CN101960085B - 便于组装和架设钻机的方法与相关钻机 - Google Patents

便于组装和架设钻机的方法与相关钻机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种便于组装和架设钻机的方法，该钻机包括结构(11，12)和桅杆式井架(20，30)，桅杆式井架(20，30)至少包括第一桅杆式井架段(20，120)和第二桅杆式井架段(30，130)，该方法包括如下步骤：使所述第一桅杆式井架段(20，120)与所述结构(11，12)连接，第一桅杆式井架段(20，120)具有第一连接设备(26，27，126，127)，使用运载工具移动所述第二桅杆式井架段(30，130)使其邻近第一桅杆式井架段(20，120)，第二桅杆式井架段(30，130)具有第二连接设备(36，37，136，137)，以及移动该第一段(20，120)以便使第一连接设备(26，27，126，127)与第二连接设备(36，37，136，137)接触并与第二连接设备接合，从而将第一桅杆式井架段(20，120)紧固至第二桅杆式井架段(30，130)。

Description

便于组装和架设钻机的方法与相关钻机
技术领域
本发明涉及便于组装和架设钻机的方法与设备，特别是但不限于便于组装和架设可移动陆地钻机的桅杆式井架(mast)的方法与设备。
背景技术
现有技术公开了多种用在钻孔和井筒操作中的钻机以及钻机组装的方法；例如但不限于，在美国专利2,857,993、3,340,938、3,807,109、3,922,825、3,942,593、4,021,978、4,269,395、4,290,495、4,368,602、4,489,526、4,569,168、4,821,816、4,831,795、4,837,992、6,634,436、6,523,319、6,994,171、7,306,055、7,155,873和7,308,953以及这些专利所引用的参考文献中公开的钻机及组装方法一所有这些专利在此完全引入以用于各种目的。
在许多钻孔操作中，钻机及有关的系统、装备和设备被运送到现场，组装，然后拆卸。钻机及其零部件的易于运输和组装是重要的。与陆地钻机及有关装备相关的成本能够以每小时或以每天为基准来计算，因而，需要有效的组装、拆卸、运输和设立(setup)操作。
美国专利3,922,825公开了一种钻机，该钻机具有固定下部结构底座和安装在其上的可动下部结构底座，所述可动下部结构底座联接到固定下部结构底座，并且在一系列支柱(strut)上直立地摆动至升高位置中，所述支柱在每一端都通过旋转连接部而与固定底座连接。否则的话，可动底座是固定的，因为在不使用辅助吊车或类似设备的情况下，固定底座和可动底座都不是可移动的或可重新定位的。利用安装在辅助绞盘车上的绞盘升高可动下部结构底座和钻孔桅杆式井架。
美国专利3,942,593公开了一种移动式钻机设备，其具有可以拖车载运的伸缩型桅杆式井架和分开的可分段式下部结构组件，可分段式下部结构组件包括钻机底座、工作底板和轨道结构。桅杆式井架通过辊子运送到下部结构的顶部并通过液压升高设备升高到直立位置。使用这种系统，桅杆式井架组件在运输时可能比较长并且在升高过程中可能不稳定。该系统使用拉索和绞盘设备将桅杆式井架升高到工作底板上。
美国专利4,021,978公开了一种适用于钻机和类似设备的伸缩型桅杆式井架组件。该桅杆式井架组件具有多个段，所述段适于在缩进到闭合状态中彼此嵌套，并且每一段都具有相互会聚的角腿构件，所述角腿构件在桅杆式井架延伸时形成从桅杆式井架底部到顶冠的角腿构件的同心且排成一线的排列结构。提供用于在其延伸时连接每个桅杆式井架段和相邻桅杆式井架段的装置。另外，还提供了用于在桅杆式井架组件从其缩进到闭合状态延伸时指引连接装置的装置。
美国专利4,821,816公开了组装模块化钻孔机器的方法，该钻孔机器包括钻孔下部结构滑架(skid)，该钻孔下部结构滑架限定了两个间隔开的平行的滑架滑道装置和一个平台。该平台支撑安装在绞车滑架上的绞车，管吊杆安装在管吊杆滑架上，该管吊杆滑架的大小适于安装在钻孔下部结构滑架的滑架滑动装置之间。该钻孔下部结构滑架支撑四条腿，这四条腿又支撑钻孔平台，该钻孔平台上安装着下部桅杆式井架段。这些腿可枢转地安装于平台和钻孔下部结构滑架，并且设置一对平台缸用以升高和降低该钻孔平台。一对刚性的、固定长度的支柱在平台和下部结构滑架之间背离该平台对角地延伸，从而使支柱不在平台下方延伸并且不阻碍通往平台下方区域的通路。该管吊杆滑架上安装管吊杆以及吊杆联动装置、马达和适于给管吊杆联动装置提供动力的液压泵。下部结构滑架由上部和下部滑架部分形成，并且提供调平油缸(leveling ram)以相对于下部滑架部分调平上部滑架部分。机械定位锁将上部滑架保持在下部滑架上方的相对位置。一方面，这种组装地层钻孔机器的方法包括如下步骤：(a)提供模块化地层钻孔机器，该模块化地层钻孔机器包括钻孔下部结构滑架、绞车滑架和管吊杆滑架，该钻孔结构滑架具有可折叠式钻孔下部结构平台和接收绞车滑架与管吊杆滑架的装置，该绞车滑架具有绞车绞盘，而该管吊杆滑架具有可枢转地安装至管吊杆滑架以绕枢转轴旋转的管吊杆、至少一个液压缸、液压泵和管吊杆滑架绞盘，所述至少一个液压缸联接在管吊杆和管吊杆滑架之间以使管吊杆绕枢转轴旋转，所述液压泵安装至管吊杆滑架并且通过封闭的液压流体回路与液压缸联接；该管吊杆滑架、管吊杆、液压缸和液压泵形成模块化单元，该模块化单元可作为单一单元进行运输，而无需使封闭的液压流体回路发生任何断开；(b)将下部结构滑架定位在所需的钻孔位置；(c)利用管吊杆滑架绞盘将管吊杆滑架拉入与下部结构滑架相关的位置中；(d)利用管吊杆滑架绞盘将管吊杆滑架相对于下部结构滑架牵拉就位；并且，在一方面，该方法还包括升高该折叠式钻孔结构平台，包括在至少升高步骤的初始阶段利用管吊杆滑架绞盘提升该钻孔结构平台。
美国专利4,831,795公开了钻孔井架组件，该钻孔井架组件提供在该组件的工作底板的地面水平之上的提升作用，该工作底板既支撑桅杆式井架又支撑绞车。在架设之前，该可提升的设备底板承载在支撑下部结构上，并且桅杆式井架在斜卧位置中与该可提升的底板枢转连接。在架设该组件时，桅杆式井架被枢转升高并连接在适当位置中，而且其它装配步骤也能够被执行。通过使用整体安装的吊索和绞盘组件，或者替代地通过该组件的移动滑车的操作，将整个设备底板提升到所需的水平上。一方面，公开了一种钻孔结构，其具有：用于在表面上支撑钻孔结构的下部结构，钻孔将穿过该表面进行；在其下降位置中安放在下部结构上的可提升底板组件；枢转连接至该可提升底板的斜卧桅杆式井架；起重拔杆组件，该起重拔杆组件在桅杆式井架与该可提升底板枢转连接位置的后面安装在可提升底板组件上，并布置成能够接收用于升高桅杆式井架的绳索，从而在可提升底板组件升高之前使桅杆式井架升高；安装在下部结构上的可折叠式竖直站立提升框架组件，其在升高时位于桅杆式井架的前面并位于该可提升底板组件的最前端之前；可旋转地安装在下部结构中并邻近下部结构最前端设置的绞盘装置；第一提升滑轮装置，其安装在可提升底板中并位于提升框架组件的后面；第二提升滑轮装置，其在一竖直点处安装在提升框架组件上，该竖直点与该可提升底板要升高到的高度相应；从绞盘装置延伸的提升绳索，该提升绳索绕着提升滑轮，以便使绞盘装置在一个方向上的动作促使第二提升滑轮向第一提升滑轮移动，竖直并向前升高该可提升底板，绞盘装置在另一方向上的动作使该可提升底板竖直并向后下降；以及该钻孔结构每一侧上的支架构件，每一支架构件在其端部分别枢转连接至下部结构和可提升底板，支架构件成对设置，形成平行的联动装置，由此促使该可提升底板组件以弧形动作的形式升高。
美国专利6,994,171公开了具有自对准连接件的两段型桅杆式井架和两段型桅杆式井架的利用自对准连接件的方法。该方法包括将纵长的底部桅杆式井架段运输到邻近井场的引导框架的步骤，该底部桅杆式井架段具有一对前腿和一对后腿。将纵长的顶部桅杆式井架段运输到井场，该顶部桅杆式井架段具有一对前腿和一对后腿。底部桅杆式井架段的腿位于顶部桅杆式井架段的腿的高度的稍下方。之后，稍微升高底部桅杆式井架段以与顶部桅杆式井架段接合，同时将桅杆式井架段对准在一起。然后将各段钉在一起。在两段型桅杆式井架的自对准连接的一种方法中，该方法包括：将纵长的底部桅杆式井架段运输到邻近井场的引导框架，该底部桅杆式井架段具有一对前腿和一对后腿，以便使底部桅杆式井架段位于大致水平的方位中；之后，将纵长的顶部桅杆式井架段运输到井场，以便使顶部桅杆式井架段位于大致水平的方位中并且以便使这些桅杆式井架段大致沿纵向对准，顶部桅杆式井架段具有一对前腿和一对后腿；将底部桅杆式井架段的腿定位在顶部桅杆式井架段的腿的高度的稍下方；升高底部桅杆式井架段；并且在最终的连接方位中同时将这些桅杆式井架段一起接合和引导。
美国专利7,155,873公开了钻机下部结构的结构连接装置和连接钻机下部结构各段的方法和设备，一方面，提供一种结构连接装置，以便能够在无需使用销或销式连接装置的情况下将钻机下部结构的各段连接在一起。该结构连接装置利用具有特殊形状的固定构件，所述固定构件与附接至钻机下部结构各段的支撑板连接并穿过它延伸，其与具有特殊形状的配合凸缘相配合，该配合凸缘安装在配合凸缘板上，该配合凸缘板附接至钻机下部结构的分开的各段。当要被连接的钻机下部结构各段被放置在一起时，该具有特殊形状的配合凸缘与该具有特殊形状的固定构件接合并且在钻机下部结构各段之间形成高强度的结构连接。一方面，提供一种结构连接装置，其具有：多个支撑板，每个支撑板都具有多个通过它延伸的固定支撑构件，该固定支撑构件从该支撑板的两侧向外延伸并具有侧壁和成形顶部；配合凸缘组件，其具有多个配合凸缘板和多个附接至每个配合凸缘板的配合凸缘，每个配合凸缘具有位于其中的支撑槽口；其中，每个配合凸缘的支撑槽口在支撑槽口、侧壁和成形顶部的进入点处具有锥形引导表面。
发明内容
依照本发明，提供了一种便于组装和架设钻机的方法，该钻机包括结构和桅杆式井架，桅杆式井架至少包括第一桅杆式井架段和第二桅杆式井架段，该方法包括连接所述第一桅杆式井架段与所述结构的步骤，该第一桅杆式井架段具有第一连接设备，使用运载工具移动所述第二桅杆式井架段使其邻近第一桅杆式井架段，第二桅杆式井架段具有第二连接设备，以及移动该第一桅杆式井架段以便使该第一连接设备接触该第二连接设备并且与该第二连接设备接合，从而将该第一桅杆式井架段紧固至该第二桅杆式井架段。优选的是，本发明的方法适用于陆地钻机，使用卡车以便于组装。有利的是，桅杆式井架包括第三段，其可附接至依照本发明的第二段。优选的是，桅杆式井架包括第四或第五段。
有利的是，使用结构升高设备来执行移动第一桅杆式井架段的步骤。优选的是，该结构升高设备包括活塞和缸。优选的是，利用液压流体致动该活塞和缸。有利的是，利用气动流体或气动和液压的组合来致动该活塞和缸。替代地或另外地，该结构升高设备包括螺旋千斤顶或齿条和齿轮或任何其它的合适的升高设备。替代地或另外地，该结构升高设备包括金属绳索和绞盘。
优选的是，使用桅杆式井架升高设备来执行移动第一桅杆式井架段的步骤。有利的是，该桅杆式井架升高设备包括活塞和缸。优选的是，利用液压流体致动该活塞和缸。有利的是，利用气动流体或气动和液压的组合来致动该活塞和缸。替代地或另外地，该结构升高设备包括螺旋千斤顶或齿条和齿轮或任何其它的合适的升高设备。替代地或另外地，该桅杆式井架结构升高设备包括金属绳索和绞盘。
优选的是，该方法还包括从运载工具上释放第二桅杆式井架段和移动运载工具离开该第二桅杆式井架段的步骤。
有利的是，该方法还包括利用桅杆式井架升高设备升高第一桅杆式井架段，随其升高第二桅杆式井架段的步骤。优选的是，该方法还包括将第一连接设备和第二连接设备锁定在一起的步骤。
有利的是，第一连接设备包括连接至第一桅杆式井架段且具有狭道(throat)和狭槽的卡爪构件，第二连接设备包括带有条状件的插入构件，该插入构件的大小及定位适于被接收在卡爪构件的狭道中，而该条状件的大小和定位适于被接收在该狭槽内，该方法还包括移动第一桅杆式井架段以将该插入构件移入该狭道中而将该条状件移入该狭槽中的步骤。
优选的是，卡爪构件具有两块隔开的板，每块板都具有张开的部分，并且卡爪构件具有限定在张开的部分之间的狭道，该方法还包括将插入构件移入该狭道中的步骤。
有利的是，第一和第二连接设备包括将第一桅杆式井架段和第二桅杆式井架段锁定在一起的锁定设备。优选的是，第一桅杆式井架段还包括四条腿，第一连接设备还包括接收构件，其中两条腿每一条具有一卡爪构件而两条腿每一条具有该接收构件，第二桅杆式井架段还包括四条腿，第二连接设备还包括相应的接收构件，其中两条腿每一条具有一条状件而两条腿每一条具有该相应的接收构件，该方法还包括移动第一桅杆式井架段以将该条状件移入该卡爪构件以及使该接收构件与该相应的接收构件连接的步骤。优选的是，该接收构件利用销与该相应的接收构件连接。
有利的是，第一桅杆式井架段包括至少一个结构支撑构件，该结构支撑构件从第一桅杆式井架段成一角度延伸。
优选的是，在该结构和该第一桅杆式井架段之间设置A型框架，该方法包括将A型框架与A型框架和第一桅杆式井架段之一连接的步骤。有利的是，该结构包括钻台，该A型框架设置在该结构和该第一桅杆式井架段之间。
本发明还提供一种包括结构和桅杆式井架的钻机，桅杆式井架至少包括第一桅杆式井架段和第二桅杆式井架段，第一桅杆式井架段具有第一连接设备，第二桅杆式井架段具有第二连接设备，并且所述钻机还包括用于移动第一段的移动设备，以便使第一连接设备与第二连接设备接触并与第二连接设备接合，从而将第一桅杆式井架段紧固至第二桅杆式井架段。优选的是，第二桅杆式井架段具有二层台(racking board)。有利的是，第二桅杆式井架段具有第三桅杆式井架段，其优选从第二桅杆式井架段套入以完成该桅杆式井架。有利的是，第三桅杆式井架段具有天车。
在某些方面，本发明公开了可与中间段连接的底部桅杆式井架段，上述连接是通过以下方式实现的：移动运载工具(例如卡车/拖车组合)以使这两段彼此邻近放置；使该底部段与支撑件(例如但不限于钻机下部结构)连接；如果需要，升高底部桅杆式井架段所连接的支撑件或钻机下部结构；移动该运载工具以使底部桅杆式井架段和中间段的连接件相接合，并且在一方面使底部桅杆式井架段和中间段的连接件对准。一旦连接件已实现接合，则卡车可移开而且使用销作为将这两段锁定在一起的另一紧固件，并且卡车移开。
在某些方面，本发明公开了连接钻机的桅杆式井架的两部分的方法，该方法包括：连接底部桅杆式井架段与支撑件，该底部桅杆式井架段具有底部连接设备；移动第二桅杆式井架段使其邻近底部桅杆式井架段，该第二桅杆式井架段可拆地连接至运载工具并且所述移动通过移动所述运载工具来实现，该第二桅杆式井架段具有第二连接设备；以及移动该底部桅杆式井架段，以便使该底部连接设备与该第二连接设备接触并且与该第二连接设备接合，从而使该底部桅杆式井架段紧固至该第二桅杆式井架段，并且，在某些方面，在提升一个桅杆式井架段时便于连接件接合和使各桅杆式井架段对准。
在某些方面，本发明公开了用于钻机操作的桅杆式井架系统，该桅杆式井架系统包括：支撑件、与该支撑件连接的底部桅杆式井架段；该底部桅杆式井架段具有底部连接设备；第二桅杆式井架段，其邻近底部桅杆式井架段且可与底部桅杆式井架段连接，该第二桅杆式井架段可拆地连接至用于移动该第二桅杆式井架段的运载工具；该第二桅杆式井架段具有第二连接设备；并且该底部桅杆式井架段可在该支撑件上移动，以便使该底部连接设备能够接触该第二连接设备并与该第二连接设备接合，从而使该底部桅杆式井架段紧固至该第二桅杆式井架段。
在这种系统中，第一桅杆式井架段上的连接件与第二桅杆式井架段上相应的连接件接合并保持在其中，以将这两段紧固在一起。
因此，根据本发明，提供了一种便于组装和架设钻机的方法，该钻机包括结构和桅杆式井架，桅杆式井架至少包括第一桅杆式井架段和第二桅杆式井架段，该方法包括如下步骤：使所述第一桅杆式井架段与所述结构连接，其中第一桅杆式井架段包括从第一桅杆式井架段成角度延伸的至少一个结构支撑构件，将A型框架设置并连接在所述结构与所述第一桅杆式井架段至少一个结构支撑构件之间，其中第一桅杆式井架段具有第一连接设备，使用运载工具移动所述第二桅杆式井架段使所述第二桅杆式井架段邻近第一桅杆式井架段，第二桅杆式井架段具有第二连接设备，以及升高该第一桅杆式井架段以便使第一连接设备与第二连接设备接触并与第二连接设备接合，从而将第一桅杆式井架段紧固至第二桅杆式井架段。
可选地，使用结构升高设备来执行升高第一桅杆式井架段的步骤。
可选地，该结构升高设备包括活塞和缸。
可选地，使用桅杆式井架升高设备来执行升高第一桅杆式井架段的步骤。
可选地，该桅杆式井架升高设备包括活塞和缸。
可选地，所述方法还包括从运载工具上释放第二桅杆式井架段和移动运载工具使运载工具离开第二桅杆式井架段的步骤。
可选地，所述方法还包括利用桅杆式井架升高设备而与第二桅杆式井架段一起升高第一桅杆式井架段的步骤。
可选地，所述方法还包括将第一连接设备与第二连接设备锁定在一起的步骤。
可选地，第一连接设备包括与第一桅杆式井架段连接并具有狭道和狭槽的卡爪构件，第二连接设备包括带有条状件的插入构件，该插入构件的大小和定位适于被接收在卡爪构件的狭道中而该条状件的大小和定位适于被接收在狭槽内，该方法还包括升高第一桅杆式井架段以使插入构件移入狭道中并使条状件移入狭槽中的步骤。
可选地，该卡爪构件具有两块间隔开的板，每块板都带有张开的部分，并且该卡爪构件具有限定在张开的部分之间的狭道，该方法还包括将插入构件移入该狭道中的步骤。
可选地，第一连接设备和第二连接设备包括将第一桅杆式井架段与第二桅杆式井架段锁定在一起的锁定设备。
可选地，第一桅杆式井架段还包括四条腿，第一连接设备还包括接收构件，第一桅杆式井架段的四条腿中有的两条腿每一条都具有卡爪构件而另外两条腿每一条都具有所述接收构件，第二桅杆式井架段还包括四条腿，第二连接设备还包括相应的接收构件，第二桅杆式井架段有的四条腿中的两条腿每一条都具有条状件而另外两条腿每一条都具有所述相应的接收构件，该方法还包括升高第一桅杆式井架段以使条状件移入该卡爪构件中和将所述接收构件与所述相应的接收构件连接的步骤。
可选地，所述接收构件利用销与所述相应的接收构件连接。
可选地，该结构包括钻台，该A型框架设置在该结构和第一桅杆式井架段之间。
根据本发明，还提供了一种包括结构和桅杆式井架的钻机，其用于如权利要求1所述的方法，该桅杆式井架至少包括第一桅杆式井架段和第二桅杆式井架段，其中第一桅杆式井架段包括从第一桅杆式井架段成角度延伸的至少一个结构支撑构件和设置并连接在所述结构与所述第一桅杆式井架段至少一个结构支撑构件之间的A型框架，第一桅杆式井架段具有第一连接设备，第二桅杆式井架段具有第二连接设备，并且该钻机包括移动设备，所述移动设备用于升高该第一桅杆式井架段以便使第一连接设备与第二连接设备接触并与第二连接设备接合，从而将第一桅杆式井架段紧固至第二桅杆式井架段。
附图说明
为更好地理解本发明，现在将通过示例的方式参考附图，其中：
图1A是要被组装和架设的钻机的部分的侧视图；
图1B是图1A所示部分的俯视图；
图1C是在依照本发明的用于组装和架设钻机桅杆式井架的方法的第一步中的设备的侧视图；
图1D是图1C所示设备的侧视图，其示出图1C所示依照本发明的用于组装和架设钻机桅杆式井架的方法的第二步；
图1E是图1D所示设备的部分的俯视图；
图1F是图1C所示设备的侧视图，其示出图1C所示依照本发明的用于组装和架设钻机桅杆式井架的方法的第三步；
图1G是图1C所示设备的侧视图，其示出图1C所示依照本发明的用于组装和架设钻机桅杆式井架的方法的第四步；
图1H是图1C所示设备的侧视图，其示出图1C所示依照本发明的用于组装和架设钻机桅杆式井架的方法的第五步；
图1I是图1C-1H所示钻机桅杆式井架的底部段的俯视图；
图1J是图1I所示底部段的侧视图；
图1K是图1I所示底部段的仰视图；
图1L是沿图1I所示底部段的端视图；
图1M是如图1F所示组装的钻机桅杆式井架的底部中间段的侧视图；
图1N是图1M所示底部中间段的侧视图；
图1O是图1M所示底部中间段的仰视图；
图1P是沿图1N所示底部段的端视图；
图2是依照本发明的与钻机下部结构(局部示出)连接的钻机桅杆式井架的底部段的透视图；
图3是依照本发明的钻机桅杆式井架的中间段的透视图；
图4A是示出在依照本发明的方法的一个步骤中所示的图2所示底部段和图3所示中间段的透视图；
图4B示出与图4A所示中间段连接的图4A所示底部段；
图4C是示出图4A所示连接各段的方法的另一步骤的透视图；
图4D是示出图4A所示连接各段的方法的另一步骤的侧视图；
图4E是图4A所示连接各段的方法的另一步骤的透视图；
图4F是图4E所示步骤的侧视图；
图4G是示出图4A所示连接各段的方法的另一步骤的透视图；和
图4H是图4G所示步骤的侧视图。
具体实施方式
图1A示出支撑钻台12的钻机下部结构11，绞车14放置在钻台12上。下部结构11处在折叠状态中，为架设作准备。下部结构11和钻台12具有开放区域A(图1B)，卡车的平板能够移动到该区域中。
如图1C所示，卡车T具有拖车FB，桅杆式井架的底部段20位于该拖车FB上。如所示，卡车T将拖车FB倒入区域A中。A型框架13与桅杆式井架的底部段20连接。桅杆式井架升高缸22显示为处在第一位置中。
如图1D所示，卡车T已停止运动。底部段20现在位于区域A中，A型框架13在钻台12上。A型框架13与桅杆式井架的底部段20连接并且固定至钻台12。桅杆式井架升高缸22绕枢轴P移动。底部段20然后与桅杆式井架升高缸22(设置在区域A的每一侧)连接。调节下部结构升高缸18并将A型框架13连接至钻台12。
如图1E所示，桅杆式井架的底部段20的上部结构构件21被打开，以栓接至钻台12的桅杆式井架垫座23上。然后使桅杆式井架升高缸22延伸一小段距离而使卡车T离开。然后，桅杆式井架升高缸22回缩以使底部段20下降。
如图1F所示，卡车R已使依照本发明的桅杆式井架的中间段30向底部段20移动。图1G示出卡车R在使中间段30移动到邻近底部段20的突出端之后停止。使下部结构升高缸18和桅杆式井架缸22延伸一小段距离，以升高底部段20的依照本发明的卡爪构件，使其邻近中间段30的依照本发明的相应连接构件32。
图1I-1L示出底部段20，而图1M-1P示出中间段30的一部分。底部段20具有两个上部结构构件21，每个都带有卡爪构件29。每个卡爪构件29都包括两块间隔开的板24，每块板都带有狭槽23。这两块间隔开的板可以是焊接到结构构件上的钢板或者可以与结构构件连续地形成。间隔25形成在板24的端部之间。狭道(throat)25a形成在板24的向外张开的部分25b之间(或者使用连接到这些板的分开的部件25b)。每个都具有连接构件26的两个下部结构构件20r包括两块间隔开的板27和孔28。狭道27a形成在板27的向外张开的部分27b之间。狭道27c形成在板27的向外张开的部分27d之间。在本发明的某些方面，任意一个或两个上述狭道可去除，或可全部去除。
如图1M-1P所示，中间段30具有两个上部结构构件31，每个都带有具有横向条状件33的连接构件32。两个下部结构构件31a每个都具有带有孔38的连接构件35，在段连接时，孔38与连接构件26的孔28的位置相对。
连接构件32的端部的大小适于移动到卡爪构件29的间隔25中，而横向条状件33的大小适于被接收在狭槽23中。连接构件35的大小适于被接收在连接构件26的板27之间，而销能够穿过孔28、38插入，以将两个桅杆式井架段锁定在一起。如果一个卡爪构件与一个连接构件连接而另一卡爪构件与连接构件的连接尚未完全实现，则底部段的升高将会迫使另一其它连接构件与另一卡爪构件接触并接合，便于这两段的对准及其连接。
卡车R移动中间段30使其邻近底部段20，以便使连接构件32的端部移动到卡爪构件29的间隔25中，于是条状件33移动进入狭槽23中。连接构件35穿过板27之间的狭道27a移动，而销穿过孔28、38插入以将这两段锁定在一起。
去掉卡爪构件29中的一个且在去掉的卡爪构件29的位置以任何合适的方式可拆地将桅杆式井架的两段连接在一起，例如但不限于利用螺栓将两段栓接在一起，都是处在本发明的范围内的。
如图1H所示，在段20、30的连接构件相互接合并且锁定销穿过孔28、38插入时，使桅杆式井架升高缸22部分地延伸，以便使卡车R能够离开。二层台B被打开，然后桅杆式井架升高缸22进一步延伸，以便使底部段20和中间段30在钻台上处于竖直的位置。然后顶部段从中间段30套入。
图2示出依照本发明的桅杆式井架的底部段120(与底部段20相似)；图3示出依照本发明的桅杆式井架的中间段130(与中间段30相似)。
如图2所示，底部段120具有四个结构构件122和一系列互连的梁121。方形管123横跨两个结构构件122。两个结构构件122中每一个都具有卡爪构件126(与图1F的卡爪构件29相似)，而两条相对的腿122具有端部连接构件127(与图1F的连接构件27相似)。
卡爪构件126具有主体126a，其包括紧固至腿122的两个间隔开的板126p、狭槽126b、直立突出部126c和在两个向外张开的部分之间的狭道126d(与图1L的狭道25a相似)，狭道的宽度从外端向内端减小。
端部连接构件127具有主体127a，主体127a具有两块间隔开的板127p，每块板都具有张开的端部127e，以便使板127p共同形成敞开的狭道127t，狭道127t的宽度从外端向内端减小。每块板127p都具有用于接收可移除锁定销的孔127h。狭道127x形成在部分127y之间。狭道127t与图1L中的狭道27c相似，而狭道127x与图1L中的狭道27a相似。
如图3所示，中间段30具有四个结构构件132和一系列互连的梁131。两个结构构件132中每一个都具有连接构件136，而两条相对的腿具有连接构件137。
每个连接构件136都具有由两块板136p构成的主体136a。条状件136b由板136p保持并从其稍微突出。
每个连接构件137都具有由两块板137p构成的主体137a。每块板137p都具有用于接收可移除的锁定销的孔137h。
如图4A-4C所示，中间段130已在卡车上被移动到邻近底部段120的位置(例如，在图1F中和在图1G之前的位置)。卡车正好将中间段130移动到底部段120上方(图4C)。升高缸18使下部结构(例如，类似于下部结构11)升高，下部结构使底部段120升高。为了最初使上部桅杆式井架段与下部桅杆式井架段相配合，对这两段进行定向以便使它们朝向彼此向下倾斜，从而确保上部卡爪126在相对的连接件之前进入配合位置。然后通过利用升高缸使下部桅杆式井架段120升高而使卡爪126与下部连接构件的相配合条状件136b进入接触，该升高缸可以是液压缸。
于是连续的升高迫使各桅杆式井架段的各相配合端部向上，使其旋转以便迫使下部连接件之间的间隙闭合。下部连接件上的张开设计迫使下部连接件在其被迫闭合时对准。如图4F和4G所示，液压缸(下部结构升高缸和桅杆式井架升高缸)已被升高从而使底部段120升高到与中间段130相齐，将连接构件137完全移入连接构件127中。销129尚未插入和穿过孔127h、137h。条状件136b在狭槽126s中。在该连接方法开始时，桅杆式井架的两侧可不对准，这样可能导致卡爪和条状件在一侧被拉紧而相对的卡爪和条状件浮动-但这随着升高过程继续进行且整个桅杆式井架开始被提升而被自纠正。
如图4G和4H所示，下部结构升高缸18和桅杆式井架升高缸22已被延伸以安装穿过连接构件127、137插入的销129。销139尚未插入狭槽126b中。每个销139都具有主体139a，主体139a带有下部突出部139c，下部突出部139c的大小和构造适于安装到由连接构件126的表面和条状件136b的表面所形成的间隔131中。
一旦已将销139插入且已连接两个桅杆式井架段120、130，桅杆式井架则准备好被升起。
因而，本发明在一些但不必是全部的实施例中提供了一种用于连接钻机的桅杆式井架的两部分的方法，该方法包括：使底部桅杆式井架段与支撑件连接，该底部桅杆式井架段具有底部连接设备；移动第二桅杆式井架段使其邻近底部桅杆式井架段，该第二桅杆式井架段可拆地连接至运载工具并且所述移动通过移动所述运载工具来实现，该第二桅杆式井架段具有第二连接设备；以及移动该底部桅杆式井架段，以便使底部连接设备与第二连接设备接触并与第二连接设备接合，从而将底部桅杆式井架段紧固至第二桅杆式井架段。这种方法可以包括下述特征之一或以任何可能的方式组合的一些：从运载工具上释放第二桅杆式井架段，并且移动运载工具使其离开第二桅杆式井架段；利用桅杆式井架升高设备使包括紧固至第二桅杆式井架段的底部桅杆式井架段的桅杆式井架升高；其中该支撑件是具有升高设备的下部结构，该方法还包括：利用升高设备使下部结构升高，以相对于第二桅杆式井架段移动底部桅杆式井架段，从而便于底部连接设备与第二连接设备接合；将底部连接设备和第二连接设备锁定在一起；底部桅杆式井架段包括带有狭道和狭槽的与底部桅杆式井架段连接的卡爪构件，第二连接设备包括带有条状件的插入构件，该插入构件的大小和定位适于使其端部被接收在卡爪构件的狭道中，而该条状件的大小和定位适于被接收在狭槽内，该方法还包括移动底部桅杆式井架段以使插入构件的端部移入狭道中并且使条状件移入到狭槽中；卡爪构件具有两块间隔开的板，每块板都带有张开的部分，并且卡爪构件具有限定在张开的部分之间的狭道，该方法还包括将插入构件的端部移入狭道中；该底部桅杆式井架段是两条腿，每条腿都带有与其连接的卡爪构件，每个卡爪构件都带有狭道和狭槽，第二连接设备包括带有条状件的插入构件，该插入构件的大小和定位适于使其端部被接收在卡爪构件的狭道中而条状件的大小和定位适于被接收在狭槽内，该方法还包括使底部桅杆式井架段移动以将插入构件的端部移入该狭道中并且将条状件移入该狭槽中；该卡爪构件具有两块间隔开的板，每块板都带有张开的部分，并且该卡爪构件具有限定在张开的部分之间的狭道，该方法还包括使插入构件的端部移入该狭道中；其中该底部桅杆式井架段具有与其连接并与卡爪构件间隔开的第一连接构件，第二桅杆式井架段具有与其连接的第二连接构件，该方法还包括将第二连接构件紧固至第一连接构件；第一连接构件具有两块间隔开的板，每块板都带有向外张开的部分，并且第一连接构件包括位于这两块间隔开的板的向外张开的部分之间的狭道，以便于第二连接设备的部分进入这两块间隔开的板之间；底部桅杆式井架段具有两条腿，每条腿都带有与其连接并与卡爪构件间隔开的第一连接构件，第二桅杆式井架段具有两条腿，每条腿都带有与其连接的第二连接构件，该方法还包括将第二连接构件紧固至第一连接构件；第一连接构件每个都具有两块间隔开的板，每块板都带有向外张开的部分，并且第一连接构件每个都包括位于两块间隔开的板的向外张开的部分之间的狭道，以便于第二连接设备的部分进入两块间隔开的板之间；和/或其中该支撑件是带有升高设备的下部结构，该方法还包括利用升高设备使该下部结构升高，以相对于第二桅杆式井架段移动底部桅杆式井架段，从而使底部连接设备与第二连接设备接合，并且所述升高使底部桅杆式井架段与第二桅杆式井架段随着该下部结构被升高而对准。
因此，本发明在一些但不必是全部的实施例中提供了一种用于钻机操作的桅杆式井架系统，该桅杆式井架系统包括：支撑件，与该支撑件连接的底部桅杆式井架段；底部桅杆式井架段具有底部连接设备；第二桅杆式井架段，其邻近底部桅杆式井架段并可与底部桅杆式井架段连接，该第二桅杆式井架段可拆地连接至用于移动该第二桅杆式井架段的运载工具；第二桅杆式井架段具有第二连接设备；并且该底部桅杆式井架段能在该支撑件上移动，以便使该底部连接设备能够接触该第二连接设备并与第二连接设备接合，从而将该底部桅杆式井架段紧固至该第二桅杆式井架段。这种桅杆式井架系统可以包括下述特征中的一种或以任何可能方式组合的一些：其中该支撑件是带有升高设备的下部结构，该带有升高设备的下部结构能够在便于底部连接设备与第二连接设备接合之前使底部桅杆式井架段相对于第二桅杆式井架段升高；用于将底部连接设备与第二连接设备锁定在一起的锁定设备；底部桅杆式井架段具有与该底部桅杆式井架段连接的卡爪构件，该卡爪构件具有狭道和狭槽，该第二连接设备包括带有条状件的插入构件，该插入构件的大小和定位适于使其端部被接收在卡爪构件的狭道中而该条状件的大小和定位适于被接收在该狭槽内，并且底部桅杆式井架段是可移动的，以使插入构件的端部移入该狭道中并使条状件移入该狭槽中；该卡爪构件具有两块间隔开的板，每块板都带有张开的部分，并且该卡爪构件具有限定在张开的部分之间的狭道，该狭道用于在其中接收进入该狭道的插入构件的端部；该底部桅杆式井架段具有两条腿，每条腿都带有与一条腿连接的卡爪构件，每个卡爪构件都带有狭道和狭槽，第二桅杆式井架段具有两条腿，每条腿都带有第二连接设备，该第二连接设备包括带有条状件的插入构件，该插入构件的大小和定位适于使其端部被接收在卡爪构件的狭道中而条状件的大小和定位适于被接收在卡爪构件的狭槽内，并且该底部桅杆式井架段是可以移动的，以使插入构件的端部移入该狭道中并使条状件移入该狭槽中；底部桅杆式井架段具有与其连接并与卡爪构件间隔开的第一连接构件，第二桅杆式井架段具有与其连接的第二连接构件，并且该第二连接构件可紧固至该第一连接构件；和/或底部桅杆式井架段具有两条腿，每条腿都带有与其连接并与卡爪构件间隔开的第一连接构件，第二桅杆式井架段具有两条腿，每条腿都带有与其连接的第二连接构件，并且每个第二连接构件可紧固至邻近的第一连接构件；该第一连接构件具有两块间隔开的板，每块板都向外张开，并且第一连接构件包括限定在两块间隔开的板之间的狭道，以便于第二连接设备的部分进入两块间隔开的板之间。

Claims (15)

1.一种便于组装和架设钻机的方法，该钻机包括结构(11，12)和桅杆式井架(20，30)，桅杆式井架(20，30)至少包括第一桅杆式井架段(20，120)和第二桅杆式井架段(30，130)，该方法包括如下步骤：使所述第一桅杆式井架段(20，120)与所述结构(11，12)连接，其中第一桅杆式井架段(20，120)包括从第一桅杆式井架段(20，120)成角度延伸的至少一个结构支撑构件(21)，将A型框架设置在所述结构(12)与所述第一桅杆式井架段之间，其中第一桅杆式井架段(20，120)具有第一连接设备(26，27，126，127)，使用运载工具移动所述第二桅杆式井架段(30，130)使所述第二桅杆式井架段邻近第一桅杆式井架段(20，120)，第二桅杆式井架段(30，130)具有第二连接设备(36，37，136，137)，以及升高该第一桅杆式井架段(20，120)以便使第一连接设备(26，27，126，127)与第二连接设备(36，37，136，137)接触并与第二连接设备接合，从而将第一桅杆式井架段(20，120)紧固至第二桅杆式井架段(30，130)。
2.如权利要求1所述的方法，其中使用结构升高设备(18)来执行升高第一桅杆式井架段(20，120)的步骤。
3.如权利要求2所述的方法，其中该结构升高设备包括活塞和缸。
4.如权利要求1所述的方法，其中使用桅杆式井架升高设备(22)来执行升高第一桅杆式井架段(20，120)的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，其中该桅杆式井架升高设备(22)包括活塞和缸。
6.如权利要求1所述的方法，还包括从运载工具(R)上释放第二桅杆式井架段(30，130)和移动运载工具(R)使运载工具离开第二桅杆式井架段的步骤。
7.如权利要求1所述的方法，还包括利用桅杆式井架升高设备(22)而与第二桅杆式井架段一起升高第一桅杆式井架段(30，130)的步骤。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，还包括将第一连接设备(26，27，126，127)与第二连接设备(36，37，136，137)锁定在一起的步骤。
9.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中第一连接设备(26，27，126，127)包括与第一桅杆式井架段连接并具有狭道(25)和狭槽(23)的卡爪构件(29)，第二连接设备(36，37，136，137)包括带有条状件(33)的插入构件(32)，该插入构件(32)的大小和定位适于被接收在卡爪构件(29)的狭道(25)中而该条状件(33)的大小和定位适于被接收在狭槽(23)内，该方法还包括升高第一桅杆式井架段(20，120)以使插入构件(32)移入狭道(25)中并使条状件(33)移入狭槽(23)中的步骤。
10.如权利要求9所述的方法，其中该卡爪构件(29)具有两块间隔开的板(27)，每块板都带有张开的部分(27d)，并且该卡爪构件(29)具有限定在张开的部分(27d)之间的狭道(25)，该方法还包括将插入构件(32)移入该狭道(25)中的步骤。
11.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中第一连接设备和第二连接设备包括将第一桅杆式井架段(20，120)与第二桅杆式井架段(30，130)锁定在一起的锁定设备(27，37，127，137，129)。
12.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中第一桅杆式井架段(20，120)还包括四条腿(20r)，第一连接设备(26，27，126，127)还包括接收构件(27)，第一桅杆式井架段的四条腿中的两条腿每一条都具有卡爪构件(29)而另外两条腿每一条都具有所述接收构件(27，127)，第二桅杆式井架段(30，130)还包括四条腿(31，31a)，第二连接设备(36，37，136，137)还包括相应的接收构件(37，137)，第二桅杆式井架段的四条腿中的两条腿每一条都具有条状件(33)而另外两条腿每一条都具有所述相应的接收构件(37，137)，该方法还包括升高第一桅杆式井架段(20，120)以使条状件(33)移入该卡爪构件(29)中和将所述接收构件(27，127)与所述相应的接收构件(37，137)连接的步骤。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述接收构件利用销(129)与所述相应的接收构件(37，137)连接。
14.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中该结构(12)包括钻台。
15.一种包括结构(11，12)和桅杆式井架(20，30)的钻机，其用于如权利要求1所述的方法，该桅杆式井架(20，30)至少包括第一桅杆式井架段(20，120)和第二桅杆式井架段(30，130)，其中第一桅杆式井架段(20，120)包括从第一桅杆式井架段(20，120)成角度延伸的至少一个结构支撑构件(21)和设置在所述结构(12)与所述第一桅杆式井架段之间的A型框架，第一桅杆式井架段(20，120)具有第一连接设备(26，27，126，127)，第二桅杆式井架段(30，130)具有第二连接设备(36，37，136，137)，并且该钻机包括移动设备(18，22)，所述移动设备用于升高该第一桅杆式井架段(20，120)以便使第一连接设备(26，27，126，127)与第二连接设备(36，37，136，137)接触并与第二连接设备接合，从而将第一桅杆式井架段(20，120)紧固至第二桅杆式井架段(30，130)。
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