述頂端部件和所述起重架之間傳遞扭矩。
104.根據權利要求103所述的用貨櫃裝的裝置，還包括至少一個第二U形鉤，其與所述頂端部件(630)的所述外部件相連，用來提供與線纜的連接，所述線纜可與所述起重架(140)相連。
105.根據權利要求101-104中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，在井上完成所述井筒操作，所述井具有井中心；所述扭矩反作用結構包括可相對於所述導向梁(82，630)朝向/遠離所述井中心運動的框架(600)。
106.根據權利要求101-105中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述頂部驅動器(1)包括負載環(70)；吊卡(74)；兩個鉤環(700)，每個鉤環具有與所述負載環(70)相連的上端和與所述吊卡(74)相連的下端，每個鉤環(700)包括具有端吊環(703)的外主體(70 1)和具有端吊環(704)的內主體(702)，所述內主體(702)在所述外主體(702)中可動，以調整所述鉤環(700)的長度，所述內主體(702)選擇性地在多個位置處與所述外主體(701)相連，以提供所述鉤環的長度可調節性。
107.根據權利要求101-106中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，所述頂部驅動器(1)包括齒輪裝置(20)和齒輪環(194)，其中所述齒輪環和所述負載環為單個一體件。
108.根據權利要求101-107中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述頂部驅動器(1)包括頂部驅動器馬達(30)；主軸(50)；制動器裝置(40)，用於制動所述主軸(50)，所述制動器裝置(40)具有在所述主軸(50)周圍的制動轂(41)；所述主軸還包括密封裝置(650)，其在所述制動轂(41)中用來密封主軸/制動轂的交界面，密封裝置包括帶有第一部件(651a)和第二部件(651b)的主體，所述第一部件(651a)可與所述主軸(50)一起轉動，所述第二部件(651b)可與所述頂部驅動器馬達(30)一起轉動；吸收性密封部件(660)，其在所述密封裝置的所述第一部件(651a)和所述密封裝置的所述第二部件(651b)之間，所述吸收性密封部件(660)被定位成使得在轉動期間作用在其上的作用力迫使潤滑流體從所述吸收性密封部件(660)中出來，所述吸收性密封部件(660)密封在所述第一部件(651a)和所述第二部件(651b)之間的交界面。
109.根據權利要求101-108中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，所述頂部驅動器(1)具有驅動器馬達(30)，並且包括帶有中心齒輪(690)的齒輪裝置(20)，所述齒輪裝置(20)位於所述驅動器馬達(30)的下方，所述裝置還包括選擇性地與所述中心齒輪(690)接合的密封裝置(661)，以密封從所述齒輪裝置(20)到所述驅動器馬達(30)的通道。
110.根據權利要求109所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述密封裝置(661)包括密封件(664)；密封件支撐件(662)，其支撐可動地設置在主體(670)內或上的所述密封件(664)，使得所述密封件(664)與所述中心齒輪(690)接合以密封所述通道，所述密封件支撐件(662)藉助於施加在所述密封件支撐件(662)上的處於壓力下的流體可動；推動所述密封件支撐件(662)的彈性裝置(672)，使得當在所述密封件支撐件(662)上沒有施加處於壓力下的流體或者施加的處於壓力下的流體不足時，所述密封件與所述中心齒輪(690)接觸以密封所述通道。
111.根據權利要求111所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述彈性裝置(672)包括彈簧。
112.根據權利要求101-111中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述頂部驅動器包括具有從其中穿過的孔的交流永磁馬達(30)和與所述交流永磁馬達(30)相連的行星齒輪裝置(20)，所述行星齒輪裝置(20)具有從其中穿過的孔，穿過所述交流永磁馬達(30)的孔與穿過所述行星齒輪裝置(20)的孔基本上對齊，從而流體可從其中流過，所述頂部驅動器還包括與用來驅動所述主軸的所述行星齒輪裝置驅動地相連的主軸(50)。
113.根據權利要求101-112中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述頂部驅動器(1)包括具有旋轉體(12)的懸掛裝置(12，14，16，18)、在所述永磁馬達上方的懸掛部件(16，18)和布置在所述旋轉體(12)和所述懸掛部件(16，18)之間的至少一個連杆。
114.根據權利要求113所述的頂部驅動器，還包括由所述旋轉體(12)保持的負載套筒(170)，所述主軸(50)可在所述負載套筒(170)中轉動；負載環(70)，其定位在所述負載套筒(170)的周圍並由其支撐；至少一個鉤環(72)，其懸掛在所述負載環(70)上；吊卡(74)，用來選擇性地接收和保持管件，所述吊卡(74)由所述至少一個鉤環支撐。
115.根據權利要求103所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述頂部驅動器(1)還包括在下端可樞轉地連接到所述旋轉體(12)上的進入平臺(130)，所述進入平臺(130)帶有可樞轉到大體水平位置的平臺部分(132)，使得在所述進入平臺(130)上的人員可接近所述頂部驅動器的部件。
116.根據權利要求101-114中任一項所述的用貨櫃裝的裝置，其還包括用來使所述頂部驅動器水平移動的延伸機構(98)。
117.根據權利要求116所述的用貨櫃裝的裝置，其特徵在於，所述延伸機構(98)具有管架通過其可動的開口，而與所述頂部驅動器連接的所述延伸機構(98)相對於所述管架移動。
118.一種用於井筒操作的裝置，所述裝置包括可與帶有鑽機平臺的起重架相連的導向梁(630)，所述導向梁(630)包括頂端部件，所述頂端部件包括外部件(632)和在所述外部件(632)中可動的內部件(640)，所述內部件(640)和外部件(632)可選擇性地連接在多個不同位置以為所述引導梁(630)提供長度的調節性，使得所述導向梁(630)相對於所述鑽機平臺的位置是可調的。
119.根據權利要求118所述的用貨櫃裝的裝置，其還包括第一U形鉤(644)，其與所述起重架(140)相連；第二U形鉤(646)，其與所述第一U形鉤和所述導向梁(630)的所述頂端部件的所述內部件(640)相連，以防止扭矩在所述頂端部件和所述起重架之間傳遞。
120.根據權利要求119所述的用貨櫃裝的裝置，其還包括至少一個第二U形鉤，其與所述頂端部件(630)的所述外部件相連，用來提供與線纜的連接，所述線纜與所述起重架(140)相連。
121.一種用於井筒操作的裝置，所述裝置包括起重架(140)；與所述起重架(140)可動地相連的頂部驅動器(1)；在所述頂部驅動器下方的連接器(70)；吊卡(74)；兩個鉤環(700)，每個鉤環都具有與所述連接器(70)相連的上端和與所述吊卡(74)相連的下端，每個鉤環(700)包括具有端吊環(703)的外主體(701)和具有端吊環(704)的內主體(702)，所述內主體(702)在所述外主體(701)中可動，以調節所述鉤環(700)的長度，並且所述內主體(702)選擇性地在多個位置處連接所述外主體(701)上，以提供所述鉤環的長度調節性。
122.一種頂部驅動器，其包括驅動器馬達(30)；主軸(50)；用來制動所述主軸(50)的制動器裝置(40)，所述制動器裝置(40)具有在所述主軸(50)周圍的制動轂(41)，所述裝置還包括在所述制動轂(41)中的密封裝置(650)，用來密封主軸/制動器之間的交界面，所述密封裝置包括具有第一部件(651a)和第二部件(651b)的主體，所述第一部件(651a)與所述主軸(50)一起轉動，所述第二部件(651b)與所述頂部驅動器馬達(30)一起轉動；吸收性密封部件(660)，其在所述密封裝置的所述第一部件(651a)和所述密封裝置的所述第二部件(651b)之間，所述吸收性密封部件(660)被定位成使得在鑽動期間作用在其上的作用力迫使潤滑流體從所述吸收性密封部件(660)中出來，所述吸收性密封部件(660)密封所述第一部件(651a)和所述第二部件(651b)之間的交界面。
123.第一頂部驅動器(1)，其包括驅動器馬達(30)，並且包括具有中心齒輪(690)的齒輪裝置(20)，所述齒輪裝置(20)位於所述驅動器馬達(30)的下方，所述裝置還包括密封裝置(661)，用來選擇性地與所述中心齒輪(690)接合，以密封從所述齒輪裝置(20)到所述驅動器馬達(30)的通道。
124，根據權利要求123所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述密封裝置(661)包括密封件(664)，密封件支撐件(662)，支撐可動地布置在主體(670)內或上的所述密封件(664)，使得所述密封件(664)與所述中心齒輪(690)接合，以密封所述通道，所述密封件支撐件(662)由施加在所述密封件支撐件(662)上的處於壓力下的流體可動；推動所述密封件支撐件(662)的彈性裝置(672)，使得當沒有處於壓力下的流體施加在所述密封件支撐件(662)上或施加在所述密封件支撐件(662)上的處於壓力下的流體不足時，所述密封件與所述中心齒輪(690)接觸以密封所述通道。
125.根據權利要求110所述的頂部驅動器，其特徵在於，所述彈性裝置(672)包括彈簧。
全文摘要
一種用於井筒操作的頂部驅動器，該頂部驅動器包括交流永磁馬達(30)，其中有孔從其中穿過；行星齒輪裝置(20)，其與交流永磁馬達(30)相連，該行星齒輪裝置(20)具有穿過其中的孔，穿過交流永磁馬達(30)的孔基本上與穿過行星齒輪裝置(20)的孔對齊，從而流體可從其中流過，頂部驅動器還包括主軸(50)，該主軸(50)驅動地與行星齒輪裝置相連，以轉動主軸。
文檔編號E21B21/00GK101018925SQ200580018411
公開日2007年8月15日 申請日期2005年6月7日 優先權日2004年6月7日
發明者R·A·福克, S·L·福克 申請人:瓦克I/P公司