CN102782244A - 钻探设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于钻井的钻探设备，例如通过所述的钻探设备来钻油井、气井或地热井，所述设备包括：-塔结构；-第一起重装置，该第一起重装置适于在所述塔结构的纵向方向上在第一流水作业线中操作第一对象；-第二起重装置，该第二起重装置适于在所述塔结构的纵向方向上在第二流水作业线中操作第二对象；-存储装置，该存储装置用于竖直地存储管状元件，诸如连结的管子；以及-第一管架，该第一管架用于在所述存储装置和所述第一流水作业线之间移动管状元件；其中第一和第二流水作业线位于所述塔结构的外部。

Description

钻探设备

技术领域

本发明涉及一种用于钻井的钻探设备，例如通过所述的钻探设备来钻油井、气井或地热井。本发明还涉及包括有这样的钻探设备的船舶以及使用这样的钻探设备来钻井的方法。

背景技术

在油井或气井的钻探行业中，要使用多种类型的管道，其通常被称为“管子”或“管状元件”。管状元件包括钻探管、套管以及其它可连接的（例如通过螺纹连接）油井结构和气井结构。连结的管子组成的长“串”（例如钻柱或套管架）典型地使用于钻探井眼并且用于防止钻探之后井眼的崩塌。

本申请人已经在国际公开号WO02/18742A1中公开了一种包括有钻探井架的钻探设备。所述设备包括有第一起重装置和第二起重装置，该第一起重装置适于在钻探井架的纵向方向上的第一流水作业线中操作第一对象（诸如钻柱），该第二起重装置适于在钻探井架的纵向方向上的第二流水作业线中操作第二对象（诸如第二钻柱）。所述第一和第二流水作业线位于钻探井架（也就是塔结构）的外部。

连接到已知的钻探井架的每个侧面的是旋转木马类型的存储装置，其用于竖直地存储管状元件，诸如连结的管子，即，多长度的管道节段。存储装置可以绕着竖直的轴线旋转并且具有存储槽，以在竖直的定向上在每个存储装置中存储多个管子。每个存储装置具有驱动装置，从而使存储装置绕着其竖直的轴线旋转。通常来说，用于油气行业中的管子的存储装置被成为“指杆台（fingerboard）”、“外墙缩进器（setbacks）”、“外墙缩进滚筒”以及“管架”等等。

在已知的钻探设备中，钻探井架的每一个侧面具有两个管架，一个管架用于在存储装置和第一流水作业线之间移动管状元件，另一个管架用于在存储装置和第二流水作业线之间移动管状元件。所述管架包括竖直的圆柱构件，其支撑多个夹紧构件，该夹紧构件沿着管子的长度在不同的位置处夹紧或接合在管子上。一个或多个夹紧构件每一个都装配在枢接的臂部上，该臂部具有相关联的驱动装置以便移动该臂部，从而使得夹紧构件可以在组件的范围内移动。

这种构造的缺点在于，如果管架发生故障，那么在存储装置和相应的流水作业线之间就不能有任何的管状元件移动。在一些钻探操作中，在流水作业线和存储装置之间进行管状元件的传递的频率是很高的。因此，设备出现的任何故障都可能会导致不希望的操作延期。理论上，如果一个管架发生故障，其它三个管架能够通过其它的存储装置和流水作业线而将管状元件从存储装置传输到流水作业线。然而，这样是非常复杂的，并且过程非常耗时。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改进的钻探塔。

通过提供一种根据权利要求1的前述部分的钻探塔而实现了该目的，其特征在于，所述存储装置位于所述塔结构的内部，所述第一管架还被配置为用于在所述存储装置和所述第二流水作业线之间移动管状元件，所述设备优选地包括第二管架，该第二管架用于在所述存储装置和所述第二流水作业线之间移动管状元件，并且优选地，该第二管架还被配置成在所述存储装置和所述第一流水作业线之间移动管状元件，所述第一管架和所述第二管架（如果第二管架可用的话）配置成通过塔结构中的开口而在所述存储装置和所述第一或第二流水作业线之间移动管状元件，其中，所述开口所具有的长度至少等于所述存储装置中的管状元件的最大长度。

短语“在塔结构的内部”旨在被解释成某对象（在本案中该对象为存储装置）在俯视图中基本在塔结构的竖直突出部的内部。换言之，在塔结构的内部是指对象可以被塔结构的除了可以位于开口的部分而基本被塔结构的多个部分所环绕。这也意味着，所述对象的多个部分可以延伸到塔结构的外部，只要其主要部分在塔结构的内部即可。

该优选实施方式的优点在于，通过使得存储装置位于塔结构的内部，第一管架和第二管架能够经过存储装置并且能够达到其它的流水作业线，以将管状元件从存储装置移动到所述流水作业线，从而使得在一个管架发生故障的情形下，另一个管架能够照顾两条流水作业线，而不用使用复杂的处理。

另一个优点在于，由于塔结构中的开口具有充足的长度，因此可以避免管状元件复杂的运动，例如当管状元件必须要经过开口时，其从在存储装置中的竖直状态要移动为倾斜状态，并且在流水作业线中又要回到竖直状态。

在一个实施方式中，所述第一管架和所述第二管架（如果第二管架可用的话）能够在所述塔的第一流水作业线侧和所述塔的第二流水作业线侧之间移动。这显著延伸了管架所能达到的范围，其对于可以到达两个流水作业线是有利的。通过设置形成为平行四边形连杆装置或机械手臂结构，所允许达到的范围也可以增加。可移动的管架的优点在于，其以更简单方式延伸了管架可到达的范围，以代替连杆或手臂结构，所述连杆或手臂结构大都具有大量的元件并且具有复杂的设计。进一步地，在两个管架的情形中，允许两个管架与每一个流水作业线组合使用。

在第一管架和第二管架（如果第二管架可用的话）的每一个包括圆柱构件的情况下，该圆柱构件支撑一个或多个夹紧构件，则第一和第二管架的可移动性可以通过在圆柱构件的两端设置导向装置来实现，圆柱构件沿着该导向装置而能够移动。

可选择地，圆柱构件可以设置在旋转结构上，该旋转结构可以绕着竖直的轴线进行旋转，其中设置有驱动装置以便绕着所述竖直的轴线来使得该旋转结构进行旋转。该旋转结构在其第一侧支撑第一管架并且在其第二侧支撑第二管架。在旋转结构的第一旋转位置，第一管架可以被操作从而使得管状元件在存储装置和第一流水作业线之间移动，并且第二管架可以被操作从而使得管状元件在存储装置和第二流水作业线之间移动。在旋转结构的第二旋转位置，第一管架可以被操作从而使得管状元件在存储装置和第二流水作业线之间移动，并且第二管架可以被操作从而使得管状元件在存储装置和第一流水作业线之间移动。在第一或第二管架的其中一个发生故障的情况下，本设备允许旋转结构进行旋转，从而使得仍然可以运行的管架与每个流水作业线组合使用。这样使得在钻探操作中发生的故障所带来的影响可以减小。

在另一个实施方式中，所述塔结构具有第一支腿以及和该第一支腿相隔一定距离的第二支腿，所述第一支腿容纳所述存储装置并且具有所述开口，其中所述第一管架和所述第二管架（如果第二管架可用的话）位于所述塔的第一和第二支腿之间。所述第二支腿使得设置流水作业线的设计自由度增加，而不会在塔结构中包括很高的弯曲应力或扭转应力。

优选地，所述第一支腿中的所述开口面向所述第二支腿，从而使得管架能够容易地从两个支腿之间接入到存储装置。

在另一个实施方式中，所述第二支腿中设有另一个存储装置，该第二支腿具有多个管状元件的各自的开口，通过该开口所述第一管架和所述第二管架（如果第二管架可用的话）能够在所述另一个存储装置和所述第一或第二流水作业线之间移动管状元件，并且其中所述第二支腿中的开口的长度至少等于所述另一个存储装置中的管状元件的最大长度。

优选地，第二支腿相似于第一支腿。并且，对称的设计也是可行的，其中第二支腿是第一支腿的镜像。

更加优选地，第一支腿中的开口与第二支腿中的开口彼此面对。

在一个实施方式中，塔结构为格子结构，优选地，塔结构包括平面视图中为U形的横截面。在塔结构包括第一支腿和第二支腿的情形中，其中每个支腿容纳有存储装置，第一支腿和第二支腿都具有平面视图中为U形的横截面。

在另一个实施方式中，存储装置为旋转的存储装置，其具有基本竖直的旋转轴线，从而使得当通过存储装置的旋转而从存储装置中提取管状元件时并且管状元件在基本相同的位置出现在管架上时，管架的定向可以基本相同。存储装置的旋转可以通过各自的驱动装置来实现。

在一个实施方式中，所述塔包括具有建筑地板的基座，该建筑地板优选地为可移动的建筑地板，更优选地为用于每个流水作业线的竖直地可以移动的建筑地板，其中，具有存储装置的塔结构、第一管架和第二管架（如果第二管架可用的话）位于所述基座上，即，位于所述基座的顶部。优选地，建筑地板包括用于各自的流水作业线的开口。

优选地，第一管架和第二管架（如果第二管架可用的话）的每一个包括一个或多个夹紧构件，以用于夹紧管子。更优选地，第一和第二管架的每一个包括竖直圆柱构件，所述竖直圆柱构件支撑各自的一个或多个夹紧构件。

本发明还涉及一种船舶，例如半潜式钻油台，其包括根据本发明的钻探设备。

所述船舶可以包括月形池，其中所述钻探设备设置在该月形池的上方。额外地或者可选地，船舶可以包括具有用于每个流水作业线的开口的甲板。

在此处可以明显地注意到，根据本发明的钻探设备可以用于在陆地上进行钻探，也可以用于在海洋上进行钻探。

本发明还涉及一种用于钻井的方法，其中使用了根据本发明的钻探设备。

附图说明

现在，将参考附图并以非限制的方式来描述本发明，其中相同的管状元件具有相同的附图标记。在附图中：

图1以侧面视图示意性地显示了根据本发明的钻探设备的实施方式；

图2以平面视图示意性地显示了根据本发明的钻探设备的另一个实施方式的横截面；

图3以平面视图示意性地显示了根据本发明的钻探设备的另一个实施方式的横截面；

图4以平面视图示意性地显示了根据本发明的钻探设备的再一个实施方式的横截面；

图5以平面视图示意性地显示了根据本发明的钻探设备的再一个实施方式的横截面；

图6以平面视图更详细地显示了相似于图5的实施方式的根据本发明的钻探设备的实施方式的横截面；

图7以侧视图显示了根据图6的钻探设备的实施方式；

图8显示了根据本发明的钻探设备的另一个实施方式的细节；并且

图9显示了本发明另一个实施方式的钻探设备。

具体实施方式

图1以侧面视图示意性地显示了根据本发明的实施方式的钻探设备1。钻探设备包括塔结构T1以及第一起重装置3，该第一起重装置3位于塔结构T1的顶部并且设置在第一流水作业线5中，以用于在塔结构T1的纵向方向上操作诸如钻柱的第一对象。

在塔结构T1的相对侧，第二起重装置7在第二流水作业线9中设置在塔结构T1的顶部，以用于在塔结构T1的纵向方向上操作诸如钻柱的第二对象。

设备1还包括存储装置11，以用于竖直地存储诸如连结的管子的管状元件。存储装置11位于塔结构T1的内部，因此在图中以虚线显示。在本实施方式中，该存储装置是能够绕着竖直的轴线13进行转动的旋转的存储装置。

第一和第二起重装置3、7包括各自的起重绞盘15、17、起重缆线19、21、和管子接合装置23、25。管子接合装置配置成与管子相接合，以用于起重和/或旋转所述管子。管子接合装置23、25连接至各自的起重缆线19、21，起重缆线19、21能够通过各自的起重绞盘15、17而被拉入或放出。起重绞盘现在位于塔结构T1的顶部结构27中，但是其也可以位于任何地方，包括位于塔结构T1的外部（例如图9所示）。

管子接合装置23、25可以是连接到各自的起重缆线19、21的各自的吊车（trolley）的一部分。然后，所述吊车优选地在塔结构的纵向方向上沿着塔结构被导向，并且优选地沿着塔结构的外部被导向。通过使用吊车，可以确保管子接合装置23、25位于各自的流水作业线内，这在海洋中进行钻探操作的时候特别地有利，其中海洋导致的运动可能会引起起重缆线和管子接合装置从各自的流水作业线中摇摆出来。

第一和第二流水作业线5、9都位于塔的外部。这样的好处在于，管子也可以从塔结构的外部进行供给。另外的好处在于，大容量的装备（例如BOP）可以很容易地从塔结构的外部被引入到流水作业线中。

所述设备还包括用于每个流水作业线的建筑地板F1、F2。当所述设备在船舶（图中未示）上于海洋中使用时，建筑地板可以配置为甲板。每个建筑地板具有用于每个流水作业线的各自的开口O1、O2，以便使管子通过。

设备1的不同的可行构造将对应于图2至图5进行说明，图2至图5以平面图显示了通过箭头A-A'指示的所述设备的横截面图。在此可以明确地注意到，图2至图5的构造不是必须要依附于图1的实施方式。它们也可以用于独立的实施方式的实例，该独立的实施方式的侧视图不同于图1的侧视图。

图2以平面视图示意性地描绘了根据本发明的钻探设备1的另一个实施方式的横截面图，其也可以是图1的钻探设备的横截面图。设备1包括具有开口4的塔结构T1，其中存储装置11位于塔结构的内部。存储装置是旋转类型的（即旋转木马类型的）存储装置，并且可以绕着竖直的旋转轴线13进行旋转。

在塔结构的相对的侧面上设置有第一流水作业线5和第二流水作业线9，它们位于塔结构的外部。

塔结构T1具有U形的横截面，并且可以为格子结构，从而相对于具有封闭的墙壁部分的结构而言可以减少塔的重量。然而，封闭的墙壁部分在出于安全考虑的场合中可以是优选的，或者其可以减少风带来的影响。

在所述结构的U形横截面的开口4处以例如为导轨的形式设置有两个轨道（即导向装置）31、33，从而分别使得第一管架35和第二管架37能够在塔的第一流水作业线侧和塔的第二流水作业线侧之间进行移动。

在此示意性地显示了第一和第二管架，但是其可以达到存储装置中，从而从存储装置中夹紧管状元件或者将管状元件放置到存储装置中，并且第一和第二管架在他们接近各自的轨道的端部时能够达到第一或第二流水作业线。

由于第一管架和第二管架都可以在塔的第一流水作业线侧和塔的第二流水作业线侧之间行进，它们也都可以在存储装置和第一流水作业线之间以及存储装置和第二流水作业线之间移动管状元件，从而当一个管架出现故障时，其优点就显现出来。

开口4具有至少等于存储装置中的管状元件的最大长度的长度，从而使得第一管架和第二管架能够通过开口在存储装置和流水作业线的其中一个之间移动管状元件，而不需要改变管状元件的竖直定向。

在可选的实施方式中，管架可以是固定的，但这需要下述的装置来使得管架仍然能够达到第一和第二流水作业线。上述装置例如可以包括平行四边形的连杆装置和/或机械手臂。

图3以平面视图示意性地显示了根据本发明的钻探设备1的另一个实施方式的横截面图，其也可以是图1的钻探设备的横截面图。

设备1包括塔结构，该塔结构具有侧部分T1a和侧部分T1b。在塔的顶部定位有第一起重装置和第二起重装置，该第一起重装置和第二起重装置分别设置在第一流水作业线5和第二流行作业线9中，从而在塔结构的纵向方向上操作对象。

在两个侧部分T1a、T1b之间内设置有存储装置11（在本情形中为旋转的存储装置），该存储装置11能够绕着竖直的轴线13进行旋转。所述结构具有两个开口4a、4b以用于每个流水作业线，从而使得管状元件能够通过各自的开口而在存储装置和各自的流水作业线之间移动。

在每个侧部分处，各自的轨道31、33被显示为从塔结构的第一流水作业线侧延伸到塔结构的第二流水作业线侧。相关联的第一管架35和第二管架37能够沿着轨道31、33进行移动。每个管架配置为用于在存储装置和第一或第二流水作业线之间移动管状元件。由于轨道是从第一流水作业线侧延伸到第二流水作业线侧，所以两个管架都能够用于两个流水作业线。在一个管架发生故障的情况时，另一个管架能够接过发生故障的管架的工作。

开口4a、4b所具有的长度至少等于存储装置中的管状元件的最大长度。

所述结构的侧部分T1a、T1b优选地彼此连接，从而形成刚性结构。至少所述侧部分在其顶部进行连接，从而容纳起重装置的至少一部分。事实上，所述结构的侧部分T1a、T1b可以当作塔结构的支腿，其中，存储装置位于所述塔结构的支腿之间。

图4以平面视图示意性地显示了根据本发明的钻探设备1的再一个实施方式的横截面图，其也可以是图1的钻探设备的横截面图。

设备1包括具有第一支腿8的塔结构，该第一支腿8具有以平面视图来看为U形的横截面以及具有开口4。存储装置11位于第一支腿的内部，以用于竖直地存储管状元件，所述管状元件通过开口4可以从存储装置中移动出来或者移动到存储装置中去。在这样的情况下，该存储装置是旋转的存储装置，其可以绕着竖直的轴线13进行旋转。

在与第一支腿8相隔一定距离处设置有第二支腿10。第一支腿8中的开口4面向第二支腿10，并且开口4所具有的长度至少等于存储装置中管状元件的最大长度。

第一起重装置和第二起重装置被定位在塔结构的顶部，并且第一起重装置和第二起重装置分别设置在第一流水作业线5和第二流水作业线9中，以用于操作对象。

为了将管状元件在存储装置和第一或第二流水作业线之间进行移动，第一管架35和第二管架37设置在塔结构的两个支腿8、10之间。两个管架可以沿着各自的轨道31、33进行移动，所述轨道31、33从塔结构的第一流水作业线侧延伸到塔结构的第二流水作业线侧。

图5显示了根据本发明的钻探设备1的又再一个实施方式的横截面图，其也可以是图1的钻探设备1的横截面图。

设备1包括具有第一支腿8的塔结构，该第一支腿8具有开口4。与第一支腿8相对地设置有第二支腿10，第二支腿10具有开口6，该开口6面对第一支腿8的开口4。第一支腿和第二支腿都具有U形横截面。在每个支腿8、10中定位有各自的存储装置11、12，以用于存储竖直的管状元件。每个存储装置11、12为旋转的存储装置，其可以绕着各自的竖直轴线13和14进行旋转。

第一起重装置和第二起重装置被定位在塔1的顶部，并且第一起重装置和第二起重装置分别设置在第一流水作业线5和第二流水作业线9中，以用于操作对象。

在两个支腿之间，设置有第一管架35和第二管架37，从而在存储装置的其中一个与流水作业线的其中一个之间移动管状元件。原则上，第一管架35与第二支腿10内部的存储装置12以及第一流水作业线5相关联，并且第二管架37与第一支腿8内部的存储装置11以及第二流水作业线9相关联。然而，管架也可以到达另一个存储装置，以在该存储装置和相关联的流水作业线之间移动管状元件。

进一步地，管架35、37可以沿着各自的轨道31、33进行移动，并且因此将管架35、37配置成在存储装置的其中一个和另一个流水作业线之间移动管架元件，从而使得在管架的其中一个发生故障的情况下，另一个管架也能够接管工作。

开口4、6所具有的长度至少等于各自的存储装置中的管状元件的最大长度。

图6详细地显示了根据本发明的钻探设备1的实施方式，该实施方式具有相似于图5的实施方式的构造。

所述设备1包括有塔结构、第一起重装置以及第二起重装置，该第一起重装置位于塔结构的顶部并且设置在第一流水作业线5中，以用于在塔结构的纵向方向上操作第一对象，该第二起重装置位于塔结构的顶部并且设置在第二流水作业线9中，以用于在塔结构的纵向方向上操作第二对象。

塔结构包括第一支腿8和第二支腿10，该第一支腿8具有开口1，该第二支腿10具有开口6。

设备1还包括存储装置11和存储装置12，该存储装置11和存储装置12分别位于第一支腿8和第二支腿10的内部，以用于竖直地存储管状元件，这样的管状元件的管子2通过附图标记2仅显示一部分。

开口4和6所具有的长度至少等于各自的存储装置中的管子2的最大长度，从而使得管子能够通过竖直定向的开口而在存储装置和流水作业线之间移动。

设置有第一管架35（在图6中显示在两个位置），以用于在存储装置12和第一流水作业线5之间移动管状元件，并且设置有第二管架37（在图6中显示在两个位置），以用于在存储装置11和第二流水作业线9之间移动管状元件。

第一流水作业线5和第二流水作业线9位于塔结构的外部，从而例如从塔结构的外部对管状元件（即管子2）进行供给。

第一管架35还配置成在存储装置12和第二流水作业线9之间移动管状元件，并且第二管架37还配置成在存储装置11和第一流水作业线5之间移动管状元件。由于有两个存储装置，所以本实施方式中第一管架还配置成在存储装置11和第一及第二流水作业线之间移动管状元件，并且第二管架还配置成在存储装置12和第一及第二流水作业线之间移动管状元件。

所述管架能够绕竖直的轴线进行旋转，并且所述管架包括夹紧构件，该夹紧构件能够在垂直于所述竖直轴线的方向上进行平移。管架最终能达到的范围对于每个管架而言通过两个圆来显示，分别地，对于第一管架35来说是圆35a和35b，而对于第二管架37来说是圆37a和37b。管架的各自的两个圆之间的区域定义出该管架在所显示的位置处能到达的范围。所述管架还能够沿着各自的轨道31、33进行移动，所述轨道31、33从塔结构的第一流水作业线侧延伸到塔结构的第二流水作业线侧。因此，管架能够到达两个存储装置以及两个流水作业线。

存储装置11、12为旋转的存储装置，并且能够通过驱动装置11a、12a而绕着各自的竖直轴线13、14进行旋转，该驱动装置11a、12a布置在所述结构8、10和所述存储装置之间。驱动装置11a、12a的一部分可以延伸到塔的外部。所述存储装置还包括指杆台11b、12b，从而将管子2保持在竖直位置。

两个管架都配置成通过各自容纳存储装置的结构中的开口，而在存储装置的其中一个和流水作业线的其中一个之间移动管状元件。

第一流水作业线5周围显示的是建筑地板50，该建筑地板50允许接入到第一流水作业线。建筑地板可以在竖直方向上移动，从而为BOP72或者所谓的圣诞树62让出空间。圣诞树62设置在可移动的支架60上，该可移动的支架60能够沿着导向装置52在水平方向上滑入和滑出第一流水作业线，或者驶入和驶出第一流水作业线。BOP72设置在可移动的支架70上，该可移动的支架70能够沿着导向装置52在水平方向上滑入和滑出第一流水作业线，或者驶入和驶出第一流水作业线。

每一个第一支腿和第二支腿具有各自在格子结构间的机架8c-8f、10c-10f，其布置形成了刚性结构。

建筑地板50沿着机架10c和8c被竖直地导向。这些机架8c、10c可以用于对吊车进行导向，该吊车形成为第一起重装置的一部分。在塔结构的第二流水作业线侧，类似的吊车可以设置为第二起重装置的一部分，然后其优选地分别沿着第一和第二支腿的机架8d、10d被导向。

第二流水作业线被固定的建筑地板环绕，在该建筑地板上设置有粗柱颈40，该粗柱颈能够通过沿着导向装置42水平移动而移动进入第二流水作业线以及移出第二流水作业线，以用于在第二流水作业线中将管状元件连接在一起。第二流水作业线中的钻探过程可以从控制室44进行观察或控制。

图7显示了例如半潜式钻油台的船舶100的侧视图，其装备有根据图6的钻探设备1。如图7所示，该设备1具有第一起重装置3，其位于塔结构的顶部并且设置在第一流水作业线5中。在塔结构的相对侧，即远离本图面对的方向，定位有第二起重装置并且以类似于图1的实施方式的方式而设置在第二流水作业线中。

在塔结构的顶部定位有起重机48，以便在钻探操作中进行辅助。起重机48能够绕着竖直的轴线旋转360度。第一和第二起重装置以及起重机48容纳在顶部结构27中，该顶部结构27通过法兰27a、27b而连接至第一支腿8和第二支腿10。这样可以使塔结构的组装和拆卸相对比较简单。第一和第二支腿8、10容纳各自的存储装置11、12。

在图7中可以清楚地显示，本实施方式中第一和第二支腿8、10是格子结构的。出于简单化的原因，图6中的管架并没有描绘在图7中。然而，管架、第一和第二支腿8、10以及存储装置11、12放置在船舶100的基座105的顶部上。

基座105包括用于第一和第二流水作业线的建筑地板，其在本情形下形成为甲板，并且在本情形下只有建筑地板50能够看到。与建筑地板相邻处设置有BOP72以及圣诞树62。

船舶或半潜式钻油台100在其船体上具有月形池101，其中所述钻探设备设置在该月形池101的上方，以便通过该月形池101执行操作。

从图7中可以看出，在存储装置中的管子的最大长度为L1。在图6中所示的分别在第一支腿8和第二支腿10中的开口4和6所具有的长度至少等于该最大长度L1。

图8显示了根据本发明的钻探设备的另一个实施方式的细节部分。所显示的是顶部结构27的一部分，该顶部结构27是塔结构的一部分。出于简单化的原因，塔结构的其余部分没有显示。并且，显示了基座105的一部分。

在基座105和顶部结构27之间设置有两个存储装置11、12，每个存储装置位于塔结构（图未示）的相应的支腿中。每个存储装置11、12可以绕着竖直的轴线进行旋转。可以看到，下轴承212、213出现在每个存储装置的下端部处，以用于将存储装置连接至基座。并且，优选地，上轴承214、215出现在存储装置的顶端部处，以用于将该顶端部连接至顶部结构。

本领域技术人员所公知的，每个存储装置包括槽，以用于在每个存储装置中在竖直定向上存储多个管子2。本领域技术人员所公知的，存储装置此处包括中心竖直柱211、212以及在所述柱的不同高度处的多个圆盘构件，它们中的至少一个具有所述存储槽，并且还可能具有在指杆台中共用的可操作的锁扣。可以设想，在优选实施方式中，管子2以其下端部搁置在最下方的圆盘构件上。在图8所述的实例中，可以设想，包括三个单一管子的管状元件（即三倍的或三倍机架）存储在存储装置中。每个存储装置的直径大概是8米。

还示意性地显示了用于每个存储装置的驱动电机218、219，其使得存储装置绕着其竖直的轴线旋转。在可行的实施方式中，驱动电机218、219实施为用于存储装置的分度驱动装置的一部分，从而使得每一个存储装置能够被带入到多个预定的旋转位置。

在多个存储装置之间设置有旋转结构，其可以绕着竖直的轴线旋转并且具有相应的驱动装置221，以便使得所述旋转结构绕着所述竖直的轴线进行旋转。旋转结构在其第一侧支撑第一管架35并且在其第二侧支撑第二管架37。所述管架优选地为相同的设计，并且每个管架包括一个或多个可移动的夹紧构件82a、82b、92a、92b，所述夹紧构件适配于夹紧管子2，以便从存储装置中移出管子或者将管子放入到所述存储装置中。

在本实例中，本领域技术人员所公知的，第一管架和第二管架的每一个分别包括有第一竖直圆柱构件81和第二竖直圆柱构件91，所述圆柱构件的每一个支撑所述一个或多个夹紧构件。在本实例中，每个圆柱构件支撑多个（在此处是两个）夹紧构件82a、82b、92a、92b。在本实例中，同样是本领域技术人员所公知的，每个夹紧构件安装在运动设备上（此处是关节臂83、93上），该运动设备使得夹紧构件在圆柱构件外所能达到的范围内位移。

同样是在本实例中，同样是本领域技术人员所公知的，一些或全部夹紧构件（此处是上夹紧构件82a、92a）例如通过相联的缆线82c、92c和绞盘82d、92d而可以沿着圆柱构件81、91进行竖直位移，从而调整夹紧构件的高度位置，以便于管子2的运输。在图8的下部位置中，上夹紧构件通过虚线来显示。

同样是本领域技术人员所公知的，并且没有显示，驱动电机（图未示）与每一个圆柱构件81、91相关联，以允许绕着其竖直的轴线枢转所述圆柱构件，从而移动夹紧构件以及通过该夹紧构件保持的任何管子。

在图8中可以看出，第一和第二竖直圆柱构件81、91安装在旋转支撑件上，并且第一竖直圆柱构件81和第二竖直圆柱构件91之间具有一定的间隔。

在本实例中，圆柱构件的旋转支撑件包括底部构件270和顶部构件271，圆柱构件以其下端部连接至该底部构件270，并且圆柱构件以其上端部连接至顶部构件271。

在此，底部构件270通过轴承272而支撑在基座上，并且顶部构件271被来自顶部结构27的轴承273支撑。

在此，旋转结构通常通过底部构件270和顶部构件271形成，并且旋转结构可以绕着竖直的轴线旋转。在此处设置有接合到底部构件上的驱动电机221，从而执行所述运动。同步的驱动电机可以作用在顶部构件上或者旋转结构的顶端，从而避免旋转结构上过量的扭力负载。

通过旋转结构的旋转，管架可以在塔结构的第一流水作业线侧和塔结构的第二流水作业线侧之间移动，并且可以组合除了图8中显示的存储装置以外的其它存储装置。这样可以允许存储装置、管架以及流水作业线之间进行任何组合，从而在一个管架出现故障的情形下，其它的管架能够接管工作。

图9以立体图显示了根据本发明的又一个实施方式的用于钻井的钻探设备301。该钻探设备包括基座305和设置在基座305顶部上的塔结构303，该基座305在图9中只是部分地显示。基座305可以形成为钻探船舶（图未示）的一部分。

所述设备还包括第一起重装置，其适配于在塔结构的纵向方向上在第一流水作业线中操作第一对象。该第一起重装置包括吊车307、起重绞盘311以及缆线和滑轮组件，该吊车307可以沿着塔结构移动并且被相关联的导轨或轨道309导向，该缆线和滑轮组件按照本领域技术人员所公知的那样位于绞盘和吊车之间。图中仅显示了在吊车和顶部结构313之间的缆线和滑轮组件。

在所述设备的另一侧，设置有第二起重装置，该第二起重装置适于在塔结构的纵向方向上在第二流水作业线中操作第二对象。尽管所述设备的这一侧能够看到的较少，但是第二起重装置的构造类似于第一起重装置。因此，第二起重装置也包括吊车、缆线和滑轮组件以及绞盘315，该吊车可以沿着塔结构移动并且被导轨导向。

塔结构具有第一支腿317以及与第一支腿相距一定距离的第二支腿319，其中所述第一和第二支腿的每一个容纳各自的存储装置321、323。每一个存储装置配置成用于竖直地存储管状元件，诸如连结的管子。所述存储装置配置相似于图6的实施方式中的存储装置。

塔结构的两个支腿具有各自的开口，所述开口所具有的长度至少等于存储装置中的管状元件的最大长度。每个开口面向另一个开口。

塔结构的支腿之间，设置有两个管架325、327，以用于在存储装置的其中一个和流水作业线的其中一个之间移动管状元件。管架可以在塔结构的第一流水作业线侧和塔结构的第二流水作业线侧之间移动，从而接入两条流水作业线。管架可以沿着导向装置331而在塔结构的第一流水作业线侧和塔结构的第二流水作业线侧之间移动，该导向装置331仅描述在管架的底部，但是其也可以设置在管架的顶部处。

可以看出，塔结构为格子结构。流水作业线基本上在塔结构的外部。然而，在两个支腿的顶部处，环绕每个流水作业线设置有棒构造329。该棒构造优选地是可以移动的，从而允许对象从塔结构的外部被放入到流水作业线中。棒构造不会妨碍对象从塔结构的内部放入到流水作业线中。棒构造的主要功能是防止管状元件从流水作业线中跌落到基座上，即，从塔结构离开。

Claims (15)

1.一种用于钻井的钻探设备，例如通过所述设备来钻油井、气井或地热井，所述设备包括：

-塔结构；

-第一起重装置，该第一起重装置适于在所述塔结构的纵向方向上在第一流水作业线中操作第一对象；

-第二起重装置，该第二起重装置适于在所述塔结构的纵向方向上在第二流水作业线中操作第二对象；

-存储装置，该存储装置用于竖直地存储多个管状元件，诸如连结的管子；以及

-第一管架，该第一管架用于在所述存储装置和所述第一流水作业线之间移动管状元件；

其中，所述第一和第二流水作业线位于所述塔结构的外部，

其特征在于，所述存储装置位于所述塔结构的内部，

所述第一管架还配置为用于在所述存储装置和所述第二流水作业线之间移动管状元件，

所述设备优选地包括第二管架，该第二管架用于在所述存储装置和所述第二流水作业线之间移动管状元件，并且优选地，该第二管架还被配置成在所述存储装置和所述第一流水作业线之间移动管状元件，

如果第二管架可用的话，所述第一管架和所述第二管架被配置成通过所述塔结构中的开口而在所述存储装置和所述第一或第二流水作业线之间移动管状元件，其中所述开口所具有的长度至少等于所述存储装置中的管状元件的最大长度。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一管架和所述第二管架—如果该第二管架可用的话—能够在所述塔的第一流水作业线侧和所述塔的第二流水作业线侧之间移动。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述塔结构具有第一支腿以及与该第一支腿相隔一定距离的第二支腿，所述第一支腿容纳所述存储装置并且具有所述开口，其中所述第一管架和所述第二管架—如果第二管架可用的话—位于所述塔的第一和第二支腿之间。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第一支腿中的所述开口面向所述第二支腿。

5.根据权利要求3或4所述的设备，其中在所述第二支腿中设有另一个存储设备，所述第二支腿具有多个管状元件移动穿过的各自的开口，通过该开口所述第一管架和所述第二管架—如果第二管架可用的话—能够在所述另一个存储装置和所述第一或第二流水作业线之间移动管状元件，并且其中所述第二支腿中的开口的长度至少等于所述另一个存储装置中的管状元件的最大长度。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述第一支腿中的开口和所述第二支腿中的开口彼此面对。

7.根据前述权利要求中的任意一项所述的设备，其中所述塔结构为格子结构。

8.根据前述权利要求中的任意一项所述的设备，其中所述存储装置为旋转的存储装置。

9.根据前述权利要求中的任意一项所述的设备，其中所述塔结构包括平面视图中为U形的横截面，并且其中所述存储装置位于该U形横截面中。

10.根据权利要求3和9所述的设备，其中所述第一支腿和所述第二支腿具有平面视图中为U形的横截面。

11.根据前述权利要求中的任意一项所述的设备，包括用于每个流水作业线的具有建筑地板的基座，其中具有所述存储装置以及所述第一管架和所述第二管架—如果第二管架可用的话—的所述塔结构位于该基座上。

12.根据前述权利要求中的任意一项所述的设备，其中所述第一管架和所述第二管架—如果第二管架可用的话—的每一者包括一个或多个夹紧构件，所述夹紧构件适配于夹紧管子。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一管架和所述第二管架—如果第二管架可用的话—的每一者包括竖直圆柱构件，所述竖直圆柱构件支撑各自的一个或多个夹紧构件。

14.一种船舶，其包括根据权利要求1-13任意一项所述的钻探设备。

15.一种用于钻井的方法，其中使用根据权利要求1-13任意一项所述的钻探设备。

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