CN102449259B - 立管输送系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于将管(包括诸如套管、配管、钻杆等的管件)或立管从井眼塔架中的一个位置输送到另一个位置的系统和方法，例如从指梁输送到井眼中心。

Description

立管输送系统和方法

发明背景

技术领域

本发明涉及用于移动塔架中的管件和立管的系统；并涉及用于在指梁区域和井眼中心之间输送管件和立管的系统，并且涉及这种系统的使用方法。

现有技术的描述

已知有多种钻井系统、钻井设备及钻井方法，包括但不限于如下美国专利的公开内容：6,944,547；6,918,453；6,802,378；6,050,348；5,465,799；4,995,465；4,854,397；4,850,439；以及3,658,138。已知用于井眼操作的多种管件操纵和管件输送系统；例如但决不限于美国专利7,293,607；7,137,454；7,083,007；6,976,540；6,821,071；6,779,614；5,988,299；5,451,129；4,862,973；4,765,401；4,725,179；4,462,733；4,345,864；4,274,778；4,269,554；4,128,135；4,044,895；4,042,123；4,013,178以及美国专利申请2006/0081379中公开的内容。

在某些钻井方法中，其下端安装有钻头的钻柱被悬挂于钻机井架中的游车上。该钻柱通过能够使旋转力施加到钻柱的水龙头、通常通过钻机平台处的转盘、或通过塔架中的顶驱或动力水龙头而悬挂于游车上，以增加所钻出的井眼的深度。随着井眼的深度增加，在表面处向该钻柱增加额外长度的钻杆。

通常，由于多种原因，例如，为了更换钻头或为了将测试仪器或其它仪器置于钻柱的末部而放入井眼中，需要将钻柱从井眼中拉出。当从井眼中拉出钻杆时，游车被升高，直至立管(多根相互连接的管)延伸到钻机平台上方。在某些情况下，一根立管包括两个或三个管件，例如总长度约为90英尺的三个管件。接着，在该管与钻机平台之间放置卡瓦，以便将钻柱从延伸到钻机平台上方的立管之下的位置悬挂于井眼中。将立管与钻柱的其余部分之间的连接松开并将立管的下端置于钻机平台的支承垫上，该支承垫有时被称为立根盒。接着，位于钻机的上部处的人员将立管的上端从游车脱开，并将立管的上端置于指梁上的一组装架指之间，这些装架指将立管支撑为大致竖直的姿势。然后，使游车降低以提升钻柱，重复该过程，直至所有的管(例如，三管式立管中的管)均在其下端处被支撑在立根盒上，且它们的上端被限制在指梁上的成对的装架指之间。当要将新的钻头或工具放入井眼中时，该过程反过来。重复该过程直至钻柱被移除，或者在反过来的过程中，直至钻头在井眼中达到所期望的深度。

对于这些过程中涉及的人来说，例如在钻机平台上方的平台上工作的人来说，在将钻柱放入井眼或从井眼中拉出的过程中，可能存在各种困难和危险。这项工作可能必需从所述平台到达井眼的中心线以将立管的上端连接到游车(以及将立管的上端从游车脱开)，并且可能要求使每个立管的上端在装架指与井眼中心线之间移动。

已经进行了各种尝试，以使用于将钻柱放入井眼中或从井眼中拉出的过程的一个方面或另一方面自动化。这些方案中的某些方案包括使用机械臂，该机械臂在钻机井架上安装在装架指附近，用于使立管的上端在井眼中心线与装架指之间移动。另一些方案包括使用下臂或下架(dollies)，这些下臂用于同时夹持该立管的下端，以使立管的下端在井眼中心线与立根盒之间移动。某些已知的装置响应于由计算机产生的控制信号来移动立管。某些已知的装置在其设计方面很复杂，因此其操作也很复杂，且建造起来较昂贵。某些已知的设备具有用于在立管的上端处操作该管的单个臂。

美国专利4,725,179描述了一种自动装架设备，该设备用于通过使管在联接位置与装架组件之间移动来便于联接或脱开大致竖直的管段。臂组件包括安装于其上的用于夹持管的夹持头。设置有用于移动该臂组件的移动设备。收纳在该装架组件中的管的下端由支承组件支撑，所述支承组件包括感测每个管的的下端在支承组件上的位置的传感器设备。还设置有与该传感设备和移动设备连接的控制设备，以根据置于该支承组件上或从该支承组件移除的、管的下端的位置，将臂组件移动到预选位置。一方面，该臂组件包括第一臂和第二臂，该第一臂和第二臂能够沿着彼此以90度定向的轴线伸出和缩回。一方面，美国专利4,725,179描述了一种自动装架设备，该设备用于通过使管在井眼中心线与装架组件之间移动来便于在钻机上旋紧和松开大致竖直的管段。其上安装有夹持头的臂能够相对于安装在钻机工作台上的托架伸出和缩回。当对管进行存放时，每个管的下端被置于在支承组件上，该支承组件包括多个开关，这些开关发出每个管在该支承组件上的位置的信号。所述臂和托架在计算机的控制下移动到合适的狭槽，以存放立管的上端。当要将管放入井眼中时，所述臂和托架将管的上端移到井眼中心线，而当钻机的游车提升所述管时，由该管下方的开关产生的信号使得所述托架和臂移动到用于拆卸下一根立管的位置；在一个特定方面，其包括：臂组件，该臂组件上安装有用于对管进行夹持的夹持头；用于移动所述臂组件的设备；支承组件，该支承组件用于对收纳在装架组件中的、管的下端进行支撑；用于感测每个管的下端在支承组件上的位置的设备；以及控制设备，该控制设备可操作地连接到该传感设备并且连接到所述移动设备，所述移动设备用于根据被置于支承组件上或从支承组件移除的、管的下端的位置而将臂组件移动到预选位置。

美国专利6,821,071描述了一种用于钻机的自动管装架设备，该钻机具有悬挂于井眼上方的升降机。臂支承构件能够围绕与井眼平行的轴线旋转。夹持臂沿着与臂支承构件的旋转轴线垂直的轴线从该臂支承件延伸。夹持头组件从该夹持臂延伸，该夹持头组件具有一对彼此相对的弧形夹持指，每个所述夹持指均能够通过马达而旋转。一方面，对于具有悬挂于井眼上方的升降机的钻机，提出一种自动的管装架过程，该过程包括：用升降机提升具有至少一个管段的立管；使立管的下端移动到基垫上方；将立管的下端置于基垫上；用具有一对旋转弧形指的夹持头组件抓取立管；使立管与升降机脱开；以及，用夹持头组件使立管的上端移动到选定的位置。

美国专利7,083,007描述了一种指梁，其具有至少一个指梁排(fingerboard row)，用于存放多根螺纹管，这些螺纹管具有连接到至少一个指梁排的多个闩锁，用于以锁定方式来保持至少一个螺纹管，其中，所述多个闩锁中的每一个均能在锁定位置与松开位置之间移动。指梁排控制器连接到每个闩锁，用于使这些闩锁分别依次在锁定位置与松开位置之间移动，其中，该指梁排控制器可以从远离这些闩锁的位置进行手动操作，从而能够手动地远程控制这些闩锁。一方面，公开了一种指梁，其包括：用于存放多个螺纹管的至少一个指梁排；多个闩锁，所述多个闩锁连接到所述至少一个指梁排，用于以锁定方式保持所述至少一个螺纹管，其中，所述多个闩锁中的每一个均可在锁定位置与松开位置之间移动；以及指梁排控制器，该指梁排控制器连接到每个闩锁，用于使这些闩锁分别依次在锁定位置与松开位置之间移动，其中，该指梁排控制器可以从远离这些闩锁的位置进行手动操作，从而能够手动地远程控制这些闩锁。一方面，提出了一种将多个螺纹管存放在指梁中的方法，该方法包括：提供用于存放多个螺纹管的指梁排；设置具有多个排出口的壳体，其中，所述多个排出口中的每一个均对应于所述多个螺纹管中的至少一个；提供活塞，该活塞具有可相对于所述壳体移动的细长杆；将多个闩锁连接到该指梁排，其中，所述多个闩锁中的每一个均连接到所述多个排出口中的相应一个，且每个闩锁被偏压到闭合位置且能够在该闭合位置与打开位置之间移动；将气源连接到所述壳体；将所述细长杆移动到完全展开的位置，使得每个排出口不被该细长杆覆盖，并且，来自所述气源的空气进入每个未被覆盖的排出口并迫使每个闩锁进入松开位置；将连续多个螺纹管添加到所述指梁排内的位置；以及，将所述细长杆移动到多个缩回位置之一，以覆盖所添加的每个螺纹管的相应排出口，从而使每个闩锁被从松开位置偏压到锁定位置，由此将所添加的每个螺纹管锁定到所述指梁排。

美国专利4,042,123描述了以液压为动力的管操纵系统，使用了通用数字计算机来控制以液压为动力的搁架臂的运行以及在竖直管装架操作中涉及的各种辅助功能。在总体设计上，保持了手动的管装架系统(即，所述系统是以液压为动力的且在一个或多个操作者的控制下)，该计算机控制的运行模式是当前的一种替代系统。当该系统处于其自动运行模式时，向操作者提供如下的视觉指示：钻柱的长度，井眼的深度，钻头的深度，以及钻柱的构成(包括组成钻柱的管段的数量和类型)。一方面，描述了一种钻柱操纵系统，用于在正处于钻探或修井过程中的井眼中自动地操纵钻柱管段，该钻柱操纵系统包括：搁架设备，所述搁架设备用于接纳立管并将立管支撑在邻近于塔架侧的彼此间隔开的竖直排中，该装架设备包括用于接纳立管的一系列平行排和可选择性致动的指杆，以便沿着所述平行排形成矩形开口，从而将立管锁定在适当位置；用于感测所述指杆的单独致动的传感器设备；用于使立管在塔架中心附近的位置与该搁架设备之间连续移动的装架设备；从该装架设备水平延伸的装架臂，装架臂该具有在其外端处的夹持器，以接合所述立管；计算机控制设备，该计算机控制设备用于控制所述搁架设备、指杆、装架设备以及装架臂；该计算机控制设备包括可编程通用数字计算机；用于将连续指令提供给数字计算机的计算机程序；用于监控和控制该数字计算机的输入输出设备；该输入输出设备包括显示设备，所述显示设备用于提供关于该计算机程序状态的视觉指示并用于允许数据或指令输入到数字计算机中；以及通过将指令输入到数字计算机来控制钻杆操纵系统的钻井者控制台，该控制平台包括选择器、控制器以及指示器，该选择器用于选择所述操纵系统是自动运行还是手动运行，该控制器和指示器用于启动或停止所述操纵系统的自动功能并用于提供关于该操纵系统的运行状态的视觉指示。

由于某些指梁中的指杆的宽度较窄，一些现有已知的夹持头具有用于到达目标立管与下一排中的立管之间的较窄侧或较窄部分，以及能够占据由前一排中的立管腾出的空间的较厚侧或较厚部分。此布置结构要求所述头部或其一部分在从一个立根盒区域到另一个立根盒区域时倒转。此外，它并不到达在任一侧上具有立管的排。某些常规系统具有夹持头、或带有两个突起部分的夹持器，例如但不限于美国专利4,725,179和4,044,985中描述的，其中一个部分(常常一般是直的，通常相对较窄)的尺寸被设定为能够进入指梁的相邻排中的管或管件之间，而第二部分被设定尺寸并放置成包围要移动的管或管件的一部分。在某些方面，第一部分相对较直，而第二部分是弯曲的。为了在所述指梁的一侧上的管或管件之间移动，所述第一部分被插入在两个管之间。为了在所述指梁的相反侧使用，将该夹持头反转，使得第一部分能够在相邻排中的立管之间移动。这是必要的，因为该夹持头的第二弯曲部分不能装配在两个相邻管之间，在两个相邻管分别处于相邻排中。

发明内容

本发明的一方面提供了用于将管(包括诸如套管、配管、钻杆等的管件)或立管从井眼塔架中的一个位置输送到另一个位置的系统，例如从指梁输送到井眼中心。

本发明的一方面提供了一种管操纵器，该管操纵器用于对指梁中的管进行操纵，所述指梁具有多个相互间隔开的指杆，所述多个指杆用于支撑多个管件(例如多管件)，所述管操纵器包括：具有头部宽度的管操纵头；包括第二宽度的距离，所述第二宽度包括所述指梁的两个指杆之间的距离加上一个指杆的两倍宽度；并且所述头部宽度小于所述第二宽度，以便所述管操纵头沿着两个指杆之间的排移动。

本发明的一方面提供了一种管操纵器，所述管操纵器用于操纵在指梁中的管，所述指梁具有多个相互间隔开的指杆，所述多个指杆用于支撑多个管件(例如多管件)，所述管操纵器包括：管操纵头；延伸设备，所述延伸设备用于移动所述管操纵头；托架设备；所述延伸设备连接到所述管操纵头和所述托架设备；轨道结构，所述托架设备能够在所述轨道结构上移动，从而所述管操纵头能够接近所述指梁上的管；可相对于所述指梁上的管移动的至少一个可移动臂，以便于通过所述管操纵头来接合所述管，以及至少一个鳍状件，该鳍状件以可移动方式连接到所述至少一个可移动臂，所述至少一个鳍状件向所述至少一个可移动臂的内部突出，所述至少一个鳍状件被恒定地向内偏压，用于辅助所述管维持在所述管操纵头中的适当位置。

附图说明

参照在形成本说明书的一部分的附图中示出的实施例，对上面简要概述的本发明的实施例进行更具体的说明。

图1A是管操纵系统的透视图。

图1B是图1A的系统的俯视图。

图1C是图1A的系统的透视图。

图1D是图1A的系统的俯视图。

图1E是图1A的系统的透视图。

图1F是图1A的系统的俯视图。

图2A是图1A的系统的一部分的透视图。

图2B是图2A所示系统的一部分的正视图。

图3是图1A的系统的根据本发明的管操纵器的透视图。

图4是图3的管操纵器的侧视图。

图5是在管操纵器伸展的情况下、图3的管操纵器的侧视图。

图6是图5的管操纵器的俯视图。

图7A是图5的管操纵器的管操纵头的顶视透视图。

图7B是图7A的管操纵头的局部透视图。

图7C是图7A的管操纵头的一部分的分解图。

图7D是图7A的管操纵头的俯视图。

图7E是图7A的一部分的内部机构的侧视图。

图8A是根据本发明的管操纵头的俯视图。

图8B是图8A的管操纵头的俯视图。

图9A是根据本发明的管操纵头的俯视图。

图9B是图9A的管操纵头的俯视图。

图10A是根据本发明的管操纵头的俯视图。

图10B是图10A的管操纵头的俯视图。

图11A是根据本发明的管操纵头系统的透视图。

图11B是图11A的系统的一部分的透视图。

图11C是图11B所示部分的侧视图。

图11D是图11A的系统的管操纵器的托架的一部分的局部透视图。

图11E是图11D所示部分的透视图；

图11F是图11D所示的系统的一部分的放大图。

图12A是图11A的管操纵器的托架的一部分的俯视图。

图12B是图12A所示的托架的一部分的放大图。

图12C是图12A的管操作器的一部分的透视图。

图12D是图12C所示的托架的一部分的放大图。

图12E是图12A的管操纵器的托架的一部分的端面图。

具体实施方式

现参照图1，根据本发明的系统10具有轨道20，该轨道20安装在指梁16的指杆14的多个排12之间。根据本发明的管操纵器50以可移动方式安装在轨道20上。管操纵器50具有托架52，托架52具有可转动滚子54，该可转动滚子54在轨道20的通道22内滚动。

如下文所详细讨论的，管操纵器50的选择性锁定机构70(或多个机构70)与轨道20的锁定边缘24(或多个边缘)配合。管操纵器50具有管操纵头60。

如图1A、1C、和1E所示，管操纵器50能够在轨道20上移动，从而管操纵头60能够接近由指梁16支撑的任何管或立管。如图1D、1E、1F、2A、5以及图6所示，管操纵器50可伸展，从而管操纵头60能够将管或立管移动到期望位置。

如图1A所示，轨道20位于指杆14的水平面下方。如下文所述(参见图12A至12C)，根据本发明，该管操纵器可位于所述指梁下方。

可选地，轨道20具有从指梁16突出的存放部分26。例如，如图1A和1B所示，管操纵器50可以存放在该存放部分26中。一方面，管操纵器50通过降低到存放部分26上方并然后放入该存放部分26而安装在轨道20上。通道22未延伸到存放部分26中且滚子54置放在存放部分26的底表面28上。

如图1F所示，在某些特定方面，管操纵头60的宽度“a”小于宽度“b”(“b”是两个指杆14之间的宽度加上两个指杆的宽度)。在该实施例中，管操纵头60可以在不与相邻排中的管或立管接触的情况下移动到指梁16的任一排12。

一方面，锁定边缘24具有在点27处会合的楔形构件25，并且锁定机构70将管操纵器50锁定在适当位置，从而例如图1F所示，管操纵头60被定位在指梁16的排12的中央。

例如，如图2A和2B所示，管操纵器50具有在基部52上的可转动基部56。齿条齿轮设备51使可转动基部56及其所支撑的所有部件转过180度。

伸展机构80以枢转方式安装到基部56上的主支承件58。管操纵头60以枢转方式安装到伸展机构80的远端82。动力缸设备84为该伸展机构80的选择性伸展和缩回提供动力。

图2A和3A示意性示出的控制系统CS控制该管操纵器50、设备51、管操纵头60、锁定机构70、以及设备84。在一个方面，该控制系统CS位于指梁水平面和/或钻台水平面处(例如在钻井者控制台处)，并且在一方面，该控制系统CS包括摄像机，以提供该系统运行期间的视图。在一方面，位于指梁水平面处的控制系统是手动控制系统。另一方面，该控制系统是电子控制系统和/或计算机控制系统。

锁定机构70具有动力活塞设备73，该动力活塞设备73具有可延伸杆72。在杆72处于压力下使得该杆72被恒定向外推动(朝向锁定边缘24)的情况下，当管操纵器50在轨道20上移动时，杆72压靠所述楔形构件25。此楔形形状有利于该杆72的端部移动到点27。在楔形构件25被适当地定位的情况下，它们与指梁16的指杆14对准一行(例如，从而能够实现上文所述的管操纵头60的期望的定位)。

如图1A、1B、1C和图4所示，伸展机构80处于缩回构造。如图1D、1E、1F、2A、3、5和图6所示，伸展机构80处于伸展位置。

图7A-7E示出了根据本发明的管操纵头60，所述管操纵头60带有本体62、可移动臂64、以及可移动鳍状件(flipper)66。连杆68(利用穿过块124的销122)将臂64以可移动方式连接到本体62。连杆69将臂64以枢转方式连接到U形夹90。与本体62及U形夹90连接到的动力缸设备100使臂64彼此接近或远离地移动，从而引起这些臂64的彼此接近或远离的移动。所述臂的经由该结构的可调节性以及它们之间的间隔允许一个管操纵头60应对不同的管尺寸。

动力缸设备102内的弹簧112(图2A、2B中虚线所示)在鳍状件66上提供恒定压力，以将鳍状件66从头60向外偏压。所述控制系统控制该设备102，以选择性地根据需要来移动鳍状件66，例如将它们向内拉动而释放所述管。当力(抵着所述管移动的所述头部的力)足够大时，抵着该鳍状件66进入臂64之间的喉部63处的管的力使鳍状件66克服所述弹簧的力而向内移动(此时，所述动力缸中的施力弹簧也向外推压这些鳍状件)，从而允许所述管进入喉部63中。因此，不需要操作者介入来抓住该喉部63中的管或立管。一旦该管越过鳍状件66并处于臂64之间，由设备102施加的力就使鳍状件66移回其初始位置。一旦鳍状件66返回到其原始位置，即使在无液压动力的情况下，它们也将保持在此原始位置。为了释放这些鳍状件，向所述活塞的相反侧施加气压，从而克服弹簧力。

在鳍状件66如图7A所示地位于臂64上的情况下，与被抓取的管或立管相邻的管或立管将不接触或损坏该鳍状件66。

每个鳍状件66的一端均通过销104以枢转方式连接到臂64。连杆106在一端处通过销116以枢转方式连接到鳍状件66，并在另一端处通过销108连接到设备102。销108延伸到臂64中的狭槽114内，这允许鳍状件66朝着臂64移动，从而，直径比鳍状件66之间的初始距离大的管能够推动该鳍状件66并从鳍状件66之间穿过。可使用适当的垫圈W、螺母N以及轴衬B来进行各种连接。

与本体62连接的支架130上连接有管筒132，其提供了用于将管操纵头60连接到管操纵器50的连接。端板134以可移动方式固定在本体62的一端上。

臂64的尺寸和构造被设定成使得当所述头在立根盒之间行进时所述头并不需要翻转且能够到达指梁的任一侧上的具有立管的排。

鳍状件66在臂延伸的方向上是柔性的(当被管推压时，鳍状件66脱离原来路径)，从而，臂64的力被本体62反作用(并且，一旦管已经越过鳍状件66，这些鳍状件就会移回)。

图11A示出与图1A所示的根据本发明的系统类似的、根据本发明的系统300，但在系统300中，根据本发明的管操纵器350(在很多方面类似于管操纵器50)设置在指梁316(类似于指梁16)的下方。管操纵器350具有托架352，该托架352具有在通道322中移动的滚子354。选择性锁定机构370使锁定结构324接合在通道322上。具有管操纵头360(类似于管操纵头60)的管操纵器350能够在通道322上移动，从而该操纵头360能够与操纵头60(如上所述)一样接近管件。与管操纵器50类似，该管操纵头360具有可转动基部、伸展机构、动力缸设备、以及控制系统。

选择性锁定机构370(如上述的机构70)用于将托架352固定到位，从而将管操纵器350定位以方便地接近所述指梁316的各个排中的管。虽然仅局部地示出(例如，如图11F所示)，锁定结构324具有沿着每个通道322的长度的、多个相互间隔开的楔形构件325。仅使用一个锁定结构324和一个对应的机构370也在本发明的范围内。

随着托架325在通道322上移动，当托架352接近于期望位置时，例如该系统与选定的某一排中的管对准时，动力组件326(例如动力活塞组件)由控制系统致动或手动地致动，这迫使可移动臂321上的滚子327向下进入位于两个选定的楔形构件325之间的谷329的底部中。

可选地，系统300(或根据本发明的任何系统，例如系统10)具有停止系统400，该停止系统400限制所述管操纵器350的回转并按照钻机的井眼中心正确定位该管操纵器350，该管操纵器350在所述钻机上使用。可选地，该停止系统400还具有冲击吸收结构，当管操纵器350接近所期望的最终位置时，该冲击吸收结构用于管操纵器350的受控减速。

系统400(参见图12A)具有基部403，基部403固定到托架352。两个销401、402分别利用安装件401m、402m以可移动方式安装到所述基部。由通过连杆401l连接到销401的控制系统(例如控制系统CS)控制的动力缸设备401c选择性地移动所述销401。由通过连杆4021连接到销402的控制系统(例如控制系统CS)控制的动力缸设备402c选择性地移动所述销402。

销401、402能够相对于托架352移动，以与冲击吸收器406的可移动柱塞405(销401)或冲击吸收器408的可移动柱塞407(销402)邻接。冲击吸收器406、408分别利用安装件406m、408m固定到管操纵器350的基部382。

冲击吸收器406、408被定位成使得当销410延伸时，该销邻接所述冲击吸收器406，且当对钻井者侧的指梁进行服务时，管操纵器350停止在井眼中心处。当销402延伸时，销402邻接所述冲击吸收器408，且当对离开钻井者侧的指梁进行服务时，管操纵器350停止在井眼中心处。

柱塞405、407使液压流体移动穿过所述冲击吸收器406、408中的小孔，以在管操纵器停止之前提供受控减速，由此避免冲击载荷。

图8A和8B示出了根据本发明的管操纵头A，管操纵头A用于根据本发明的管操纵器(类似于管操纵器50)，管操纵头A具有本体502，臂504通过四个连杆506(类似于连杆68)和两个连杆508(类似于连杆69)与本体502互连。每个臂504具有柔性鳍件状结构505(类似于鳍状件66及其相关结构)。

如图8A所示，臂504被间隔开最大距离，并且开口509处于最大状态。如图8B所示，臂504已经尽可能靠近地一起移动。使用四个连杆506确保了臂504在其整个运动范围内彼此平行地移动。

图8A示出了当管操纵头A移动到相邻排中的管之间的、指梁排的位置时的、臂504的位置。图8B示出了当已经移动所述臂504以夹持管并移动该管时的、臂504的位置。

图9A和9B示出了管操纵头A的实施例，其中一个鳍状件505已经被省去。

图10A和10B示出了根据本发明的管操纵头B，其具有本体542、连接到本体542的臂544、经由连杆545和547连接到本体542的臂546、以及在臂546上的柔性鳍状件结构548。连杆545和547在一端处以可枢转方式连接到本体542，并在另一端处连接到臂546。

如图10B所示，臂546已经移动离开臂544，并且连杆545、547已经相对于本体542枢转。

因此，本发明在至少一些实施例中提供了一种管操纵器，该管操纵器用于对指梁中的管进行操纵，该指梁具有多个相互间隔开的指杆，所述多个指杆用于支撑多个管件，所述管操纵器包括：具有头部宽度的管操纵头；包括第二宽度的距离，所述第二宽度包括所述指梁的两个指杆之间的距离加上一个指杆的两倍宽度；并且所述头部宽度小于所述第二宽度，以便所述管操纵头沿着两个指杆之间的排移动。这种管操纵器(以及根据本发明的任何管操纵器)可以具有下列项中的一个或一些(以任何可能的组合)：伸展设备，所述伸展设备用于移动管操纵头，该伸展设备具有第一端和第二端；托架设备；所述伸展设备的第一端连接到所述管操纵头，所述伸展设备的第二端连接到所述托架设备；以及轨道结构，所述托架设备能够在所述轨道结构上移动，从而所述管操纵头能够接近所述指梁上的管；锁定设备，所述锁定设备用于将所述托架设备选择性地锁定在所述轨道结构上的适当位置；所述锁定设备具有多个相互间隔开的楔形构件，所述楔形构件位于具有多个最低区域的所述轨道上，在每对楔形构件之间具有一个所述最低区域，以及在所述托架上的动力活塞设备，所述动力活塞设备具有可延伸杆，该可延伸杆用于收纳在一个最低区域中，以将所述托架锁定在所述轨道上的适当位置；所述管操纵头具有能够相对于所述指梁上的管移动的至少一个可移动臂，以便于通过所述管操纵头来接合所述管；所述至少一个可移动臂是两个彼此相对的可移动臂；以可移动方式连接到所述至少一个可移动臂的至少一个鳍状件，所述至少一个鳍状件向所述至少一个可移动臂的内部突出，所述至少一个鳍状件相对于所述至少一个可移动臂被恒定地向内偏压，并且所述至少一个鳍状件用于将管保持在所述管操纵头中的适当位置；所述至少一个可移动臂是两个彼此相对的可移动臂，所述至少一个鳍状件包括以可移动方式连接到每个臂的鳍状件，并且所述鳍状件被朝着彼此偏压；其中所述管操纵头具有本体，并且所述臂连接到所述本体以使所述臂相对于彼此平行移动；其中所述托架能够在所述轨道上方移动；其中所述托架能够在所述轨道下方移动；基部，以可转动方式安装在所述基部上的转动设备，并且所述伸展设备连接到该转动设备；停止设备，所述停止设备用于限制所述管操纵器的移动，并用于将所述管操纵器相对于井眼中心定位在期望位置；并且/或其中，所述停止设备包括冲击吸收设备，当所述管操纵头接近于停止点时，所述冲击吸收设备用于所述管操纵头的受控减速。

因此，本发明在至少一些实施例中提供了一种管操纵器，该管操纵器用于对指梁中的管进行操纵，该指梁具有多个相互间隔开的指杆，所述多个指杆用于支撑多个管件，所述管操纵器包括：管操纵头，该管操纵头具有能够相对于指梁上的管移动的至少一个可移动臂，以便于通过所述管操纵头来接合所述管；至少一个鳍状件，所述至少一个鳍状件以可移动方式连接到所述至少一个可移动臂；所述至少一个鳍状件向所述至少一个可移动臂的内部突出；所述至少一个鳍状件相对于所述至少一个可移动臂被恒定地向内偏压；并且，所述至少一个鳍状件用于将管保持在所述管操纵头中的适当位置。

Claims (15)

1.一种管操纵器，所述管操纵器用于对指梁中的管进行操纵，所述指梁具有多个相互间隔开的指杆以及多个排，所述多个指杆用于支撑多个管件，每个排位于每一对相邻指杆之间，所述管操纵器包括：

具有头部宽度的管操纵头；

其中所述指梁的每个排具有第一宽度；

其中所述指梁的每个指杆具有第二宽度；

其中所述头部宽度小于所述第一宽度加上两倍的所述第二宽度以便所述管操纵头沿着两个指杆之间的排移动；

伸展设备，所述伸展设备用于移动所述管操纵头，所述伸展设备具有第一端和第二端；

托架设备；

其中，所述伸展设备的第一端连接到所述管操纵头，并且所述伸展设备的第二端连接到所述托架设备；

轨道结构，所述托架设备能够在所述轨道结构上移动，从而所述管操纵头能够接近所述指梁上的管；以及

锁定设备，所述锁定设备用于将所述托架设备选择性地锁定在所述轨道结构上的适当位置，其中所述锁定设备被构造成使所述管操纵头与所述指梁的所述排对齐；

其中所述锁定设备包括：

多个v形楔部，每个楔部具有第一引导表面和第二引导表面；

多个v形凹部，每个凹部设置在一对相邻的楔部之间；

其中每个凹部由一个楔部的第一引导表面和相邻的楔部的第二引导表面限定；

其中每个凹部包括位于一个楔部的第一引导表面和相邻的楔部的第二引导表面的交叉部处的点；

在所述托架设备上的动力活塞设备，

其中，所述活塞动力设备包括可延伸杆，所述可延伸杆被向外偏压而与所述点之一接合，以将所述托架设备锁定在所述轨道结构上的适当位置并且将所述管操纵头与所述多个排之一对齐，其中所述第一引导表面和所述第二引导表面被构造成将所述可延伸杆引导到所述点；或者

其中，所述动力活塞设备由控制系统致动或者手动地致动以迫使可移动臂上的滚子向下与所述多个v形凹部之一接合，以将所述托架设备锁定在所述轨道结构上的适当位置。

2.根据权利要求1所述的管操纵器，其中，所述多个v形楔部沿着所述轨道结构布置成一行，并且所述多个v形楔部被定位成使所述管操纵头与所述指梁的所述排对齐。

3.根据权利要求1所述的管操纵器，其中，所述管操纵头具有能够相对于所述指梁上的管移动的至少一个臂，以便于通过所述管操纵头来接合所述管。

4.根据权利要求3所述的管操纵器，其中，所述至少一个可移动臂是两个彼此相对的可移动臂。

5.根据权利要求3所述的管操纵器，还包括：

至少一个鳍状件，所述至少一个鳍状件以可移动方式连接到所述至少一个可移动臂；

所述至少一个鳍状件向所述至少一个可移动臂的内部突出；

所述至少一个鳍状件相对于所述至少一个可移动臂被恒定地向内偏压；并且

所述至少一个鳍状件用于将管保持在所述管操纵头中的适当位置。

6.根据权利要求5所述的管操纵器，其中，

所述至少一个可移动臂是两个彼此相对的可移动臂，

所述至少一个鳍状件包括以可移动方式连接到每个臂的鳍状件，并且

所述鳍状件被朝着彼此偏压。

7.根据权利要求6所述的管操纵器，其中，所述管操纵头具有本体，并且所述臂连接到所述本体以使所述臂相对于彼此平行移动。

8.根据权利要求1所述的管操纵器，其中，所述托架设备能够在所述轨道结构上方移动。

9.根据权利要求1所述的管操纵器，其中，所述托架设备能够在所述轨道结构下方移动。

10.根据权利要求1所述的管操纵器，还包括：

基部；

转动设备，所述转动设备以可转动方式安装在所述基部上；并且

所述伸展设备连接到所述转动设备。

11.根据权利要求10所述的管操纵器，还包括：

停止设备，所述停止设备用于限制所述管操纵器的移动，并用于将所述管操纵器相对于井眼中心定位在期望位置。

12.根据权利要求11所述的管操纵器，其中，所述停止设备包括冲击吸收设备，当所述管操纵头接近于停止点时，所述冲击吸收设备用于所述管操纵头的受控减速。

13.一种管操纵器，所述管操纵器用于对指梁中的管进行操纵，所述指梁具有多个相互间隔开的指杆以及多个排，所述多个指杆用于支撑多个管件，每个排位于每一对相邻指杆之间，所述管操纵器包括：

管操纵头；

伸展设备，所述伸展设备具有第一端和第二端；

托架设备；

所述伸展设备的第一端连接到所述管操纵头，所述伸展设备的第二端连接到所述托架设备；

轨道结构，所述托架设备能够在所述轨道结构上移动，从而所述管操纵头能够接近所述指梁上的管；

所述管操纵头具有能相对于所述指梁上的管移动的至少一个可移动臂，以便于通过所述管操纵头来接合所述管；

至少一个鳍状件，所述至少一个鳍状件以可移动方式连接到所述至少一个可移动臂；

所述至少一个鳍状件向所述至少一个可移动臂的内部突出；

所述至少一个鳍状件相对于所述至少一个可移动臂被恒定地向内偏压；并且

所述至少一个鳍状件用于将管保持在所述管操纵头中的适当位置；

锁定设备，所述锁定设备包括：

沿着所述轨道结构的锁定结构，其中所述锁定结构包括多个楔形构件，其中在每一对相邻的楔形构件之间布置有一个谷；和

在所述托架设备上的动力活塞设备，其中，所述动力活塞设备由控制系统致动或手动地致动以迫使可移动臂上的滚子向下与所述谷中的一个接合，以将所述托架设备锁定在所述轨道结构的适当位置上，并且将所述管操纵头与所述多个排中的一排对齐。

14.根据权利要求13所述的管操纵器，其中，所述至少一个可移动臂是两个彼此相对的可移动臂；

所述至少一个鳍状件包括两个鳍状件，所述鳍状件包括以可移动方式连接到每个臂的鳍状件；并且

所述鳍状件被恒定地朝向彼此偏压。

15.根据权利要求13所述的管操纵器，还包括：

基部；

转动设备，所述转动设备以可转动方式安装在所述基部上；并且

所述伸展设备连接到所述转动设备；

停止设备，所述停止设备用于限制所述管操纵器的移动，并用于将所述管操纵器相对于井眼中心定位在期望位置；

所述停止设备包括冲击吸收设备，当所述管操纵头接近于停止点时，所述冲击吸收设备用于所述转动设备的受控减速；

所述管操纵头具有本体，并且所述臂连接到所述本体以使所述臂相对于彼此平行移动；

所述管操纵头具有头部宽度，一个距离包括第二宽度，所述第二宽度包括所述指梁的两个指杆之间的距离加上一个指杆的两倍宽度；并且

所述头部宽度小于所述第二宽度，以便所述管操纵头沿着所述两个指杆之间的排移动。