[发明专利]自动化起下钻装置和方法

权利要求书

1.一种自动化起下钻装置，包括：

外框架，所述外框架包括一个或多个竖直支承件；

内框架，所述内框架滑动联接至所述外框架，并且被设置成通过联接在所述内框架与所述外框架之间的提升机构来竖直移动，所述内框架包括：

起下钻滑动件，所述起下钻滑动件被设置成接纳管状构件以及选择性夹紧并支承所述管状构件；以及

铁钻工，所述铁钻工定位在所述起下钻滑动件之上，并且被设置成接纳所述管状构件并组装或分开所述管状构件的第一段与第二段之间的螺纹接头。

2.如权利要求1所述的自动化起下钻装置，其中，所述铁钻工能够通过钻工提升机构在竖直方向上在高位与低位之间选择性地移动。

3.如权利要求1所述的自动化起下钻装置，其中，所述提升机构包括液压活塞、顶开螺钉、齿条与齿轮、缆索和滑轮或动滑轮中的一个或多个。

4.如权利要求1所述的自动化起下钻装置，其中，所述铁钻工还包括：

固定卡爪，所述固定卡爪被设置成夹紧所述第一管状段并防止所述第一管状段旋转；

组装/分开卡爪，所述组装/分开卡爪被设置成夹紧所述第二管状段并在所述第二管状段上施加高转矩低速旋转。

5.如权利要求4所述的自动化起下钻装置，其中，所述铁钻工还包括：

钻杆旋扣器，所述钻杆旋扣器被设置成在所述第二管状构件上施加低转矩高速旋转。

6.如权利要求4所述的自动化起下钻装置，其中，所述铁钻工还包括：

钻杆涂覆系统。

7.如权利要求1所述的自动化起下钻装置，还包括被设置成利用钻井液填充管状构件的管状填充装置。

8.如权利要求7所述的自动化起下钻装置，其中，所述管状填充装置被设置在所述铁钻工上。

9.如权利要求7所述的自动化起下钻装置，其中，所述管状填充装置包括TAM套管循环器。

10.如权利要求1所述的自动化起下钻装置，还包括控制系统，所述控制系统被设置成控制所述提升机构、所述铁钻工和所述起下钻滑动件。

11.如权利要求10所述的自动化起下钻装置，其中，所述控制系统被设置成还控制绞车、顶部驱动器、升降机、吊环以及自动化钻杆操纵装置中的至少一个。

12.如权利要求10所述的自动化起下钻装置，其中，所述控制系统还包括闭环控制器，所述闭环控制器被设置成在起下钻操作期间控制所述管状构件的速度。

13.如权利要求12所述的自动化起下钻装置，其中，所述闭环控制器响应于通过压力传感器在位于钻井孔内的所述管状构件的端部处测量的、所述钻井孔内的压力的变化来改变所述管状构件的速度。

14.如权利要求1所述的自动化起下钻装置，其中，所述外框架被设置成沿轨道在一个或多个滚轮上水平滚动。

15.如权利要求1所述的自动化起下钻装置，其中，所述铁钻工还包括泥斗，所述泥斗被设置成包含在分开操作之后包含于所述管状构件的所述第一段与所述第二段的上部内的任何钻井液。

16.如权利要求15所述的自动化起下钻装置，其中，所述泥斗还包括上密封件和下密封件中的至少一个，并且所述上密封件和所述下密封件被设置成将所述泥斗的内部密封至所述管状构件。

17.如权利要求16所述的自动化起下钻装置，其中，所述泥斗还包括排泄管道，所述排泄管道被设置成允许钻井液从所述泥斗流动至钻井液存储部。