[发明专利]具有内部夹钳的管道工具

说明书

技术领域

本发明涉及钻井操作，更特别地涉及用于辅助管柱装配的装置，所述管柱例如为套管柱、钻柱等。 

背景技术

油井钻探包括装配钻柱和套管柱，每个钻柱包括从石油钻机向下伸入孔中的多个细长、沉重的管段。钻柱由多个螺纹接合在一起的管段组成，其中最下面的管段(即，伸入孔中最远处的管段)在其下端安装钻头。典型地，套管柱围绕钻柱布置以在钻孔后给井孔加衬并确保孔的完整性。套管柱同样由多个管段组成，所述管段螺纹联接在一起并且形成有其尺寸接收钻柱和/或其它管柱的内径。 

将多个套管段联接在一起形成套管柱的传统方式是涉及使用“扶套管入扣的钻工”和套管钳的劳动密集型方法。手动控制扶套管入扣的钻工将套管段插入已有套管柱的上端，并且套管钳设计成能接合并旋转所述套管段以使其螺纹连接到套管柱上。尽管这种方法是有效的，但是该方法由于步骤手动完成而变得繁重和相对低效。另外，套管钳要求套管工正确接合套管段并将该套管段联接到套管柱上。因此，这种方法是相对劳动密集的，从而成本昂贵。而且，使用套管钳需要安装脚手架或其它类似结构，因此效率变低。 

因此，对于本领域普通技术人员来说显而易见的是不断需要在钻探系统中使用的装置，所述系统利用已有的顶部驱动装置有效地装配管柱，并且有效接合管段以确保将管段正确地联接到管柱上。本发明解决了这些及其它需要。 

发明内容

在一个实施例中，本发明是用于将管段联接到管柱上的系统，其包括：一具有输出轴的顶部驱动装置；和一管道工具，所述管道工具联接到顶部驱动装置上并通过所述顶部驱动装置的输出轴旋转。所述管道工具包括：一内部夹钳，其用于插入到管段内径中并且包括锥形卡瓦(slip)锥部，所述锥形卡瓦锥部滑动接收多个卡瓦的相应锥形表面，使得卡瓦上的竖向力造成卡瓦径向向外移动以与管段内径形成夹紧接合；并且其中，施加到卡瓦上的竖向力足以使卡瓦与管段内径的夹紧接合将来自于顶部驱动装置输出轴的扭矩传递给管段。 

在另一个实施例中，上述内部夹钳是导向插头本体，该导向插头本体插入管段内径中并包括锥形卡瓦锥部，所述锥形卡瓦锥部滑动接收多个卡瓦的相应锥形表面。该实施例还包括卡瓦缸，所述卡瓦缸在卡瓦上施加向下力，从而导致卡瓦径向向外移动以与管段内径形成夹紧接合，其中，卡瓦缸作用在卡瓦上的向下力足以允许卡瓦与管段内径的夹紧接合将来自于顶部驱动装置输出轴的扭矩传递给管段。 

在另一个实施例中，本发明是用于将管段联接到管柱上的系统，其包括：一具有输出轴的顶部驱动装置；和一管道工具，其联接到顶部驱动装置上并通过所述顶部驱动装置的输出轴旋转，其中，所述管道工具包括：一管接合组件，其用于夹紧接合所述管段，从而足以将来自于顶部驱动装置输出轴的扭矩传递给管段；和一补偿器，其用于控制管段螺纹端上的载荷。 

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，其中，所述附图以举例方式显示了本发明的特征。 

附图说明

图1是钻机的立面侧视图，所述钻机整合有根据本发明的一个示例性实施例的管道工具； 

图2是以放大比例尺显示的图1所示管道工具的侧视图； 

图3是沿图2所示直线3-3剖开的剖视图； 

图4是沿图2所示直线4-4剖开的剖视图； 

图5A是沿图2所示直线5-5剖开的剖视图，显示了处于脱离位置的卡盘/吊卡； 

图5B是类似于图5A的剖视图，显示了处于接合位置的卡盘/吊卡； 

图6是包括在本发明的一个示例性实施例中的部件的框图； 

图7是本发明的另一个示例性实施例的侧视图； 

图8是根据本发明的一个实施例的管道工具的剖视图，其中示意性地显示了顶部驱动装置； 

图9是在图8所示管道工具中使用的卡瓦缸的透视图；和 

图10是根据本发明另一实施例的管道工具的部分剖开的侧视图。 

具体实施方式

如图1-10所示，本发明涉及在钻探系统等中用于将管段螺纹连接到管柱上的管道工具(在下文中使用时，术语“管段”应当理解为套管段和/或钻段，而术语“管柱”应当理解为套管柱和/或钻柱)。