CN104520524A - 钻井设备以及组装和拆卸方法 - Google Patents

Abstract

一种钻井设备(2)以及与其相关联的方法，所述钻井设备(2)能够从第一组装作业构造转变至第二使用作业构造，或者反过来。所述钻井设备(2)包括：下部结构(21)，所述下部结构支撑所述钻井设备(2)；井架(23)，所述井架可枢转地连接至所述下部结构(21)，所述井架围绕所述下部结构(21)旋转，以便从为大致水平的所述组装作业构造转变至所述使用作业构造，或者反过来；钻台(22)，所述钻台能够被提升并且连接至井架(23)；致动装置(3)，所述致动装置适于使钻井设备(2)能够在所述两个作业构造之间转变。致动装置(3)为直接地连接至井架(23)的液压装置。钻台(22)包括第一部分(22a)以及第二部分(22b)，所述第一部分相对于所述井架(23)突出，所述第二部分被约束至所述井架(23)并与所述井架一起旋转。绞车(58)以永久方式安装于所述下部结构(21)上。

Description

钻井设备以及组装和拆卸方法

技术领域

本发明涉及一种可以移动的钻井设备或陆上钻机，并且涉及相关的组装方法。

特别地，本发明涉及一种用于比如石油或燃料气的化石燃料的搜寻和开采的钻井设备。

所述钻井设备在地面高度处处于组装作业构造，在所述组装作业构造中它被完全地组装于水平位置中，并且当它被抬升于竖直位置中时，它处于用于钻井的使用作业构造，所有构造均在单个操作中完成。

此外，根据本发明所述的设备为模块化的并且可以被容易地组装和拆卸，从而使所述设备能够以快速的方式从一个钻井地点移动至下一个钻井地点，因此减小拆卸和重新组装它所需的时间量。

背景技术

突出的井架(其包括于所述钻井设备或结构中)被广泛地应用于地面钻井作业中。

在现有技术中所描述的结构或设备中，使用不同的井架组件或架设装置，以便使所述井架能够在已经被组装之后被定位于钻井上方。

在它的使用作业构造中，钻井结构或设备包括下部结构。通常，所述下部结构包括位于地面上的子底座。所述下部结构适于支撑钻台。将所述钻台和布置于竖直位置中的井架抬升于距离地面的预定高度处。

通常，钻台包括通常在钻井阶段期间被使用的不同的装置，比如：至少一对动力钳、转盘、以及绞车。包括于钻台中的、以上所提到的装置的操作模式以及特征对于技术人员而言是已知的。

通常，所述设备从组装作业构造转变至使用作业构造所需要的过程包括第一步骤，在所述第一步骤中将井架抬升于竖直位置中，其中大致将钻台保持于地面高度处。随后，将钻台抬升于所期望的高度处，其中将转盘定位于钻井上方，与所述钻井对准。

在现有技术中，在抬升钻井结构或设备之前，下部结构、钻台以及井架被在地面高度处组装并且连接至彼此。最后，将绞车的快绳插入至布置于井架的顶部处的快绳滑轮中，并且插入通过游动滑车，从而变成钻井绳。所述绳对应于它的第一死绳固定至相对应的死绳固定器。

通常，为了使所述设备从组装作业构造转变至使用作业构造，必须执行两个连续的步骤：特别地将井架从平行于地面的水平位置抬升至竖直位置的第一步骤，以及抬升钻台的随后的步骤。

通过使用所述绞车执行所述抬升井架的步骤，所述绞车施加所需的抬升力。通常，当井架处于水平位置中时，井架的两个脚部铰接至钻台并且，随后，当井架自身被布置于竖直位置中时，剩余的两个脚部也被固定。

通常，在现有技术中，为了使井架被抬升，施加牵引力以便将井架自身架设于竖直位置中。

另一方面，在第二步骤中，将井架支撑于竖直位置中的钻台继而被抬升至钻井上方的所期望的高度，从而获得彼此不同且相互独立的两种运动。

通常，为了将井架从水平位置抬升至竖直位置，除了使用绞车之外，还使用所谓的A型框架。通过将游动滑车连接至绳扎结(line tie)而执行井架的抬升或倾斜运动，所述绳扎结在后部部分中围绕由所述A型框架所支撑的滑轮延伸并且，在前部部分中被锚固至井架。当绞车拉进所述绳时，游动滑车和绳扎结将井架抬升并使它在竖直位置中相对于所述A型框架倾斜。

井架的高度和重量越大，所述绳在井架抬升阶段期间所经受的应力越大，特别是在抬升运动的、当井架处于大致水平位置中时的第一部分期间。

为此，通常由通过液压致动器所实现的直接的抬升运动代替用来抬升井架的绳系统。液压致动器的使用使使用者能够减少钻机装配时间，因为使用者不再需要安装用于滑轮的A型框架以及用于抬升运动的吊索绳。此外，液压致动器的使用使使用者能够仅仅通过低功率液压控制单元抬升井架，若需要，所述低功率液压控制单元具有柴油发动机。因此，不需要起动工作场地的发电机并且不需要为绞车供应电源。

如以上所提到的，液压致动器的使用使使用者能够消除A型框架并且因此，节省它的安装和移除所需要的时间。

在技术领域中，通常需要钻井设备移动；特别地，它们必须与钻井装置的操作所需要的所有的互补装备一起从一个井移动至下一个井。在现有技术中，为了使钻井设备或陆上钻机移动，必须拆卸钻井设备。为了这么做，必须将钻井设备与辅助装置分离，必须将井架从竖直位置降低至水平位置，必须使整个钻井装置朝向下一个井移动以执行钻井作业，以及最后，必须重新组装整个系统并且必须重新连接辅助结构。

因此，使钻井结构或设备并因此使整个装置易于运送和组装是重要的。在搜寻油的钻井领域中，为了使开采最大化，通常需要在地面中的非常深的钻井，以便使表面上枯竭的油井重新运转。这导致在尺寸、功率以及重量方面越来越壮观的钻井结构的构造。

目前，生产了这样的钻井装置，该钻井装置能够发展多达3000HP或2300kW的功率并且特征在于，钻台距离地面的、大约17ft或11米的高度，156ft或47.5m的最大总高度，1,500,000英镑或681吨的大钩载荷，1,300,000英镑或590吨的转盘载荷，以及1,000,000英镑或454吨的立根盒载荷。

某些钻井结构的构造者主要发展具有2000hp的陆上钻机，所述陆上钻机可以容易地移动并且被生产为称作箱式下部结构(boxsubstructure)的类型。

该类型的结构的特征在于，具有大尺寸的板的液压抬升装置的存在。

通常，代替仅仅使用传统的方钻杆和转盘使一系列的钻杆旋转，也使用顶部驱动器。

所述顶部驱动器通常为设置有电动马达或液压马达的旋转装置，其悬挂于井架上并连接至井架。所述顶部驱动器能够在井架强力背部件内部沿竖直轴线移动。

因此，通过所述顶部驱动器致使一系列的钻杆旋转，这减少了钻杆的增加的操作所需要的手工作业以及操作者的风险。

通常，顶部驱动器和井架在运送阶段期间为分离的，并且在组装阶段期间或者甚至在其中井架已经处于竖直位置中时的某些情况下联接至彼此，从而致使操作非常复杂，此外需要更大量的时间来执行旨在安装所述结构的操作。

为了使抬升阶段更快速并因此减少安装钻井装置或设备所需要的时间，可取的是，在组装阶段期间已经使顶部驱动器与井架的一部分相关联。该解决方案使使用者能够实现运送并减少组装时间。

此外，井架为已知的，将顶部驱动器直接地固定至所述井架，以便致使它们两个为一体式的，以使得顶部驱动器即使在陆上钻机被拆卸以进行运送时也一直安装至井架。顶部驱动器一直保持联接至井架，即使在钻机装配阶段期间或在钻机拆卸阶段期间或者在它被朝向下一个钻井运送时。

因此，井架有利地设置有已经布置于井架强力背部件内部的顶部驱动器。

发明内容

本发明的目的是通过提供钻井设备而解决以上所提到的缺点，其中在第一组装作业构造中，将不同的构件组装于大致在地面高度处的水平位置中，并且随后，抬升所述设备以便达到第二使用作业构造，在所述第二使用作业构造中井架为竖直的。

通过液压致动装置执行抬升和/或降低根据本发明所述的钻井设备、以及特别地井架和下部结构所需要的所有的步骤和操作，所述液压致动装置推动所述设备。钻井设备在从一个作业构造转变至另一个时被所述液压致动装置推动并且不中断地或不具有中间位置地及时执行连续的移动。

此外，所述钻井设备为模块化的并且可以被快速地组装和拆卸，以便从一个钻井被运送至下一个。根据本发明所述的设备的运送以快速的方式发生，不需要复杂的拆卸程序(其也需要大量时间)。

本发明的一个方面涉及一种具有所附权利要求1中所述的特征的钻井设备。

本发明的另一个方面涉及一种根据权利要求11所述的钻井设备组装方法。

最后，本发明的又一个方面涉及一种根据权利要求15所述的拆卸方法。

附图说明

参考附图，通过对至少一个实施例的以下具体描述的精读，将更好地理解钻井设备的以及组装方法的另外的特征和优点，所述附图分别示出以下内容：

图1示出根据本发明的钻井设备的下部结构的定位、以及致动装置的定位；

图2示出绞车在所述下部结构上的、以及在适合于井架的组装的地点中的致动立根(stand)的定位；

图3示出在右边以及在左边的井架底座段的、以及绞车的定位，所述井架底座段直接地位于子底座上；

图4示出立根盒钻台(set-back drill floor)在合适的立根上的定位，所述立根盒钻台通过连接杆联接至井架底座段；

图5示出在水平位置中的井架起始段在合适的耳轴上的定位，以及设置有板的井架底部段的增加，以及钻台的第二部分至所述底部段的固定，所述板连接至立根盒；

图6A和6B示出井架强力背部件至底部段的定位和固定以及致动装置至井架强力背部件的固定；特别地，图6A示出井架强力背部件的固定且图6B示出致动装置至井架强力背部件的固定的细节；

图7A和7B示出在水平位置中的井架的中间段的组装操作，所述井架的中间段被组装于所述致动立根上；

图8A和8B示出在水平位置中的井架的顶部段的组装操作，以及至井架自身的所述中间段的固定，所述井架的顶部段被组装于所述致动立根上；

图9A和9B依次示出为了将井架的端部段连接至井架强力背部件而由致动立根所启动的、沿竖直和纵向轴线的移动的图像；

图10示出钻井设备在两个作业构造之间的过渡期间的定格，所述移动被按时间以连续方式执行；

图11示出在使用作业构造中的钻井设备的下部部分；

图12示出致动装置从井架的释放；

图13示出在使用作业构造中的钻井设备的总体视图。

具体实施方式

参考以上所提到的附图，钻井设备2适于从第一组装作业构造转变至第二使用作业构造，或者反过来。所述设备2包括：下部结构(sub-structure)21，其位于地面“S”上并支撑所述设备2；井架23，其包括枢转点23a和固定点23a'并且通过所述枢转点23a可枢转地连接至所述下部结构21，所述井架23围绕所述枢转点23a旋转，以便从为大致水平的所述组装作业构造转变至为竖直的所述使用作业构造，或者反过来。

所述设备此外包括：钻台22，其可以被抬升并且连接至井架；以及致动装置3，其适于使钻井设备能够从组装构造转变至使用构造。所述致动装置3为液压装置，所述液压装置优选地通过枢转铰链直接地连接至井架23、适于推动所述井架以便将它抬升、以及适于在降低运动期间使所述井架23保持连续的移动，如图10中所示。

所述致动装置3在两个作业构造之间的过渡期间永久地连接至所述设备、以及特别地连接至井架23。实际上，在两个作业构造之间的过渡期间，致动装置3和设备2之间的连接点保持不变。

所述钻台22包括第一部分22a以及第二部分22b，所述第一部分22a可枢转地连接至所述井架23并相对于所述井架23突出，所述第二部分22b被约束至所述井架23并与它一起旋转。

所述第一部分22a(其在钻井设备2的抬升或钻机装配和/或降低或钻机拆卸期间一直保持平行于地面“S”)包括转盘56以及司钻室24，其可以在设备组装步骤期间被直接地安装于钻台22上而不会在之后的组装步骤中造成问题，因为所述部分一直平行于地面“S”，如图4、5、10以及11中所示。

第二部分22b(其在使用作业构造中主要充当操作者在钻井阶段期间的走道)被直接地固定至垂直于地面“S”的井架23，如图4、5、10以及11中所示。

特别地，除了转盘56(图7B中所示)以及司钻室24之外，钻台22的第一部分22a包括死绳固定器以及一对动力钳，其对于技术人员而言是已知的。

若需要，则为了有助于根据本发明所述的整个钻井设备的自动化，所述钻台22除了井中心(钻井在所述井中心中沿平行于竖直轴线“Z”的第一轴线发生)之外还包括：二级井或小鼠洞(未示出)，钻杆被暂时布置于所述二级井或小鼠洞中并且所述二级井或小鼠洞限定平行于所述第一轴线的第二轴线；以及二级夹具或小鼠洞夹具(未示出)，所述二级夹具或小鼠洞夹具适于在钻杆被布置于所述小鼠洞中时保持所述钻杆。

沿纵向轴线“A”延伸的所述井架23为模块化的，并且包括：起始段231，其适于被约束至下部结构21；底部段232，其被约束至所述起始段231并且所述钻台22的第一部分22a可枢转地连接至所述底部段232且第二部分22b被约束至所述底部段232；强力背部件，致动装置3连接至所述强力背部件并且所述强力背部件可枢转地连接至所述起始段231。

所述强力背部件包括合适的附接壳体233a，致动装置3在所述附接壳体233a中枢转。

所述井架强力背部件连接至至少一个另外的段(234,235)，如附图中所示，顶部驱动器51以滑动方式固定于所述至少一个另外的段(234,235)上，并且所述至少一个另外的段(234,235)被约束至所述井架强力背部件。

特别地，井架23包括中间段234以及顶部段235，所述中间段234被约束至所述井架强力背部件，所述顶部段235被约束至所述中间段234。在所述顶部段235中，布置有顶部驱动器、作为一个单一的组件的游动滑车50和天车、以及动力钻井绳卷轴54，以便将所述绳保持于天车的以及游动滑车50的相应的滑轮上，从而既在钻机装配阶段中又在钻机拆卸阶段中节省时间。优选地通过销将所述这些装置约束至井架的顶部段235。

此外，在设备运送阶段期间，顶部驱动器51在运送的整个期间接合/锁定于井架23的顶部段235中。为了这么做，顶部段235包括适于将顶部驱动器51锁定至顶部段自身的锁定装置(未示出)，例如至少一个销，所述至少一个销被插入于合适的壳体中并且在它被插入时防止顶部驱动器51在顶部段235中移动。

在地面高度处的水平位置中将所述中间段234和所述顶部段235组装并固定至彼此，以便帮助操作者执行这些操作，从而使操作被更快速地进行。

所述中间段234包括第一肩部234a和第二肩部234b，所述第二肩部234b上铰接有背部件234c。所述背部件234c在已经被垂直于所述第二肩部234b布置之后被固定至第一肩部234a，呈具有“U”型截面的截锥形的形状，以便被固定至所述井架强力背部件233。

顶部段235也具有有“U”型截面的截锥形的形状，以便能够被固定至中间段234。所述顶部段235包括两个肩部235a以及背部件235b，所述两个肩部235a铰接至顶部段235的顶部的、其中包括游动滑车50和天车的端部，所述背部件235b布置于所述两个肩部235a之间。所述背部件235b适于优选地通过伸缩横杆以伸缩方式减小它的纵向延伸长度，以便减小整个顶部段235的横向延伸长度，如图8A和8B中所示；事实上，在图8A中，肩部235a平行于彼此，而在图8B中，两个肩部235a被展开，从而致使顶部段235呈如以上所提到的截锥形的形状。上部部分235的横向延伸长度的减小有助于所述段的运送，特别是在必须使用国家道路和国际国道时在轮上运送的情况下。

所述肩部(234a,234b,235a)以及所述背部件(234c,235b)通过四根纵梁、两根前纵梁以及两根后纵梁连接至彼此。所述后纵梁限定所述井架23的背部件(234c,235b)，从而使它呈现具有方形底座的截锥形的典型形状。

优选地，井架的不同的段通过合适的销连接至彼此，所述合适的销被插入至合适的连接铰链中。该方面未被具体描述，因为它对于技术人员而言是已知的。

在井架23的所述背部件(234c,235b)上布置有引导件511，所述引导件511适于使顶部驱动器51能够在使用作业构造中沿所述纵向轴线“A”滑动。

在井架23的段(231,234,235)的组装期间组装所述引导件511，所述井架23的段(231,234,235)包括引导件511的相应的部分。

在一个替代实施例中，所述顶部驱动器51包括缩放仪机构(pantograph mechanism)(未示出)，所述缩放仪机构适于使顶部驱动器能够从井中心移动至标示于小鼠洞中的牵引点，从而从井中心的第一轴线移动至小鼠洞的所述第二轴线。

由中间部分234和上部部分235所组成的组件随后被固定至井架强力背部件233，其继而被固定至起始段231。

在钻井设备2的优选实施例中，所述下部结构21包括至少两个子底座(sub-base)210以及两个底座段214，所述至少两个子底座210平行于彼此布置并且适于支撑整个设备2，所述每个底座段214被约束至子底座210。如附图中所示，井架23在所述底座段214上枢转。

所述下部结构此外包括板和阶梯、钻台偏房以及机车起重机，它们显示于图12和13中但将不被具体描述，因为它们对于技术人员而言是已知的。

所述下部结构21优选地在下部结构21的子底座210上、优选地在所述子底座它们自身的后部部分中支撑绞车58，所述绞车58设置有支撑结构、护栏以及附件。所述绞车58在从设备2的组装作业构造过渡至使用作业构造或者反过来从设备2的使用作业构造过渡至组装作业构造期间在低位中保持布置于下部结构21的子底座210上。

致动装置3适于致使钻井设备2经受钻机装配步骤以及钻机拆卸步骤。

所述致动装置3在它的优选实施例中包括一对伸缩式液压抬升缸31，所述抬升缸31中的每一个连接至井架23。特别地，所述一对缸31连接至井架强力背部件233的臂，例如它们在以上所提到的合适的附接壳体233a中枢转。致动装置3以及特别地缸31在从一个作业构造过渡至另一个期间优选地通过枢转铰链(每个点一个缸)固定至井架。特别地，所述一对伸缩式液压抬升缸中的每一个缸31在一个端部处可枢转地连接至下部结构21(特别地可枢转地连接至子底座210)并且在相对的端部处在相对应的附接壳体233a中可枢转地连接至井架强力背部件233。井架23的、其中枢转有单一的缸31的点在从一个作业构造过渡至另一个期间保持不变。对于从一个作业构造过渡至另一个，本解决方法不需要固定点(致动装置3在其中被固定至设备2)的改变。

优选地，所述一对缸31为具有三个段的伸缩式缸。

本发明的另一个方面为用于钻井设备2的组装方法。所述组装方法包括以下步骤：

将下部结构21定位于所期望的场地中；

组装钻台22；

使井架起始段231可枢转地连接至在大致水平位置中的所述下部结构21；

固定致动装置3，以便使所述结构2能够被提升；

提升所述结构2，以便致使它从为大致水平的组装作业构造转变至为竖直的使用作业构造；

将钻井设备2固定于在竖直位置中的使用作业构造中。

在一个等同的替代实施例中，在使井架3的起始段231枢转的步骤之前执行固定致动装置3的步骤。

如图1中所示，通过定位右、左子底座210并将它们连接至梁211来进行将下部结构21定位于所期望的场地中的步骤。在所述定位下部结构21的步骤期间，必须控制子底座210相对于给定的井中心的相对位置。每个子底座210在合适的托架212中容纳致动装置3的液压缸31，其适于使设备2从一个作业构造移动至另一个。

液压缸31在从一个井运送至下一个井期间保持于所述托架212中，并且接着它们在组装方法的步骤期间、优选地在定位下部结构21的步骤期间被释放并向着井中心倾斜，如图1中所示。此外，在所述步骤期间，将绞车58的支撑结构连同它的护栏和附件一起安装于子底座210的后部部分中，如图2中所示。此外，在该步骤期间，我们还安装构成底座段214的右、左结构，所述底座段214直接地位于子底座210上，井架23的起始段231将直接地可枢转地连接至所述底座段214，如图3中所示。

优选地，仍然在所述定位下部结构21的步骤期间，在中心区域中将用于防喷器(还被称为BOP，未示出)的安装所需要的梁安放于地面上。

随后，执行组装钻台22的步骤。为了组装钻台22，设置两个立根，钻台的第一部分或立根盒22a的、联接至横向板的梁被安放于所述两个立根上，如图4中所示。

随后，通过栈架连接杆22c将所述第一部分或立根盒22a的梁联接至井架底座段214。

随后，通过所提供的固定销将BOP的抬升梁(未示出)连接于第一立根盒部分22a的梁下方。

随后，转盘56的支撑梁被联接至第一立根盒部分22a的梁，从而暂时地突出。

随后，通过将所述起始段231定位于枢转点23a上而执行使井架的起始段231枢转的步骤，用于将井架23连接于相对于地面“S”的水平位置中。随后，将另外的井架底部段232联接至所述起始段231。优选地，同时执行组装钻台22和使井架起始段231枢转的所述两个步骤；事实上，第二部分22b连同板支撑一起继而被固定至第二部分22b。

所述第一部分22a和所述第二部分22b一起构成钻台22。

优选地，在组装程序的这一刻，将司钻室24安放于所述第一部分或立根盒22a上，同时将后栏板安装于钻台22的第二部分22b上，如图5中所示。

随后，例如通过枢轴将井架强力背部件233放置并固定至井架起始段231。如以上所提到的，该强力背部件包括合适的附接壳体233a，致动装置3在所述附接壳体233a中枢转。

随后，执行固定致动装置3的步骤，在所述步骤期间将致动装置3固定至井架23。

在所示实施例中，使致动装置3以及特别地抬升缸31在合适的附接壳体233a中可枢转地连接至所述井架强力背部件233。为了固定所述缸31，将相应的枢轴插入至用于缸31的附接壳体233a中所包括的合适的孔中，如图6A和6B中所示。

所述井架强力背部件233处于平行于地面“S”的、距离地面预定高度“Z2”处的水平位置中，井架23将固定于所述预定高度处。

在固定致动装置3的步骤的结尾，可以执行抬升所述设备2的下一步骤。

优选地，在抬升所述设备2的步骤之前，提供组装步骤以组装井架23，在所述组装步骤期间准备并组装井架23的不同的段234、235。在执行以上所提到的井架组装步骤之前，在适合于井架23的组装的地点中，将包括有液压抬升装置的致动立根6定位于子底座210的前方，如图2中所示。优选地，前立根61被靠近中间段234定位，例如定位于子底座210的延伸长度的端部处，并且后立根62被定位于距离所述前立根61一定距离处，所述距离小于井架23的最大延伸长度，优选地大致等于井架23的、从中间段234的中心至顶部段235的中心的纵向延伸长度。此外，优选地，中间立根6'被定位于所述前立根61和所述后立根62之间，大致在井架23的中间段234和顶部段235之间的连接点中。通常，所述中间立根6'并不是致动立根，而是仅仅在井架23的组装期间实现支撑井架23的作用。

由操作者在距离地面“S”的第一高度“Z1”处进行组装步骤(在所述组装步骤期间执行对井架的段(234,235)的连接)的启动，从而平行于地面“S”水平地建造井架23，所述第一高度“Z1”低于以上所提到的高度“Z2”。

井架23在高度“Z1”处的组装使为组装负责的人员能够更容易地在所述井架23上工作。

为了本发明的目的，表达式“水平地建造井架23”意味着，井架23被通过所述立根6平行于地面“S”(所述钻井设备2在所述地面处被组装)建造。

优选地，距离地面“S”的所述第一高度“Z1”例如等于1.5m。

具体地，优选地按如下所述地进行用于组装井架23的组装步骤；在合适的区域中将中间平台71和二层台70安放于地面上，以便随后联接至井架23，如图7A中所示。

在这之后，例如通过工作场地的起重机定位中间段234的第一肩部234a。将所述第一肩部234a放置于前立根61和中间立根6'之间。

随后，例如通过工作场地的起重机定位井架23的中间段234的第二肩部234b。所述第二肩部234b也设置于立根(61,6')上。所述第二肩部234b还包括背部件234c。所述背部件234c铰接至所述第二肩部234b。在用于组装井架23的组装步骤期间，通过液压缸抬升所述背部件234c并且背部件234c被联接至第一肩部234a，从而形成具有截棱锥形结构的中间段234，所述截棱锥形结构具有面向下的U形形状，如图7B中所示。在从一个钻井运送至下一个期间，所述背部件234c被布置成平行于第二肩部234b，所述背部件234c铰接至所述第二肩部234b。

在这之后，定位井架顶部段235，在所述井架顶部段235内部锁定有天车、游动滑车50、顶部驱动器51以及动力钻井绳卷轴54。顶部段235在关闭构造中设置于一个单一的后立根62上，以便使宽度最小化。在所述构造中，两个肩部235a平行于彼此，如图8A中所示。优选地，在已经通过例如起重机将顶部段235设置于使它保持悬挂的后立根62上之后，将动力钻井绳卷轴54拆卸并布置于井架23的底部处。

优选地，为了从关闭构造转变至打开构造，使用所述致动立根6中所包括的液压缸，以便打开肩部，将它们分隔开，通过抬升带保持顶部段235悬挂。当顶部段235处于打开构造中时，固定背部件235b的伸缩横档，其未被具体示出。

随后，使一直保持悬挂的井架顶部段235与井架中间段234接触，致使一个段和另一个之间的连接铰链重合并将销插入至相应的铰链中。

对应于其中布置有天车和游动滑车50的顶部段235的顶部布置的后立根62适合于调平井架23并且有助于销的插入以连接井架23的段(234,235)，如图8B中所示。

井架的中间段234和顶部段235位于三个立根上：前立根61、中间立根6'以及后立根，如图8B中所示。

顶部驱动器51被通过维护绞车(其并未示出)朝向井架的底部拖拽以便减小井架23的总的倾斜力矩，沿部分地组装的引导件511滑动。

随后，将二层台71和中间平台70联接至井架的、如此连接的相应的段(234,235)。

随后，为了完成用于组装井架23的组装步骤，提供移动步骤，在所述移动步骤期间通过致动立根6使井架23的至少部分移动，以便容许所述方法的之后的步骤的启动、特别地使井架23枢转的步骤的启动以及随后的钻机装配步骤的启动。具体地，在所述移动步骤期间，通过前立根61和后立根62以调平方式抬升井架23的、已经如此组装的中间段234和顶部段235，直至它们达到距离地面“S”的预定高度“Z2”，以使得中间段234和井架强力背部件233之间的铰链的高度一致。所述高度“Z2”距离地面“S”大约4米。

随后，通过立根(61,62)使井架23的所述两个段沿井架23的纵向轴线“A”朝向铰链向后平移，直至固定销可以被插入。

这两个步骤显示于图9A-9B中。

在井架组装步骤的先前的阶段期间，将井架的段(234,235)布置成使得井架的中间段234中所包括的连接器与井架强力背部件233的相对应的连接器相隔预定距离“X1”。

在用于将井架的段(234,235)从高度“Z1”抬升至高度“Z2”的步骤期间，所述预定距离“X1”(例如等于0.5m)防止井架23自身撞击井架强力背部件233。此外，使井架的段(234,235)相隔的所述预定距离“X1”有助于由操作者所执行的组装操作。井架的段的向后移动(其等于所述距离“X1”)使中间段234的连接器能够与井架强力背部件233的连接器完美地重合。

优选地，借助于所述立根6执行如以上所提到的对顶部段235的延伸、所述抬升步骤以及使所述段(234,235)更靠近的步骤；事实上，所述立根6适于使顶部段延伸、抬升井架的所述段以及使它们更靠近井架强力背部件233。

所述立根6包括多个致动器，所述致动器适于使井架23在由轴线“X”、“Y”以及“Z”所限定的正交空间内以预定方式移动，所述轴线“X”、“Y”以及“Z”彼此正交。

包含于每个立根6中的所述致动器优选地为液压活塞，所述液压活塞优选地被布置成使得它们中的至少一个沿“X”轴线运行、它们中的至少一个沿“Y”轴线运行以及它们中的至少一个沿“Z”轴线运行。

在用于使井架23移动的移动步骤的结尾，执行使井架23枢转的步骤。

在井架23向后移动以及连接至井架强力背部件之后，引导件511(顶部驱动器51在其中滑动)已经进一步延伸，从而使顶部驱动器51能够进一步对应于井架强力背部件233、井架23的部分以及在钻台22上滑动。

在这之后，可以执行另一步骤，在该步骤期间结构2被抬升并且该步骤包括：特别地，抬升井架、使它进入使用作业构造；以及抬升钻台22。在从一个作业构造转变至另一个时，通过由推力同时地抬升井架23和钻台22而不中断地以连续方式进行该步骤，所述推力由液压类型的致动装置3启动并且被直接地施加至井架23。

以下事实容许对钻台22和井架23的同时抬升：

-钻台的第一部分22a直接地可枢转地连接至井架并且第二部分22b固定至井架自身；

-提供仅仅一个致动装置3，其使整个钻井设备2能够被抬升。

在根据本发明所述的钻井设备2中，绞车58在低位保持布置于下部结构21的子底座210上。

该解决方案容许对一个单一的致动装置3的使用，从而简化抬升设备2的步骤并加快从组装作业构造至使用作业构造的过渡，或者反过来从使用作业构造至组装作业构造的过渡。

此外，该解决方案使钻台22的结构能够被简化，因为它不必支撑绞车58的重量。这使钻台的移动能够被简化，从而简化必须支撑钻台自身的结构。

此外，绞车58在子下底座210上的位置容许绞车自身的更简单的维修，从而有助于至使绞车运动的马达的电连接。

在抬升步骤期间，与设备2的以及特别地井架23的、通过液压缸31所进行的抬升移动的开始的同时，如图10中所示，由于缩放仪机构(例如平行四边形状的缩放仪机构)的作用，第一部分或立根盒22a的梁以及与其相关联的横向板与它们的支撑立根分离，保持大致水平并平行于地面“S”，所述缩放仪机构由栈架连接杆22c建造。

在抬升所述设备2的步骤的结尾，亦即当井架23处于最终的竖直位置中并且设备2处于使用作业构造中时，可以执行下一个步骤，在该步骤期间将设备2固定于使用作业构造中，如图11中所示。在该步骤期间，将约束销插入于井架23的底部处、特别地插入于固定点23a'中，并且在井架起始段231处将转盘56的梁调平。

根据本发明所述的组装方法包括使设备2运行的另外的步骤。特别地，靠近井架23的一侧(例如左侧)将钻台偏房57设置于地面上。随后，使司钻室24对应于转盘56移动，转盘56对应于井中心布置。根据本发明所述的设备此外包括优选地在井架23的左侧的至少一个动臂起重机8。借助于平衡梁和四根绳索，所述动臂起重机8被用来将钻台偏房57从地面抬升至钻台22。钻台偏房57被安放于属于钻台22的两根可折叠的梁(未示出)上并且被约束至所述两根可折叠的梁。

为了使操作者能够接近钻台22，组装并定位用于至钻台的通道的阶梯。最后，完成电连接和液压连接，以及污泥装置的连接。

为了起动钻井步骤，安装抬升绳/钻井绳或钻井绳缠绕系统。

将钻井绳围绕绞车58的卷筒缠绕九圈。随后，通过动力钻井绳卷轴54释放钻井绳，并且死绳被缠绕在死绳固定器上并且最终被用夹子固定。

在固定设备2的步骤之后，抬升缸31与井架23分离并且优选地被关闭，以便保护缸31自身的伸缩柱，如图12中所示。

所述缸31以与在抬升所述设备2的步骤的结尾所处于的倾斜相同的倾斜保持于钻台22下方，以便立即准备好被再次抽拔并约束至井架23，以便执行设备2的拆卸或钻机拆卸方法的步骤。

用于钻井设备2的拆卸或钻机拆卸方法包括以下步骤：

将设备2从使用作业构造释放；

降低钻井设备2，以便通过致动装置3致使它从为竖直的使用作业构造转变至为大致水平的组装作业构造；

释放致动装置3，以便使设备2能够被移除；

使井架23与处于大致水平位置中的所述下部结构21分离；

移除下部结构21；

其特征在于：

在从一个作业构造过渡至另一个期间不中断地以连续方式在单一的阶段中执行降低设备2的步骤；

在降低设备2的步骤期间，借助于液压式的所述致动装置3同时地降低井架23以及钻台22。

拆卸方法大致包括组装方法的倒序的步骤，目的是从使用作业构造转变至组装作业构造，以便使所述设备能够被拆卸并且被朝向另一个钻井场地运送。

将不对拆卸方法进行具体描述，因为它可以从组装方法容易地推导出来，其仅仅需要按倒序执行，并且因此可以被技术人员容易地理解。

钻井设备2整体上可以安装于适当地布置于地面上的移动的或滑动的梁上，以便使整个装置能够从一个井平移至相邻的一个。此外，它可以设置有平移系统，所述平移系统通过“液压脚(hydraulic feet)”约束至子底座的端部(Walker System)。

根据本发明所述的设备、组装方法以及拆卸方法使钻井装置的安装能够更快速，从而显著地降低安装和随后的拆卸操作所需要的时间和成本。

致动装置3(其推动井架3以将它抬升并且在井架23的向下移动期间保持井架23)的使用使设备的抬升和降低步骤能够被简化，从而增加在执行这些步骤中的安全性。

附图标记列表

钻井设备               2

下部结构               21

子底座                 210

梁                     211

托架                   212

井架底座段             214

钻台                   22

钻台的第一部分/立根盒  22a

钻台的第二部分         22b

栈架连接杆             22c

井架                   23

枢转点                 23a

固定点                 23a'

井架起始段             231

井架底部段             232

井架强力背部件         233

附接壳体               233a

中间段                 234

第一肩部               234a

第二肩部               234b

背部件                 234c

顶部段                 235

肩部                   235a

背部件                 235b

司钻室                 24

致动装置               3

抬升缸                 31

销                     32

游动滑车               50

天车                   50'

顶部驱动器             51

引导件                 511

钻井绳/快绳            52

动力钻井绳卷轴         54

转盘                   56

钻台偏房               57

绞车                   58

致动立根               6

前立根                 61

后立根                 62

中间立根               6'

二层台                 71

中间平台               70

动臂起重机             8

纵向轴线               A

竖直轴线               Z

第一高度               Z1

第二高度               Z2

地面                   S

距离                   D1

Claims (15)

1.一种钻井设备(2)，所述钻井设备(2)能够从第一组装作业构造转变至第二使用作业构造，或者反过来从第二使用作业构造转变至第一组装作业构造；

所述钻井设备(2)包括：

下部结构(21)，所述下部结构(21)位于地面(S)上并支撑所述钻井设备(2)，

井架(23)，所述井架(23)包括枢转点(23a)以及通过所述枢转点(23a)可枢转地连接至所述下部结构(21)的固定点(23a')，所述井架(23)围绕所述枢转点(23a)旋转，以便从为大致水平的所述组装作业构造转变至为大致竖直的所述使用作业构造，或者反过来从所述使用作业构造转变至所述组装作业构造；

钻台(22)，所述钻台(22)能够被提升并且连接至井架(23)；

致动装置(3)，用于使钻井设备(2)能够从所述组装作业构造转变至所述使用作业构造，或者反过来从所述使用作业构造转变至所述组装作业构造；

所述钻井设备(2)的特征在于：

所述致动装置(3)为直接地连接至井架(23)的液压装置；

所述钻台(22)包括第一部分(22a)以及第二部分(22b)，所述第一部分(22a)可枢转地连接至所述井架(23)并且相对于所述井架(23)突出，所述第二部分(22b)被约束至所述井架(23)并与所述井架(23)一起旋转；

绞车(58)，所述绞车(58)以永久方式安装于所述下部结构(21)上。

2.根据权利要求1所述的钻井设备，其特征在于，所述井架(23)为模块化的并且包括：

井架起始段(231)，所述井架起始段(231)适于被约束至所述下部结构(21)；

井架底部段(232)，所述井架底部段(232)被约束至所述井架起始段(231)，并且所述钻台(22)的第一部分(22a)可枢转地连接至所述井架底部段(232)且所述钻台(22)的第二部分(22b)被约束至所述井架底部段(232)；

井架强力背部件(233)，所述致动装置(3)连接至所述井架强力背部件(233)；以及

至少一个另外的段(234,235)，顶部驱动器(51)以滑动方式固定于所述至少一个另外的段(234,235)上，所述顶部驱动器(51)被约束至所述井架强力背部件(233)。

3.根据权利要求1所述的钻井设备，其特征在于，所述下部结构(21)包括：

至少两个子底座(210)，所述至少两个子底座(210)平行于彼此布置并且用于支撑整个钻井设备(2)；

至少两个井架底座段(214)，所述至少两个井架底座段(214)中的每一个被约束至子底座(210)并且井架(23)可枢转地连接至所述至少两个井架底座段(214)上。

4.根据权利要求3所述的钻井设备，其特征在于，所述绞车(58)安装于所述两个子底座(210)上。

5.根据权利要求1所述的钻井设备，其特征在于，所述钻台(22)的第一部分(22a)在从一个作业构造转变至另一个作业构造期间保持平行于地面(S)，并且包括转盘(56)以及司钻室(24)。

6.根据权利要求2所述的钻井设备，其特征在于，所述井架(23)包括中间段(234)以及上部段(235)，所述中间段(234)被约束至所述井架强力背部件(233)，所述上部段(235)被约束至所述中间段(234)并且其上已经设置有顶部驱动器(51)、游动滑车(50)、天车以及动力钻井绳卷轴(54)。

7.根据权利要求6所述的钻井设备，其特征在于，所述中间段(234)包括第一肩部(234a)和第二肩部(234b)，所述第二肩部(234b)上铰接有背部件(234c)；

所述背部件(234c)在已经被垂直于所述第二肩部(234b)布置之后被固定至所述第一肩部(234a)，呈具有“U”型截面的截锥形的形状。

8.根据权利要求5所述的钻井设备，其特征在于，所述上部段(235)具有有“U”型截面的截锥形的形状并且包括：

-两个肩部(235a)，所述两个肩部(235a)在一个端部处铰接至所述上部段(235)的顶部；以及

-背部件(235b)，所述背部件(235b)介于所述两个肩部(235a)之间；

所述背部件(235b)适于以伸缩方式减小它的横向延伸长度。

9.根据权利要求1所述的钻井设备，其特征在于，所述致动装置(3)包括一对伸缩式液压抬升缸(31)，所述伸缩式液压抬升缸(31)中的每一个连接至井架(23)。

10.根据权利要求9和6所述的钻井设备，其特征在于，每个抬升缸(31)连接至井架强力背部件(233)中所包括的附接壳体(233a)。

11.一种用于钻井设备(2)的组装方法，

所述钻井设备(2)包括：下部结构(21)；井架(23)；钻台(22)，所述钻台(22)固定至所述井架(23)；绞车(58)；以及致动装置(3)，用于致使所述钻井设备(2)从组装作业构造移动至使用作业构造，或者反过来从使用作业构造移动至组装作业构造；

所述方法包括以下步骤：

将下部结构(21)定位于所期望的场地中；

组装钻台(22)；

使井架(23)可枢转地连接至在大致水平位置中的所述下部结构(21)；

固定致动装置(3)，以便使钻井设备(2)能够被提升；

提升钻井设备(2)，以便致使它从组装作业构造转变至使用作业构造；

将钻井设备(2)固定于使用作业构造中，

其特征在于：

在从一个作业构造转变至另一个作业构造期间不中断地以连续方式执行提升钻井设备(2)的步骤；

在所述提升钻井设备(2)的步骤期间，通过推力同时地提升井架(23)和钻台(22)，所述推力由致动装置(3)启动、为液压式并且被直接地施加至井架(23)；

绞车(58)在从钻井设备(2)的一个作业构造转变至另一个作业构造期间保持布置于所述下部结构(21)上。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，提供用于组装井架(23)的组装步骤，在所述组装步骤期间准备并组装井架(23)的不同的段(234,235)。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述组装步骤包括移动子步骤，所述移动子步骤用于通过致动立根(6)致使井架的至少一部分移动，以便容许根据本发明所述的方法的之后的步骤的启动。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述移动子步骤期间，以调平方式将井架(23)的至少一个段(234,235)提升于距离地面(S)的预定高度(Z2)处，在所述预定高度(Z2)处所述至少一个段保持平行于地面(S)并且随后沿井架(23)自身的纵向轴线(A)平移。

15.一种用于钻井设备(2)的拆卸方法；

所述钻井设备(2)包括：下部结构(21)；井架(23)，所述井架(23)固定至所述下部结构(21)；钻台(22)，所述钻台(22)固定至所述井架(23)；以及致动装置(3)，用于致使所述钻井设备(2)从使用作业构造移动至组装作业构造，或者反过来从组装作业构造移动至使用作业构造；

所述拆卸方法包括以下步骤：

将钻井设备(2)从使用作业构造释放；

降低钻井设备(2)，以便致使它从使用作业构造转变至组装作业构造；

释放致动装置(3)，以便使钻井设备(2)能够被移除；

将井架(23)从所述下部结构(21)释放；

移除下部结构(21)；

其特征在于：

在从一个作业构造转变至另一个作业构造期间不中断地以连续方式执行所述降低钻井设备(2)的步骤；

在所述降低井架(23)的步骤期间，通过所述致动装置(3)同时地降低井架(23)以及钻台(22)，所述致动装置(3)为液压式的并且直接可枢转地连接至井架(23)。