[发明专利]钻井设备和操作钻井设备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井设备，其带有井架或钻塔、用于驱动钻杆的 在所述井架或钻塔上被引导的钻头驱动器以及用于进行传动的位于 钻头驱动器与钻杆之间的传动装置。

背景技术

通常，这种钻井设备执行不同的钻井方法，或者在复杂的钻井过 程期间对钻头或钻杆的转速和/或转矩分别有不同的需求。

一种满足这些不同需求的可能性包括使用不同的钻井设备。然 而，由于例如连续钻井步骤必须使用不同的钻井设备，故在复杂的钻 井过程中将产生相当大的花费。

因此，例如对于已知的钻井设备，可调节或控制钻头驱动器的转 速。从而，即使对于单一钻井设备，也可在钻杆或钻头上分别实现不 同的转速和转矩。然而，这受到马达和复杂控制的相对较高的构造费 用的不利影响。从而，这种钻井设备涉及相当高的制造成本和维修成 本。JP8-226372描述了具有可调节的钻头驱动器的钻井设备。JP 07-076984描述了具有两种速度的液压马达的使用和马达的液压驱动 从串联到并联的附加改变。

作为替代，提出了具有可换档传动装置的钻井设备。所述传动装 置通常具有相对复杂的构造。具有在钻头驱动器与钻杆之间的可调节 传动比的钻井设备例如通过JP2002-97882已知。为了在钻杆上提供 不同的转速和扭矩，所述说明书建议提供可根据需要使用的两种不同 的传动比级别。

允许调节钻杆转速的已知钻井设备具有复杂的驱动器或复杂的 传动装置。

发明内容

在此背景下，本发明的目的是提供一种钻井设备和钻井方法，其 允许在钻井设备具有非常简单且低维护结构的情况下容易地调节钻 杆的转速。

根据本发明，由于传动装置可为了使传动比反向而脱离接合，并 且以可反向的方式放置于钻头驱动器上，故实现本发明的目的。

为了调节钻杆的转速并且因此调节连接于其上的钻头的转速，传 动装置与钻头驱动器脱离接合，并且反向以及在反向状态下再次连接 到钻头驱动器上。

因此，在第一状态下连接到钻头驱动器上的传动装置输入在第二、 反向状态下用于连接到钻杆上。同时，在第一状态下连接到钻杆上的 传动装置输出在第二、反向状态下连接到钻头驱动器上。

为此目的，传动装置输入和传动装置输出设计成使得它们可在任 何情况下均连接于钻头驱动器和钻杆上。

因此，根据本发明的钻井设备能够简单地提供两种不同的传动比 以及因此提供两种不同的钻杆转速。

传动装置可具有相对简单的构造。特别地，传动装置可以是不可 换档的传动装置，这是钻井设备的根本常识。此外，也不需要适应钻 井过程的钻头驱动器，并且不对液压联接做任何修改。钻头驱动器可 以是只提供单一转速的马达，也就是说，该钻头驱动器在转速方面不 必是分别可控或可调的。

本发明钻井设备的特别优选实施例的特征在于，该传动装置具有 驱动单元和从动单元，该驱动单元带有用于连接到钻头驱动器的第一 连接装置，该从动单元带有用于连接到钻杆的第二连接装置，第一连 接装置和第二连接装置具有基本相同的构造。

特别地，驱动单元可以是轴，其放置于传动装置输入处并且可称 为主动轴。为了连接到钻头驱动器，特别是连接到钻头驱动器的输出 轴(还可称为马达输出轴)，第一连接装置设置在驱动单元上。所述连 接装置可确定地、不确定地或一体化地分别连接到钻头驱动器或马达 输出轴和传动装置上。特别优选的是，钻头驱动器与传动装置之间的 连接可例如经由齿式连接或键槽式连接通过确定接合实现。

在传动装置输出处，传动装置具有从动单元，该从动单元也可构 造为轴，并且也可称为从动轴。该从动单元可通过第二连接装置连接 到钻杆。

从根本上说，第一连接装置和第二连接装置可具有不同的构造， 例如在传动装置反向之后，为了分别连接到钻头驱动器或钻杆上，该 第一连接装置和第二连接装置由在任何情况下均适用的适配器所替 换或者具有该适配器。然而，第一连接装置和第二连接装置特别优选 地具有基本相同的构造。因此，在反向状态下，传动装置可以以非常 简单的方式再次连接到钻头驱动器和钻杆上。从动单元连接到钻头驱 动器上，驱动单元连接到钻杆上。