[发明专利]具有滑车和顶部驱动装置的井眼钻探设备

说明书

用于移除井眼钻探设备中的顶部驱动装置的方法，例如用于维修和/或更换顶部驱动装置。滑车的框架和顶部驱动装置设置有配合的竖直引导构件，使得所述顶部驱动装置能够相对于所述框架竖直位移且被引导。顶部驱动装置具有在可旋转的头部夹具组件托架上方的操作位置，可旋转的头部夹具组件托架可释放地连接到第一和第二竖直框架构件。为了维修和/或更换顶部驱动装置，该方法包括：从第一和第二框架构件释放可旋转的头部夹具组件托架，移除所述可旋转的头部夹具组件托架，使所述顶部驱动装置相对于所述滑车的所述框架下降，直到所述配合的竖直引导构件脱离，将所述已下降并已脱离的顶部驱动装置移动到远离作业线的维修和/或存储位置。

技术领域

本发明涉及具有滑车和顶部驱动装置的井眼钻探设备，例如，安装在海上钻井船上的井眼钻探设备。

本发明还涉及例如安装在海上钻井船上的井眼钻探设备的顶部驱动装置的可维护性能和维修。

背景技术

在WO2014/182160中公开了一种具有井眼钻探设备的海上船舶，其包括：

-钻塔

-钻台，所述钻台具有井中心，钻管柱沿着作业线可通过该井中心，

-至少一个竖直滑车轨道，其被钻塔支撑，

-滑车，所述滑车沿着所述至少一个竖直滑车轨道被引导，

-主起吊装置，其适配成沿着所述至少一个竖直滑车轨道利用顶部驱动装置来上下移动滑车，以及

-附接到滑车的顶部驱动装置，所述顶部驱动装置包括一个或多个顶部驱动马达(例如，电动顶部驱动马达)以及旋转杆或套筒，所述旋转杆或套筒在所述作业线中延伸并且由所述一个或多个马达驱动以在钻管柱连接到所述顶部驱动时将旋转运动赋予钻管柱。

在WO2014/178709中公开了一种井眼钻探设备，其中滑车包括具有顶部框架构件的框架，该顶部框架构件悬挂于主起吊装置的一个或多个绞盘驱动缆索，并且所述框架具有第一竖直框架构件和第二竖直框架构件，所述第一竖直框架构件和第二竖直框架构件各自的上端部连接到顶部框架构件。这些第一竖直框架构件和第二竖直框架构件在彼此间隔开的位置处从顶部框架构件悬吊。顶部驱动装置通过附接到顶部驱动的齿轮箱的吊环和顶部框架构件上的钩子装置而附接到框架。因此顶部驱动装置由独立于第一竖直构件和第二竖直构件的框架支撑。这些第一竖直构件和第二竖直构件在其下端处承载横梁，该横梁在一个实施方案中经由止推轴承而支撑可旋转的管状杆。该杆适配成通过其下端处的螺纹部分连接到沿着作业线穿入井眼中的钻管柱的顶端。顶部驱动装置可连接到管状杆的上端，从而可通过旋转钻管柱来进行钻井。钻管柱的载荷通过止推轴承和横梁传递到第一竖直框架构件和第二竖直框架构件，并由此传递到悬挂在主起吊装置的顶部框架构件。

在该领域，特别是在海上钻井领域，由于设备故障而导致的停工被认为是一个主要问题。虽然钻井或其它与井眼相关的操作涉及使用大量设备，但研究似乎表明顶部驱动装置是造成不良停工的主要原因之一。

LeTourneau技术钻井系统公司将齿轮箱确定为这方面的关键组件，并开发出一种空心轴电驱动马达，该马达可作为由马达驱动的旋转输出杆或套筒的直接驱动装置。这去掉了齿轮箱，但仍需要马达的特殊设计。值得注意的是，套筒的这种直接驱动设计也是本发明范围内的一种选择，但传统上，并且也在本发明的范围内，顶部驱动装置可包括连接到齿轮箱或变速箱壳体的一个或多个马达。

在US20130090200中也提出了顶部驱动可靠性的问题，并公开了电动机和旋转套筒之间的传动装置的替代结构。

该领域的其它发展集中在增强设备(包括顶部驱动)的维护计划，以防止发生故障。

尽管迄今为止努力减少停工时间，但顶部驱动装置的故障仍然以钻井设备非常昂贵的停工时间为代价而发生着。