用於鑽臺底座組件的張力環的製作方法

2023-05-05 14:06:11 1

用於鑽臺底座組件的張力環的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種在可用於地下勘探的鑽機上使用的新型張力環(tension link)鑽臺平面連接系統。本發明提供一種張力環組件，用於克服底座的部分之間發生的分離力。特別地，張力環組件可位於鑽臺平面處，用於克服由「八字形」或寬腿井架結構所賦予的分離力，該分離力趨向於將底座邊箱與底座中心部分分離。本發明可包括第一聯結元件和第二聯結元件，其中，張力環能夠連接在第一聯結元件和第二聯結元件上以抵抗所述底座的各個部分之間的分離。可利用閂鎖機構來防止張緊邊箱或中心部分相對於彼此或相對於鑽臺的向上移動。
【專利說明】用於鑽臺底座組件的張力環

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種在可用於地下勘探的鑽機上使用的新型張力環(tens1n link)鑽臺平面連接系統。本發明提供一種張力環，用於克服底座的各個部分之間發生的分離力。特別地，本發明提供一種鑽臺平面(drill floor level)處的機構，該機構克服由「八字形」或寬腿井架結構導致的分離力，該分離力傾向於使底座邊箱與底座中心部分分離。在本發明的替代實施例中，還提供了一種閂鎖機構，以防止底座的各個部分的豎直移動。

【背景技術】
[0002]石油、天然氣和地熱能的勘探中，鑽井操作用來在地層中形成井眼或井。地下勘探中使用的鑽機必須運輸到要進行鑽探活動的地點。這些地點通常非常遙遠。此類鑽機在國家公路上的運輸需要遵從公路安全法並符合橋下或隧道內的間隙。這種要求會導致全尺寸鑽機的大量拆卸以維持最大的可運輸寬度和可運輸高度，還需要進一步限定最大重量、數目和軸距、以及整體載荷長度和轉彎半徑。這些運輸的限制在每個州都不同，且地形的限制也不同。這些限制可能限制可輸送及使用的鑽機的尺寸和能力，從而與為了在地下鑽得更深或更長以及更快到達水平井而需要更大鑽機的要求相悖。
[0003]在更深的(或者水平更長的)鑽井操作中，需要更大、更高能力的鑽機，因為用於更深操作的鉤載是非常高的，要求鑽機具有500，OOOlbs或更高的能力。構建更長更深的井需要增加的扭矩、泥漿泵能力以及在更長的鑽柱中使用更大直徑的管件。需要更大的設備來處理這些更大的管件和更長的鑽柱。所有的這些考慮因素都觸發了對更大鑽機的需求。
[0004]現今的高能力鑽機是分成多個部分運輸的並在所需位置重新組裝在一起。典型的組件包括在中心部分的任一側上的一對頂部和底部邊箱，以形成完整的底座。井架通常被分成三個部分來運輸:井架下部分、井架中心部分以及上部分。底座的頂部形成了鑽臺。井架被組裝並升高到鑽臺上方。然後，底座被升高，從而提升所述已升高的井架。底座的頂部部分在鑽臺下方的位置連接到所述中心部分。
[0005]為了強度和抗風穩定性，更大的鑽機需要更寬的底座結構，但這種要求與運輸限制性及其移動時間和成本是相衝突的。更高能力鑽機的寬腿基部和大載荷在它們彼此連接的鑽臺平面處施加了更高的向外的力。腿部與底座的連接是在頂部邊箱處進行的。所述向外的力迫使這些邊箱離開連接在它們之間的中心部分，從而在鑽臺平面下方的連接部處樞轉。
[0006]依然期望防止高能力鑽機上的頂部邊箱和中心部分之間發生的分離。希望在可負擔的範圍內完成這項任務。也期望在不對鑽機的現有常規設計進行重大改動的情況下完成這項任務。還期望在不顯著增加鑽機組裝過程和鑽機拆卸過程所需時間的情況下完成這項任務。還期望在不向方案中增加機器或起重機工作的情況下完成這項任務。還期望在底座下方不需要人力的情況下完成這項任務。
[0007]總之，本發明的優選實施例提供了針對由於一系列重疊的設計約束(包括設計限制、鑽機組裝和鑽機拆卸以及成本約束)引起的諸多問題的解決方案。


【發明內容】

[0008]本發明涉及在可用於地下勘探的鑽機上使用的新型張力環鑽臺平面連接系統。本發明提供一種張力環組件，用於克服底座的各個部分之間發生的分離力。特別地，本發明提供一種位於鑽臺平面處的機構，該機構克服由「八字形」或寬腿井架結構所賦予的分離力，該分離力趨向於使底座邊箱與底座中心部分分離。
[0009]在一個實施例中，提供了一種鑽機，該鑽機包括可摺疊(collapsible)底座，該底座包括頂部邊箱以及能夠連接到該頂部邊箱的中心部分。鑽臺形成在該頂部邊箱的頂側以及中心部分的頂側。第一聯結元件形成在頂部邊箱上，在鑽臺附近。第二聯結元件形成在中心部分上，與第一聯結元件相鄰。張力環能夠連接到第一聯結元件和第二聯結元件，從而，迫使第一聯結元件和第二聯結元件分離的力被該張力環克服。
[0010]在另一個實施例中，所述張力環能夠從鑽臺連接到第一聯結元件和第二聯結元件。在另一個實施例中，第一聯結元件、第二聯結元件和張力環基本位於鑽機的鑽臺平面處。
[0011]在另一個實施例中，第一聯結元件是連接到頂部邊箱的凸塊。第二聯結元件是連接到中心部分的凸塊。張力環能夠連接在第一聯結元件和第二聯結元件上，從而，迫使第一聯結元件和第二聯結元件分離的力被該張力環克服。
[0012]在另一個實施例中，第一聯結元件是頂部邊箱中的凹槽，且第二聯結元件是中心部分中的凹槽。所述張力環能夠插入到第一聯結元件和第二聯結元件中，從而，迫使第一聯結元件和第二聯結元件分離的力被該張力環克服。
[0013]在另一個實施例中，提供了一種閂鎖機構來防止頂部邊箱和中心部分相對於彼此以及相對於鑽臺的向上移動。
[0014]在另一個實施例中，提供了一種防止鑽機的鑽臺分離的方法。在本實施例中，其各個步驟包括:在頂部邊箱上提供第一聯結元件；在中心部分上在與第一聯結元件大致相鄰的位置處提供第二聯結元件；以及，提供能夠連接到第一聯結元件和第二聯結元件的張力環，以防止第一聯結元件和第二聯結元件的分離。在此方法中，可臨近所述張力環設置有閂鎖機構，用於防止頂部邊箱和中心部分相對於彼此以及相對於鑽臺的向上移動。
[0015]如本領域普通技術人員將理解的，可以改變本文所公開的各個步驟的順序，且可以獲得同樣的有利結果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]從以下的詳細說明和所附的權利要求書中，當結合附圖來閱讀時，本發明的上述目的和特徵將變得更容易理解，在這些附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件。
[0017]這些附圖構成了本說明書的一個部分並包括了本發明的示例性實施例，本發明能夠以各種形式來實現。應當理解，在某些情形中，為了便於理解本發明，本發明的各個方面可能被誇大或放大地示出。
[0018]圖1是根據本發明的具有特定特徵的鑽臺平面鎖定系統的等距視圖；
[0019]圖2是鑽臺平面鎖定系統的等距視圖，其中，移除了張力環以進一步示出本發明的特定特徵；
[0020]圖3是根據本發明的具有特定特徵的鑽臺平面鎖定系統的等距視圖，所述特定特徵包括閂鎖機構，該閂鎖機構用於防止所述邊箱和中心部分相對於彼此以及相對於鑽臺的向上移動；並且
[0021]圖4是圖3所示的鑽臺系統的等距視圖，其中，為了清楚起見，移除了所述中心部分。

【具體實施方式】
[0022]所提供的下列說明是為了使本領域的任何技術人員能夠做出並使用本發明，並且它是在特定應用及其需求的背景下提供的。對於本領域技術人員來說，對所公開的實施例進行各種變型是顯而易見的，且本文中限定的一般性原理可適用於其它實施例和應用，而不會偏離本發明的精神和範圍。因此，本發明並非旨在局限於所示出的實施例，而是應被賦予與本文所公開的原則和特徵一致的最寬範圍。
[0023]圖1是根據本發明的具有特定特徵的鑽臺平面鎖定系統的等距視圖。
[0024]在本實施例中，提供了一種鑽機10 (未示出)，該鑽機10包括可摺疊底座12，該可摺疊底座12包括頂部邊箱20和中心部分40，該中心部分40可連接到頂部邊箱20。鑽臺30(未示出)形成在頂部邊箱20的頂側以及中心部分40的頂側。張力環組件100被示出為連接該頂部邊箱20和中心部分40。
[0025]第一聯結元件102形成在頂部邊箱20上，在鑽臺30 (未示出)附近。第二聯結元件104形成在中心部分40上，與第一聯結元件102相鄰。張力環106能夠連接到第一聯結元件102和第二聯結元件104，從而，迫使第一聯結元件102和第二聯結元件104分離的力可以被張力環106克服。在所示的實施例中，張力環106的形狀是大致橢圓體或橢圓形的，並且張力環106具有中心凹部，該中心凹部用於第一聯結元件102和第二聯結元件104的連接。第一聯結元件102、第二聯結元件104和張力環106可由適當的剛性材料(例如硬質金屬)形成。特別地，張力環106可形成得足夠強勁，以克服由於頂部邊箱20和中心部分40的分離而施加在第一聯結元件102和第二聯結元件104上的力。
[0026]在圖1所示的另一個實施例中，張力環106能夠從鑽臺30連接到第一聯結元件102和第二聯結元件104，從而避免了派出工作人員在鑽臺30下方安裝張力環106的必要。
[0027]在圖1所示的另一個實施例中，第一聯結元件102、第二聯結元件104以及張力環106基本位於鑽機10的鑽臺30平面處。
[0028]在圖1所示的另一個實施例中，第一聯結元件102是形成在頂部邊箱20上的凸塊。第二聯結元件104是形成在中心部分40上的凸塊。張力環106能夠連接在第一聯結元件102和第二聯結元件104上，從而，迫使第一聯結元件102和第二聯結元件104分離的力被張力環106克服。在另一實施例中，提供了一種防止鑽機10的鑽臺30分離的方法。在此實施例中，其各個步驟包括:在頂部邊箱上提供第一聯結元件；在中心部分上在與第一聯結元件大致相鄰的位置處提供第二聯結元件；以及，提供能夠連接到第一聯結元件和第二聯結元件的張力環，以防止第一聯結元件和第二聯結元件的分離。
[0029]圖2示出了圖1中的張力環組件100，其中，移除了張力環106，以更好地看到第一聯結元件102和第二聯結元件104。更具體地，在本圖所示的張力環組件100的實施例中，示出了第一聯結元件凹槽103和第二聯結元件凹槽105。第一聯結元件凹槽103是頂部邊箱20中的凹槽。該凹槽的形狀例如可以是半圓形或三角形的。另外，第二聯結元件凹槽105是中心部分40中的互補凹槽，且一般可以具有與第一聯結元件凹槽103相同的形狀。張力環106能夠插入到第一聯結元件凹槽103和第二聯結元件凹槽105中，從而，迫使第一聯結元件102和第二聯結元件104分離的力被張力環106克服。作為一個示例(而不是限制)，張力環106可以是「骨頭形的」，以配合在該替代實施例的由第一聯結元件凹槽103和第二聯結元件凹槽105構成的、彼此對置的三角形凹槽之中。
[0030]圖3和4是根據本發明的具有特定特徵的張力環組件100的替代實施例的等距視圖，所述特定特徵包括閂鎖機構110，該閂鎖機構110用於防止頂部邊箱20和中心部分40相對於彼此以及相對於鑽臺30的向上移動，並防止頂部邊箱20和中心部分40以及鑽臺30的鬆脫。
[0031]在圖3中，在所示的實施例中，閂鎖機構110被提供用於防止頂部邊箱20和中心部分40相對於彼此的向上或豎直的分離移動。這進而有助於維持張力環106相對於頂部邊箱20和中心部分40以及鑽臺30的位置。在所示的優選實施例中，可從鑽臺30上方操作該閂鎖機構110，從而不需要派出工人在鑽臺30下方將張力環106固定到適當位置。
[0032]如圖所示，並且還參考圖4，閂鎖機構110可具有柄112和閂鎖114(圖4)，該柄112和閂鎖114由連接器118連接。扭轉該柄112會導致連接器118和附接的閂鎖114旋轉，從而接合閂鎖凹槽116 (圖4)，以將頂部邊箱20和中心部分40彼此豎直對準地固定，並避免所述張力環106從第一聯結元件102和第二聯結元件104脫開。
[0033]柄凹槽111可設置在第一聯結元件102和第二聯結元件104上，柄112位於該柄凹槽111內。柄限制器113可從聯結元件102或聯結元件104延伸，以限制該柄112的旋轉量。柄限制器113可簡單地是第一聯結元件102和/或第二聯結元件104上的一部分，該一部分已經被成形為向所述柄112提供止動件。替代地，柄限制器113也可從張力環106延伸。
[0034]圖4示出了張力環組件100的替代實施例，其中，為了更清楚起見，移除了中心部分40。在該圖中，可更容易地看到位於柄112下方的閂鎖114、閂鎖凹槽116和連接器118。此外，可以看到柄112被定向成與閂鎖114大致平行。S卩，柄112和閂鎖114可共用同一個豎直平面，從而，旋轉該柄112的熟練操作員可通過視覺觀察確定閂鎖114(該閂鎖114被第一聯結元件102和第二聯結元件104遮擋)被適當定向在鎖定位置或解鎖位置。旋轉該柄112會使連接器118和閂鎖114旋轉，從而便於所期望的鎖定操作或解鎖操作。
[0035]在本發明的另一實施例中，不是用柄限制器113來限制柄112的旋轉，而是可將閂鎖凹槽116轉變為限制該閂鎖114的旋轉，並且為了柄112的自由旋轉而將柄限制器113移除。
[0036]如本領域技術人員將理解的，可以改變本文所公開的各個步驟的順序，且可以獲得相同的有利結果。比如，可大幅改變第一聯結元件102和第二聯結元件104的具體形狀以及接合張力環106的具體形狀，並依然能夠獲得對抗分離的結果。
[0037]因此，已經參考本發明優選實施例中的一些描述本發明，注意到，所公開的實施例在本質上是說明性的而非限定的，且大範圍的變型、改型、變化以及替代可以在前述公開內容中進行考慮，且在一些情況下，本發明的一些特徵可以被採用而不對應地使用其它特徵。很多這樣的變型和改型可以被本領域技術人員基於對優選實施例的前述說明的回顧而考慮。據此，適當的是，附隨的權利要求可以被寬泛地並與本發明的範圍一致地解釋。
【權利要求】
1.一種鑽機，包括: 可摺疊底座，所述可摺疊底座包括: 頂部邊箱； 中心部分，所述中心部分能夠連接到所述頂部邊箱；以及 鑽臺，所述鑽臺形成在所述頂部邊箱的頂側以及所述中心部分的頂側； 第一聯結元件，所述第一聯結元件形成在所述頂部邊箱上，在所述鑽臺附近； 第二聯結元件，所述第二聯結元件形成在所述中心部分上；當所述頂部邊箱和所述中心部分被定位成彼此連接時，所述第一聯結元件和所述第二聯結元件被以相鄰對準的方式定位；以及 張力環，所述張力環能夠連接到所述第一聯結元件和所述第二聯結元件； 其中，迫使所述第一聯結元件和所述第二聯結元件分離的力被所述張力環克服。
2.根據權利要求1所述的鑽機，還包括: 所述張力環能夠從所述鑽臺連接到所述第一聯結元件和所述第二聯結元件。
3.根據權利要求1所述的鑽機，還包括: 所述第一聯結元件、所述第二聯結元件和所述張力環基本位於所述鑽機的鑽臺平面處。
4.根據權利要求1所述的鑽機，還包括: 所述第一聯結元件是形成在所述頂部邊箱上的凸塊； 所述第二聯結元件是形成在所述中心部分上的凸塊；並且 所述張力環能夠連接在所述第一聯結元件和所述第二聯結元件上。
5.根據權利要求1所述的鑽機，還包括: 所述第一聯結元件具有在所述頂部邊箱中的凹槽； 所述第二聯結元件具有在所述中心部分中的凹槽；並且 所述張力環能夠插入到所述第一聯結元件和所述第二聯結元件中。
6.根據權利要求1所述的鑽機，還包括: 閂鎖機構，所述閂鎖機構用於防止所述張力環組件相對於所述鑽臺的向上移動。
7.根據權利要求6所述的鑽機，所述閂鎖機構還包括: 柄； 閂鎖；以及 連接器，所述連接器連接所述柄和所述閂鎖。
8.根據權利要求7所述的鑽機，所述閂鎖機構還包括: 柄凹槽，所述柄位於所述柄凹槽中；和 閂鎖凹槽，所述閂鎖位於所述閂鎖凹槽中。
9.根據權利要求7所述的鑽機，還包括: 柄限制器，所述柄限制器用於限制所述柄的旋轉。
10.一種防止鑽機的鑽臺分離的方法，包括: 在頂部邊箱上提供第一聯結元件； 在中心部分上在與所述第一聯結元件大致相鄰的位置處提供第二聯結元件；以及 提供能夠連接到所述第一聯結元件和所述第二聯結元件的張力環，以防止所述第一聯結元件和所述第二聯結元件的分離。
11.根據權利要求10所述的方法，還包括: 提供與所述張力環相鄰地定位的閂鎖機構，用於防止所述頂部邊箱和所述中心部分相對於彼此以及相對於所述鑽臺的向上移動。
【文檔編號】E21B3/04GK104487646SQ201380023347
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年5月1日 優先權日:2012年5月1日
【發明者】理察·D·索切克, 凱斯·J·奧勒格羅恩 申請人:T&T技術維護公司