CN101512099A - 用于钻井眼的顶部驱动设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于钻井眼的顶部驱动设备，该顶部驱动设备包括主体(17)、马达设备(14)、主轴(110)和从主轴(110)悬挂下来的构件(24、26)，其特征在于主轴(110)包括用于在主轴(110)和构件(24、26)之间传递转矩的转矩传递设备(116、126)和用于在主轴(110)和构件(24、26)之间传递载荷的独立载荷传递设备(114、142)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于钻井眼的顶部驱动设备，尤其但不排它地涉及用于钻油气井的顶部驱动设备。
背景技术
在构造油井或气井的钻井眼过程中，钻头设置在钻柱的端部，使钻头旋转以钻出穿过地层的井眼。被称为“钻井泥浆”的钻井液经由钻柱泵送到钻头以润滑钻头。钻井泥浆也用于将由钻头产生的钻屑以及其他固体经由形成在钻柱和井眼之间的环形空间传送到地面。严格控制钻井泥浆的密度以防止井眼崩塌并且确保最佳地进行钻井。钻井泥浆的密度影响钻头的进尺速度。在可能发生井眼崩塌损害的情况下，通过调整钻井泥浆的密度来改变进尺速度。钻井泥浆包括昂贵的合成油基润滑剂，因此通常回收和再次使用用过的钻井泥浆，但是这需要将固体从钻井泥浆中除去。
用于钻比如油气井的井眼的顶部驱动设备是用于钻井眼的两种通用型设备之一，另一种是转盘设备。顶部驱动设备通常包括容纳马达的主体，该马达用于使驱动轴旋转，驱动轴具有可连接到管单根、管立根或管柱等管上的上的接头。该管可能是下述管中的任一种：钻杆、套管、衬管、优质管或用于比如油气井的井眼的构造、维护和修理的任何其它此类管。顶部驱动设备通常设置在钻机井架上的大体竖直的轨道上。顶部驱动设备利用连接到顶部驱动设备上的游动滑车上的天车上方的绳索在轨道上提升和下放。使用通常称为绞车的绞盘使该绳索卷起和放出。顶部驱动设备因而可用于将管下入井眼和从井眼取出；使钻柱旋转以便于钻井眼；和使管单根或管立根相对于悬持在井眼中的管柱旋转，从而使管与钻柱中的管柱螺纹连接或分离以便加长或缩短管柱。吊卡通常依赖于附接于顶部驱动设备上的连接件从而便于操纵管并与接头对准以便与其连接和分离。顶部驱动设备还可用于与被动式或主动式星形接头(spider)结合和/或与旋转钳结合从而便于管与管柱的连接和分离。
现有技术公开了各种顶部驱动设备；例如，但不限于下列美国专利给出的示例性顶部驱动设备及其部件：4,458,768；4,807,890；4,984,641；5,433,279；6,276,450；4,813,493；6,705,405；4,800,968；4,878,546；4,872,577；4,753,300；6,007,105；6,536,520；6,679,333；6,923,254，在此引入所有这些专利的全部内容以用于所有目的。
驱动轴或驱动“杆”具有螺纹连接到其上的各种部件，例如，泥浆防溅盒设备或上部内防喷器。不当处理或巨大的应力会损坏位于驱动杆或驱动轴的端部上的螺纹。这种损坏可导致人员伤亡，钻机停工的高成本和驱动杆的高额更换或修理费用。
在某些现有技术系统中，用于将钻杆连接至驱动轴、杆、动力旋转接头(swivel)或标准旋转接头的标准连接方法是带有肩部的螺纹连接。螺纹的性质使得螺纹根部的应力高并且常常难以检查出螺纹裂纹。随着钻压增加(例如，因为石油勘探已经在地层中越来越深入)，钻具接头的螺纹中的应力也增加。由于钻机(包括那些在漂离海岸的同时进行钻进的钻机)的性质，在驱动轴和钻杆之间有时存在动态偏移，除了压力、钻进转矩和钻杆组件的支承之外，这种偏移会将力矩引入螺纹连接。因为在偏移的同时驱动轴是旋转的，有可能存在疲劳损伤累积。如果足够严重，这将可能导致疲劳破裂的产生和蔓延。这可能导致钻具接头发生故障。当疲劳破裂已经蔓延到该轴的外部时，发生部件故障。一旦出现故障就要关闭钻机来修理故障部件。这表示由于生产延误损失了收益并且损失了承包商的可获益时间。
钻井液常常是通过钻杆引入的，在钻杆和与钻杆连接的部件之间(例如上部内防喷器)需要一个或多个密封件。
发明内容
对于顶部驱动装置、钻井旋转接头或动力旋转接头的驱动轴或杆来说，需要更牢固的连接部件，其对疲劳不太敏感并更易于检查。需要用于密封驱动杆和与其连接的部件之间的界面的有效结构。需要用于将转矩从驱动杆传递到位于其下方的部件的有效结构。
根据本发明，提供了一种用于钻井眼的顶部驱动设备，该顶部驱动设备包括主体、马达设备、主轴和从该主轴悬挂下来的构件，其特征在于该主轴包括用于在主轴和构件之间传递转矩的转矩传递设备和用于在主轴和构件之间传递载荷的独立载荷传递设备。
载荷传递设备优选支承连接在轴或杆之下的部件重量，包括但不限于钻柱的重量。
优选地，转矩传递设备包括至少一个位于主轴上的花键和至少一个位于构件上的花键。有利地，该转矩传递设备包括多个位于主轴上的花键和多个位于构件上的花键。多个花键优选为一系列凸峰和凹谷，这些凸峰和凹谷有利地设置为垂直于扭矩和转矩的传递方向。优选地，花键位于主轴的底端部和构件的顶端部。
有利地，载荷传递设备包括位于主轴中的凹部，并且其中构件包括主体、至少一个齿和帽，外壳按照选择使至少一个齿保持在凹部中。优选地，存在用于至少一个齿的一个凹部。有利地，存在用于多个齿的一个凹部。优选地，该凹部是环形槽。该凹部可以具有倒角的下边缘，该下边缘优选对应于齿的轮廓。
优选地，外壳是承载环外壳。有利地，承载环外壳包括螺纹并且主体包括螺纹，使得承载环外壳能可动地螺纹连接到主体上。优选地，承载环外壳可从主体上螺纹拆卸下来。
有利地，至少一个齿设置在承载环上。优选地，该齿与例如由同一片材料加工而成的齿是一体的。优选地，至少一个齿设置在形成承载环的至少两部分中的至少一个部分上。优选地，尽管形成承载环的部分可以是许多部分，可以使用两个180度的部分或三个120度的部分来形成承载环。有利地，该至少一个齿包括至少一个斜角形边缘。优选地，该斜角形边缘位于底部边缘上。优选地，外壳包括位于至少一个齿之上的顶部部分和用来将载荷传递给主体的套筒部分，其中该套筒部分使至少一个齿保持在凹部中。
有利地，该载荷传递设备包括位于主轴中的凸出部并且其中构件包括主体、至少一个凹部和帽，外壳按照选择将凹部保持在凸出部上方。优选地，外壳是承载环外壳。有利地，承载环外壳包括螺纹并且主体包括螺纹，使得承载环外壳能可动地螺纹连接到主体上。优选地，承载环外壳可从主体上螺纹拆卸下来。有利地，至少一个凹部设置在承载环中。优选地，凹部与例如由同一片材料轧制而成的承载环是一体的。有利地，至少一个凹部设置在形成承载环的至少两部分中的至少一个中。优选地，尽管形成承载环的部分可以是许多部分，可以使用两个180度的部分或三个120度的部分形成承载环。优选地，外壳包括位于承载环上方的顶部部分和用来将载荷传递给主体的套筒部分，其中套筒部分将承载环中的凹部保持在至少一个齿之上。优选地，至少一个凹部包括至少一个斜角形边缘。优选地，斜角形边缘位于底部边缘上。
有利地，该外壳包括扳手平面(wrench flat)，该扳手平面有利于使外壳和构件之间的螺纹上紧，并且优选地有利于获得适当的连接转矩。
优选地，在主轴和构件之间设置密封件。有利地，构件包括凹部并且密封件位于凹部中。有利地，主轴具有通孔以便允许钻井泥浆通过其中。有利地，构件具有通孔以便允许钻井泥浆通过其中。优选地，密封件在主轴和构件之间提供密封以使得钻井泥浆可流过通孔，防止钻井泥浆在其间渗漏出。优选地，密封件设置在构件的端面中，使得在使用过程中密封件紧靠主轴端面。优选地，构件的通孔具有比主轴的通孔更大的内径。
有利地，构件是下列部件中的至少一个或包括下列部件中的至少一个：防喷器；内防喷器(IBOP)；泥浆防溅盒设备；偏移联接件；钻柱；套管柱；测量载荷装置；柔性接头；和保护接头。
有利地，主轴是钻杆和钻轴之一。优选地，主轴的底端部没有螺纹。
本发明还提供了一种用于将转矩从顶部驱动设备的主轴传递到构件的方法，该方法包括使主轴旋转的步骤，由此通过至少一个花键将转矩传递到构件。
本发明还提供了一种用于钻井眼的顶部驱动装置或旋转接头，该顶部驱动装置包括主体、马达设备和主轴，其特征在于该主轴包括用于在主轴和构件之间传递转矩的转矩传递设备和用于在主轴和构件之间传递载荷的独立载荷传递设备。
在一个特定方面，顶部驱动设备的主轴连接到驱动杆上并且该驱动杆非螺纹连接到另一部件上。在某些方面，该另一部件是非螺纹连接到驱动杆上的上部内防喷器。
如果出现螺纹损坏的话，则螺纹损坏会出现在载荷外壳的螺纹处，与拆下轴或杆并且更换或修理轴或杆相比，这可以用更少的费用相对容易地进行拆卸与更换。
在某些方面，储备待用的根据本发明的第二连接组件允许在现场直接更换连接组件，因而由于快速更换降低了钻机停工的成本。然后最初的连接组件可以以方便的速度进行清洗和检查(如果必要还可进行修理)并且一旦确认结构完整就放在一边用于下一次的现场交换更换。
在至少某些方面，本发明公开了一种用于井眼操作的驱动系统，该驱动系统具有：主体、马达设备、主轴和部件，所述主轴从主体伸出并可由马达使其旋转，主轴具有顶端部和底端部，所述部件靠近主轴的底端部并且非螺纹连接到该主轴上。
在至少某些方面，本发明公开了一种用于井眼操作的顶部驱动设备(例如，顶部驱动装置或动力旋转接头)。
在某些方面，当组装时，连接到下部部件(例如内防喷器)的驱动杆保持的状态使得用于密封杆/部件界面的密封件保持密封接触。由于钻杆将要支承的重量，例如通过承载环外壳和内防喷器之间的螺纹连接来提供这种预加载。在某些方面，为了保持密封，预加载力大于将施加到杆上的最大竖直载荷和由于将要流过该杆的流体迫使杆与例如内防喷器的部件分开的压力所产生的分离力的合力。在一方面，扳手用来将凸耳突起(扳手平面)接合在承载环外壳上用于保持其固定不动，同时驱动杆由马达驱动使其旋转从而使得连接具有所需预加载。可选地，使用两个设备上的螺栓和相应的孔来施加预加载或者使用液压油缸来施加预加载，并且插入一个或多个保持键以在预加载的情况下将两个设备保持在一起。
本发明还公开了一种用于两个管形构件之间的连接件，该连接件包括用于在两个管形构件之间传递转矩的转矩传递设备和用于在两个构件之间传递载荷的独立载荷传递设备。
附图说明
为了更好地理解本发明，现在将参照附图通过举例进行说明，其中：
图1是根据本发明的顶部驱动设备在使用过程中的示意图；
图2A是图1所示的顶部驱动设备的一部分的侧向剖视图，其包括杆、承载环外壳、承载环和构件；
图2B是图2A所示的部件的分解图；
图3A是图2A所示的杆的侧视图；
图3B是图3A所示的杆的俯视图；
图3C是图3A所示的杆的仰视图。
图3D是图3A所示的杆的仰视透视图；
图4A是图2A所示承载环的一部分的侧视图；
图4B是图4A所示承载环的一部分的俯视图；
图4C是图4A所示承载环的一部分的仰视图；
图4D是图4A所示承载环的一部分的俯视透视图；
图5A是图2A所示的承载环外壳的侧视图；
图5B是图5A所示的承载环外壳的俯视图；
图6A是图2A所示的构件的侧视图；
图6B是图6A所示的构件的俯视图；
图6C是图6A所示的构件的仰视图；
图6D是图6A所示的构件的仰视透视图；
图7是根据本发明的连接件的侧向剖视图；和
图8是根据本发明的连接件的侧向剖视图。
具体实施方式
图1图示了根据本发明的顶部驱动系统10，该系统在结构上由井架11支承。该系统10具有多个部件，包括：顶部驱动装置14、(示意性显示的)主轴16、外壳17、钻柱19和钻头20。这些部件一起从游动滑车12悬挂下来。钢丝绳(未示出)绕游动滑车12运行并向上到达固定到靠近井架11顶部的位置上的天车(未示出)处。然后钢丝绳(未示出)绕绞车(未示出)缠绕。绞车(未示出)的起动使钢丝绳(未示出)缠绕或绕出从而举升和下放游动滑车12以及因而举升和下放从其上悬挂下来的顶部驱动装置14。与井架11连接的轨道22上引导该顶部驱动装置以引导部件的竖直运动。在利用顶部驱动装置或其组件进行操作期间(例如在钻井期间)所产生的转矩的反作用力通过可动的带吊卡的管抓(dolly)或其他支承装置(未示出)传递到井架11。
主轴16延伸穿过马达外壳17并连接到该主轴之下的部件(“杆”或“轴”—“杆”可包括多根杆和多根轴)上。轴26非螺纹连接到IBOP(内防喷器)组件24的上端部，该上端部是一系列部件和/或总称为钻柱19的管形构件中的第一个部件。钻柱19的相对端部螺纹连接到钻头20上。
在操作期间，装入外壳17内的马达设备15(示意性显示)使主轴16旋转，随后使钻柱19和钻头20旋转。钻头20的旋转产生地层钻孔21。泵送到顶部驱动设备中的流体经过主轴16、钻杆18、钻柱19、钻头20进入地层钻孔21的底部。当泵送的流体经过地层钻孔21向上穿过由钻头20的外表面和钻孔21的壁所形成的环形空间时，由钻头20去除的钻屑从地层钻孔21的底部清除出去。通用的吊卡29从顶部驱动设备悬挂下来。
各种部件可连接到主轴16上并且位于主轴16之下；例如但不限于，如示意性显示的部件24和26的部件，在某些方面，非限制性地，部件可以是上部内防喷器24和下部内防喷器26。在根据本发明的其它系统中，部件24是泥浆防溅盒设备、载荷测量装置、柔性接头或保护接头。
连接组件40(根据本发明的任一种)将部件24非螺纹连接到主轴16上。该轴16可能是钻杆或钻轴。
图2A到6D图示了根据本发明的系统100，用于将钻杆(例如由顶部驱动装置的马达驱动)非螺纹连接到另一个部件上，例如泥浆防溅盒系统或上部内防喷器。
该系统100具有利用连接组件130非螺纹连接到上部内防喷器120上的钻杆110，该连接组件具有承载环140和承载环外壳150。在一方面，该承载环140包括两个部分140a、140b。
可以是任何适宜长度的钻杆110具有下端部112，在该下端部上方是环形凹部114。一系列间隔的花键116从钻杆110的下端部112突出。流体流动孔118从钻杆110的顶部伸到底部。
上部内防喷器120具有带有螺纹124和一系列间隔的花键126的上端部122，这些花键与钻杆110的花键116配合以便将转矩从钻杆110传递到上部内防喷器120。流体流动孔128从上部内防喷器120的顶部伸到底部并且与孔118流体连通。凹部129中的密封件127密封上部内防喷器/钻杆的界面。凹部129是朝上的凹部并且密封件127紧靠钻杆110的下水平端表面(如图2A中所示的)。密封件127防止流过上部内防喷器和钻杆的流体渗漏出。当然，凹部可以位于驱动杆的端部上而密封件向下突出以密封接触与驱动杆连接的部件。
承载环140具有从承载环140的主体144向内突出的凸出部142。该承载环凸出部142(其一半位于各个承载环半部140a、140b上)突出到钻杆110的凹部114中。
凸出部142通过具有内螺纹152的承载环外壳150保持在凹部114中，该内螺纹152用于与上部内防喷器120的螺纹124螺纹配合从而将承载环外壳150连接到上部内防喷器120上并且使承载环140保持到位。钻杆110之下的载荷被传递到承载环外壳150，从该外壳传递到承载环140，从承载环140传递到钻杆110，因此绕过钻杆110的下部。孔158延伸穿过承载环外壳150以容纳钻杆110。扳手平面152从外壳150突出来。
图7显示了根据本发明的系统200(类似于系统100)，其包括驱动轴、具有带凹槽214的下端部212的顶部驱动杆210，该凹槽214具有凹槽壁215、上圆角216和下圆角218。下圆角218具有的半径相对大于位于某些带螺纹的现有技术顶部驱动杆上的螺纹的通常半径。这些下圆角218可以承受的应力高于通常的带螺纹顶部驱动杆所承受的应力。
承载环220具有的凸出部222的尺寸、结构和位置都适合于接合于槽214中。
外壳230环绕承载环220并且具有带有内螺纹234的下端部232。扳手平面236从外壳230突出来。
外壳230螺纹连接到位于外壳230下面的部件(在此所公开的任何一种)上。如所示的，该部件是带有上端部242的上部内防喷器240(部分显示)，该上端部具有与外壳230的螺纹234螺纹配合的外螺纹244。
与带有螺纹杆的通常连接件相比，该系统200的整体结构导致强度相对增加。例如由于下圆角218的大半径，杆上的应力减小。外壳230和其下的部件(例如内防喷器240)上的螺纹容易检查并且外壳230和环220相对易于拆卸和更换。
图8图示了根据本发明的系统100a，其与图2A中的系统100类似(相同的附图标记表示相同的部件)。
系统200具有利用连接组件130a非螺纹连接到上部内防喷器120上的钻杆110a(例如由顶部驱动装置的马达驱动)，该连接组件130a具有承载环140a和承载环外壳150。在一方面，承载环140a包括两个半部(例如，类似于半部140a、140b，但是具有如下所述的凸出部)。
可以是任何适宜长度的钻杆110a具有下端部112。一系列间隔的花键116从钻杆110a的下端部112突出来。流体流动孔118从钻杆110a的顶部伸到底部。
承载环140a具有凹部142a。钻杆110a的环形凸出部110b突出到凹部142a中。可选地，代替完整的环形凸出部110b的是，可以使用具有足够尺寸和质量的一个、两个或更多个间隔的载荷构件凸出部；和/或提供间隔的凸出部来代替只有一个或多个相应载荷构件凹部的环。
凸出部110b通过具有内螺纹152的承载环外壳150保持在凹部142a中，该内螺纹用于与上部内防喷器120的螺纹124螺纹配合从而将承载环外壳150连接到上部内防喷器120上并且将承载环140保持到位。
钻杆110a之下的载荷被传递到承载环外壳150，从外壳传递到承载环140a，从承载环140a传递到钻杆110a，因此绕过钻杆110a的下部。孔158延伸穿过承载环外壳150以容纳钻杆110。扳手平面152从外壳150突出来。图8不是按比例绘制的。承载环外壳150的内径(和总质量)可以随着承载环尺寸的相应增加根据所需的强度而增加。
因此，至少在某些实施例，本发明公开了一种用于井眼操作的驱动系统，该驱动系统包括：主体、马达设备、主轴和部件，该主轴从主体伸出并由马达旋转，主轴具有顶端部和底端部，部件邻近主轴的底端部并且非螺纹连接到主轴上。这种系统以任何可能的组合方式具有下列特征中的一个或一些：用于将主轴非螺纹连接到部件上的连接组件，连接组件具有带有在承载环上向内部突出的凸出部的承载环和承载环外壳，主轴具有与承载环的凸出部相对应的环绕主轴的凹部，凸出部位于凹部内，承载环外壳可连接到主轴之下的部件上，并且该承载环外壳邻近承载环并且环绕承载环从而使承载环相对于主轴保持到位；驱动系统是顶部驱动设备，并且主轴是顶部驱动设备的驱动杆；其中主轴具有外表面，凹部具有内壁，下圆角从内壁伸到主轴的外表面，并且该下圆角的位置适合于支承部件和与该部件连接的其他物件；其中部件包括钻柱；承载环外壳具有便于使承载环外壳旋转的一系列间隔的扳手平面；承载环外壳具有带有内螺纹的下端部，该内螺纹适合于与部件的外螺纹螺纹配合；承载环由多个可绕主轴安装并且与主轴接触的至少两个部分组成；位于主轴下端部上的一系列间隔的转矩传递花键用于接合位于部件内部上的一系列相应花键；承载环外壳具有带有内螺纹的下端部，该内螺纹适合于与部件的外螺纹螺纹配合；承载环由多个可绕主轴安装并且与主轴接触的至少两个部分组成；位于主轴下端部上的一系列间隔的转矩传递花键用于接合位于部件内部上的一系列相应花键；主轴的底端部没有螺纹；和/或主轴具有纵轴线和位于底端部的底表面，该底表面垂直于主轴的纵轴线，主轴和部件中的一个具有密封凹部和部分设置在密封凹部中的端密封，该端密封用于密封主轴和部件之间的界面。
因此，本发明在至少某些但不一定是全部实施例中提供了一种用于井眼操作的顶部驱动设备，该顶部驱动设备具有：主体；马达设备；主轴，主轴从主体伸出并且由马达使其旋转，该主轴具有顶端部和底端部；部件，该部件非螺纹连接到主轴上，该部件具有带有外螺纹的端部；用于将主轴非螺纹连接到部件上的连接组件；和位于主轴下端部的一系列间隔的转矩传递花键，用于接合位于部件上的一系列相应花键。
因此，本发明在至少某些实施例中提供了一种用于将井眼操作的驱动系统的驱动轴连接到部件上的方法，该方法包括：将驱动系统的驱动轴放在部件之上，该驱动系统包括主体、马达设备、从主体伸出并由马达使其旋转的主轴和可非螺纹连接到主轴上的部件，该主轴具有顶端部和底端部；和将驱动轴非螺纹连接到部件上。这种系统以任何可能的组合方式具有下列特征中的一个或一些：驱动系统是顶部驱动设备，驱动轴是顶部驱动杆；驱动系统包括用于将驱动轴非螺纹连接到部件上的连接组件，该连接组件包括带有在承载环内部突出的凸出部的承载环和承载环外壳，该主轴具有与承载环的凸出部相对应环绕主轴的凹部，凸出部位于凹部内，承载环外壳可螺纹连接到驱动轴之下的部件上并且邻近承载环从而将承载环相对于驱动轴保持到位，该方法进一步包括将驱动轴的底端部插入部件中，将承载环绕驱动轴放置，使凸出部位于凹部中，将承载环外壳放在承载环上方，和连接承载环外壳和该部件；主轴具有位于主轴下端部上的一系列间隔的转矩传递花键，部件具有位于其内部的一系列相应花键，该方法进一步包括通过位于主轴下端部上的一系列转矩传递花键、通过位于部件内部的一系列相应花键将转矩传递到部件；驱动轴具有纵轴线和用于使流体流过驱动轴的贯穿其中的轴流动孔，部件具有用于使流体流过部件的贯穿其中的部件流动孔，该轴流动孔与该部件流动孔流体连通，驱动轴具有位于底端部的底表面，该底表面垂直于驱动轴的纵轴线，部件具有密封凹部和部分设置在密封凹部中的端密封，该端密封密封接触主轴的底表面，驱动轴底端部在轴和部件界面处接触该部件，该方法进一步包括使用密封件防止经过轴和部件界面的流体渗漏；和/或保持驱动轴和部件上的预加载从而保持密封件与驱动轴的密封接触。
因此，本发明在至少某些实施例中提供了一种用于井眼操作的顶部驱动轴，该顶部驱动轴具有：主体，该主体具有底部、顶部、外部、和由上至下贯穿其中的流体流动孔；位于主体外部的载荷凹部；和载荷凹部设置用于接收可拆卸地固定于载荷凹部中的载荷构件。
Claims (27)
1.一种用于钻井眼的顶部驱动设备，该顶部驱动设备包括主体(17)、马达设备(14)、主轴(110)和从主轴(110)悬挂下来的构件(24、26)，其特征在于，所述主轴(110)包括用于在所述主轴(110)和所述构件(24、26)之间传递转矩的转矩传递设备(116、126)以及用于在所述主轴(110)和所述构件(24、26)之间传递载荷的独立载荷传递设备(114、142)。
2.如权利要求1所述的顶部驱动设备，其中所述转矩传递设备(116、126)包括位于所述主轴(110)上的至少一个花键(116)和位于所述构件(24、26)上的至少一个花键(126)。
3.如权利要求1所述的顶部驱动设备，其中所述转矩传递设备(116、126)包括位于所述主轴(110)上的多个花键(116)和位于所述构件上的多个花键(126)。
4.如权利要求1、2或3所述的顶部驱动设备，其中所述负载传递设备(130、140)包括位于所述主轴(110)中的凹部(114)，所述构件包括主体(120)、至少一个齿(142)和外壳(130)，所述外壳(130)按照选择使所述至少一个齿(142)保持在所述凹部(114)中。
5.如权利要求4所述的顶部驱动设备，其中所述外壳(130)是承载环外壳。
6.如权利要求5所述的顶部驱动设备，其中所述承载环外壳(130)包括螺纹(124)并且所述主体(120)包括螺纹，使得所述承载环外壳(130)能可动地螺纹连接到所述主体(120)上。
7.如权利要求4、5或6所述的顶部驱动设备，其中所述至少一个齿(142)设置在承载环(140)上。
8.如权利要求4、5或6所述的顶部驱动设备，其中所述至少一个齿(142)设置在形成承载环(140)的至少两个部分中的至少一个部分上。
9.如权利要求4至8中任一项所述的顶部驱动设备，其中所述至少一个齿(114)包括至少一个斜角形边缘(218)。
10.如权利要求4至9中任一项所述的顶部驱动设备，其中所述壳体(130)包括位于至少一个齿(142)上方的顶部部分和用于将载荷传递到所述主体(120)的套筒部分，其中所述套筒部分使所述至少一个齿(142)保持在所述凹部(114)中。
11.如权利要求1、2或3所述的顶部驱动设备，其中所述负载传递设备(130、140a)包括位于所述主轴(110a)中的凸出部(110b)，所述构件(24、26)包括主体(120)、至少一个凹部(142a)和外壳(130)，所述外壳(130)按照选择使所述凹部(142a)保持在所述凸出部(110b)的上方。
12.如权利要求11所述的顶部驱动设备，其中所述外壳(130)是承载环外壳。
13.如权利要求12所述的顶部驱动设备，其中所述承载环外壳(130)包括螺纹(124)并且所述主体(120)包括螺纹，使得所述承载环外壳(130)能可动地螺纹连接到所述主体(120)上。
14.如权利要求11、12或13所述的顶部驱动设备，其中所述至少一个凹部(142a)设置在承载环(140a)中。
15.如权利要求11、12或13所述的顶部驱动设备，其中所述至少一个凹部(142a)设置在形成承载环(140a)的至少两个部分中的至少一个部分中。
16.如权利要求14至15中任一项所述的顶部驱动设备，其中所述壳体(130)包括位于承载环(140a)上方的顶部部分和用于将载荷传递到所述主体(120)的套筒部分，其中所述套筒部分使位于所述承载环(140a)中的所述凹部(142a)保持在所述至少一个齿(110b)上方。
17.如权利要求11至16中任一项所述的顶部驱动设备，其中所述至少一个凹部(142a)包括至少一个斜角形边缘。
18.如权利要求4至17中任一项所述的顶部驱动设备，其中所述外壳包括扳手平面(152)。
19.如在前权利要求中任一项所述的顶部驱动设备，其中密封件(127)设置在所述主轴(110)和所述构件(24、26)之间。
20.如权利要求19所述的顶部驱动设备，其中所述构件(24、26)包括凹部(129)并且所述密封件(127)位于所述凹部(129)中。
21.如在前权利要求中任一项所述的顶部驱动设备，其中所述主轴(110)具有通孔从而允许钻井泥浆穿过其中。
22.如在前权利要求中任一项所述的顶部驱动设备，其中所述构件(24、26)具有通孔从而允许钻井泥浆穿过其中。
23.如在前权利要求中任一项所述的顶部驱动设备，其中所述构件(24、26)包括下列部件中的至少一个：防喷器；内防喷器(IBOP)；泥浆防溅盒设备；偏移联接件；钻柱；套管柱；载荷测量装置；柔性接头和保护接头。
24.如在前权利要求中任一项所述的顶部驱动设备，其中所述主轴(110)是钻杆和钻轴之一。
25.如在前权利要求中任一项所述的顶部驱动设备，其中所述主轴(110)的底端部没有螺纹。
26.一种用于将转矩从顶部驱动设备的主轴传递到构件的方法，该方法包括使主轴旋转的步骤，由此转矩通过至少一个花键传递到所述构件上。
27.一种用于钻井眼的顶部驱动装置或旋转接头，该顶部驱动装置包括主体(17)、马达设备(14)、主轴(110)，其特征在于所述主轴(110)包括用于在所述主轴(110)和构件(24、26)之间传递转矩的转矩传递设备(116、126)以及用于在所述主轴(110)和所述构件(24、26、19、120、240)之间传递载荷的独立载荷传递设备(114、142)。
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