[发明专利]顶驱设备

说明书

本申请是名称为“顶驱设备”、国际申请日为2008年3月14日、国际申请号为PCT/GB2008/050178、国家申请号为200880010429.1的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及顶驱设备及其夹具，本发明还涉及用于将转子和与之螺纹连接的零件夹紧在一起的方法，该方法尤其是、但不限于用于将井眼顶驱设备的转子和另一个零件、例如泥浆护罩、护罩接头或钻柱防喷阀夹紧在一起。夹具可用于将泥浆护罩和护罩接头夹紧在一起。

背景技术

在油或气井施工的钻孔过程中，钻头布置在钻柱的端部，其旋转以穿过地层钻出钻孔。被称为钻井泥浆的钻井流体经由钻柱而被泵送到钻头，以润滑钻头。钻井泥浆还用于将钻头产生的钻屑及其他固体通过钻柱与钻孔之间形成的环形空间携带至地表。钻井泥浆的密度被严格控制，以防止钻孔塌陷并保证最佳地进行钻井。钻井泥浆的密度影响钻头的钻进速度。通过调整钻井泥浆的密度，在可能发生钻孔塌陷的不利情况下，改变钻进速度。钻井泥浆含有昂贵的合成油基润滑剂，所以通常要回收和再次使用用过的钻井泥浆，但是这需要从钻井泥浆中去除固体。

用于钻孔、例如油气井的顶驱设备是用于钻孔的两种通用设备之一，另一种是转盘设备。顶驱设备通常包括一主体，所述主体安放有用于旋转驱动轴的马达，所述驱动轴具有可连接于单根管、管立根或管柱的接头。管材可以是下列中的任意：钻杆、套管、筛管、优质管材或用于井眼例如油气井的施工、保养和维修的任何其他管材。顶驱设备通常布置在钻机井架上的大体竖直的轨道上。顶驱设备利用绕过连接于顶驱设备的游动滑车上的天车的绳索在轨道上提升和下放。所述绳索被卷绕在通常被称为绞车的绞盘上，并利用该绞盘卷起和放出。顶驱设备因而可用于将管材下入井眼和从井眼取出；转动钻柱以便于钻井眼；以及相对于悬挂在井眼中的管柱转动单根管或管立根，以从钻柱的管柱上螺纹连接或断开管材，从而加长或缩短管柱。吊卡通常依赖于附着于顶驱的联接件从而便于操纵管材并与接头对齐以便与之连接及断开。顶驱设备还可用于连接被动或主动卡盘和/或旋转大钳，以便于使管材与管柱连接和断开。

现有技术披露了各种设备，所述设备用于将顶驱轴或从螺纹连接于另一个零件的顶驱悬挂的管柱的一部分、例如连接于泥浆护罩的顶驱轴或泥浆护罩与另一个零件、例如护罩接头夹紧在一起。共同拥有的美国专利号7,188,686披露了一种现有的夹紧设备，所述夹紧设备用于将例如螺纹连接于另一个零件的顶驱设备与该零件夹紧在一起。美国专利4,458,768；5,433,279；6,276,450；4，813,493；6,705,405；4,800,968；4,878,546；4,872,577；4,753,300；6,536,520；6,679,333披露了各种各样的顶驱设备。在此引入所有这些专利的全部内容以用于所有目的。

发明内容

依照本发明，提供了一种顶驱设备，其包括马达、转子和螺纹连接于转子的零件，顶驱设备还包括用于防止转子与零件之间的旋转的夹具，其中，转子具有一突起，零件具有另一突起，夹具具有接收所述突起和另一突起以防止转子与零件之间的旋转的接收器。其特征在于，所述接收器包括用于接触所述突起的至少第一组齿和用于接触所述另一突起的至少第二组齿。

优选地，所述突起和所述另一突起均为齿。有利的是，所述突起和所述另一突起均为多个齿。转子和零件优选具有圆形端部，所述圆形端部具有使液体通过的流动路径，所述多个齿布置在圆形端部上，并大体上垂直于圆形端部、并与转子和零件的轴线成一条直线地布置。优选地，转子具有外径，所述突起从转子的具有比外径小的较小直径的部分突出。作为选择，所述突起从所述较小直径突出到小于外径的直径。作为选择，突起从所述较小直径突出到等于外径的直径。作为选择，突起从所述较小直径突出到大于外径的直径。

优选地，第二组齿的突起数量与第一组齿的突起数量不同。有利的是，第二组齿的突起数量与第一组齿的突起数量相差一个。

优选地，所述组齿形成一花键，所述花键允许竖向移动，但阻止转子与零件之间的旋转运动。优选地，第一组齿处于第一平面内，第二组齿处于第二平面内，第一平面在第二平面上方。

有利的是，第一组齿和第二组齿布置在用于抵抗转子与零件之间的扭矩的主体上。优选地，所述主体由铸造金属制成。有利的是，主体具有基本上圆形的内面，主体包括至少两个区段，所述区段是可动的，以打开一喉部，转子和零件可以坐落在所述喉部内。优选地，主体包括三个或三个以上区段。优选地，夹具包括用于将多个夹具区段中的两个相邻夹具区段可释放地锁定在一起的锁定设备。