CN103380257B - 管件操纵装置及方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种管件操纵设备，该管件操纵设备包括适合于在夹紧管件时提供承载能力以及优选地扭转能力的管状构件运行工具。运行工具包括：带有狭槽的构件，其具有多个细长狭槽；凹进构件，其与带有狭槽的构件相联且具有多个凹部；以及多个夹紧元件，该多个夹紧元件设置在所述带有狭槽的构件和凹进构件之间。每一个这样的夹紧元件适于与被接合的管件一起移动，以将所述管件夹紧。还包括一种与所述运行工具相联的管状构件升降器，以及相关的钻台卡瓦。还包括一种下套管的方法。

Description

管件操纵装置及方法

背景技术

地下井的钻探包括组装管柱，例如套管柱和钻柱，每一个管柱包括从钻机向下延伸到井眼中的多个沉重、细长管段。管柱由多个螺纹接合的管段构成。

通常，工人使用劳力密集方法来联接管段以形成管柱。该方法涉及使用工人，通常“锐器（stabber）”和多个操作者，诸如钳子操作者。锐器被放置在扶正台上的钻塔内的升高位置中，以手动地将单个管段与现有的管柱对准。由于锐器放置的高度以及在钻塔内的大量的移动部件，所以这是固有地不安全的位置。各种操作者确保单个管段与钻塔地板上现有的管柱的对齐和连接。钳子操作者使用钳子旋转管段，将其螺纹地连接到管柱。尽管这样的方法是有效的，但是其是危险的、繁琐的且无效的。另外，钳子需要多个工人来正确地接合管段并将管段联接到管柱。因此，这样的方法是劳力密集的且从而是昂贵的。而且，使用钳子可以需要使用脚手架或其它类似的结构，这危及工人。

其他人已经提出了利用传统的顶部驱动器组件来组装管柱的运行工具。该运行工具包括操纵器，该操纵器接合管段并且将管段升起到动力辅助升降器中，动力辅助升降器依赖于施加的能量来保持管段。升降器联接到顶部驱动器，顶部驱动器使升降器旋转。因此，管段接触管柱，并且顶部驱动器使管段旋转并且将其与管柱螺纹接合。

虽然这种工具提供了优于被用于组装管柱的、更加传统的系统的益处，但是它还不利地存在缺点。一个这样的缺点在于，管段可能被升降器夹紧模损伤。另一个缺点在于，传统的操纵器臂不能在无工人参与的情况下，移除单个接头管状部件并且将它们在管台上放下。

已经提出了其他工具来克服这些缺点。然而，这种工具经常不能操纵尺寸非均匀的管状部件。当正被操纵的管状部件例如由于具有变化的壁厚或者不完美的圆柱度或者圆形度而尺寸并不是理想的时，工具充分接合管状部件的能力降低。

发明内容

本发明可以提供不同的优势，包括消除对锐器使用的需要，从而增加石油钻机的安全性，以及与传统工具相比，限制或消除在放置在本发明的运行工具内时管件的划伤或变形。

本发明包括一种管件操纵设备，其包括管件运行工具和管状构件升降器，所述管件运行工具包括：带有狭槽的构件、凹进构件以及多个滑动构件，所述带有狭槽的构件具有多个细长狭槽，每一个细长狭槽均至少部分地在大致平行于待被操纵的管件的纵向轴线的方向上延伸，所述凹进构件以操作方式与带有狭槽的构件相联且在其表面中具有多个凹部，每一个凹部均在深端和浅端之间延伸，所述多个滑动构件以操作方式与所述多个细长狭槽和所述多个凹部相联，并且适合于在与和其接触的管件相同的方向上移动，使得工具将管件夹紧，所述管状构件升降器适合于以操作方式使管件与管件运行工具相联，其中管件运行工具适于独立于管状构件升降器的操作夹紧每一个管件，以提供承载能力，以阻止或防止附接至其的管件或管柱掉落。

在具体实施例中，管状构件升降器联接到管件运行工具，并适于在管件供应部和管件运行工具之间传递一个或多个管件（比如，一次一个、两个或甚至三个）。

在另外的实施例中，管件运行工具和管状构件升降器通过至多一对致动器来联接。在某些实施例中，该至多一对致动器与链接元件以操作方式相联，所述链接元件促进管件在运行工具内的定位。在其它实施例中，可以存在两对致动器、单个致动器或其它量或甚至不同类型的致动器。

在本发明的一个方面，当管件操纵设备处于夹紧管件的夹紧位置时，所述多个滑动构件均至少部分地缩进到相应的凹部中。

在一个实施例中，管件操纵设备还包括预加载机构，该预加载机构在管件接合在管件运行工具内时可逆地对管件施加力，以将管件夹紧。该预加载力的释放，任选地利用施加沿不同方向的另外的释放力，终止该夹紧。

根据本发明的另一实施例，提供了一种在套管或钻探操作期间操纵管件的方法，包括：利用管状构件升降器接合管件的表面部分；操作管状构件升降器以将管件定位成由运行工具操控；以及使管件的至少第二不同的表面部分与运行工具的一部分接合以便由于由附接到所述运行工具的管件或管柱的重量产生的向下的力在所述第二不同的表面部分处与运行工具的所述部分相互作用而将管件保持。

在一些实施例中，该方法还包括：在使管件与运行工具接合且利用运行工具来保持管件之后将管状构件升降器脱开。在一些情形中，管状构件升降器的脱开在夹紧位置已经由运行工具实现之后以自动化方式自动地发生，而没有进一步的人为干预。

在一些实施例中，该方法还包括：将由运行工具夹紧的管件降低到承载表面上，以将管件的端部进一步推压到运行工具的凹部中。这能够有利地将运行工具的夹紧设备定位在接合位置中，以能够夹紧管件。

根据本发明的另一宽泛方面，提供了一种在套管或钻探操作中操纵管件的方法，包括：操作运行工具与包括一个至三个管件的管段相互作用并将该管段夹紧；对所述管段施加旋转力，所述管段的至少一个表面与运行工具的一部分接合并且被该运行工具的该部分夹紧，以将管段或该管段的一部分至少部分地断开；操作管状构件升降器与管段或该管段的一部分相互作用并夹紧该管段或该管段的所述部分；以及相对于运行工具升高管段以使管段与管柱分离并且使管段的被接合且被夹紧表面从运行工具的所述部分脱开。在一个实施例中，该方法还包括：降低运行工具并同时地将管段升高比运行工具被降低的量较大的量，以便确保管段与余下任何管柱分离。

根据本发明的另一宽泛方面，提供了一种在套管或钻探操作中操纵管件的方法，包括：操作运行工具与包括一个至三个管件的管段相互作用；对管段施加旋转力，所述管段的至少一个表面与运行工具的径向地成形的碗部分接合并且被运行工具的该径向地成形的碗部分夹紧，以将管段从管柱至少部分地断开；操作管状构件升降器与管段或该管段的一部分相互作用并夹紧该管段或该管段的所述部分；以及在具有沿夹紧的管段的至少轴向分量的方向上移动运行工具的所述碗部分，以将运行工具的碗部分从管段的所述至少一个表面部分脱开。所述径向成形的碗部分可包括滚动或滑动构件、凹部和狭槽中的每一个的段或部分。在一个实施例中，方法还包括完全地将管段从管件操纵设备移除。

根据本发明的另一宽泛方面，提供了一种管件运行工具，包括：带有狭槽的构件，其具有多个细长狭槽，所述多个细长狭槽均至少部分地在大致平行于待被操纵的管件的纵向轴线的方向上延伸；凹进构件，其以操作方式与带有狭槽的构件相联，其具有多个凹部，其中所述凹部从深端延伸到浅端；以及多个滑动构件，其以操作方式与所述多个细长狭槽和所述多个凹部相联；其中运行工具的夹紧部分构造成摩擦接合管件的至少一个表面足以仅通过夹紧部分对管件施加扭矩。

在某些实施例中，所述多个细长狭槽相对于所述多个凹部固定。在另外的实施例中，运行工具构造摩擦接合管件的内表面。在某些实施例中，当管件操纵设备处于释放位置以不夹紧管件时，所述多个滑动元件均部分地缩进到相应的狭槽和凹部中。在其它实施例中，所述多个滑动元件在管件运动离开运行工具时将管件夹紧。在其它实施例中，管件运行工具与操纵机构以操作方式相联，所述操纵机构适于将管件供给到运行工具或者将管件从运行工具移除，以促进利用另一管件对运行工具的重复加载。

根据本发明的另一宽泛方面，提供了一种管状构件升降器，其包括：带有狭槽的升降器部件，其具有多个细长狭槽，所述多个细长狭槽均至少部分地在大致平行于待被操纵的管件的纵向轴线的方向上延伸；凹进升降器部件，其以操作方式与带有狭槽的升降器部件相联，并在其表面中具有多个升降器凹部，所述多个升降器凹部在深端和浅端之间延伸；以及多个滑动或滚动升降器部件，或者两者，其以操作方式与细长的升降器狭槽中的相应狭槽和升降器凹部中的相应凹部相联，其中所述多个滑动或滚动升降器部件或两者中的每一个均在移位离开相应的升降器凹部的浅端时至少部分地缩进到带有狭槽的升降器部件内。

在某些实施例中，管状构件升降器是单接头、双接头或三接头升降器。在其它实施例中，在升降器将管件夹紧时，所述多个滑动或滚动升降器部件或两者至少部分地缩进到带有狭槽的升降器部件的至少一个狭槽中。在另外的实施例中，管状构件升降器通过一个或多个致动器而联接到运行工具，而没有链接元件。在其它实施例中，管状构件升降器适于通过线性缩回装置来移动管件。

根据本发明的另一宽泛方面，提供了一种适于保持管件或管柱的钻台卡瓦，其包括：带有狭槽的钻台卡瓦部件，其具有多个细长狭槽，所述多个细长狭槽均至少部分地在大致平行于待被操纵的管件的纵向轴线的方向上延伸；凹进钻台卡瓦部件，其以操作方式与带有狭槽的钻台卡瓦构件相联并在其表面中具有多个钻台卡瓦凹部，所述钻台卡瓦凹部在深端和浅端之间延伸；以及多个钻台卡瓦夹紧部件（例如，滚动或滑动，或两者），所述多个钻台卡瓦夹紧部件均以操作方式与细长的钻台卡瓦狭槽中的相应狭槽和钻台卡瓦凹部中的相应凹部相联，其中所述多个滚动钻台卡瓦夹紧部件中的每一个均在移位离开相应的钻台卡瓦凹部的浅端时缩进到带有狭槽的钻台卡瓦部件的至少一部分内。

在一些实施例中，钻台卡瓦可逆地联接到钻台。在其它实施例中，钻台卡瓦定位成使得其被可永久地附接到钻台。在另外的实施例中，所述多个钻台卡瓦夹紧部件中的每一个均构造成当钻台卡瓦处于夹紧管件或管柱的夹紧位置时至少部分地缩进到带有狭槽的钻台卡瓦部件的至少一个狭槽中，而在其它实施例中，钻台卡瓦部件仅部分地缩进使得一部分仍从凹部延伸超过且通过带有狭槽的钻台卡瓦部件。在又一实施例中，钻台卡瓦适于为从其悬挂的管件或管柱提供承载能力。在其它实施例中，钻台卡瓦的一部分适合于在夹紧被旋转的管件或管柱时可逆地联接和旋转。在某些实施例中，钻台卡瓦以液压方式或气动方式在夹紧位置和释放位置之间操作。钻台卡瓦还可包括将钻台卡瓦围绕管件或管柱锁定的闭锁机构。在某些实施例中，钻台卡瓦还包括定中心机构，用以促进管柱邻近井眼中心的定中心。在又一实施例中，钻台卡瓦还包括互锁系统，所述互锁系统适于防止由该钻台卡瓦夹紧的一个或多个管件的释放，直到所述一个或多个管件被确认由以操作方式相联的运行工具或管状构件升降器夹紧为止。

本发明还包括使管件与包括在此描述的夹紧组件的钻台卡瓦连接和断开的方法。

应理解，从以下详细说明，本发明的其它方面将容易被本领域技术人员明白，其中本发明的各种实施例被示出并通过图示来描述。如将认识到的，本发明能够用于其它不同的实施例且其若干细节在各种其它方面能够修改，而全都不偏离本发明的精神和范围。因此，附图和详细说明应被认为在本质上是示意性的且不被认为是限制性的。

附图说明

从关于附图阅读时下面的详细说明最佳地理解本公开内容。应强调的是，根据工业标准实践，各种特征未必按比例绘制。实际上，为了清楚论述，各种特征的尺寸可以任意地增加或减小。

图1A是根据公开的一个或者多个方面的设备的至少一个部分的透视图。

图1B-图1G是图1A所示设备在随后的操作阶段中的的透视图。

图2是图1A-图1G所示设备的一个部分的截面视图。

图3A-图3D是图1A-图1G所示设备在一系列操作阶段中的局部截面视图。

图4是根据本公开的一个或者多个方面的设备的示意图。

图5A是根据本公开的一个或者多个方面的方法的至少一个部分的流程图。

图5B是根据本公开的一个或者多个方面的方法的至少一个部分的流程图。

图5C是根据本公开的一个或者多个方面的方法的至少一个部分的流程图。

图6是图2所示设备的实施例的一个部分的分解透视图。

图7A和7B是图6所示设备的实施例的透视图。

图8是根据本公开的一个或多个方面的钻台卡瓦夹紧组件的一部分的剖视图。

具体实施方式

应该理解以下公开内容提供了许多不同的实施例或者示例以实现各种实施例的不同特征。在下面描述了构件和布置的具体示例以简化本发明。当然，这些仅仅是示例而非旨在限制。另外，本发明可以在各种示例中重复引用数字和/或字母。这种重复是为了简洁和清楚而非在本质上规定所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。而且，在随后的说明中，在第二特征上方或者在第二特征上形成第一特征可以包括直接接触形成第一特征和第二特征的实施例，并且还可以包括另外的特征可以形成于第一特征和第二特征之间而使第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。在整个说明书中，术语“管件”和“管状构件”通常可互换地使用。

参考图1，示意了根据本公开的一个或多个方面的管件操纵设备100的至少一部分的透视图。设备100包括管件运行工具110、管状构件升降器120，并且在某些实施例中，包括连杆倾斜组件130。

管件运行工具110被构造为用以接收和至少临时地夹紧、摩擦接合或以其它方式将管件105保持。例如，管件运行工具110可被构造成接合并夹紧管件105的内表面、管件105的外表面或管件105的内表面和外表面两者，或其部分。运行工具110摩擦接合和保持管件105的程度能够在夹紧管件时提供承载能力，以阻止或防止管件或管柱掉落，独立于相联的管状构件升降器或可选的相联的钻台卡瓦的操作。运行工具110可以足以支撑至少约5吨的安全工作载荷（SWL）。用于运行工具110的其它SWL值也在本公开的范围内，且设想运行工具110能够支撑实质上更大重量的整个管柱，以降低管柱，用于由一个或多个钻台卡瓦或其它夹紧装置来夹紧。此处关于运行工具论述的夹紧设备还等同地能够应用于且适于与管状构件升降器、钻台卡瓦夹紧设备或其任何组合相连地操作，使得夹紧设备或夹紧组件在此能够形成运行工具、管状构件升降器和钻台卡瓦的一部分。

运行工具110摩擦接合和夹紧（或保持）管件105的程度还可以但优选地足以向管件105施加扭转力，诸如可以从顶部驱动器通过运行工具110传递，或通过管件的夹紧部分向管柱的其它部件施加扭转力。在示例性实施例中，可以优选地经由运行工具110的夹紧元件施加到管件105的扭矩为至少约5000ft-lbs，这可以足以在管件105和另一管状构件之间构成连接。可以施加到管件105的扭矩可以另外地或可替代地为至少约50,000ft-lbs，这可以足以“断开”在由运行工具110夹紧的管件105和另一附接的管件之间的连接。在约100ft-lbs和80,000ft-lbs之间或更大，优选地从约1,000ft-lbs至5,000ft-lbs的其它扭矩值也在本公开的范围内。在一个实施例中，能够实现大于50,000ft-lbs至约80,000ft-lbs的扭矩值，优选地约55,000ft-lbs至75,000ft-lbs的扭矩值，且在另一实施例中，能够实现约60,000ft-lbs至70,000ft-lbs，或者大于50,000ft-lbs的这些值的任何组合。

管件105可以是井眼套管构件、钻柱油管构件、管路构件、套圈油管构件和/或其它管件元件或其组合。管件105可以是单个管段、或预组装的双重或三重段。在示例性实施例中，管件105可以是或包括套圈或整体接头或螺纹管的一个、两个或三个管段，诸如可以用作油管、套管或钻柱的一部分。管件105可以可替代地是或包括管路的段，诸如可以用于运输液体和/或流体材料。管件105可以可替代地是或包括一个或多个其它管件结构构件。管件105可以具有环形横截面，具有大致圆柱形、矩形或其它几何形状。

在示例性实施例中，运行工具110的至少一部分大致类似于在2007年4月25日递交的标题为“Tubular运行工具”的共同转让的美国专利No.7,445,050和/或2007年1月4日递交的标题为“TubularHandling Device”的美国专利No.7,552,764中描述的管件运行工具或管件操纵设备。例如，上述并入的参考文献中描述的夹紧设备的一个或多个操作原理、部件和/或其它方面可以在本公开的范围内的运行工具110、管状构件升降器或钻台卡瓦夹紧组件的一个或多个实施例内实施。

运行工具110被构造成由顶部驱动器或钻柱段或部件接合，或者以其它方式与顶部驱动器或钻柱段或部件对接。例如，如图1A中示出的示例性实施例中示意性地表示，运行工具110可以包括对接装置112，该对接装置112被构造成与钻柱的部件或顶部驱动器的衬套、壳体和/或其它部件匹配、联接或以其它方式对接。在示例性实施例中，对接装置112包括在钻井操作中常用的标准箱销联接器的一半。在另一示例性实施例中，运行工具110诸如通过其它连接部件，例如致动器和/或链接元件与管状构件升降器120直接或间接地操作相联，从而联接到管状构件升降器120。在某些情形中，管件运行工具与管状构件升降器通过至多一对致动器联接。致动器可以与允许将管件定位在管件运行工具内的链接元件操作相联，且可以存在一个或多个致动器。然而，其它对接装置也在本公开的范围内。

管状构件升降器120可以是单接头、双接头或三接头升降器，取决于钻机和/或钻井的类型或套管条件。管状构件升降器120还构造成接纳并且至少临时地夹紧、以摩擦方式接合或以其它方式保持管件105。例如，管状构件升降器120可以构造成夹紧或以其它方式摩擦接合管件105的内表面、管件105的外表面或管件105的内表面和外表面或其部分。升降器120摩擦接合或以其它方式保持管件105的程度可以足以支撑至少约5吨或至少约15吨的安全工作载荷（SWL）。然而，用于管状构件升降器120的其它SWL值也在本公开的范围内，特别是在任何可利用的管件的重量内。

在示例性实施例中，管状构件升降器120的至少一部分大致类似于在2007年4月25日递交的题为“Tubular运行工具”的共同转让的美国专利No.7,445,050和/或2007年1月4日递交的题为“TubularHandling Device”的美国专利No.7,552,764中描述的管件运行工具或其它操纵设备，或者以其它方式具有一个或多个类似的方面或操作原理。在本公开的范围内的其它配置中，管状构件升降器120可以替代地包括一系列底托、垫片和/或其它摩擦构件，诸如被构造成径向地限制或接触管件105的表面并从而保持管件105的轮。优选地，该升降器构件120接触表面是管件的外表面。

在其它实施例中，管状构件升降器120可具有与管件运行工具110类似的构造。RT110的夹紧组件可以适于且与管状构件升降器120操作相联。在另一实施例中，钻台卡瓦能够与大致类似的夹紧组件操作相联。例如，管状构件升降器120可以包含具有多个细长狭槽的带有狭槽的升降器部件，每个细长狭槽均至少局部地或完全地在与待被操纵的管件的纵向轴线平行或大致平行的方向上延伸。所述狭槽可以具有任何构造，诸如例如圆形、半圆形、椭圆形、矩形等。在某些实施例中，凹进升降器部件与带有狭槽的升降器部件操作相联。所述凹进升降器构件可以在其表面中具有多个升降器凹部，其在深端和浅端之间延伸。这些凹部优选地与带有狭槽的升降器部件的狭槽匹配或对准。在管状构件升降器120中还包括与所述多个狭槽和凹部操作相联的多个滚动或滑动升降器部件。该多个滚动或滑动升降器部件可以在位于在相应的升降器凹部的深端中时缩进在带有狭槽的升降器部件的至少一部分内。所述滚动或滑动升降器部件中的每一个均可以在升降器将管件夹紧时至少部分地，在某些情形中完全地在带有狭槽的升降器部件的狭槽内缩进。当部分地缩进时，升降器夹紧部件仍从凹部通过带有狭槽的升降器部件部分地延伸，以接合或接触具有设置在其中的端部的管件。此外，所述多个滚动或滑动升降器部件可以在从相应的升降器凹部的深端移位时暴露于管件表面。应理解，夹紧升降器构件可以滚动、滑动或滚动和滑动。

虽然运行工具110和升降器120这两者均被配置为接合管状部件105，但是通过管件构件升降器和或运行工具的径向放大使得放大的管状元件105a能够不受阻碍地进入工具110中，运行工具110被配置为和/或能够被控制为通常接合管状部件105的端部部分105a，由此工具的夹持元件被定位成在减小的部分105c中接合管道。然而，管状构件升降器120被构造成和/或可控制成接合管件的轴向中间部分105b。例如，运行工具110可以被构造成接合通常由常规钻探接头展现的径向放大肩部，而管状构件升降器120可以被构造成接合接头的其余长度的较小直径。

在一个实施例中，连杆倾斜组件130包括托架140、每个均在运行工具110和升降器120之间延伸的两个致动器150和每个均在托架140和致动器130中相应的一个之间延伸的两个其它致动器160。替代方法可以在与线性致动器150结合的枢轴150a的端部上包括旋转致动器。每个致动器150、160的端部均可以构造成是可旋转的，诸如通过包括结构环或钩，销或其它联接装置可以通过所述结构环或钩来固定。因而，致动器150的端部150a可以可旋转地联接到运行工具110或联接到运行工具110的中间结构，且致动器150的相对端150b可以可旋转地联接到升降器120或联接到升降器120的中间结构。类似地，致动器160的端部160a可以可旋转地联接到托架140，且致动器160的相对端部160b可以可旋转地联接到致动器150或联接到致动器150的中间结构。在特定实施例中，存在多对致动器，诸如两对或四对，而在其它实施例中，存在单个致动器和一对或两对链接元件。然而，其它对接装置也在本公开的范围内。在一个实施例中，在管件升降器构件120的下部和顶部驱动器或运行工具110之间不存在链接元件。管件升降器构件120可以通过缩进装置操作，诸如能够在管件升降器构件120的凹部内的装载和/或卸载或装载和卸载管件的一个或多个轮。

在图1A中示出的示例性实施例中，每个致动器160的端部160b均可旋转地联接到相应的托架155，所述托架155在致动器150的端部150a、150b之间的中间位置处相对于相应的致动器150在位置上固定。每一个托架155均可以具有U形轮廓或以其它方式被构造成接收且与相应的致动器160的端部160b可旋转地联接。如图1A所示，托架155可以经由一个或多个螺栓156联接到相应的致动器150，但是也可以采用其它紧固装置。

致动器160的端点160a从致动器150的端点150a偏移，使得致动器160的延伸和缩回操作成相对于运行工具110旋转致动器150。例如，端点160a每个均在根据图1A描绘的坐标系统的X方向和Z方向上从相联的端点150a偏移。然而，在其它实施例中，端点160a每个均可以在X方向和Z方向中的仅一个方向上从相联的端点150a偏移，同时仍被构造成使得致动器150能够相对于运行工具110旋转（即，关于延伸穿过两个端点150a并且平行于图1A中示出的坐标系统的Y轴的轴线旋转）。

致动器150和致动器160中的每一个均可以是或包括线性致动缸，所述线性致动的缸能够液压地、电气地、机械地、气动地或经由以上方式的组合操作。在图1A中示出的示例性实施例中，每一个致动器150、160均包括圆柱形壳体，单个圆柱形杆（例如活塞）从所述圆柱形壳体延伸。然而，在其它实施例中，致动器150、160中的一个或多个可以包括多级致动器，所述多级致动器或许以伸缩（telescoping）构造包括多于一个壳体和/或缸，由此实现在其它可能的优势中更大的行进量和/或更紧凑的解决方案。伸缩配置可以允许设备在移除一个或多个致动器，优选地一对致动器（例如150）（未显示）的情况下操作。

在所示的实施例中，每个致动器150均包括联接到运行工具110的缸，其中杆从该缸延伸并可旋转地联接到升降器120。此外，每个致动器160均包括联接到运行工具110的托架140的缸，其中杆从该缸的相对端延伸并可旋转地联接到相应的托架155。每个托架155均在杆从其延伸的缸的端部附近联接到相应的致动器150的缸。然而，连杆倾斜组件130的其它构造也在本公开的范围内。

图1A中描绘的构造可以是准备管件以组装到管柱中的初始或中间阶段的构造。因此，致动器160可以已经被延伸以使致动器150旋转离开管柱的中心线，且致动器150可以已经被延伸以初始地将升降器120围绕管件150的轴向中间位置105b定位。实践中，每个管件105均可以具有限定轴向中间部分105b的升降器夹紧限制105c，管状构件升降器120应在夹紧管件105之前定位在该升降器夹紧限制105c内。在某些实施例中，操作管状构件升降器120超过限制105c来将管件105夹紧（即离端部105a太近）可以机械地损坏管件105，从而减少其操作寿命。在示例性实施例中，限制105可以是距离管件105的端部105a约两英尺，或可以是管件105的总长度的约5-10%。然而，限制105的确切位置可以在本公开的范围内变化。例如，将管件105的端部105a与夹紧限制105c分开的距离可以约等于或至少稍微大于管件105要插入到运行工具110中的距离，如后面的图中示出并且在下文中描述。

如图1A所示，致动器150、160可以被操作以将升降器120围绕管件105的中间部分105b定位。随后可以操作升降器120来夹紧或以其它方式摩擦接合管件105。然后，如图1B所示，可以操作致动器160以朝管柱和/或运行工具110的中心线旋转升降器120和管件105，诸如通过缩回致动器160并且由此导致致动器150绕其附接点150a枢转。这还能够通过简单地依靠管件通过（例如设置在套圈120中的）缩进装置的向上移动来实现。在另一实施例中，升降器120和夹紧的管件可以被允许通过重力的操作而朝运行工具下方的中心掉落，从而将管件拉动到在升降器的运动范围的圆弧中的最低点。随着该运动继续，管件105的端部105a被定位在运行工具110的底部开口中或附近，如图1C所示。在示例性实施例中，该动作继续直到管状构件升降器120和管件105与运行工具110大致同轴对准，如图1D所示。

在该程序的随后步骤期间，致动器150可以被操作以将管件105的端部105a插入到运行工具110中，如图1E、1F和1G所示。例如，可以将致动器150缩回，以将管件105的端部105a拉动到运行工具110中。如图1G所示，致动器150和致动器160可以被完全缩回，使得管件105的端部105a的大部分可以插入到运行工具110中。运行工具110可以被构造成随后接合管件105，使得即使在管状构件升降器120随后与管件105脱离之后管件105也被保持。可替代地，管状构件升降器120可以作用成将管件105直接连接到管件运行工具110。在一个实施例中，管件的表面的至少一部分被管状构件升降器120接合。管状构件升降器120可以与管件的内部区域、外部区域或内部区域和外部区域两者相互作用，运行工具110的夹紧元件（未显示）也可以如此。在优选实施例中，升降器120和运行工具110每个均接触管件的外表面或升降器120接触管件的外表面而运行工具110接触管件的至少内表面。管状构件升降器120能够沿管件的任何表面与管件相互作用，无论是靠近或远离管件的端部。管状构件升降器120可以随后作用成将管件定位成与运行工具110相互作用且由运行工具110保持。运行工具110可以随后利用运行工具110的一部分来接合管件的至少一个不同表面，使得管件仅作为由管件的重量产生的向下力与运行工具110的所述部分相互作用的结果而被保持，即，即使升降器120出故障，RT110将夹紧管件。

一旦管件105的端部105a充分地或优选完全地插入到运行工具110中且由运行工具110接合和夹紧，则运行工具110的一部分可以与管件105的端部105a形成流体密封。例如，运行工具110内侧的一个或多个凸缘和/或其它密封部件可以配合到管件105的端部105a中和/或管件105的端部105a周围，以形成流体密封。这样的密封部件可以至少部分地包括橡胶或其它柔软材料，或者其任何组合。密封部件可以另外地或可替代地包括金属或其它非柔软材料。在示例性实施例中，密封部件可以包括螺纹连接部，诸如常规的箱销连接部。

图1A-1G中顺序描绘的过程可以用于将钻柱接头或其它管状构件（比如管件105）从管架、其它储存结构、操纵工具和/或其它结构或管件供应部移除，并随后将接头安装在钻柱或其它管柱中。在图1A-G中顺序描绘的过程或其部分也可以被逆转，以将管件从管柱移除，且例如将移除的管件放下到管架和/或其它结构上。例如，该过程还可包括在利用运行工具来接合且优选地夹紧管件和/或将由运行工具夹紧的管件下降到承载表面上之后将管状构件升降器松开。这些步骤可以手动地或通过控制装置自动地发生，控制装置确认管件的夹紧在释放管状构件升降器120之前发生。

可替代地，至少部分地使管件脱离的步骤可以包括操作运行工具与管件接合，然而借助于诸如例如顶部驱动器的任何装置向管件施加旋转力。管件的至少一个表面将与运行工具的部分接合。此外，管状构件升降器可随后与管件相互作用，诸如以与接合管件时相反的方式，且运行工具随后将被降低以进一步在管件和管柱之间消除接触。管件随后将被升起，以脱离运行工具的至少一个表面部分。在某些情形中，运行工具的降低和管件的升起能够同时发生。这些步骤可以手动地或通过自动控制来发生。

在其它情形中，可以通过操作运行工具与管件相互作用，随后借助于诸如例如顶部驱动器的任何装置向管件施加足够的旋转力，而使管件至少部分地与管柱脱开。优选地，该旋转力至少且更优选地仅通过运行工具的夹紧元件来施加。此外，管状构件升降器可以随后诸如以与在本文描述的构成操作期间将管件供应到运行工具时相反的方式来与管件相互作用。一旦管状构件升降器将正被取出的管件保持，就将运行工具的夹紧设备释放。这能够例如通过至少部分地在具有沿待被夹紧的管件的轴向分量的方向上移动运行工具的碗或其节段，以将由运行工具的一部分夹紧的管件的所述至少一个表面部分脱离来实现。管件然后可以被从管件操纵设备移除。本文描述了用于将管件从夹紧设备释放的其它操作。

在这些过程期间，运行工具110可以被操作以接合和夹紧正被安装到管柱中或从管柱移除的管件。参考图2，示意了根据本公开的一个或多个方面的运行工具110的示例性实施例的至少一部分的剖视图。运行工具110包括凹进构件210、带有狭槽的或以其它方式穿孔的构件220和多个夹紧元件，即滑动或滚动构件230或其组合。

管件105可以不是尺寸均匀的，或理想地是尺寸均匀的。也就是说，管件105可以不呈现理想的圆度或圆形度，使得在特定轴向位置处的管件的外表面上的所有点可以不形成完美的圆。可替代地，或另外地，管件105可以不呈现理想的圆柱度，使得外表面上的所有点可以不与运行工具110的纵向轴线202等距，和/或管件105可以不呈现理想的同心度，使得外表面的所有横截面元素的轴线不与纵向轴线202相同。

运行工具的一部分因而被构造成摩擦接合管件的至少一个表面，足以夹紧管件且优选地另外地对管件施加扭矩。运行工具可以被构造成摩擦接合管件的内表面、外表面、或内表面和外表面两者，如本文论述的。凹进构件210可以是或包括具有形成在其中的多个凹部214的大致圆柱形构件或其它形状的构件。所述凹部214可以每个均在深端和浅端之间延伸。通常带槽且在本文称为带有狭槽的构件（但不限于该构造）的穿孔构件220可以是或包括具有形成在其中的多个狭槽（或其它形状的孔）222的大致圆柱形构件或其它形状的环形构件。狭槽可以是细长的且至少部分地在大致平行于待被操纵的管件的纵向轴线的方向上延伸。所述多个细长的狭槽可以相对于所述多个凹部固定。另外，狭槽可以至少部分地或完全地与凹部重叠。优选地，每个狭槽222均被构造成与凹进构件210的凹部214中的一个协作，以保持夹紧构件230中的一个。而且，每个凹部214和狭槽222均被构造为使得当夹紧元件230被进一步移动远离凹部214的最大深度214a时，夹紧元件230进一步突出通过狭槽222并且超过带有狭槽的构件220的周边224，且当夹紧元件230朝凹部214的最大深度214a移动时，滚动或滑动构件230也朝至少部分地在带有狭槽的构件220的内周边224内的缩进位置移动。

在一个优选实施例中，滑动和滚动构件或其组合（这种构件在本文也称为“夹紧元件”）至少大致保持在狭槽和凹部之间。当在凹部的浅端中时，夹紧元件的尺寸和大小被设定成由相应的狭槽保持，同时部分地延伸通过该狭槽以接触邻近其放置的管件。在凹部的深端中的夹紧元件将通常延伸少于其半径的约20%，优选地少于其半径的约10%，更优选地延伸少于其半径的约5%，且在一个实施例中，将根本不延伸通过带有狭槽的构件的相应开口。应理解，在任何给定的情形中，在该申请中提到的多个“夹紧元件”可以是滑动构件、滚动构件或其组合。

所述多个夹紧构件230能够适于例如部分地或仅通过施加到与其接触的管件的重力而向下移动，使得运行工具能够将管件夹紧。由于夹紧元件朝其相应的凹部的浅端移动，所以这能够有效地将多个夹紧元件夹持在相应的凹部和管件自身之间，以导致摩擦夹紧。优选地，夹紧在管件相对于运行工具，且更具体地，相对于其中的夹紧设备向下移动时发生。动力接合也是可行的，这是因为夹紧元件能够被例如与每个夹紧元件相联的动力弹簧或致动装置推动到适当位置，或者被与每个这样的夹紧元件（未显示）操作相联的衬套推动到适当位置。该夹紧是可逆过程，使得管件的脱离可以通过向上或以其它方式朝运行工具移动移动管件或管柱而以相反的方式进行。可替代地，取决于管件运行工具和夹紧组件及其中的其夹紧元件的定向，滚动或滑动构件230的向下运动可以导致管件的脱离。当管件操纵设备将管件夹紧时，多个夹紧元件220能够每个均至少部分地缩进到带有狭槽的构件的至少一个狭槽中。在某些情形中，每个滚动或滑动构件220均能够缩进到一个、两个、三个或更多个带有狭槽的构件中。当管件操纵设备不存在或接合但不将管件夹紧时，多个夹紧构件220每个均可以部分地、几乎完全地、或完全地缩进到带有狭槽的构件的至少一个狭槽中和凹进构件的至少一个凹部中。优选地，缩进仅是部分的，使得夹紧元件在管件被接合时处于接触，这是因为这能够促进夹紧。因此，当部分地缩进时，夹紧元件仍部分地从凹部延伸通过带有狭槽的构件，以接合或接触具有布置在其中的端部的管件。管件运行工具能够与适合于将管件放置或馈送到工具中或者将管件从工具移除的操纵机构或供给机操作相联。该操纵机构能够是操作相联的管状构件升降器的一部分或完全独立的部件。

每个狭槽222可以具有卵形或其它细长轮廓，使得每个狭槽222的长度均大于宽度。狭槽222的长度至少大致且优选完全在运行工具110的纵向轴线202的方向上。每个狭槽222的壁均可以朝相应凹部的深端径向向内成锥形，和/或在深端和浅端之间的凹部的斜度能够被制成更陡，以促进更快速的夹紧和缩进。

每个凹部214均可以具有至少约等于或稍微大于每个夹紧构件230的宽度或直径的宽度（进入图2的页面）。每个凹部214还可以具有大于狭槽222的最小长度的长度。夹紧元件230的宽度或直径至少大于狭槽222的内部轮廓的宽度。

因为每个狭槽222沿凹部214成锥形的方向是细长的，所以每个夹紧元件230均可以基于管状构件105的邻近的尺寸特征而从带有狭槽的构件220凸出独立量。例如，如果管件105的外径在管件105的端部105a附近是较小的，则相对于最靠近管件105的中心部分的滚动构件230从带有狭槽的构件220突出的距离，最靠近管件105的端部105a的滚动构件230从带有狭槽的构件220突出较大的距离。

滚动或滑动元件230中的每一个均可以是或包括大体球形构件，诸如钢球轴承。其它材料和形状也在本公开的范围内。例如，每个夹紧元件230可以替代地是构造成沿由凹部214限定的坡道上下滚动或滑动的圆柱形或锥形销。夹紧元件不需要是相同形状的或相同材料的，且能够独立地选择，但是在一个优选实例中，它们在给定轴向位置处是相同形状和材料的，且更优选地在所有轴向位置是相同形状和材料的。例如，元件可以在一侧或部分上是半球或者至少大致或完全圆化的且在另一部分上是不同形状的（例如，平坦的或充分U形或V形的以配合该形状的相应凹部）。在另一实施例中，可以在滑动构件或滚动构件的接触并夹紧管件的部分上或者接触凹部的部分上设置层，以提供改进的夹紧。例如，这样的层可以包括增加摩擦或夹紧动力的材料，其中更硬的材料形成这种滑动或滚动构件的芯。或者，该层可以面向凹部且适于最小化摩擦，以在夹紧元件朝凹部的浅端滑动时促进另外的夹紧，同时使较高摩擦的材料面向管件以维持摩擦夹紧。夹紧元件能够是弹簧承载的，以根据需要向外或向内朝管件推压夹紧元件，或者在另一实施例中能够受动力的，以如本文提到的将夹紧元件推压接合和/或夹紧位置。

参考图3A，示意了图1A-G中示出的设备100，包括图2中示出的运行工具110的实施例的局部剖视图。在图3A中，设备100被描绘为包括图1A-G的管件运行工具100、管状构件升降器120和连杆倾斜组件130。图3A还示意图2中示出的运行工具110的实施例的凹进构件210和夹紧元件230。然而，图3A中示出的设备100的实施例可包括为清楚起见而未示出但是被理解为也存在的另外的部件。例如，适于保持管件的钻台卡瓦102可以存在，且可以与管件运行工具结合地操作。钻台卡瓦102可以存在为邻近钻台410、邻接钻台410和在钻台410的顶部上。在另一实施例（未显示）中，钻台卡瓦102可以部分地或完全地在钻台410的顶表面下方且在钻台结构内，具体地钻机自身在此处是可携带的。钻台卡瓦102可以可逆地联接到钻台，或者可以根据需要永久地固定到钻台。如图8所示，钻台卡瓦102可以具有与上面提到的运行工具大致相同的定向和夹紧组件。例如，钻台卡瓦102可以包括具有多个细长的狭槽822的带有狭槽的钻台卡瓦部件820。每一个狭槽822均能够适于至少部分地沿大致平行于待被操纵的管件的纵向轴线802的方向延伸。此外，钻台卡瓦102可以包括凹进钻台卡瓦部件，所述凹进钻台卡瓦部件与带有狭槽的钻台卡瓦部件820操作相联且在其表面中具有在深端814a和浅端之间延伸的多个钻台卡瓦凹部814的。还可以存在与多个细长的钻台卡瓦狭槽822以及多个钻台卡瓦凹部814操作相联的多个滚动钻台卡瓦夹紧部件830。所述多个滚动钻台卡瓦夹紧部件830中的每一个均可以在位于相应的钻台卡瓦凹部的深端814a中时缩进在带有狭槽的钻台卡瓦部件820的至少一部分内。此外，多个滚动钻台卡瓦部件中的每一个均可以被构造成在钻台卡瓦处于夹紧位置以将管件或管柱夹紧时至少部分地缩进到带有狭槽的钻台卡瓦部件的至少一个狭槽中。钻台卡瓦102可以适于为从钻台卡瓦102悬挂的管件或管柱提供承载能力。在钻台卡瓦102将管件或管柱夹紧时，钻台卡瓦102能够可逆地联接到管件或管柱且能够旋转管件或管柱。可替代地或另外地，钻台卡瓦102可以可逆地联接到旋转台。钻台卡瓦102可以可逆地将管件或管柱夹紧且因此可以处于夹紧或释放位置。钻台卡瓦102可以液压地、气动地或手动地操作。为了维持夹紧位置，钻台卡瓦可以包括闭锁机构，用以围绕管件或管柱将钻台卡瓦锁定。所述闭锁机构可以包括例如动力或无动力机构，用以导致锁定或夹紧，且可选地但优选地还包括预加载构件，用以提供足够的轴向力，以导致钻台卡瓦夹紧管件或管柱且优选地还能够旋转管件或管柱。

与运行工具和管状构件升降器一样，钻台卡瓦102可以每个均独立地还包括定中心机构，以促进管件或管柱邻近井眼中心的定中心。该定中心机构可以是与碗（bowl）节段对应并且随着它们移动到接合位置中（当管件的外表面被接触时）而径向向内导引碗节段的一个或多个坡道（ramp）结构。随着碗节段移动到接合位置中，坡道倾斜以向内朝管件导引碗节段，使得整个“碗”能够由多个碗节段形成，从而夹紧元件接触并然后接合管件。每个坡道均在夹紧组件碗处于接合位置时至少大致包围夹紧组件碗，且每个坡道均优选地为圆锥形段，但是可以为与碗或碗段的表面对应的任何形状，该表面与具有与夹紧元件以操作方式相联的凹进狭槽的侧面相对。一旦碗节段移动到接合位置中，每个坡道通常同心地围绕形成碗的一个分组的碗节段布置。

钻台卡瓦102还能够包括互锁系统，该互锁系统适于防止由钻台卡瓦夹紧的一个或多个管件的释放，直到一个或多个管件被确认被操作相联的运行工具或管状构件升降器夹紧为止。确认能够自动地发生，诸如通过计算机程序，或者通过石油钻机工人以视觉方式，或者通过其组合发生。将管件或管柱与钻台卡瓦接合的方法能够包括：将管件的表面部分与钻台卡瓦接合，且将钻台卡瓦操作到夹紧位置中，以将管件定位在井眼内且与由运行工具、管状构件升降器或两者接合的待被添加的管件对准。将管件或管柱从钻台卡瓦脱开的方法能够包括：操作并且将钻台卡瓦从夹紧位置移动到释放位置，且松开管件或管柱的至少一个表面和钻台卡瓦之间的接触。

此外，图3A还示意运行工具110可以包括预加载机构310。在一个实施例中，预加载机构在管件被接合在管件运行工具110中时可逆地将压力施加在管件的端部上。预加载机构310能够被构造成一旦管件105被插入到运行工具110中足够的距离就对管件105的端部105a施加轴向力。例如，在所示的示例性实施例中，预加载机构310包括管件对接装置315、致动器320和运行工具对接装置325。管件对接装置315可以是或包括被构造成优选地在管件的端部105a处将由致动器320施加的轴向载荷传递到管件105的板、夹具、爪、活塞、模具和/或其它合适结构。致动器320可以是或包括能够液压地、电气地、机械地、气动地或经由其组合操作的线性致动缸。运行工具对接装置325可以是或包括用于将致动器320联接到运行工具110的内部结构的螺纹紧固件、销和/或其它装置。预加载机构能够被定位成在管件上的任何地方施加该力（或压力），诸如在顶部，或甚至通过抓握内径或外径以与构成或断开相联地施加该另外的预加载力。优选地，预加载通过致动器施加在管件的端部，通常为在位于运行工具110内侧的管件的顶端。

在图3A所示的构造中，管件105已经被升降器120接合，并随后被定向成在运行工具110下方大致轴向对准。管件105可以具有标记105d，该标记105d指示在管件105被升降器120接合的纵向位置和端部105a之间所需的最小偏移。

在实现图3A描绘的轴向对准之后，可以致动连杆倾斜组件130开始将管件105插入到运行工具110中，如图3B所示。随着管件105进入运行工具110，夹紧元件230抵着管件105的外周边滑动和/或滚动，因此对管件105施加非常小的径向向内的力。（可替代地，插入构件210可以被缩回到插入构件和与其相联的夹紧元件不接触管件105的程度。）这继续直到管件105的端部105a接近或邻接预加载机构310的管件对接装置315。

随后，如图3C所示，构件210径向向内移动，使得夹紧元件（或滚动或滑动构件）230接触管件105的表面，且在该图中描绘的预加载机构310的致动器320被致动，以对管件105的端部105a施加轴向向下的力。该向下的力主动地将夹紧元件230与管件105的外周边或内周边或两者接合。因此，管件105由运行工具110形状配合地接合，且工具随后不仅由于管件105的重量而且还由于预加载机构310施加的任何可选的轴向力而将管件夹紧。

因此，如图3D所描绘，运行工具110可被旋转，这从而使管件105旋转。也就是说，（例如，通过直接或间接联接到运行工具110的顶部驱动器）施加到运行工具110的扭矩优选地经由将管件夹紧的夹紧元件230以及运行工具110的其它部件而被传递到管件。在该旋转期间，升降器120可以且优选地与管件105脱开，使得管件105的整个重量由运行工具110支撑（此外，当管件螺纹连接到管柱，或当管件开始从管柱断开时，附接到管件105的钻柱的重量也由运行工具110支撑）。

为了将接合且被夹紧的管件105从运行工具110移除，管件105和工具110的组件与钻台卡瓦102脱开。工具110和管件105的组件然后优选地被降低到期望位置，钻台卡瓦102再接合，以在管件或管柱上的前一钻台卡瓦夹紧位置上方（在构成中）或下方（在断开中）的位置将管件夹紧。预加载机构310的致动器320随后优选地被缩回，以从管件105的端部105a移除轴向力。该预加载能够在被施加之后在过程中的任何时刻被移除，但是优选地在旋转终止之后移除。其能够在钻台卡瓦已经再次将较靠近顶部（在构成操作中）或下面（在断开操作中）的管件夹紧之前或之后被移除，使得运行工具110能够被释放且另外的管件或管柱被插入。夹紧元件230随后通常被松开。插入件210能够被缩回以允许工具100的向上移动，从而将其从扩大元件105a分开。在一个实施例中，运行工具的带有狭槽的构件（图2中显示但图3A-D中没有显示）还能够由附接至其的一个或多个致动器平移，诸如向上，或用以径向地收缩或扩大，使得夹紧元件230可以自由地从夹紧管件105释放（尽管它们可以仍彼此接触）或者从夹紧释放并从与管件或管柱（未显示）的接触松开。

在不必描绘的各种实施例中，带有狭槽的构件通常适于相对于凹进构件固定、适于相对于凹进构件滑动或旋转或者径向扩大或收缩。通常，带有狭槽的构件和凹进构件形成“笼”，以将夹紧元件保持在其间。在夹紧发生在管件的外表面上的实施例中，带有狭槽的构件优选地被固定，或者可以适于径向扩大。在该实施例中，带有狭槽的构件和凹进构件连同夹紧元件的整个夹紧组件被移动，以将管件从夹紧释放。该运动优选地轴向地至少大致沿或完全沿管件或管柱的长度且优选地向上，以释放摩擦夹持的夹紧元件。与此同时或在此之后，夹紧组件（也称为“碗”，且包括至少凹进构件、带有狭槽的构件和夹紧元件）被移动至少径向远离管件或管柱，以允许端部105a离开夹紧组件。碗节段可以被移动到用于使用坡道来接合管件和使管件脱离的位置中。与上述的那些类似，所述坡道至少大致包围碗且优选地是圆柱形的，但是可以是任何形状的。当利用碗夹紧且随后接合管件的外表面时，坡道结构通常沿向下方向移动，以向内移动碗段，以形成碗。随着其如此做，坡道朝碗段向内移动，使得碗可以接触并接合管件。夹紧组件可以在管件的圆周周围以多个径向定向的部分形成，比如优选地两个至五个节段，且更优选地三个至四个节段。多于一个，比如两个、三个、四个或甚至五个夹紧组件可以通过运行工具轴向堆叠，使得管件或管柱可以被多个夹紧组件接合且随后夹紧。优选地，夹紧组件还轴向向上移动，以促进管件或管柱的释放。该径向运动通常是向外用以释放（当夹紧发生在管件的外表面上时）以及向内用以释放（当夹紧发生在管件的内表面上时）。在夹紧发生在管件的内表面上的实施例中，带有狭槽的构件优选地适于滑动或径向向内收缩，以促进管件从夹紧的释放。应理解，当带有狭槽的构件收缩或扩大时，可以使用涨缩轴（collapsible mandrel），且当带有狭槽的构件处于滑动布置中时，致动器可以适于向上（其是优选的）、向下或以对称或不对称方式向上和向下移动带有狭槽的构件，以释放管件的夹紧。还应理解，夹紧和此处任何其它实施例能够是在待被构成或断开的管件的外表面、内表面或两者上的。

参考图4，示意表示本公开的一个或多个方面的设备400的示意图。设备400表示图1A-G、图2和图3A-D中示出的设备100和/或本公开的范围内的其它设备可以在其中实施的示例性环境。

设备400是或包括路基钻机。然而，本公开的一个或多个方面能够应用于或容易适于任何类型的钻机，诸如顶起式钻机、半潜式钻机、钻船、盘管油管钻机和套管或套管钻机及其它钻机。

设备400包括桅杆405，所述桅杆405将起重装置支撑在钻台410上方。起重装置包括定滑轮415和游动滑车420。定滑轮415联接在桅杆405的顶部处或附近，且游动滑车420通过大绳425从定滑轮415悬挂。钻井线425从起重装置延伸到绞车430，其被构造成将钻井线425放出和卷入，以致使游动滑车420相对于钻台410被降低和升高。

钩子435附接到游动滑车420的底部。顶部驱动器440从钩子435悬挂。从顶部驱动器440延伸的衬套445附接到保护接头450，其附接到管件提升装置452。管件提升装置452基本上类似于图1A-G和图3A-D中示出的设备100，尤其是在本公开的范围的其它设备内。如以上参考图1A-G和图3A-D描述，提升装置452可以直接联接到顶部驱动器440或衬套445，从而保护接头450可被省略。

管件提升装置452与悬挂在井眼460内和/或上方的钻柱455接合。钻柱455可以包括钻管465的一个或多个相互连接的段，以及其它部件。一个或多个泵480可以通过软管或其它管道485将钻探流体输送到钻柱455，所述软管或其它管道485可以连接到顶部驱动器440。

设备400还可以包括控制器490，所述控制器490被构造成与绞车430、顶部驱动器440和/或泵480有线或无线地传递通信。通过设备400安装的各种传感器也可以与控制器490有线或无线通信。控制器490还可以与图1A-G和图3A-D中示出的设备100的运行工具110、升降器120、致动器150和致动器160通信。例如，控制器490可以被构造成在升降器120和管件105的接合期间大致自动操作升降器120、致动器150和致动器160。控制器490还可以被构造成在运行工具110和管件105的接合期间大致自动操作运行工具110、升降器120、致动器150和致动器160。

参考图5A，示意了根据本公开的一个或多个方面的方法500的至少一部分的流程图。方法500可以大致类似于图1A-G和图3A-D中描绘的操作方法，和/或可以包括相对于图1A-G和图3A-D中描绘的方法的替代或可选步骤。图4中示出的系统400描绘了方法500可以在其中实施的示例性环境。

例如，方法500包括步骤505，在步骤505期间，将管件运行工具（TMRT）相对于钻机降低，且将连杆倾斜组件（LTA）旋转离开其竖直位置。TMRT和LTA的另外定位可以被执行，使得LTA的升降器相对于管件适当地定位，从而可以在随后的步骤510中操作LTA升降器接合管件。此后，在步骤515中，升高TMRT并将LTA和管件旋转到竖直位置中或朝垂直位置旋转，并且大致与TMRT同轴。

然后在步骤520期间降低TMRT，使得管件插入柱桩中或以其它方式与柱桩（由钻台卡瓦悬挂于井眼内并在钻台上方延伸短距离的现有管柱）或在柱桩上方的板或其它结构或任何其它承载结构对接，以朝TMRT推压管件。在随后的步骤525中，进一步降低TMRT，或者相对于TMRT将管件升起，以使管件的上端与TMRT内的夹紧机构接合。随后优选地将运行工具移动离开承载表面，优选地沿向上方向，以致使接合的夹紧元件将管件夹紧。可替代地，或在可选的但优选的步骤530期间，可随后对管件施加预加载和/或其它力，如本文论述的，以便“设定”TMRT内的夹紧机构，且由此利用夹紧机构将管件刚性接合和夹紧。TMRT可以随后在步骤535期间旋转，以构成管件和柱桩之间的连接。

方法500然后通常进继续到步骤540，在步骤540期间，如果需要可以将TMRT升高短距离以释放钻台卡瓦，并随后降低以将管件定位成新的柱桩。在随后的步骤545中，TMRT的夹紧机构可以脱开，以将管件分离，如在此论述，且可以将TMRT升起，以准备用于方法500的下一重复。

参考图5B，示意根据本公开的一个或多个方面的方法550的至少一部分的流程图。方法550可以大致类似于在图1A-G、图3A-D和图5A中描绘的操作方法，和/或可以包括相对于图1A-G、图3A-D和图5A中描绘的方法的替代或可选步骤。例如，方法550可以被执行用以将一个或多个管件（单个、两个或三个）增加到悬挂于井眼内的现有钻柱。图4中示出的系统400描绘了方法550可以在其中实施的示例性环境。

方法550包括步骤552，在步骤552期间，顶部驱动器（TD）被降低，倾斜连杆致动器（TLA）被延伸，倾斜连杆载荷致动器（TLLA）被延伸，且管件升降器构件被打开。可以大致同时执行这些动作中的两个或更多个动作，或者可替代地，步骤552可以包括顺序地执行这些动作，尽管在本公开的范围内步骤552的这些动作的特定序列或次序可以改变。步骤552的动作被构造为相对于被安装到管柱中的管件定向升降器，使得升降器随后能够接合管件。

TD可以是或包括支撑在钻台上方的旋转驱动器，诸如图4中示出的旋转驱动器440。TLA包括将TLLA和升降器倾斜为不再与TD的垂直对准的一个或多个部件，诸如图1A-G中示出的致动器160。TLLA包括调节升降器相对于TD的竖直位置的一个或多个部件，诸如图1A-G中示出的致动器150。升降器可以是或包括构造成接合组装到钻柱中的管件的抓握元件，诸如图1A-G和图3A-D中示出的管状构件升降器120。

在通过操作TD、TLA和TLLA而相对于新管件定向升降器之后，如通过执行步骤552而实现，执行步骤554以关闭升降器或以其它方式使新的管件与升降器接合。此后，执行步骤556，在步骤556期间，TD被升起且TLA被缩回。升起TD和缩回TLA的动作可以以任何次序大致同时地或连续地进行。TD被升起足够量，使得新管件的下端被定位成高于从钻台突出的钻柱柱桩，且TLA的缩回将新的管件带到在柱桩和TD之间的垂直对准。

在随后的步骤558中，运行工具致动器（RTA）被缩回。RTA可以是或包括能够液压地、电气地、机械地、气动地或经由其组合操作的线性致动的缸。RTA联接到运行工具（RT）的一部分，使得RT能够在RTA延伸时将管件夹紧但是在RTA缩回时防止将管件夹紧。

TLLA随后在步骤560期间缩回，使得管件的端部插入到RT中。在随后的步骤562中，RTA被延伸，从而允许RT将管件夹紧。方法550还包括步骤564，在步骤564期间，预加载致动器（PA）被延伸，以对管件的端部施加轴向力，并因此强迫地导致管件被RT接合。PA包括被构造成对在RT内的管件的端部施加轴向力的一个或多个部件，诸如图3A-D中示出的致动器320和/或预加载机构310。在一个优选实施例中，PA可以是构造成对管件的端部施加力的板或帽。

方法550还可包括步骤566，在步骤566期间，升降器可以被打开，使得管件仅通过与RT接合而被保持。然而，升降器的打开的该动作可以在方法550的另一时刻处执行，或者根本不执行直到夹紧组件要被释放以降低RT之后。

在随后的步骤568期间，RT被旋转，使得在新的管件和柱桩之间构成连接。为了清楚，该实施例和本文论述的许多实施例是关于构成操作的，且这些实施例可被逆转，以实现合适的断开操作。在本示例中，该旋转通过由顶部驱动器提供的旋转力来驱动。用于旋转RT的其它机构或装置也在本公开的范围内，只要夹紧组件接合并夹紧管件或管柱即可，但是优选地该旋转至少部分地、优选地完全地通过将管件夹紧的夹紧元件来进行。

在通过执行步骤568而构成连接之后，钻台卡瓦在步骤570期间被释放。随后在步骤571期间TD最初被升起，以完全地将柱桩从滑动器脱开，且随后在步骤572期间被降低，以将新连接的管件平移到井眼中，使得仅新管件的端部部分从钻台突出，从而形成新的柱桩。钻台卡瓦然后在随后的步骤574期间被重置以接合该新的柱桩。

此后，PA能够在步骤576期间被缩回，且RTA能够在步骤578期间被缩回，使得新的管件（其顶部现在是柱桩）仅由钻台卡瓦而不是RT或升降器的任何部分接合。TD然后在随后的步骤580期间自由被升起。如图5B所指示的，方法500可以随后被重复，以将另一管件连接到该新的柱桩。

参考图5C，示意根据本公开的一个或多个方面的方法600的至少一部分的流程图。方法600可以大致与在图1A-G、图3A-D和图5A-B中描绘的操作方法的反向实施例类似，和/或可包括相对于图1A-G、图3A-D和图5A-B中描绘的方法的替代或可选步骤。例如，方法600可以被执行以将一个或多个管件（单个、两个或三个）从悬挂在井眼内的现有钻柱移除。图4中示出的系统400描绘了方法600可以在其中执行的示例性环境。

方法600包括步骤602，在步骤602期间，升降器被打开，TLA被缩回，TLLA被缩回，PA被缩回，RTA被缩回，且TD被升起。这些动作中的两个或更多个可以大致同时地执行，或者可替代地，步骤602可以包括连续地执行这些动作，尽管在本公开的范围内，步骤602的这些动作的特定次序或顺序可以改变。步骤602的动作被构造为用以相对于正被从钻柱移除的管件的突出端（柱桩）定向升降器和RT，使得RT随后能够接合该管件。

此后，在步骤604期间，将TD下降到柱桩上，使得柱桩被插入到RT中。随后在步骤606期间RTA被延伸，且随后在步骤608期间PA被延伸。因此，柱桩由RT接合和夹紧。钻台卡瓦随后在步骤610期间被释放。在步骤611期间，升降器被闭合以接合和夹紧被移除的管件，该被移除的管件仍被RT接合和夹紧。随后在步骤612期间TD被升起，使得正被从钻柱移除的管件的整个长度被升起到钻台上方且在钻柱中的下一个管件的端部从井眼突出。随后在步骤614期间，钻台卡瓦被重置以接合和夹紧该下一个管件。在随后的步骤616中，RT被旋转，以断开在正被移除的管件和将形成新的柱桩的下一个管件之间的连接。在将连接断开之后，在步骤618期间将TD升起，从而将管件提升离开新的柱桩。

随后在步骤622期间PA被缩回，且随后在步骤624期间TLLA被缩回，使得管件可以从夹紧被释放且从RT脱开，然而其仍被升降器接合和夹紧。

随后在步骤626期间TLLA被延伸。因为管件不再被RT接合或夹紧，所以在步骤626期间的TLLA的延伸将管件从RT拉出。然而，步骤626可以包括将RT与管件完全脱开的步骤或者在步骤626之后执行将RT与管件完全脱开的步骤，诸如通过降低TD以将被移除的管件向下轻微地放置到柱桩上或定位在柱桩上的保护板上，在此之后，TD再次被升高，使得被移除的管件垂直地离开柱桩。

此后，在步骤628期间TLA被延伸，以将移除的管件（目前被升降器接合和夹紧）倾斜离开与TD的垂直对准。随后在步骤630期间TD被降低。步骤628和/或630可以被执行为相对于管架或其它结构或机构定向移除的管件，当升降器随后被打开时管件将被堆放到所述管架或其它结构或机构上。方法600还可包括另外的步骤，在该另外的步骤期间，一旦管件被合适地定向，升降器便打开。可替代地，可以重复地执行方法600，使得当升降器在步骤602的第二次重复期间被打开时将移除的管件堆放到管架或其它结构或机构上。如图5C所示意，方法600可被重复以将另外的管件从管柱移除。

参考图6，示意了在图1A-G、图2和图3A-D中示出的RT110的夹紧机构的示例性实施例的至少一部分的分解透视图，该机构在此处由附图标记700表示。夹紧机构700的一个或多个方面大致与图1A-G、图2和图3A-D中示出的RT110的夹紧机构的一个或多个相应方面类似或相同。在示例性实施例中，图6中示出的设备700与图1A-G、图2和图3A-D中示出的RT110的至少一部分大致相同。

设备700包括凹进构件710、穿孔构件720和多个滚动或滑动构件730，所述穿孔构件720的孔可以是圆形或细长的。凹进构件710的一个或多个方面大致与图2中示出的凹进构件210的一个或多个相应方面类似或相同。穿孔构件720的一个或多个方面大致与图2中示出的带有狭槽的构件220的一个或多个相应方面类似或相同。滚动或滑动构件730可以与图2中示出的滚动或滑动构件230大致相同。

然而，如图6所示，凹进构件710和带有狭槽的构件720每个均分别包括三个分离的部分710a、720a。在该实施例中，设备700还包括保持器740，该保持器740也包括三个分离的部分740a。其它功能相同的构造可以结合部分740a和710c以产生整体构件。每个保持器部分740a均可以包括凸缘745，所述凸缘745被构造成与保持器部分740a的另一个的凸缘745联接，使得保持器部分740a可以被组装以形成构造成将凹进构件710的部分710a、带有狭槽的构件720的部分720a和滚动或滑动构件730保持的碗型结构（保持器740）。

图7A和7B分别是处于接合和脱开位置中的图6中示出的设备700的透视图。共同地参考图7A和7B，且继续参考图6，设备700可包括竖直堆叠的多个节段700a。在图7A和7B中示出的示例性实施例中，设备700包括四个竖直节段700a。在其实施例中，然而，设备700可包括更多或更少的节段。由设备700施加到管件的夹紧力至少部分地与竖直节段700a的数量成比例，使得竖直节段700a的数量的增加将增加设备700的提升能力以及增加可以由设备700施加到管件的扭矩。所述垂直节段700a中的每一个均可以大致类似或相同，尽管顶部和底部节段700a可以具有用于与在顶部驱动器和套管管柱之间另外的装备联接的独特对接装置。

每一个保持器740的外部轮廓均是渐缩的，使得每个保持器740的下端比其上端具有更小的直径。设备700的每个竖直节段700a还包括壳体750，所述壳体750具有被构造为与保持器740的外部轮廓配协作配合的内部轮廓，使得在保持器740向下（相对于壳体750）朝接合位置（图7A）移动时，保持器740径向向内收缩，然而当保持器740向上朝脱开位置（图7B）移动时，保持器740径向向外扩展。在本申请中，壳体750还称为坡道或坡道结构。

设备700的顶部节段700a可包括被构造成与一个或多个液压缸和/或其它致动器（未显示）联接的对接装置760。此外，每一个保持器740均被联接到其上和下相邻的保持器740。因此，由联接到对接装置760的一个或多个致动器推压的竖直移动导致所有的保持器740的同步竖直移动。因此，由一个或多个致动器驱动的保持器740的向下移动导致夹紧元件730接合和夹紧管件的外表面，而由一个或多个致动器驱动的保持器740的向上移动导致夹紧元件730释放并随后与管件脱开。由一个或多个致动器施加以驱动保持器740的向下移动以使夹紧元件730与管件接合并导致其摩擦保持的力是上面关于图5A中示出的方法500的步骤530、图5B中示出的步骤564和/或图5C中示出的步骤608描述的预加载或其它力的一个示例。保持器740可以是端面敞开的，例如，以最小化其重量，如图6、7A和7B所示，但是在其它实施例（未显示）中可以是端面闭合的以便适应承载和重量分布需求或偏好。

在根据本发明的构成方面的一个优选实施例中，夹紧元件可以初始地沿成角度向下的方向朝管件移动以接合（或接触）管件，所述管件通常通过管件升降器构件的操作已经被设置在运行工具的凹部中。夹紧元件通常固有地通过重力而在其相应的凹部中被向下拉动，直到所述夹紧元件到达凹部的浅端或接触管件。随着管件和夹紧组件朝彼此移动，在重力进给的实施例中的夹紧元件通过重力被进一步朝每一个凹部的浅端被强迫，且因此径向地朝管件被强迫以夹紧管件，但是通过管件与其接触而朝每一个凹部的较深端被强迫。最终，通常部分地向下且总是径向地朝管件的夹紧元件的运动将是较大的力且夹紧元件将移动到凹部的足够浅的部分以将管件夹紧。如本文论述的，管件的重量将在即使没有对被接合的夹紧元件提供动力或致动的情况下导致夹紧，但是优选地，预加载轴向力被施加到管件以增加夹紧组件的夹紧强度。通过在工具接合管件时将管件和运行工具彼此移动分开，考虑这能够以任何可用的方式实现，诸如，使升降器简单地将管件释放而自由降落，或者通过使升降器向下移动以向下拉动管件，通过在管件的端部或沿管件的另一半径施加致动器（比如，本文提到的预加载）或等等，或者其组合，以便导致管件被接合的夹紧元件夹紧。在构成之后，夹紧元件通过足以使夹紧组件从夹紧释放的释放压力或力而被朝其相应的凹部的较深端拉动远离浅端或浅端附近。在夹紧在管件的外表面发生的实施例中，夹紧组件或至少带有狭槽的构件被从夹紧位置提升，使得径向部分可以被分离，例如通过径向楔形物之间的弹簧加载机构，使得管件的较大端轴环能够被释放通过夹紧组件。因而，该实施例的夹紧元件通常向上移动且径向地远离邻近先前被保持的管件的夹紧位置，以将管件释放到仅接合的位置而没有夹紧，且随后释放到完全释放位置。应理解，断开变体通过从管柱取走一个管件，使管件升降器夹紧该关键，随后释放夹紧组件等以大致相反的方式来操作。其它释放操作能够如本文描述地进行，诸如特别地当夹紧在管件的内表面上发生时，通过移动滑动带有狭槽的构件以释放夹紧元件。

鉴于上面和在图1A-1G、图2、图3A-D、图4、图5A-5C、图6、图7A和7B描述的示例性实施例的全部，应容易明白，本公开引入如下各种实施例，包括适合于操纵管件的设备，包括：管件运行工具；管状构件升降器；多个第一致动器，所述第一致动器每个均在运行工具和升降器之间延伸；以及任选地多个第二致动器，所述多个第二致动器每个均在运行工具和第一致动器中相应的一个之间延伸，其中每一个致动器独立地以液压方式或电气方式可操作。所述运行工具包括：带有狭槽的或穿孔构件，其具有可以是细长狭槽的多个孔，每一个孔在一定方向上延伸；凹进构件，其固定、可旋转地、径向地可扩大地或可收缩地、或可滑动地联接到带有狭槽的构件且具有多个凹部，每一个凹部在从浅端到深端的方向上变窄；以及多个滚动或滑动构件（或夹紧元件），每一个均被保持在所述多个凹部中的一个和所述多个孔中的一个之间。所述多个夹紧元件中的每一个均在位于所述多个凹部中相应的一个的浅端中时部分地延伸通过所述多个细长狭槽中的相邻的一个，且所述多个夹紧元件中的每一个均在从所述多个凹部中相应的一个的浅端朝深端移位时缩回到带有狭槽的构件的外周边内或者优选地部分地在外周边内以便延伸较少。

所述升降器可以包括：带有狭槽的升降器部件，所述带有狭槽的升降器部件具有多个可以是细长狭槽的孔，每一个孔沿着一定方向延伸；凹进升降器构件，所述凹进升降器构件以可滑动方式联接到带有狭槽的升降器部件，并具有多个凹部，每一个凹部沿着从浅端到深端的方向成锥形；和多个滚动升降器构件，每一个滚动升降器构件被保持在所述多个凹部中的一个和所述多个细长狭槽中的一个之间。当位于所述多个凹部中的相应的一个的浅端中时，所述多个滚动升降器构件中的每一个部分地延伸通过所述多个细长狭槽中的相邻的一个，并且当位于所述多个凹部中的相应的一个的深端中时，所述多个滚动升降器构件中的每一个缩进到带有狭槽的升降器部件的外周内。可以提供包括用于夹紧管柱的大致类似的夹紧设备的钻台卡瓦，优选地与RT相联，但是优选地适于在没有进一步支撑的情况下保持整个管柱。

所述运行工具可以被配置为以摩擦方式接合管件的外表面以足以向管件施加扭矩。在一个示例性实施例中，扭矩至少是大约5000ft-lbs，而在另一个示例实施例中，扭矩至少是大约50000ft-lbs。

在一个实施例中，每一个第一致动器可以包括具有第一端部和第二端部的第一缸，其中第一端部被以可旋转方式联接到运行工具的第一附接点，并且其中第一杆从第二端部延伸并且被以可旋转方式联接到升降器。每一个第二致动器可以包括具有第一端部和第二端部的第二缸，其中第二缸的第一端部被以可旋转方式联接到运行工具的第二附接点，并且其中第二杆从第二缸的第二端部延伸并且被以可旋转方式联接到第一缸。

所述管件可以选自包括以下构件的组：井眼套管构件；钻柱管路构件；管道构件；和套环管路构件。所述运行工具可以被配置为以摩擦方式接合管件，其中当运行工具被与管件接合时，运行工具的一个部分与管件的端部形成流体密封。

所述设备可以进一步包括与运行工具、升降器以及第一致动器和第二致动器通信的控制器。所述控制器可以被配置为在升降器和管件的接合期间使升降器以及第一致动器和第二致动器的操作基本自动化。因此除了其他可能的自动化方面以外，自动化可以包括但是不限于旋转计数、扭矩测量和施加以及设备的每单位时间旋转数的控制。所述升降器可以被配置为接合管件的轴向中间部分的外表面。所述控制器可以被配置为在运行工具和管件的接合期间使运行工具、升降器以及第一致动器和第二致动器的操作基本自动化。所述运行工具可以被配置为接合管件的另一轴向中间部分的外表面。

本发明还介绍了一种操纵管件的方法，包括：利用管件升降器接合管件的轴向中间部分的外表面，和操作在升降器和管件运行工具之间延伸的多个连杆以由此将管件的端部定位在运行工具内。所述方法进一步包括利用运行工具接合管件的另一部分的外表面，包括向在运行工具内的管件的端部施加轴向力。向管件的端部施加轴向力可以包括：致动液压缸或者其他液压或者电器械以相对于夹紧机构的外罩移动夹紧机构的凹进部件，由此使得夹紧机构的多个滚动构件每个均接合管件。

所述方法可以进一步包括：使管件升降器从管件脱离；和使运行工具从管件脱离。使运行工具从管件脱离可以包括：去除施加到在运行工具内的管件的端部的轴向力。所述方法可以进一步包括：在管件被运行工具接合时，通过使运行工具旋转而使管件旋转，包括向管件施加扭转力，其中扭转力不小于大约5000ft-lbs。

本发明还提供一种用于操纵管件的设备，包括：用于接合管件的轴向中间部分的外表面的装置；用于定位接合装置以由此在运行工具内定位被接合的管件的端部的装置；和用于向在运行工具内的管件的端部施加轴向力以由此使管件的另一部分的外表面与运行工具接合的装置。

在全部无任何或者仅有最小的管件人工操纵的情况下在远离端部的位置处（例如，在由夹紧限制器限定的中间部分内）夹紧管件的能力、连同提升管件而不破坏管件并且随后将管件插入操纵工具中的能力是在以前尚未实现的，并且满足工业中的长期以来的需要。本发明的一个或者多个方面可以促进可以允许升降器夹紧和提升或者降低管件而不破坏它的敏感外表面的夹紧技术。例如可以由于减少了以前为了操纵每一个管件和构成连接而需要的过程时间，本发明的一个或者多个方面还可以显著地改进将每一个新的管件添加到井眼钻柱中占用的时间。每一个管件进入或离开的循环时间可低至约2分钟至约4分钟，通常低至约2.5分钟至约3分钟。然而，其它益处和优点也可以在本公开的范围内。

前面概述了几个实施例的特征从而本领域普通技术人员可以更好地理解本发明的方面。本领域普通技术人员应该意识到他们可以容易地使用本发明作为基础来设计或者修改其他过程和结构以执行在这里介绍的实施例的相同的意图和/或实现相同的优点。本领域普通技术人员还应该认识到这种等价构造并不偏离本发明的精神和范围，而是他们可以在不偏离本发明的精神和范围的前提下在这里作出各种改变、替代和修改。

Claims (32)

1.一种管件操纵设备，包括：

管件运行工具，所述管件运行工具包括：

带有狭槽的构件，所述带有狭槽的构件具有多个细长狭槽，每一个细长狭槽至少部分地在大致平行于待被操纵的管件的纵向轴线的方向上延伸；和

凹进构件，所述凹进构件与所述带有狭槽的构件以能操作的方式相联，并且所述凹进构件在所述凹进构件的表面中具有多个凹部，所述多个凹部均在深端和浅端之间延伸；以及

管状构件升降器，所述管状构件升降器适于以操作方式使管件与所述管件运行工具相联；

其特征在于，所述管件操纵设备还包括：

预加载机构，所述预加载机构在所述管件被接合在所述管件运行工具中时可逆地对所述管件的轴向端部施加力，从而所述运行工具夹紧所述管件，

其中，所述管件运行工具还包括：多个滑动构件，所述多个滑动构件与所述多个细长狭槽和所述多个凹部以操作方式相联，并且所述多个滑动构件适于在与和所述多个滑动构件接触的管件相同的方向上移动，使得所述工具将所述管件夹紧，并且

其中，所述管件运行工具适于夹紧每一个管件以提供承载能力，以独立于所述管状构件升降器的操作而阻止或防止附接到所述管件运行工具的管件或管柱掉落。

2.根据权利要求1所述的管件操纵设备，其中所述管状构件升降器联接到所述管件运行工具，并且适于在管件供应部和所述管件运行工具之间传递管件。

3.根据权利要求2所述的管件操纵设备，其中所述管件运行工具和管状构件升降器通过至多一对致动器来联接。

4.根据权利要求3所述的管件操纵设备，其中所述至多一对致动器与链接元件以能够操作的方式相联，所述链接元件促进所述管件的一部分在所述管件运行工具内的定位。

5.根据权利要求1所述的管件操纵设备，其中当所述管件操纵设备处于夹紧位置以将管件夹紧时，所述多个滑动构件均至少部分地缩进到相应的凹部中。

6.一种在套管或钻探操作期间操纵管件的方法，其特征在于，所述方法包括：

利用管状构件升降器接合管件的表面部分；

操作所述管状构件升降器，以定位待由运行工具操控的所述管件；

使所述管件的至少第二不同的表面部分与所述运行工具的一部分接合，以便由于通过与所述运行工具的所述一部分相互作用的、附接到所述运行工具的所述管件或管柱的重量产生的向下的力将所述管件保持在所述第二不同的表面部分处，并且

在所述管件被接合在所述管件运行工具中时可逆地对所述管件的轴向端部施加力，从而所述运行工具夹紧所述管件。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：在利用所述运行工具接合和保持所述管件之后，将所述管状构件升降器脱开。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在所述运行工具实现夹紧位置之后所述管状构件升降器的脱开自动进行。

9.根据权利要求6所述的方法，还包括：将由所述运行工具夹紧的所述管件降低到承载表面上，以将所述管件的端部进一步推压到所述运行工具中的凹部中。

10.一种在套管或钻探操作中操纵管件的方法，其特征在于，所述方法包括：

操作运行工具以与包括一个至三个管件的管段相互作用，并且在所述管件被接合在所述运行工具中时可逆地对所述管件的轴向端部施加力，从而所述运行工具夹紧所述管件；

对所述管段施加旋转力，所述管段的至少一个表面与所述运行工具的一部分接合并且被所述运行工具的所述部分夹紧，以至少部分地将所述管段与管柱断开；

操作管状构件升降器以与所述管段或所述管段的一部分相互作用并且夹紧所述管段或所述管段的所述部分；以及

相对于所述运行工具将所述管段升高，以将所述管段与所述管柱分离，并且使所述管段的被接合且被夹紧的表面从所述运行工具的所述部分脱开。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：降低所述运行工具同时以与所述运行工具被降低的量相比较大的量升高所述管段，以便确保所述管段与余下的任何管柱的分离。

12.一种在套管或钻探操作中操纵管件的方法，其特征在于，所述方法包括：

操作运行工具以与包括管件的管段相互作用，在所述管件被接合在所述运行工具中时可逆地对所述管件的轴向端部施加力，从而所述运行工具夹紧所述管件；

对所述管段施加旋转力，所述管段的至少一个表面与所述运行工具的径向成形的碗部分接合并且被所述运行工具的径向成形的碗部分夹紧，以至少部分地将管段与管柱断开；

操作管状构件升降器与所述管段或所述管段的一部分相互作用并且将所述管段或所述管段的所述部分夹紧；以及

在至少具有沿着被夹紧的管段的轴向分量的方向上移动所述运行工具的所述碗部分，以将所述运行工具的所述碗部分从所述管段的至少一个表面部分脱开。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：完全地将所述管段从管件操纵设备移除，所述管件操纵设备包括所述运行工具和所述管状构件升降器。

14.一种管件运行工具，包括：

带有狭槽的构件，所述带有狭槽的构件具有多个细长狭槽，每一个细长狭槽至少部分地在大致平行于待被操纵的管件的纵向轴线的方向上延伸；以及

凹进构件，所述凹进构件与所述带有狭槽的构件以能够操作的方式相联，所述凹进构件具有多个凹部，其中所述凹部从深端延伸到浅端；

其特征在于，所述管件运行工具还包括：

多个滑动构件，所述多个滑动构件与所述多个细长狭槽和所述多个凹部以操作方式相联；以及

预加载机构，所述预加载机构在所述管件被接合在所述管件运行工具中时可逆地对所述管件的轴向端部施加力，从而所述运行工具夹紧所述管件，

其中，所述运行工具的夹紧部分被构造成以足以仅通过所述夹紧部分对所述管件施加扭矩的方式摩擦接合管件的至少一个表面。

15.根据权利要求14所述的管件运行工具，其中所述多个细长狭槽相对于所述多个凹部固定。

16.根据权利要求14所述的管件运行工具，其中所述运行工具被构造成摩擦接合管件的内表面。

17.根据权利要求14所述的管件运行工具，其中当所述运行工具的夹紧部分处于释放位置中以不将管件夹紧时，所述多个滑动构件均部分地缩进到相应的狭槽和凹部中。

18.根据权利要求14所述的管件运行工具，其中所述多个滑动构件适于在管件离开所述运行工具运动时将所述管件夹紧。

19.根据权利要求14所述的管件运行工具，其中所述管件运行工具与操纵机构以操作方式相联，所述操纵机构适于将管件供给到所述运行工具或将管件从所述运行工具移除，以促进利用另一管件对所述运行工具进行重复加载。

20.一种管状构件升降器，包括：

带有狭槽的升降器部件，所述带有狭槽的升降器部件具有多个细长狭槽，每一个细长狭槽至少部分地在大致平行于待被操纵的管件的纵向轴线的方向上延伸；以及

凹进升降器部件，所述凹进升降器部件与所述带有狭槽的升降器部件以能够操作的方式相联，并且所述凹进升降器部件在所述凹进升降器部件的表面中具有多个升降器凹部，所述多个升降器凹部在深端和浅端之间延伸；

其特征在于，所述管状构件升降器还包括：

多个滑动或滚动升降器部件或两者，所述多个滑动或滚动升降器部件或两者均与所述细长的升降器狭槽中相应的一个狭槽和所述升降器凹部中相应的一个升降器凹部以操作方式相联，

其中，所述管状构件升降器能够操作以夹紧所述管件，并且预加载轴向力被构造为施加到所述管件以增加所述管状构件升降器的夹紧组件的夹紧强度，

其中，所述多个滑动或滚动升降器部件或两者中的每一个升降器部件均在移位离开相应的升降器凹部的浅端时至少部分地缩进到所述带有狭槽的升降器部件内。

21.根据权利要求20所述的管状构件升降器，其中所述管状构件升降器是单接头、双接头或三接头升降器。

22.根据权利要求20所述的管状构件升降器，其中在所述管状构件升降器将管件夹紧时，所述多个滑动或滚动升降器部件或两者中的每一个升降器部件均至少部分地缩进到所述带有狭槽的升降器部件中的至少一个狭槽中。

23.根据权利要求20所述的管状构件升降器，其中所述管状构件升降器通过一个或多个致动器而非链接元件联接到运行工具。

24.根据权利要求20所述的管状构件升降器，其中所述管状构件升降器适于通过线性缩回装置来移动管件。

25.一种适于保持管件或管柱的钻台卡瓦，包括：

带有狭槽的钻台卡瓦部件，所述带有狭槽的钻台卡瓦部件具有多个细长狭槽，所述多个细长狭槽均至少部分地在大致平行于待被操纵的管柱的纵向轴线的方向上延伸；和

凹进钻台卡瓦部件，所述凹进钻台卡瓦部件与所述带有狭槽的钻台卡瓦部件以能够操作的方式相联，并且所述凹进钻台卡瓦部件在所述凹进钻台卡瓦部件的表面中具有多个钻台卡瓦凹部，所述多个钻台卡瓦凹部均在深端和浅端之间延伸；

其特征在于，所述钻台卡瓦还包括：

多个滚动钻台卡瓦夹紧部件，所述多个滚动钻台卡瓦夹紧部件均与所述细长的钻台卡瓦狭槽中相应的一个狭槽和所述钻台卡瓦凹部中相应的一个凹部操作相联；以及

闭锁机构，所述闭锁机构用以将所述钻台卡瓦绕所述管件或管柱锁定，

其中，所述闭锁机构包括预加载机构，所述预加载机构在所述管件被接合在管件运行工具中时可逆地对所述管件的轴向端部施加力，从而所述运行工具夹紧所述管件，并且

其中，所述多个滚动钻台卡瓦夹紧部件中的每一个滚动钻台卡瓦夹紧部件均在移位离开相应的钻台卡瓦凹部的浅端时缩进到所述带有狭槽的钻台卡瓦部件的至少一部分内。

26.根据权利要求25所述的钻台卡瓦，其中所述钻台卡瓦可逆地联接到钻台。

27.根据权利要求25所述的钻台卡瓦，其中所述多个滚动钻台卡瓦夹紧部件中的每一个滚动钻台卡瓦夹紧部件均被构造成当所述钻台卡瓦处于夹紧位置中以将管件或管柱夹紧时至少部分地缩进到所述带有狭槽的钻台卡瓦部件的至少一个狭槽中。

28.根据权利要求25所述的钻台卡瓦，其中所述钻台卡瓦适于为从所述钻台卡瓦悬挂的管件或管柱提供承载能力。

29.根据权利要求25所述的钻台卡瓦，其中所述钻台卡瓦适于在将正被旋转的管件或管柱夹紧时可逆地联接和旋转。

30.根据权利要求25所述的钻台卡瓦，其中所述钻台卡瓦以液压方式或气动方式在夹紧位置和释放位置之间操作。

31.根据权利要求25所述的钻台卡瓦，还包括定中心机构以促进所述管柱邻近井眼中心的定中心。

32.根据权利要求25所述的钻台卡瓦，所述钻台卡瓦还包括互锁系统，所述互锁系统适于防止被所述钻台卡瓦夹紧的一个或多个管件的释放，直到确认所述一个或多个管件被以操作方式相联的运行工具或管状构件升降器夹紧为止。