[发明专利]钻井设备以及组装和拆卸方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以移动的钻井设备或陆上钻机，并且涉及相关的组装方法。

特别地，本发明涉及一种用于比如石油或燃料气的化石燃料的搜寻和开采的钻井设备。

所述钻井设备在地面高度处处于组装作业构造，在所述组装作业构造中它被完全地组装于水平位置中，并且当它被抬升于竖直位置中时，它处于用于钻井的使用作业构造，所有构造均在单个操作中完成。

此外，根据本发明所述的设备为模块化的并且可以被容易地组装和拆卸，从而使所述设备能够以快速的方式从一个钻井地点移动至下一个钻井地点，因此减小拆卸和重新组装它所需的时间量。

背景技术

突出的井架(其包括于所述钻井设备或结构中)被广泛地应用于地面钻井作业中。

在现有技术中所描述的结构或设备中，使用不同的井架组件或架设装置，以便使所述井架能够在已经被组装之后被定位于钻井上方。

在它的使用作业构造中，钻井结构或设备包括下部结构。通常，所述下部结构包括位于地面上的子底座。所述下部结构适于支撑钻台。将所述钻台和布置于竖直位置中的井架抬升于距离地面的预定高度处。

通常，钻台包括通常在钻井阶段期间被使用的不同的装置，比如：至少一对动力钳、转盘、以及绞车。包括于钻台中的、以上所提到的装置的操作模式以及特征对于技术人员而言是已知的。

通常，所述设备从组装作业构造转变至使用作业构造所需要的过程包括第一步骤，在所述第一步骤中将井架抬升于竖直位置中，其中大致将钻台保持于地面高度处。随后，将钻台抬升于所期望的高度处，其中将转盘定位于钻井上方，与所述钻井对准。

在现有技术中，在抬升钻井结构或设备之前，下部结构、钻台以及井架被在地面高度处组装并且连接至彼此。最后，将绞车的快绳插入至布置于井架的顶部处的快绳滑轮中，并且插入通过游动滑车，从而变成钻井绳。所述绳对应于它的第一死绳固定至相对应的死绳固定器。

通常，为了使所述设备从组装作业构造转变至使用作业构造，必须执行两个连续的步骤：特别地将井架从平行于地面的水平位置抬升至竖直位置的第一步骤，以及抬升钻台的随后的步骤。

通过使用所述绞车执行所述抬升井架的步骤，所述绞车施加所需的抬升力。通常，当井架处于水平位置中时，井架的两个脚部铰接至钻台并且，随后，当井架自身被布置于竖直位置中时，剩余的两个脚部也被固定。

通常，在现有技术中，为了使井架被抬升，施加牵引力以便将井架自身架设于竖直位置中。

另一方面，在第二步骤中，将井架支撑于竖直位置中的钻台继而被抬升至钻井上方的所期望的高度，从而获得彼此不同且相互独立的两种运动。

通常，为了将井架从水平位置抬升至竖直位置，除了使用绞车之外，还使用所谓的A型框架。通过将游动滑车连接至绳扎结(line tie)而执行井架的抬升或倾斜运动，所述绳扎结在后部部分中围绕由所述A型框架所支撑的滑轮延伸并且，在前部部分中被锚固至井架。当绞车拉进所述绳时，游动滑车和绳扎结将井架抬升并使它在竖直位置中相对于所述A型框架倾斜。

井架的高度和重量越大，所述绳在井架抬升阶段期间所经受的应力越大，特别是在抬升运动的、当井架处于大致水平位置中时的第一部分期间。

为此，通常由通过液压致动器所实现的直接的抬升运动代替用来抬升井架的绳系统。液压致动器的使用使使用者能够减少钻机装配时间，因为使用者不再需要安装用于滑轮的A型框架以及用于抬升运动的吊索绳。此外，液压致动器的使用使使用者能够仅仅通过低功率液压控制单元抬升井架，若需要，所述低功率液压控制单元具有柴油发动机。因此，不需要起动工作场地的发电机并且不需要为绞车供应电源。

如以上所提到的，液压致动器的使用使使用者能够消除A型框架并且因此，节省它的安装和移除所需要的时间。

在技术领域中，通常需要钻井设备移动；特别地，它们必须与钻井装置的操作所需要的所有的互补装备一起从一个井移动至下一个井。在现有技术中，为了使钻井设备或陆上钻机移动，必须拆卸钻井设备。为了这么做，必须将钻井设备与辅助装置分离，必须将井架从竖直位置降低至水平位置，必须使整个钻井装置朝向下一个井移动以执行钻井作业，以及最后，必须重新组装整个系统并且必须重新连接辅助结构。

因此，使钻井结构或设备并因此使整个装置易于运送和组装是重要的。在搜寻油的钻井领域中，为了使开采最大化，通常需要在地面中的非常深的钻井，以便使表面上枯竭的油井重新运转。这导致在尺寸、功率以及重量方面越来越壮观的钻井结构的构造。