CN104302864B - 钻机底座、可移动钻机系统以及钻机底座的操作方法 - Google Patents

钻机底座、可移动钻机系统以及钻机底座的操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明大体上涉及一种可移动钻机的可收缩底座。在一个说明性实施例中，公开了一种钻机底座，其包括基座，该基座具有安装于其上的固定钻台，其中固定钻台的上表面位于基座上方的操作高度以用于在钻井工地的井眼位置执行钻井操作。而且，还包括可升高钻台，其适于位于降低的运输位置以用于将底座运输到钻井工地且升高到邻近固定钻台的操作位置以用于执行钻井操作，其中当可升高钻台位于降低的运输位置时，可升高钻台的上表面的高度水平比固定钻台的上表面的高度水平低。

Description

钻机底座、可移动钻机系统以及钻机底座的操作方法
技术领域
本主题一般涉及可移动钻机组件,尤其是涉及可收缩钻机底座的使用以利于可移动钻机的公路运输和钻井工地移动。
背景技术
在很多基于陆地的油气钻井操作中，通过将钻机的各种部件在道路和/或公路上运输而将钻机输送到油田钻井工地。典型地，各种钻机部件被在一个或更多卡车/拖车组合上运输到钻井工地，卡车/拖车的数量取决于钻机的尺寸、重量和复杂性。一旦到钻井工地，然后部件被组装，钻机井架被竖立到适当操作位置。在很多应用中，钻机井架被升高到大致竖向操作位置，从而能够执行钻井操作以便在地球上钻出井眼。对于一些油气井，需要执行定向钻井操作，使得钻出的井眼从大致竖直朝向偏离到与竖直呈一定角度的倾斜朝向，在某些应用中，可以甚至成大致水平朝向的角度。
在一些应用中，定向钻出的井眼的水平腿的目标深度相对浅，例如在300-500英尺的范围内，而在其它应用中，水平腿的深度可达1500英尺或更深。在这种近表目标深度的情况下，需要在表面以非竖直朝向即以相对于水平非零角度开始钻井活动，从而在达到浅目标深度时井眼可转到大致水平朝向。在这种情况下，可使用特别设计的斜向钻机，其中，在钻井操作期间，钻机井架可被调整成特定角度，例如45°到水平。因此，斜向钻机在更传统的基于陆地的油气钻机(即具有以大致竖直朝向竖立的钻机井架)上、在近表水平钻井应用中可提供显著改进。然而，在钻井操作期间各斜向钻机部件的相对位置在斜向钻机部件在油田现场之间的公路和/或道路运输、斜向钻机的组装和竖立以及衬垫钻井期间组装好的斜向钻机在相邻井眼之间的移动时可导致一些问题和/或无效。
图1A-1E示出已被用于斜向钻机钻井应用的一个代表性现有技术可移动钻机。更具体地，图1A示出位于拖车101上的钻机井架组件结构120，该拖车由卡车100在公路和/或道路表面105上牵引。拖车101由多个车轮102支撑，车轮的数量可根据井架组件结构120的尺寸和/或重量而改变。井架组件结构120包括钻井井架110，该井架带有位于其上端的天车组件111以在钻井操作期间利于顶部驱动组件125的移动。井架组件结构120还典型地包括一个或更多液压缸124，该液压缸用于通过使井架110绕销连接部115枢转而将钻井井架110竖立到希望的操作位置，例如相对于水平呈45°角。而且，如图1A所示，刚性腿121(见图1E)以两个部分运输—枢转地连接到拖车101的下部121a和在竖立之后将在其下端连接到下部121a且在其上端连接到钻机井架110以便将井架110支撑在适当角度的上部121b。另外，井架组件结构120包括连接部122a、122b，在斜向钻机195(见图1D和1E)的组装期间钻机底座160(见图1B-1E)将连接到该连接部。
图1B和1C示出位于拖车151上的钻机底座160，该拖车由卡车150在公路和/或道路表面105上牵引。拖车151由多个车轮152支撑，车轮的数量根据钻机底座160的尺寸和/或重量改变。钻机底座160包括多个结构构件165和用于支撑斜向钻机195(见图1D和1E)的自身和操作负载的承载衬垫支撑梁161。另外，钻机底座160包括在钻机组装期间可连接到井架组件结构120(见图1A)的连接部120a、120b的连接部162a、162b。如图1B所示，钻机底座160支撑绞车170，在运输期间，也可支撑井头设备190，例如采油树、防喷器(BOP)等，如图1C所示。
图1D示出钻机底座160已位于钻井井架180上之后的斜向钻机195，该钻井井架设置在井现场的表面181上以在钻井操作期间支撑斜向钻机195和其它辅助钻井设备(未示出)。而且，井架组件结构120已被升高，从而连接部162a、162b可被分别紧固到钻井组装结构120上的连接部122a、122b。另外，包括拖车101的钻机井架组件结构120由多个千斤顶130和/或类似结构支撑件支撑，其数量和位置可取决于井架组件结构120的尺寸和重量。
图1E示出在井架110已被竖立成用于近表面朝向钻井的适当角度(例如相对于水平呈45°角)之后的斜向钻机195。另外，刚性腿121的上、下部分121b、121a已被组装以便支撑井架110，钻绳171已从绞车170滑轮引导且越过天车111以在钻井操作期间支撑顶驱动器125。而且，井头设备190现在位于方井191中，即底座160内且在钻台163下方的区域。
在图1E中示出的钻机构造中，绞车170处于“低”位置，使得它位于钻台163下方。然而，应该理解井头设备190有效地包含在大致“封闭的”方井191内，即前侧上通过井架组件结构120和拖车101、司钻侧和远离司钻侧上通过钻机底座160的结构构件165、和后侧上通过拖车170四侧封闭。如此，在钻井操作期间接近井头设备190以用于修理和/或维修活动由于大致“封闭的”方井191而受到限制。另外，应该理解，在不首先分解相应连接部122a、122b和162a、162b，然后将井架组件结构120和钻机底座160从井头设备190在相反方向上移动离开的情况下，斜向钻机195不能从当前井眼位置移动。因此，图1E中示出的斜向钻机195不容易适于在衬垫钻井操作(即多个相邻和/或严密间隔的井眼被在相同现场位置钻出)中使用，由于移动斜向钻机195需要分解钻机195，部件在分离的拖车上移动，然后在新井眼位置重新组装。
图2A-2D示出已用于斜向钻机钻井应用的又另一代表性现有技术的可移动钻机。如图2A所示，钻机井架组件结构220位于由多个车轮202支撑的拖车201上，该拖车由卡车200在公路和/或道路表面205上牵引。井架组件结构220包括钻井井架210，该井架带有位于其上端的天车组件211以利于钻井期间顶部驱动组件(未示出)的移动。井架组件结构220还典型地包括一对液压缸224，通过将井架210绕销连接部215枢转以用于将钻井井架210竖立到希望的操作位置，例如相对于水平呈45°角度。而且，井架组件结构220还包括可枢转地连接到拖车201以用于在竖立到适当角度之后支撑钻机井架210的刚性腿221。
井架组件结构220还包括钻机底座260，该结构具有钻台263以及多个结构构件265和在钻井期间以用于支撑完全组装的斜向钻机295(见图2D)的自身和操作负载的承载衬垫支撑梁261。另外，钻机底座260具有连接部222a、222b，在斜向钻机295的组装期间绞车箱270b(见图2B-2D)可被连接到该连接部222a、222b。如图2A所示，底座260的方井区域291a位于钻台263下方。
图2B示出用于在公路和/或道路205上牵引拖车251的卡车250。拖车251支撑安装到绞车滑架270a上的绞车270和绞车箱270b。绞车箱270b包括多个结构构件275和钻台263b，以及用于将绞车箱270b分别紧固到钻机底座260(见图2A)上的连接部222a、222b的连接部262a、262b。方井区域291b位于绞车箱270b的钻台263b的下方，该绞车箱由结构构件275在两侧封闭。图2C是绞车箱270b的端视图，且示出方井区域291b在结构构件275之间大致敞开。
图2D示出绞车箱270b上的连接部262a、262b分别紧固到钻机底座260上的连接部222a222b之后且在绞车滑架270a与其上的绞车270已位于绞车箱270b的钻台263b上之后的斜向钻机295。与在图1E中示出且在以上描述的斜向钻机195不同，该斜向钻机295的绞车270处于“高”位置，即大致在钻台263a的水平。在该组装好的构造中，斜向钻机295的方井291(由钻机底座260的方井区域291a和绞车箱270b的方井区域291b构成)在三侧上封闭：前侧上通过钻机组件220和拖车201以及司钻侧和远离司钻侧上通过结构构件265、275封闭。然而，方井291从斜向钻机295的后侧敞开。因此在钻井操作已完成之后，通过使用卡车200以使拖车201在钻井工地的表面281之上移动且从第一井眼位置离开，斜向钻机295可从第一井眼位置移动离开。之后位于第二附近井眼位置。如此，图2D中示出的斜向钻机295比图1A-1E中示出的斜向钻机195更容易适于衬垫钻井操作。
然而，应该理解由于绞车箱270b的固定结构、绞车箱270b必需被联接到钻机底座260的高度和绞车270的相对高重量(可以是30000磅或更大)，绞车箱270b和绞车270必需通过使用适当尺寸的起重机(未示出)被组装到井架组件结构220。此外，由于对于重型设备的公路和/或道路运输的典型高度和/或重量限制，图2D中示出的完全组装构造的绞车箱270b和绞车270通常不能通过卡车200和拖车201在公路和/或道路上运输。如此，在给定衬垫钻井工地的钻井操作完成之后，起重机必需也被用于分解斜向钻机295。因此，在衬垫钻井操作中使用斜向钻机295的后勤方面的考虑必需包括在钻井操作的开始之前在给定的衬垫钻井工地有起重机以便于开始钻机组装。而且，在衬垫钻井操作完成之后也必需有起重机以便于钻机分解以运输到其它衬垫钻井工地。如可以理解的，在这些阶段需要使用起重机对于钻井操作的整体成本以及执行该操作所需的时间量可具有巨大影响。
因此，需要开发和实施新的设计和方法以利于例如斜向钻机等的可移动钻机在不同钻井工地之间的运输，而不需要依赖于起重机的使用以组装和分解钻机，以及使得可移动钻机能够在衬垫钻井操作期间在相邻井眼位置之间移动，而不需要首先分解该钻机。
发明内容
以下介绍本发明的简要概述以便提供本文公开的一些方面的基本理解。该概述不是本发明的详尽综述，也不意图识别出本文公开的主题的关键或重要元素。唯一的目的是以简化方式呈现一些概念作为后面讨论的更详细描述的前序。
大体上，本发明涉及可移动钻机的可收缩底座。在一个说明性实施例中，公开了一种钻机底座，其包括基座，该基座具有安装于其上的固定钻台，其中固定钻台的上表面位于基座上方的操作高度以用于在钻井工地的井眼位置执行钻井操作。而且，还包括可升高钻台，其适于位于降低的运输位置以用于将底座运输到钻井工地，且升高到与固定钻台邻近的操作位置以用于执行钻井操作，其中当可升高钻台位于降低的运输位置时，可升高钻台的上表面的高度水平比固定钻台的上表面的高度水平低。
在另一示范性实施例中，公开了一种可移动钻机系统，其包括具有可枢转地安装的钻井井架的钻机井架组件，其中钻井井架适于在钻机井架组件到钻井工地的运输期间位于大致水平朝向，钻井井架进一步适于可枢转地旋转到升高的操作位置以执行钻井操作。公开的可移动钻机系统进一步包括适于可释放地联结到钻机井架组件的可收缩钻机底座以便在钻井操作期间支撑钻井井架，可收缩钻机底座具有固定钻台和可升高钻台，其中固定钻台被安装在可收缩钻机底座的基座上且定位在可收缩钻机底座的基座上方的操作高度。升高的钻台适于位于降低的运输位置以用于将可收缩钻机底座运输到钻井工地且从降低的运输位置升高到与固定钻台相邻的操作位置以执行钻井操作。另外，当可升高钻台位于降低的运输位置时，可升高钻台的上表面的高度水平低于固定钻台的上表面的高度水平。而且，移动钻井系统还包括适于在可收缩钻机底座到钻井工地的运输期间位于可升高钻台上的绞车滑架组件，绞车滑架组件进一步适于与可升高钻台一起大致升高到操作高度且与固定钻台邻近以执行钻井操作。
在又另一说明性实施例中，公开了一种方法，其包括将绞车定位在钻机底座的可升高钻台上，可升高钻台被定位在降低的运输位置，其中可升高钻台的上表面的高度水平低于钻机底座的固定钻台的上表面的高度水平。该公开的方法进一步包括将钻机底座与位于可升高钻台上的绞车一起移动到钻井工地，将钻机底座定位成邻近井眼位置，将可升高钻台升高到操作位置，从而将绞车定位成邻近固定钻台且在钻机底座的基座上方的操作高度。
附图说明
可通过参考与附图结合的以下描述来理解本发明，在附图中，相同附图标记表示相同元件，其中：
图1A是代表现有技术斜向钻机的井架组件结构的侧视图，其中井架组件结构位的拖车上以用于公路和/或道路运输；
图1B是图1A的现有技术斜向钻机的钻机底座的侧视图，其中钻机底座位于拖车上以用于公路和/或道路运输；
图1C是图1B的钻机底座的端视图；
图1D是图1A-1C的现有技术斜向钻机在图1B和1C的钻机底座完全组装到图1A的井架组件结构之后的侧视图；
图1E是图1A-1D的现有技术的斜向钻机在钻机井架竖立到操作位置之后的侧视图；
图2A是另一代表性现有技术的斜向钻机的井架组件结构和钻机底座的侧视图，其中井架组件结构和钻机底座位于拖车上以用于公路和/或道路运输；
图2B是图2A的现有技术的斜向钻机的绞车和绞车箱的侧视图，其中绞车和绞车箱位于拖车上以用于公路和/或道路运输；
图2C是图2B的绞车箱的端视图；
图2D是图2A-2C的现有技术斜向钻机在图2B和2C的绞车和绞车箱完全组装到图2A的钻机底座之后的侧视图，其中完全组装的斜向钻机被定位成用于在相邻井眼位置之间移动；
图3A是本文公开的可移动钻机的一个实施例的井架组件结构的侧视图，其中井架组件结构位于拖车上以用于公路和/或道路运输；
图3B是本发明的其上定位有绞车的可收缩钻机底座的一个实施例的侧视图，其中可收缩钻机底座位于拖车上以用于公路和/或道路运输；
图3C是位于拖车上以用于公路和/或道路运输的本发明的绞车的侧视图；
图3D是位于拖车上以用于公路和/或道路运输的本文公开的可收缩钻机底座的说明性实施例的侧视图；
图3E是本发明的说明性可收缩钻机底座的特写侧视图；
图3F是图3B的可收缩钻机底座和绞车的特写侧视图，其中可收缩钻机底座被联接到图3A的井架组件结构；
图3G是图3F的可收缩钻机底座和绞车在绞车被升高到操作位置之后的特写侧视图；
图3H是带有图3G的可收缩钻机底座和绞车的说明性斜向钻机组件的整体侧视图，其中钻机井架被设置在大致竖直朝向；
图3I是图3H的斜向钻机组件的整体侧视图，其中钻机井架被设置为倾斜朝向；
图3J是图3G的可收缩钻机底座的端视图；
图3K是本文公开的可移动钻机的一个说明性实施例在可收缩钻机底座的承载衬垫支撑梁已被缩回以使得组装的可移动钻机能够在井眼位置之间移动的侧视图；
图3L是图3K中示出的可收缩钻机底座和绞车的特写侧视图；和
图3M是图3K的可收缩钻机底座在可收缩钻机底座的承载衬垫支撑梁已被降低到与钻井表面接触之后的端视图。
虽然本文公开的主题易于进行各种变型和替代形式，其具体实施例在附图中已通过示例方式示出且在此详细描述。然而，应该理解，这里具体实施例的描述不意图将本发明限制于公开的特定形式，而是相反，本发明覆盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有变型、等价物和替代。
具体实施方式
下面描述本主题的各种说明性实施例。为了清楚的目的，说明书中没有描述实际实施方案的所有特征。当然可以理解在任何这种实际实施例的开发中，必需进行多种关于特定实施的决策以实现开发者的特定目标，例如遵守与系统相关和与商业相关的约束条件，该特定目标将从一个实施方案到另一个实施方案改变。而且，应该理解这种开发工作可以是复杂且耗时的，但是对于得益于本发明的本领域普通技术人员而言将不过是例行任务。
现在将参考附图描述本主题。在附图中仅用于说明性目的示意地示出了各种系统、结构和装置以便不使本发明由于本领域技术人员公知的细节而难以理解。然而，包括附图以描述和说明本发明的说明性示例。本文使用的词语和短语应该被理解和解释为具有与相关领域技术人员对这些词语和短语的理解一致的意思。没有术语或短语的特别定义、即与本领域技术人员理解的普通和习惯含意不同的定义意图通过本文的术语或短语的一贯用法所暗示。对于术语或短语意图具有特别含义的方面，即除了由本领域技术人员的理解之外的含义，这种特定定义将在说明书中以直接和明确提供该术语或短语的特定定义的限定方式明确地阐述。
通常，本文公开的主题涉及可收缩钻机底座，其适于当绞车位于其上时将底座的至少一部分降低到“低”运输位置，以用于公路和/或道路运输到油田钻井工地。可收缩钻机底座可进一步适于在底座已与钻机井架组件结构组装在一起之后将其上定位有绞车的底座的至少一部分升高到“高”操作位置从而便于钻井操作。另外，可收缩钻机底座可还适于使得底座的至少一部分在钻井操作已完成之后缩回，同时绞车保留位于“高”操作位置，以便使得完全组装的钻机能够在衬垫钻井工地的相邻井眼位置之间移动。而且，当可收缩钻机底座被在公路和/或道路上运输到油田钻井工地或在油田钻井工地内在不同井眼位置之间到处移动时，可收缩钻机底座可进一步适于使得其上定位有绞车的底座的至少一部分可被升高或降低到“中间”移动位置。
在下面详细描述示出了本发明的可移动钻机的说明性可收缩底座的各元件的图3A-3M及其组装和移动的方法。
图3A示出本发明的说明性可移动钻机的钻机井架组件结构320，其中井架组件结构320位于拖车301上。在一些实施例中，拖车301适于被卡车300在公路和/或道路表面305上牵引。拖车301可由多个车轮302支撑，车轮的数量可根据井架组件结构320的尺寸和/或重量改变。另外，在某些实施例中，当井架组件结构320的重量和/或道路305的最大负载容量可规定时，具有多个车轮304的中间拖车或“吉普”303可位于卡车300和拖车301之间。井架组件结构320可包括可枢转地安装在销连接部315上的钻井井架310，钻井井架根据特定操作可绕着销连接部可枢转地旋转到各种不同位置。
例如，在一些操作中，例如井架组件结构320到油田钻井工地或者在油田钻井工地之间的道路运输，钻井井架310可位于大致水平运输朝向，如图3A所示。而且，钻井井架310可被升高到适当朝向以准备执行其它操作，例如钻井操作等。例如，井架升高装置324(见图3K和3L)，例如液压或气动缸等，可被用于通过使井架30绕销连接部315可枢转地旋转而将钻井井架310竖立到理想操作位置，例如在斜向钻机操作的情况下相对于水平方向的倾斜方向，例如45°(见图3I)，或在大致竖直朝向(见图3H)。另外，在组装的可移动钻机395(见图3K和3L)在衬垫钻井工地的各井眼位置之间的移动期间，井架310可还被降低到图3A中所示的大致水平运输方向，如将在下面进一步描述的。
在一些实施例中，井架组件结构320可还包括下连接部322a和上连接部322b；在可移动钻机395的组装期间(见图3H和3I)，可收缩钻机底座360(见图3B和3D-3E)可被可释放地联结到该连接部。而且，在某些说明性实施例中，井架组件结构320可包括多个可适于在钻井操作期间(见图3F-3I)升高、调平和/或支撑拖车301的支撑千斤顶330和/或类似结构支撑构件。
图3B示出位于拖车351上的本发明的说明性可收缩钻机底座360，拖车可由卡车350在公路和/或道路表面305上牵引。在某些实施例中，可收缩钻机底座360可包括可升高钻台363a和固定钻台363b，以及适于在钻井操作期间支撑完全组装的可移动钻机395(见图3G-3I)的基座361，且基座可包括一个或更多承载衬垫支撑梁361b。而且，固定钻台363b的上表面可位于在基座361上方的操作高度360h(见图3D-3E)，该高度360h可取决于可移动钻机395(见图3H和3I)的具体设计参数。例如，在某些示范性实施例中，可收缩钻机底座360的整体操作高度360h可在大约10-20英尺的范围内，而在至少一个代表性实施例中，高度360h可以是13英尺左右。此外，整体操作高度360h可以是约25英尺或以上。另外，在某些说明性实施例中，绞车滑架370a可位于可升高钻台363a上，在运输期间绞车370可位于绞车滑架370a上。
如图3B所示，可升高钻台363a被示出了处于降低的运输位置，使得可升高钻台363a的上表面位于比底座361的承载衬垫支撑梁316b高出距离361d的高度水平且比固定钻台363b的上表面低出距离363d(见图3D-3E)的高度水平。另外，可收缩钻机底座360可以承载衬垫支撑梁361b悬挂在拖车351的侧面上方且在钻台下方的方式位于拖车351上，从而减少固定钻台363b可位于拖车351的钻台水平上方的高度363h。在该构造中，可收缩钻机底座360可因此与绞车滑架370a和位于其上的绞车370在公路305上一起运输，同时最小化或甚至消除运输期间任何高度间隙限制的影响。如可被理解的，当可升高钻台363a处于降低的运输位置时可升高钻台363a的上表面相对于固定钻台363b的上表面和承载衬垫支撑梁361b的相对高度水平位置(即相应的相对距离363d、361d)可取决于几个因素。例如，在可收缩钻井底座360的道路运输期间的距离363d、361d可取决于绞车370和绞车滑架370a的重量、底座360的整体高度360h和公路和/或道路运输的具体顶部余隙要求等。在某些实施例中，在道路运输期间可升高钻台363a位于固定钻台363b下方的距离363d可处于大约7-14英尺的范围内，而在至少一个代表性实施例中，距离363d可以约8-9英尺的量级。而且，在一些说明性实施例中，距离363d范围可达到约17英尺或更多。
在一些说明性实施例中，可收缩钻机底座360可还包括适于在可移动钻机395(见图3H和3I)的组装期间可释放地联结到井架组件结构320的相应连接部322a、322b(见图3A)的下连接部362a和上连接部362b。此外，应该理解拖车351可由多个车轮352支撑，车轮的数量可根据可收缩钻机底座360和其包括的任何辅助设备(例如上面提到的绞车滑架370a和绞车370)的尺寸和/或重量改变。
图3C-3D示出用于在底座360和绞车370的组合重量可能超过公路/道路最大重量限制的情况下运输可收缩钻机底座360和绞车370的可选的方法。如图3C所示，绞车370可位于绞车滑架370c上，之后二者都可位于拖车351a上，且在没有可收缩钻机底座360的情况下由卡车350a在公路305上运输。同样，可收缩钻机底座360可位于拖车351b上且在没有绞车370和绞车滑架370b的情况下由卡车350b在公路305上运输。一旦卡车/拖车组合350a/351a和350b/351b到达指定衬垫钻井工地，可收缩钻机底座360可从拖车351b卸下到钻井地垫380(见图3F)上。之后，绞车滑架370a和绞车370可以本领域已知的典型方式从拖车351a卸下到可收缩钻机底座360的可升高钻台363a上。例如，在某些实施例中，拖车351a的钻台与可升高钻台363b可大致对准，然后通过利用拖拉器和/或绞盘将滑架370从拖车351a拖/滑到可升高钻台363a可使绞车滑架370移动，直到滑架370被移动到图3F中示出的位置。
图3E提供本文公开的可收缩钻机底座360的说明性实施例的特写侧视图。如图3E所示，可收缩钻机底座360由基座361支撑，该基座包括一个或更多承载衬垫支撑梁361b且包括可升高钻台363a(图3E中示出处于大致完全降低的运输位置)和固定钻台363b。固定钻台363b可由将固定钻台363b连接到基座361的多个结构构件365、369支撑。可收缩钻机底座360可还包括可操作地联结到可升高钻台363a的升高设备，该升高设备适于将可升高钻台363a在降低的运输位置(例如在图3B和3D-3F中示出的)和升高的操作位置(例如在图3G-3I中示出的)之间升降。在一些说明性实施例中，升高设备可包括例如升高装置364和多个销结构构件，例如图3E中示出的销结构构件366a、366b、367。根据可收缩钻机底座360的整体设计参数，升高装置364可以是任何现有技术中已知的升高/提升装置，例如伸缩式液压或气动缸设备、螺杆和/或齿轮机构等。而且，根据希望的提升计划，升高装置364在一端可枢转地连接到可升高钻台363a且在另一端可枢转地连接到基座361的承载衬垫支撑梁361b。在其它说明性实施例中，销结构构件366a和366b可还在一端可枢转地连接到可升高钻台363a且在另一端可枢转地连接到结构构件365。另外，销结构构件367可在一端可枢转地连接到承载衬垫支撑梁361b且在另一端可枢转地连接到结构构件365。应该进一步理解在至少一些示范性实施例中，升高设备可包括相对的升高装置364对和相对的销结构构件366a、366b、367对，例如，其中各对的大致类似构件位于可升高底座360的相对侧，如图3J和3M所示。
在某些说明性实施例中，可收缩钻机底座360可还包括适于将可升高钻台363a在升高到邻近固定钻机钻台363b的操作位置之后锁定就位的锁定设备。在一些实施例中，锁定设备可包括例如固定地联接到可升高钻台363a的定位突部368、固定地联接到固定钻台363b的销板386p和适于将定位突部368销连接至销板368p的锁定销(未示出)。另外，根据升高设备所需的升高方案和/或特定设计，销结构构件366a、366b可适于使得在升高装置364被致动以提升可升高钻台363a时可升高钻台363a在竖向和横向上移动，使得可升高钻台363a可被定位成邻近固定钻机钻台363b。而且，锁定设备的定位突部368和销板368p可还被加工成适当尺寸且定位成使得一旦可升高钻台363a被升高到如上所述的邻近固定钻台363b的操作位置，定位突部368中的销孔与销板368p中的对应销孔大致对准。之后，通过将锁定销(未示出)安装在大致对准的销孔中，可升高钻台363a可在升高的操作位置中被锁定就位。然而，应该理解其它适当设计的锁定机构可还被用于在将可升高钻台363a升高到其操作位置之后将可升高钻台363a锁定在邻近固定钻台363b的适当位置。
在其它说明性实施例中，升高设备可适于使得可升高钻台363a可被在大致竖直方向上升高—例如没有如上所述的可升高钻台363a的横向运动。在这种实施例中，可使用上述销结构构件366a、366b之外的结构构件(未示出)，其可适于在可升高钻台363a已被升高到位之后支撑带有绞车滑架370a和位于其上的绞车370的可升高钻台363a(见图3G)。可还包括可适于将可升高钻台363a维持和/或保持在希望位置的另外的锁定构件(未示出)，例如定位突部368和销板368p。而且，在某些实施例中，可还使用和适当地定位另外的升高装置(未示出)例如升高装置364，以便在可升高钻台363a被升高时将可升高钻台363a维持在大致水平状态。
在至少一些实施例中，可收缩钻机底座360的基座361可还包括临时和/或可去除的钻机上行滑架361a，其适于在公路和/或道路305上运输期间以及在可收缩钻机底座360装配且组装到井架组件结构320期间临时支撑可升高钻台363a。在某些实施例中，在可升高钻台363a已被升高到升高的操作位置之后，钻机上行滑架361a可去除，如图3G所示。另外，可收缩钻机底座360可包括可适于方便可收缩钻机底座360联接到井架组件结构320的下连接部362a和上连接部362b，如以前描述。
图3F是其上定位有绞车370和绞车滑架370a的可收缩钻机底座360的特写侧视图。而且，为了更加清楚，图3F中示出井架组件结构320的后部。在某些实施例中，可收缩钻机底座360可通过将可收缩钻机底座360上的上、下连接部362a/362b分别可释放地联接到井架组件结构320上的对应上、下连接部322a/322b而联接到井架组件结构320。而且，钻井地垫380可在地面381上邻近相应井眼位置定位，衬垫承载支撑梁361b可与钻井地垫380承载接触，以便支撑可收缩钻井底座360。另外，支撑千斤顶330可被降低以与钻井地垫380接触且之后以用于升高拖车301，从而车轮302不再与地面381和/或钻井地垫380接触。如图3F所示，可升高钻台363a仍处于降低的运输位置，使得绞车滑架370a的上表面的高度水平在升高的钻台363b的上表面的高度水平下方、距离370d处。
图3G示出在升高设备已被致动以便使可升高钻台363a升高到升高的操作位置之后的图3F的说明性可收缩钻机底座360和井架组件结构320。如图3G示出的说明性实施例所示，升高装置364已被延伸以便将可升高钻台363a从降低的运输位置提升距离370d(见图3F)，使得绞车滑架370a的上表面定位成与固定钻台363b的上表面的大致齐平。而且，销结构构件366a、366b已被可枢转地旋转以便将可升高钻台363a移动到与固定钻台363b邻近的其操作位置，从而定位突部368和销板368p中的相应孔适当地对准以接收锁定销(未示出)。如以前提到的，应该理解其它类型的升高设备也可以用于将可升高钻台363a升高到升高的操作位置。另外，临时钻机上行滑架361a(见图3F)已被去除。
也如图3G所示，钻井井架310已被升高到大致竖直操作朝向以用于在相应衬垫钻井工地的第一井眼位置的钻井操作。另外，在某些实施例中可以由可枢转地联接到拖车301的下部321a和固定联接到下部321a的上部321b构成的刚性腿321可被可去除地联接到钻井井架310，例如在图3H和3I中示出的。此外，井头设备390例如采油树和/或BOP等的例如压力保持井头设备可位于井头390w上且在可收缩钻井底座360的方井391中，即在固定钻台363b和钻井井架310下方。
图3H示出说明性可移动钻机395例如斜向钻机等在钻机395的钻井井架310已被升高到大致竖直操作朝向的整体侧视图。此外，图3H还示出已被升高到操作位置的可收缩钻机底座360，例如图3E-3G的可收缩钻机底座360，即其中可升高钻台363a已被升高且移动到邻近固定钻台363b的其操作位置，绞车滑架370a的上表面大致与固定钻台363b的上表面齐平。图3I示出图3H的可移动钻机395，其中井架310已位于相对于水平非零角度，例如45°，以用于斜向钻井操作。如图3I所示，刚性腿321已从图3H示出的位置可枢转地旋转且连接到钻井井架310以便在斜向钻井操作期间支撑井架310。
图3J是图3G的说明性可收缩钻井底座360的端视图，示出位于说明性可收缩钻机底座360的方井391中的井头设备390。在图3J中，为了清楚，拖车301和井架组件结构320已被去除，以便示出方井391在可收缩钻井基础结钩360背侧、即与井架组件结构320和拖车301相反侧大致敞开(见图3G)。因此，与图1E中示出且以上描述的现有技术的斜向钻机195的大致封闭方井191不同，当前公开的可收缩钻机底座360的大致敞开的方井391适于能够接触到井头设备390，以用于在不需分解或去除底座360和/或井架组件结构320的任何部件的情况下在钻井期间修理和/或维修。此外，大致敞开的方井391还使得完全组装的可移动钻机395能够移动越过井头设备390-即在井头设备390位于井头390w上时-从而可移动钻机395可从相应衬垫钻井工地(见图3K)的第一井眼位置移动到可执行另外钻井活动的第二井眼位置。例如，如图3K所示，在钻井井架310已从特定钻井位置例如从如图3H所示的大致竖直朝向或从图3I所示的倾斜朝向降低到大致水平位置之后，卡车300可被用于使拖车301和可移动钻机动395在衬垫钻井工地的地面381上移动。在某些说明性实施例中，另外的操作可被执行以便在可移动钻机395在井眼位置之间移动之前准备好可收缩钻机底座360，如将相对于以下图3L进一步描述的。
图3L示出可收缩钻机底座360和图3G的井架组件结构320在第一井眼位置的钻井活动已完成之后且组装的可移动钻机395已移动到可执行另外的钻井活动的第二井眼位置的特写视图。如图3L所示(也见图3K)，通过致动升高设备324以便使井架310绕销连接部315可枢转地旋转从而刚性腿321(见图3H和3I)从井架310脱开，钻井井架310已被降低到大致水平位置，以用于移动越过第一井眼位置处的井头设备390和在第一和第二井眼位置之间移动。
在某些示范性实施例中，如上所述在钻井井架310已被降低之后，然后通过使销结构构件367的下端367p从承载衬垫支撑梁361b脱离且致动升高装置364以使承载衬垫支撑梁361b提升离开钻井地垫380，基座361的承载衬垫支撑梁361b可缩回。此外，在一些实施例中，结构构件369(见图3E和3G)可被构造成使得它们可从可收缩钻机底座360去除，从而使得承载衬垫支撑梁361b能够被升高。在其它实施例中，结构构件369可构造成使得它们可在其上端从结构构件365脱离，从而在升高装置364被致动时，结构构件369可收缩地滑动到结构构件365中。然而，应该理解，其它装置也可用于在组装的可移动钻机395在给定衬垫钻井工地的井眼位置之间移动之前便于承载衬垫支撑梁361b缩回。之后，卡车300可位于拖车301下(见图3K)且钩住拖车，支撑千斤顶330可缩回直到拖车301降低且车轮302与钻井地垫380和/或地面381接触，从而使得可移动钻机395能够移动。
图3M示出图3L的可收缩钻机底座360和井架组件结构320的端视图，其中组装的可移动钻机395(见图3K)已位于相应衬垫钻井工地的第二井眼位置，承载衬垫支撑梁361b已被降低从而再次与钻井地垫380承载接触。为了清楚，井架组件结构320已从图3M去除从而示出可收缩钻机底座360的大致敞开的方井391，方井使得可移动钻机395能够移动到第二井眼位置的位置。此外，应该理解井头设备诸如图3J中示出的井头设备390可已位于第二井眼位置的井头390w上方。然而，可收缩钻机底座360的大致敞开的方井391便于可移动钻机395移动越过第二井眼位置处的任何井头设备且进入用于钻井操作的位置。之后，可移动钻机395的钻井井架310可被升高到用于井眼钻井操作的适当位置，如图3H(即井架310处于大致竖直朝向)或图3I(即井架310相对于水平处于倾斜朝向以用于斜向钻井)所示。
如本公开的可收缩钻机底座360在相应衬垫钻井工地的不同井眼位置之间移动的具体周围环境可能所需的，可能需要将可升高钻台363a定位在图3F中示出的降低的运输位置和图3G和3L示出的升高的操作位置之间的中间移动位置。例如，根据绞车370的重量和在绕着衬垫钻井工地移动期间绞车370相对于组装的可移动钻机395的重心(CG)的位置，有时可能需要降低可升高钻台363a和位于其上的绞车370以便保证钻机395在移动时的整体稳定性。因此，在井头设备390的整体高度可允许的情况下，可升高钻台363a可适于下降到升高的操作位置下方且降低的运输位置上方的中间移动位置，同时仍提供大致敞开的方井391，方井具有足够的尺寸，以便于组装的可移动钻机395在井眼位置之间的移动。此外，应该理解当可收缩钻机底座360被构造成大致如图3E所示时，适于维持可升高钻台363a在升高的操作位置之下的中间移动位置的适当尺寸和长度的临时销结构构件(未示出)在定位突部368和销板368p之间可安装有适当尺寸的锁定销(未示出)，以便将可升高钻台363a锁定在中间移动位置。
应该进一步理解，如上所述，可收缩钻机底座360的可升高钻台363a在可收缩钻机底座360的公路和/或道路运输期间可还位于中间移动位置，如可取决于可收缩钻机底座360和绞车370的整体尺寸和重量参数，以及在设备运输期间所面临的各种限制和允许要求。
结果，本发明的主题提供可移动钻机的可收缩钻机底座的各方面的细节，该底座可被降低到降低的运输位置以用于在公路和/或道路上运输到油田钻井工地。在某些实施例中，在底座处于降低的运输位置时，绞车可位于可收缩钻机底座上，从而绞车可与可收缩钻机底座一起同时运输到钻井工地。另外，本文公开的可收缩钻机底座的实施例可还被联接到可移动钻机的井架组件结构，可收缩钻机底座的可升高钻台与位于其上的绞车一起可被升高到升高的操作位置。此外，在本发明中的至少一些实施例中，在可升高钻台处于升高的操作位置同时，可收缩钻机底座的至少一部分可缩回，以便组装的可移动钻机能够在相应衬垫钻井工地的各井眼位置之间移动。
以上公开的特定实施例仅是说明性的，由于可以对于得益于本文教导的本领域技术人员而言显而易见的不同但是等价的方式对本发明进行变型和实践。例如，上面阐述的方法步骤可以不同顺序执行。此外，不打算对于本文示出除了以下权利要求描述之外的构造或设计细节进行限制。因此明显的是上面公开的特定实施例可被改变或变型，所有这种变型被认为在本发明的范围和精神内。因此，本文寻求的保护如以下权利要求阐述。

Claims (19)

1.一种钻机底座(360)，其包括：
基座(361)；
安装于所述基座(361)上的固定钻台(363b)，其中所述固定钻台(363b)的上表面适于位于操作高度水平(360h)处，所述操作高度水平在将所述钻机底座(360)运输到钻井工地期间以及当在所述钻井工地的井眼位置执行钻井操作期间均相同且是所述基座(361)上方的第一距离；和
安装在所述基座(361)上的可升高钻台(363a)，所述可升高钻台(363a)适于在将所述钻机底座(360)运输到所述钻井工地期间位于降低的运输位置，且适于从所述降低的运输位置升高到邻近所述固定钻台(363b)的操作位置以用于执行所述钻井操作，其中当所述可升高钻台(363a)位于所述降低的运输位置时，所述可升高钻台(363a)的上表面适于位于运输高度水平(361d)处，所述运输高度水平是小于所述第一距离的在所述基座(361)上方的第二距离，并且其中所述钻机底座(360)的至少一侧适于在所述可升高钻台(363a)已经升高至所述操作位置之后大致敞开，所述钻机底座(360)适于在所述可升高钻台(363a)已经升高至所述操作位置之后沿大致水平的方向移动越过位于所述井眼位置处的井头(390w)上的井头设备(390)，使得所述井头设备(390)的至少一部分在所述钻机底座(360)大致水平地移动越过所述井头设备(390)期间横向地穿过所述大致敞开的至少一侧。
2.如权利要求1所述的钻机底座(360)，其中所述可升高钻台(363a)进一步适于将绞车(370)升高到大致所述固定钻台(363b)的所述操作高度水平(360h)处且在所述钻井操作期间支撑所述绞车(370)。
3.如权利要求1所述的钻机底座(360)，进一步包括适于升降所述可升高钻台(363a)的升高设备。
4.如权利要求3所述的钻机底座(360)，其中所述升高设备包括可枢转地连接到至少一个所述可升高钻台(363a)的至少一个升高装置(364)。
5.如权利要求4所述的钻机底座(360)，其中所述至少一个升高装置(364)包括液压缸设备。
6.如权利要求3所述的钻机底座(360)，其中所述升高设备包括均可枢转地连接到至少一个所述可升高钻台(363a)的多个销结构构件(366a/b)，所述多个销结构构件(366a/b)适于将所述可升高钻台(363a)横向移动到邻近所述固定钻台(363b)的所述操作位置。
7.如权利要求1所述的钻机底座(360)，进一步包括适于在所述可升高钻台(363a)已被升高到所述操作位置之后将所述可升高钻台(363a)锁定在与所述固定钻台(363b)相邻的适当位置的锁定设备(368，368p)。
8.如权利要求1所述的钻机底座(360)，其中所述基座(361)包括一个或更多个承载衬垫支撑梁(361b)，所述一个或更多个承载衬垫支撑梁适于与邻近所述井眼位置的地面(381)和位于所述地面(381)上的钻井地垫(380)中的至少一个承载接触，以便在所述钻井操作期间对所述钻机底座(360)提供承载支撑，所述一个或更多个承载衬垫支撑梁(361b)中的每一个进一步适于在所述钻机底座(360)从所述钻井工地的所述井眼位置移动到所述钻井工地的第二井眼位置时相对于所述固定钻台(363b)和所述可升高钻台(363a)升高到移动位置，使得所述基座(361)位于在所述固定钻台(363b)的所述上表面下方的第三距离并且保持在所述移动位置中，所述第三距离小于所述第一距离。
9.如权利要求1所述的钻机底座(360)，其中所述钻机底座(360)适于可释放地联结到包括钻井井架(310)的钻机井架组件(320)，所述钻机底座(36)进一步适于在所述钻井操作期间支撑所述钻井井架(310)。
10.一种可移动钻机系统(395)，包括：
包括可枢转地安装的钻井井架(310)的钻机井架组件(320)，其中所述钻井井架(310)适于在将钻机井架组件(320)运输到钻井工地期间位于大致水平朝向，所述钻井井架(310)进一步适于可枢转地旋转到升高的操作位置以用于执行钻井操作；
可收缩钻机底座(360)，其适于可释放地联结到所述钻机井架组件(320)以便在所述钻井操作期间支撑所述钻井井架(310)，所述可收缩钻机底座(360)包括固定钻台(363b)和可升高钻台(363a)，其中所述固定钻台(363b)被安装在所述可收缩钻机底座(360)的基座(361)上且适于位于操作高度水平(360h)处，所述操作高度水平在将所述钻机底座(360)运输到钻井工地期间以及当在所述钻井工地的井眼位置执行所述钻井操作期间均相同且是在所述基座(361)上方的第一距离，其中所述可升高钻台(363a)适于位于降低的运输位置以用于将所述可收缩钻机(360)运输到所述钻井工地且从所述降低的运输位置升高到邻近所述固定钻台(363b)的操作位置以执行所述钻井操作，其中，当所述可升高钻台(363a)位于所述降低的运输位置时，所述可升高钻台(363a)的上表面适于位于运输高度水平(361d)处，所述运输高度水平是小于所述第一距离的在所述基座(361)上方的第二距离，并且其中所述可收缩钻机底座(360)在所述可升高钻台(363a)已经升高至所述操作位置之后适于具有大致敞开侧，所述可收缩钻机底座(360)在所述可升高钻台(363a)已经升高至所述操作位置之后适于沿大致水平的方向移动越过位于所述井眼位置处的井头(390w)上的井头设备(390)，使得所述井头设备(390)的至少一部分在所述可收缩钻机底座(360)大致水平地移动越过所述井头设备(390)期间横向地穿过所述大致敞开侧；和
适于在将所述可收缩钻机底座(360)运输到所述钻井工地期间位于所述可升高钻台(363a)上的绞车滑架组件(370，370a)，所述绞车滑架组件(370，370a)进一步适于与所述可升高钻台(363a)一起升高到大致所述操作高度水平(360h)且邻近所述固定钻台(363b)以执行所述钻井操作。
11.如权利要求10所述的可移动钻机系统(395)，其中所述可收缩钻机底座(360)包括升高设备，所述升高设备可操作地联结到所述可升高钻台(363a)，所述升高设备包括适于升降其上定位有所述绞车滑架组件的所述可升高钻台(363a)的多个升高装置(364)。
12.如权利要求11所述的可移动钻机系统(395)，其中所述升高设备进一步包括可枢转地连接到至少所述可升高钻台(363a)的多个销结构构件(366a/b)，所述多个销结构构件(366a/b)适于将所述可升高钻台(361)和所述绞车滑架组件(370，370a)邻近所述固定钻台(363b)定位。
13.如权利要求11所述的可移动钻机系统(395)，其中所述多个升高装置(364)中的至少一个包括具有可枢转地连接到所述可升高钻台(363a)的第一端和可枢转地连接到所述基座(361)的第二端的液压缸设备。
14.一种钻机底座的操作方法，包括：
将绞车(370)定位在钻机底座(360)的可升高钻台(363a)上，所述可升高钻台(363a)被定位在降低的运输位置，其中所述可升高钻台(363a)的上表面的高度水平(361d)低于所述钻机底座(360)的固定钻台(363b)的上表面的高度水平(360h)；
将所述钻机底座(360)与位于所述可升高钻台(363a)上的所述绞车(370)移动到钻井工地，并将所述钻机底座(360)定位成邻近第一井眼位置；
将所述可升高钻台(363a)升高到操作位置，从而将所述绞车(370)定位成邻近所述固定钻台(363b)且在所述钻机底座(360)的基座(361)上方的操作高度处；
将井头设备(390)定位在位于所述第一井眼位置处的井头(390w)上；和
将所述钻机底座(360)从所述第一井眼位置移动到第二井眼位置，其中移动所述钻机底座(360)包括将所述钻机底座(360)沿水平方向移动越过所述井头设备(390)，使得所述井头设备(390)的至少一部分在所述钻机底座(360)水平地移动越过所述井头设备(390)期间横向地穿过在所述固定钻台(363b)下方的所述钻机底座(360)的方井区域(391)并且横向地穿过所述钻机底座(360)的大致敞开侧。
15.如权利要求14的方法，其中将所述钻机底座(360)的所述可升高钻台(363a)升高到所述操作位置包括致动可操作地联结到所述可升高钻台(363a)的升高设备。
16.如权利要求14的方法，进一步包括：
将井架组件结构(320)定位成邻近所述钻机底座(360)，所述井架组件结构(320)包括在所述井架组件结构(320)的所述定位期间处于大致水平朝向的可枢转地安装的钻井井架(310)；
通过将所述井架组件结构(320)可去除地联结到所述钻机底座(360)而将所述井架组件结构(320)和所述钻机底座(360)组装成钻机组件(395)；
将所述钻井井架(310)枢转地旋转到所述固定钻台(363b)上方的升高的操作位置；和
用所述钻机组件(395)在所述第一井眼位置执行钻井操作。
17.如权利要求16的方法，进一步包括在将所述钻机组件(395)从所述第一井眼位置横向地移动越过所述井头(390w)至所述第二井眼位置之前将所述钻井井架(310)从所述升高的操作位置降低到所述大致水平朝向。
18.如权利要求14的方法，其中将所述钻机底座(360)移动越过所述井头设备(390)包括移动所述钻机底座(360)使得所述可升高钻台(363a)与位于其上的绞车(370)横向地通过采油树和防喷器之一。
19.如权利要求15的方法，其中将所述钻机组件(395)从所述井头(390w)上方移开包括致动所述升高设备以将包括所述基座(361)的承载衬垫支撑梁(361b)相对于所述固定钻台(363b)和所述可升高钻台(363a)升高，同时保持所述绞车(370)的所述位置邻近所述固定钻台(363b)。
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