[发明专利]可定位支架组件

说明书

本申请作为PCT国际专利申请于2015年12月22日提交，并要求于2014年12月22日提交的美国临时专利申请62/095,395号的优先权，该申请的公开内容在此整体通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及可定位支架组件。可定位支架组件可以用于各种实施方式，例如作为滑出式露营器组件的一部分或者作为用于移动一对杆装载臂或钻杆料仓(magazine)支架的定向钻机的一部分。

背景技术

用于支撑和定位负载的可定位支架组件是已知的。一些可定位支架组件包括齿条齿轮驱动系统，其中一个或多个从动支架臂包括由具有小齿轮的液压或电动式电动机驱动的齿条。在需要这种系统的精确定位的情况下，这些类型的支架组件可能具有限制。例如，由于液压电动机的结构，不能以高精度可靠地确定小齿轮的确切位置。液压流体温度的变化也会影响精度。这些限制类型可能导致控制系统的振荡。这种类型的支架组件也可能需要大量零件，从而导致增加的成本和降低的可靠性。另外，一些实施方式也可能导致(多个)电动机，特别是轴承的过度磨损。此外，许多现有系统需要用于安装(多个)电动机和其他相关部件的大量空间。因此，需要一种耐用且紧凑的可定位支架组件，所述支架组件具有可以被精确和可靠地定位的几个可移动部件。

可定位支架组件的一个非限制性应用是定向钻机应用。定向钻机用于沿着地下的基本水平的路径钻井筒。在钻井筒之后，产品(例如，线缆、管子或类似产品)的长度可以通过该井筒。这种定向钻机不需要挖掘长的沟槽来将一段产品铺设在地下。

典型的定向钻机包括可以相对于地面以倾斜方向对准的细长轨道。驱动头安装在轨道上，以便可沿着轨道的长度移动。驱动头包括围绕基本上平行于轨道的驱动轴线旋转的驱动构件。驱动构件适于连接到一段管子。例如，驱动构件可以包括具有阴螺纹或阳螺纹的螺纹端。

为了提高钻采率，重要的是最大化可以将管子被从定向钻机的料仓装载和卸载的效率。直到最近，管子在钻机的料仓和驱动头之间被手动运输，并且还被手动地从料仓装载和卸载。最近的发展通过自动化具有提高的管子装卸效率。例如，Rozendaal等人的美国专利5,556,253号(′253专利)和Rozendaal的美国专利5,607,280号(′280专利)公开了改进的管装载/卸载装置。′253和′280专利公开了有效利用重力自动从料仓卸载管子的装置。′253和′280专利还公开了每一个都具有管子传输构件的装置，所述管子传输构件自动地在料仓与驱动头之间移动管子。′253和′280专利中公开的装置提供的进步有助于显著提高钻机操作者提高钻井生产率的能力。Novelo的PCT公开申请WO 2012/075289(′289公开申请)还公开了一种系统，该系统包括用于在钻杆料仓和驱动头之间移动管子的滑闸。US 5,556,253；US5,607,280；和PCT WO 2012/075289中的每一个都在此整体通过引用并入本文。

发明内容

本公开的一个方面涉及一种致动装置，所述致动装置通常包括流体缸筒、驱动齿条结构、从动齿条和齿轮结构。流体缸筒装置可包括缸筒和活塞。驱动齿条结构可以通过流体缸筒装置沿着第一方向往复运动。从动齿条可以连接到一从动部件，该从动部件相对于第一方向沿着第二方向往复运动(例如，成角度、共线或平行)。在一个方面，齿轮结构将来自驱动齿条结构的扭矩传递给从动齿条，使得当驱动齿条结构通过流体缸筒装置沿着第一方向移动时，从动齿条和从动部件通过齿轮结构沿着第二方向移动。

总的来说，这种致动装置在一个广泛的方面来说可以促进两个间隔开的点的同步运动。这些间隔开的点可以是例如两个分开的部件上的相应位置或单个部件上的两个间隔开的位置。

在一个示例中，致动装置可以用作水平定向钻井系统的一部分。然而，应当理解的是在其他系统中可以采用类似的益处，其中涉及细长结构的运动，所述细长结构例如仅在露营器滑出情况的示例中也具有一些相应的宽度和/或深度。因此，这些类型的用途被认为在本公开的保护范围内。

在与作为水平定向钻机系统的一部分的致动装置的使用相关联的示例中，一对杆装载臂可以是由致动装置驱动的部件。具体地，要同步移动的两个点中的第一点可以是第一杆装载臂的一部分，而第二点可以是第二杆装载臂的一部分。在该示例中，目标是移动由杆装载臂支撑的杆，使得杆的一个端部处的第一点在由第一杆装载臂支撑时以与由第二杆装载臂支撑的杆的相对端处的第二点同步的方式移动。