CN105209710B - 在钻机上分离钻柱的方法 - Google Patents

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Abstract

用于从通过螺纹连接(604，605)联接在一起的钻柱(100)上拆卸端杆(115)的方法和设备。杆处理设备(102)包括具有“浮动”的滑撬(206)的夹具单元(106)，滑撬(206)具有传感器单元(208)，传感器单元(208)被构造用以监测滑撬相对于夹具单元的框架(205)的相对轴向位置，以确定所述螺纹连接的分离和端杆从钻柱的分开。

Description

在钻机上分离钻柱的方法
技术领域
本发明涉及钻杆处理设备以及对钻柱的杆进行分离的一种方法。
背景技术
勘探钻进典型地涉及钻到数千米的地下深度。因此，随着钻柱进入到钻井中，有必要连接和安装连续段的管或杆。
钻杆(根据它们的具体构造)每个重量可以在十到二十千克之间并且长度在大约二到三米。通常地，通过设置在相应的杆端部处的阳型和阴型螺纹连接对钻杆进行互连。此外，在钻井期间，每隔一段时间，典型地不可避免的必须替换钻柱最底端的钻头或其它刀具。该替换过程涉及：将整个钻杆从钻孔中取出，替换最底端部分并且然后重新安装整个钻柱，此后可以继续钻井。在实践中，且根据岩石条件，每个钻孔采取十到二十次取回操作并不罕见。因此，需要被处理非常大数目的钻杆，特别是将其从运输机或输送载架拿到钻机，钻杆在钻机上准备好轴向排列并联接到钻柱。当然，在钻柱取回期间，也需要相反的操作。杆处理系统实例被公开在US 3,043,619；GB 2334270；WO 00/65193和WO 2011/129760中。
杆处理系统可以典型地包括具有用于夹持钻杆的专用夹具的机械手臂。在向前钻井操作期间，机械手臂被布置用来拿起在运输机或中间载架处的钻杆并且将钻杆放置在钻机中，钻杆在钻机上被连接到已经安装的钻杆，以延长钻柱。在钻柱取回操作期间，机械手臂被布置用来从钻机拿起被拆卸的杆并且重新将它们放置到运输机或中间载架上。
为了提供不需要常规手动干预的完全自动系统，期望的是杆处理系统能够将钻杆连接到已安装的钻杆和将钻杆从已安装的钻杆拆下。
通常地，当夹具将杆从钻柱上松开，以为运输到储存位置作准备时，没有准确的方法检测在夹具中的杆何时被从钻柱卸下并且特别是从螺纹端完全拆卸。尝试解决该问题的一些实例被公开在GB 2443955；US 2004/0223533；US 2009/0056467；US 2004/0174163；US2010/0132180；WO 2008/028302；WO 2005/033468和US 2012/0273230中。因此，需要一种用于拆卸钻杆的能解决以上问题的杆处理系统。
发明内容
本发明的目的是提供在钻机上有效地并且可靠地分离钻柱的杆的设备和方法。进一步的具体目的是提供装置，用于识别和可靠地控制钻柱的杆的螺纹连接的松开，以使端杆能够从钻机被运输到储存地点。进一步的目的是提供方法和一系列的步骤，用于控制螺纹连接的分离，以精确地确定端杆何时已经被完全分离。
通过提供可根据分离方法操作的杆处理设备和钻机，以允许对钻柱的端杆的相对轴向移动进行感测和检测，以精确地识别端杆被分离且可被运输的时刻，从而达到这些目的。根据本发明的设备和方法，提供节省时间和效率的工序，避免在钻柱从钻孔的取回工序中的不必要的中断。特别地，通过提供具有夹持单元的杆处理设备来达到这些目的，在所述夹持单元中，滑撬被安装在位于夹具框架处的轴向“浮动”的构造中，其中，通过至少一个传感器布置监测滑撬的轴向滑行移动。在滑撬上的衔接器接触并保持钻柱的端杆，使得端杆也被以相对于夹具框架“浮动”的关系悬挂着。
根据本发明的第一个方面，提供一种从通过螺纹连接联接在一起的钻柱上拆卸端杆的方法，该方法包括：在螺纹连接的脱离接合方向上，相对于剩余的钻柱初始地转动端杆，以从钻柱部分地拆卸端杆；移动夹具单元进入与被部分地拆卸的端杆接合状态，所述夹具单元具有框架和滑撬，滑撬经由至少一个滑道被悬挂在框架处，以能够沿所述至少一个滑道相对于框架轴向滑动，所述滑撬和所述至少一个滑道平行于所述端杆的纵轴，所述滑撬具有平行于所述端杆纵轴的杆衔接器，以接合并保持端杆；移动所述杆衔接器以接合和保持被部分地拆卸的所述端杆；经由至少一个偏置部件在所述框架处轴向地偏置滑撬，以对滑撬沿着所述至少一个滑道且平行于所述端杆的相对于框架的轴向地向前或向后的移动提供阻力，所述至少一个偏置部件被设置为平行于所述端杆的纵轴移动；其特征在于：经由杆衔接器，在脱离接合方向上进一步转动端杆，以使端杆从钻柱进一步分离；以及使用至少一个传感器监测框架上的滑撬的相对轴向位置，以经由所述滑撬和所述端杆相对于所述框架的轴向位移来确定螺纹连接的分离和端杆从钻柱的分开。
可选地，并根据一个实施方式，方法包括：在进一步转动端杆的步骤之前，在滑撬大体上静止并且与端杆接合的同时，将框架轴向地向后(R)移动离开钻柱，以将框架相对于滑撬偏置；以及在进一步转动端杆的步骤之后，在监测框架上的滑撬的轴向位置的同时，从钻柱轴向地向后(R)移动框架。
可选地，并根据具体实施方式，方法进一步包括：在进一步转动端杆的步骤之前，在滑撬大体上静止并且与端杆接合的同时，将框架轴向地向后(R)移动离开钻柱，以将框架相对于滑撬偏置；以及在进一步转动端杆的步骤期间，在监测框架上的滑撬的轴向位置的同时，从钻柱轴向地向后(R)移动框架。
可选地，并根据具体实施方式，方法包括：在进一步转动端杆的步骤之前，在滑撬大体上静止并且与端杆接合的同时，轴向地向后(R)移动框架离开钻柱，以将框架相对于滑撬偏置；并且其中，监测框架上的滑撬的相对轴向位置的步骤包括识别滑撬相对于框架的轴向移动方向的改变，该轴向移动方向的改变对应于与螺纹连接的分离相关的端杆相对于钻柱的轴向移动方向的改变。
可选地，进一步转动端杆的步骤包括：当从钻柱轴向地向后移动端杆时，维持框架的轴向位置，以相对于框架偏置滑撬；并且其中，监测滑撬和框架的相对轴向位置的步骤包括识别滑撬相对于框架的轴向移动方向的改变，该轴向移动方向的改变对应于与螺纹连接的分离相关的端杆相对于钻柱的轴向移动方向的改变。
优选地，方法包括使用至少一个第一偏置部件使滑撬在框架上偏置，以阻碍滑撬相对于框架的轴向向前移动(F)，以及使用至少一个第二偏置部件使滑撬在框架上偏置，以阻碍滑撬相对于框架的轴向向后移动(R)，所轴向向前(F)和轴向向后(R)移动是相对于钻柱的。优选地，第一和第二偏置部件包括螺旋弹簧，所述螺旋弹簧被安装围绕一对导轨中的一个导轨，所述一对导轨延伸在夹具框架的区域之间并且滑撬可滑动地安装在这一对导轨上。优选地，导轨包括并排延伸并彼此平行的伸长杆，所述伸长杆在第一相应端设置有第一对弹簧并且在相应的第二端设置有第二对弹簧。优选地，滑撬包括一对套筒或轨道衔接器，以允许沿着端部弹簧之间的轨道轴向滑动移动。
优选地，方法包括经由包围端杆的杆接合夹爪，将端杆夹持并保持在滑撬处。优选地，接合夹爪被安装在夹具单元处，以在与端杆的纵向轴线的横交的平面中侧向横向移动。优选地，接合夹爪沿着与纵向轴线相垂直的轴线大体上直线移动。可选地，接合夹爪可以被枢转地安装在夹具单元处，以在垂直于纵向轴线定向的平面中枢转。
可选地，进一步转动端杆的步骤包括使用至少一个可转动的构件驱动端杆的转动，所述至少一个可转动的构件被设置在杆衔接器处，其以与端杆摩擦接合的方式定位。
可选地，初始地转动端杆的步骤包括：利用钻机的杆保持器，在螺纹连接的轴向前方夹持钻柱；以及使用钻机的转动单元，在螺纹连接的轴向后方的区域转动端杆。
可选地，监测框架上的滑撬的相对轴向位置的步骤包括监测和/或检测框架的区域和滑撬的区域之间的轴向移动(F、R)。可选地，传感器被安装在滑撬处或框架处，并且被构造用于监测交替的框架或滑撬的区域的移动。因此，传感器可以包括两个或更多个部分，第一部分被安装在滑撬处且第二部分被安装在框架处。可选地，传感器或传感器布置可以包括如下集合中的任意一项或组合：光学传感器；激光器；相机；压力传感器，其被构造用于识别与框架和/或滑撬相联的液压或气动装置有关的液压或气压的改变；加速计；声音传感器；电子式传感器；电动式传感器；磁式传感器。
根据本发明的第二个方面，提供一种钻杆处理设备，该设备与钻机协作，将端杆从钻柱拆卸，钻柱通过所述钻机形成，所述设备包括：夹具框架；滑撬，滑撬经由至少一个滑道(runner)安装在框架处，以能够在待被所述设备运输的端杆的轴向上相对于框架滑动，所述滑撬和所述至少一个滑道平行于所述端杆的纵轴；至少一个偏置部件，其偏置滑撬相对于框架的轴向滑动移动；杆衔接器，杆衔接器被安装在滑撬处，以接合和保持待运输的杆；传感器，传感器位于滑撬处或框架处，被构造用于监测滑撬相对于框架的相对轴向位置，以经由滑撬和端杆相对于框架的轴向位移来确定螺纹连接的分离和端杆从钻柱的分开；其特征在于，偏置部件包括：至少一个第一偏置部件，其被定位成偏置滑撬，以阻碍滑撬沿着所述至少一个滑道轴向向前移动(F)；以及至少一个第二偏置部件，其被定位成偏置滑撬，以阻碍滑撬沿着所述至少一个滑道轴向向后移动(R)。
优选地，所述设备包括：彼此平行定位的两个滑道；以及一对第一偏置部件和一对第二偏置部件，各第一偏置部件分别朝向各滑道的第一端安装，第二偏置部件分别朝向各滑道的第二端安装。优选地，两个滑道中的每一个包括在夹具框架的区域之间延伸的杆，并且滑撬包括滑道引导器，以允许滑撬在夹具框架的区域之间的滑道上滑动。
附图说明
现在将仅通过举例的方式并参考附图描述本发明的具体实施方式，其中：
图1是根据本发明的具体实施方式的钻机的上方透视图，杆储存架和杆处理设备位于钻机和杆储存架的中间；
图2是图1的杆处理设备的第一侧透视图；
图3是图2的杆处理设备的第二侧透视图；
图4是图3的杆处理设备的后部的下方透视图；
图5是图3的杆处理设备的侧面正视图，其接合待被联接到钻柱的杆；
图6是图5的夹爪对齐工具的一部分的示意剖视图，其将两个杆端对端地联接在一起；
图7是图5的杆处理设备的进一步侧向正视图，其中夹具单元的滑撬部分被放置在支撑框架的轴向前方；
图8是图5的杆处理设备的进一步侧向正视图，其中夹具单元的滑撬部分被放置在支撑框架的轴向后方。
具体实施方式
当一个钻进段被完成时，必须一次一个地从钻孔取回钻柱的所有杆。钻机的转动单元是这样的单元，该单元初始地“稍微打开”杆之间的螺纹连接，因为这需要大的扭矩。在端部连接被稍微打开之后，转动单元被移动到钻机最前方的位置，以允许钻柱的最后方的杆的大体上整个长度可由夹具单元接触，夹具单元则完成从钻柱上的松开，以随后运输到储存地点。
本发明的杆处理设备被专门地构造用于核实杆的“分离(break-out)”，并且特别用于检测被夹具单元保持的杆何时被从钻柱的剩余的杆上松开，这包括螺纹端的完全拆卸。考虑到恶劣的工作环境，本发明的杆处理设备包括机械和液压部件，以提供坚固耐用的构造，本发明的设备在恶劣的工作环境操作。
参考图1，钻机102包括进给框架111，进给框架111具有相对于钻柱的第一向前端114和第二向后端112。杆保持器108被安装在第一端114处并被构造用以保持钻柱的端杆100，所述钻柱典型地在深的钻孔内在向下方向上延伸。转动单元107被安装在保持器108的后面，在框架111处，并且包括被构造用于在钻进过程期间转动钻柱的杆100的传统部件。进给框架111被安装在斜坡组件105上，斜坡组件105被构造用于调整钻机101的钻进角度。如图所示，钻柱100在x轴上延伸，其中杆钻进操作涉及钻杆100在方向F上的转动前进，同时从钻孔取回所述杆在相反方向R上进行，两个方向都在x轴上。
待被供应到钻机101的杆被运输并临时储存在毗邻钻机101定位的杆储存架103上。由附图标记102总的表示的杆处理设备位于杆储存架103和钻机101之间，并且被构造用于在任何钻进和取回过程期间在杆储存架103和钻机101之间运输钻杆。参考图1和图2，钻杆处理设备102包括引导框架110，引导框架110安装呈机械手臂109形式的运输单元，机械手臂109被枢转地安装在引导框架110两端。夹具单元106被安装在机械手臂109的一端处，并且被构造用于接合和保持待被在钻杆储存架103和钻机101之间运输的钻杆。为了确保钻杆被有效地联接和为了避免联接期间的不对齐和损坏，钻杆处理设备102进一步包括对齐工具104，对齐工具104被用来接合钻柱100的端杆并使钻柱与从钻杆储存架103拿来的“被运输的”钻杆匹配。
参考图2至4，驱动臂109在第一端203处经由致动器200(典型地为液压、气动或电动马达)安装到框架110，以提供机械手臂109绕枢轴213的枢轴转动。夹具单元106被安装在机械手臂109的第二端202。相应的致动器201位于第二端202，以驱动可转动地安装在机械手臂109处的夹具单元106，使其可绕枢轴214转动。此外，提供驱动和移动装置(未示出)，使得机械手臂109能够沿着框架110的方向线性平移，以在联接操作期间和分离操作期间，在x轴上运输到钻机101期间调整钻杆的相对位置。经由夹具单元106在框架110处枢转的安装(经由机械手臂109)和轴向移动装置(未示出)，夹具单元106被构造用于在钻杆运输期间在x、y和z方向上的移动。
夹具单元106包括被安装到机械手臂109的支撑框架205和可移动的滑撬206，滑撬206能够在钻杆联接和分离操作期间相对于框架205在F和R方向上来回穿梭。特别地，夹具单元106包括一对平行的轴207，轴207在x轴方向上在框架205的前部和后部之间纵向延伸，框架205的最前侧最靠近钻柱100(和保持器108和转动单元107)。滑撬206包括一对套筒215，套筒215被构造用于在各个轴207上相应地滑动，使得滑撬206相对于框架205以“浮动”的方式悬挂。第一对后偏置弹簧209被安装在各个轴207的后端处，并且相应的一对前偏置弹簧210被安装在各个轴207的前端处，后偏置弹簧209和前偏置弹簧210轴向地位于各个轴套215的任一端。因此，前弹簧210对滑撬206在方向F上的向前移动提供偏置阻力，并且后弹簧209对滑撬206在相反方向R上的轴向移动提供阻力。
夹具单元106进一步包括总的由附图标记208指示的运动跟踪传感器布置，其被安装在框架205和滑撬206的区域处。因此，滑撬206(在x轴方向上)相对于框架205的相对轴向位置可以由传感器单元208监测。
伸长梁113包括被刚性地安装在对齐工具104处的第一端部216和刚性地安装在夹具框架205的区域的第二端部217。梁113包括物理机械构造并且特别地包括这样的外径，该外径被构造成允许对齐工具104在钻杆在F方向上的联接期间在y-z平面中侧向偏转。对齐工具104包括一对可移动的夹爪204，夹爪204被枢转地安装在支撑框架212处，支撑框架212的一个区域与梁端部216直接联接。致动器211(典型的是液压、气动或电动马达)被安装在框架212处，以驱动夹爪204在y-z平面的枢转位移。在“闭合”状态下，夹爪204限定内部联接室303，钻柱相应的端杆100的端部和钻杆115的端部被接收在联接室303内，该钻杆115待被增加到钻柱的端部并且被夹具单元106承载。
夹具单元106包括一对呈夹具夹爪301、302形式的相反的钻杆衔接器。各个夹爪301、302能够沿离开x轴的侧向横向移动，其大体上对应于在垂直的y轴方向上的移动。参考图4，两个相反的夹爪301、302从滑撬206大体向下延伸，以便代表夹具单元106的底架。各个夹爪300、301包括一对相应的衔接器，其呈伸长辊的形式，被构造用于摩擦接触到钻杆115的外表面上。每对辊400、401对齐平行于钻杆115的纵轴和x轴。第一辊400位于第二辊401竖直上方并且在各个夹爪301、302的内部位置，使得四个辊400、401形成围绕钻杆115的四件式组件，钻杆115则被接合和夹持在相反的辊对400、401之间。
各个夹爪301、302包括被安装在各个夹爪301、302的后端处的相应的致动器300(为液压、气动或电动马达)。各致动器300能够经由安装在各个致动器300的相应的驱动轴(未示出)上的齿轮提供转动驱动给至少一个辊400、401，以便使钻杆115绕其纵轴转动。此外，进一步的致动器(未示出)被安装在滑撬206处并且被构造用以致动相应的夹爪301、302绕钻杆115的打开或关闭。
运动传感器208适用于监测滑撬相对于框架205的相对轴向位置(在x轴方向上)。这是经由安装在滑撬206的区域处的第一传感器部分500和安装在框架205处的第二传感器部分501来实现的。由于钻杆115被滑撬206大体上刚性地夹持，所以通过长度位移传感器单元500、501确定钻杆115相对于框架205的任何轴向移动。在联接和分离操作中，这样的传感器布置及其相对安装位置有助于提供反馈信号给自动化的控制单元(未示出)，且有助于识别钻杆100、115的正确联接和分离。特别地，参考图5，传感器布置500、501被构造用以确定滑撬206相对于框架205的相对轴向位移，滑撬206具有前端505和后端504，框架205具有前端503和后端502。
对齐工具104的作用是双重的。首先，主要作用是提供钻杆100和115之间的受引导的联接，同时次要作用是在储存架103和钻机101之间的运输期间给钻杆115提供额外的支撑。由于从储存架103收集钻杆115典型地涉及夹具单元106在z轴方向上从上方接近钻杆115，所以对齐工具104必须相似地包括夹爪布置(对应于夹具夹爪301、302)以允许钻杆115被单元104、106同时接合。因此，对齐工具的夹爪致动器211与夹具的夹爪致动器300同步，使得对齐夹爪204的打开和关闭与夹具夹爪301、302的相应的打开和关闭同时发生。
参考图6，钻柱的杆100的后端区域601包括阴型螺纹连接。特别地，螺纹605被形成在内表面606处，在端部区域601处。内表面606在区域601处是锥形的，使得钻杆100的壁厚朝端部602减小。钻杆115的第一最前端区域600也包括螺纹连接。特别地，对应的螺纹604形成在钻杆115在区域600处的外表面607上，以与螺纹605匹配和协作。区域600也包括锥形壁，使得当钻杆100、115中的至少一个绕其纵轴转动时，阳型端603被接收在阴型端602中。根据具体实施方式，钻杆100、115在F和R方向上的联接和分离发生在对齐工具104的夹爪204之内。
本发明的钻杆处理设备被构造专门用以识别和检测钻杆115在螺纹604、605的松开期间的行为和螺纹端602、603的相关分离。因此，现在将参考图5至图8描述“螺纹松开”顺序。特别地，经由滑撬206在框架205的“浮动”悬挂布置，经由能有效阻碍滑撬206相对于框架205的相应地向前F和向后R位移的前偏置组件210和后偏置组件209，实现钻杆115相对于钻杆100的轴向位移的测量和监测。
根据本发明的优选具体实施方式，按如下实现钻杆115从钻柱的钻杆100的分离：
1.钻杆保持器108松开其对钻柱的最后的钻杆115的夹持。转动单元107保留其对钻杆115的夹持并沿着x轴在R方向上拉动钻杆115，以将整个钻柱在向后方向上拉出钻孔。根据杆的长度，这个过程进行直至下一个螺纹接头位于钻杆保持器108和转动单元107之间。优选地，螺纹连接位于保持器108的后方大约1米处。转动单元107在框架111处被安装成轴向可滑动，使得其相对于钻杆保持器108的位置是可轴向调整的。
2.钻杆保持器108松开其围绕钻柱中的第二最后钻杆100的夹持。转动单元107被启动，用以将高的扭矩载荷提供到最后钻杆100，以便经由大约0.5至1圈将螺纹连接稍微打开。因此，阳型连接600和阴型连接601仍然是连接的但是是松动的。
3.转动单元107松开其对最后杆115上的夹持，并且在F方向上被轴向向前放置，以便被紧挨在保持器108后面放置，如图1所示。因此，作为钻柱中的最后一个钻杆的钻杆115现在被松动地螺纹连接到第二最后端杆110，并且可以完全被夹具单元106接合。
4.夹具单元106被手动地或自动地启动，使得机械手臂109在夹爪301、302打开的情况下移动进入如图1所示的位置，位于钻杆115的上方并且围绕钻杆115。
5.夹具单元的夹爪301、302和对齐工具的夹爪204被致动，以围绕钻杆115关闭。要注意的是，在对齐夹爪204的内表面608、609之内的钻杆端部600、601的构造不是现在的“螺纹松开”顺序的要求。可选地，对齐工具的夹爪204可以位于接头区域600、601的稍微后方，以便当钻杆115被在R方向上取出时，对齐工具的夹爪204完全盖住钻杆115。
6.夹具单元106被致动，以在向后方向R上移动相对小的距离(约20至30mm)。归因于对齐工具104的内表面609的相对尺寸，夹爪204在钻杆115的外表面607上滑动。夹具单元106在向后方向R上被驱动和致动器装置(未示出)致动，以沿着框架110移动。因为夹具夹爪301、302夹持钻杆115，所以当如图6所示那样，钻杆115只被部分地从钻杆100分离时，滑撬206被维持在静止位置。因此，这导致两个最前的弹簧210被压缩，如图7所示。
7.辊400、401中的至少一个被转动，以在左手方向上转动钻杆115，以从钻杆100将钻杆115螺纹松开。因此，前弹簧210开始减压，并且当螺纹长度约为35至50mm时，弹簧经过它们的中性位置。并且，后弹簧对209开始压缩。采取步骤6中所述的初始压缩来避免当钻杆115经由夹具单元106被从钻杆100松开时后弹簧209被过度压缩。例如，钻杆115的左手转动进行5秒(取决于钻杆尺寸和转动速度)。如果夹具单元106对钻杆115具有充分的夹持，则5秒钟足够用于完全螺纹松开钻杆115。
8.因此，现在钻杆115应该是自由的，并且现在经由在框架110上的驱动移动装置(未示出)启动夹具单元106在向后方向R上的轴向平移。在该顺序中，纵向方向传感器500、501跟踪钻杆115的相对位置，以便识别在方向F上的任何相对向前运动，该运动会重新压缩前弹簧210。如果由于例如辊400、401未能转动/螺纹松开钻杆115而导致钻杆115未被完全从钻杆100分离，则这可能会发生。在这种情况下，会通过重复所述5秒钟的左手转动和取回步骤，设计再进行两次尝试来实现完全的螺纹松开。如果所有尝试都失败，则自动化将终止。如果任一个再次尝试是成功的，则钻杆115将经由机械手臂109的活动致动运输到储存架103。
根据进一步的具体实施方式，作为步骤7的替代，当辊400、401以左手方向转动钻杆115时，整个夹具单元106会同时在R方向上被沿着框架110向后平移。因此，这将很大程度地保存如图7所示的向前弹簧210的压缩。当钻杆115自由脱离时，由于弹簧210处的压缩和滑撬在框架205处的对称浮动悬挂，钻杆115将突然“跳起”。通过长度传感器500、501跟踪该“跳起”运动，以表明螺纹端600、601的分离。
根据进一步的具体实施，并且从步骤7开始，如果对于左手转动的5秒时间限制被消除，使得左手转动不受限制，则在钻杆115和100被完全分离后，螺纹端602、603将彼此顶靠反弹，产生轴向凸轮运动图案。通过长度传感器500、501跟踪该重复运动图案，以经由如上所述的机械手臂109的枢转移动触发钻杆取回。
根据进一步具体实施方式，并且作为步骤6的替代，左手转动被启动。该运动将立即开始压缩向后弹簧209，利用传感器500、501跟踪滑撬206的纵向移动。在该阶段，传感器500、501被构造成允许小的纵向改变，使得当检测到超过极限的线性运动时，传感器500、501将接着控制夹具单元106沿着框架110的向后平移移动，因为滑撬206被维持在相对于夹具框架205大体上不变的位置。当钻杆115被松开时，运动方向将再次改变为回弹的凸轮运动。该方向改变和幅值控制一起触发钻杆取回和端部600、601的分离。
如将被理解的，传感器布置500、501可以包括任意形式。例如，传感器500、501可以包括在框架205、滑撬206和钻杆115中的任一之间延伸的测量辊。根据进一步实施例，相应的传感器可以被定位在位于弹簧210、209的任一侧的轴207和/或轴衬套506处。传感器可以包括光学传感器，例如激光、相机和基于光的组件。也能使用液压或气动装置来使滑撬206相对于框架205偏置。在这种情况下，压力介质(气体或液体)的压力改变可以被用作轴向移动的指示。可选地，液压或气动偏置装置可以被设置在滑撬206和框架206之间，且按如上指示确定相对压力改变。进一步实施例可以包括加速计，以在钻杆端部600、601彼此滑脱时测量钻杆115的加速度。该加速度可以被用作纵向位移的指示。再进一步的实施例可以包括声音传感器，声音传感器确定当螺纹604、605彼此滑脱并且螺纹彼此撞击和/或在脱离接合期间螺纹彼此松开时产生的声音。

Claims (14)

1.一种从通过螺纹连接(604、605)联接在一起的钻柱(100)上拆卸端杆(115)的方法，所述方法包括：
在所述螺纹连接(604、605)的脱离接合方向上相对于剩余的钻柱(100)初始地转动所述端杆(115)，以从所述钻柱(100)将所述端杆(115)部分地拆卸；
移动夹具单元(106)与被部分地拆卸的所述端杆(115)接合，所述夹具单元(106)具有框架(205)和滑撬(206)，所述滑撬(206)经由至少一个滑道(207)被悬挂在所述框架(205)处，以能够沿所述至少一个滑道(207)相对所述框架(205)轴向滑动，所述滑撬(206)和所述至少一个滑道(207)平行于所述端杆(115)的纵轴，所述滑撬(206)具有平行于所述端杆(115)纵轴的杆衔接器(301、302、400、401)，以接合和保持所述端杆(115)；
移动所述杆衔接器(301、302、400、401)以接合和保持被部分地拆卸的所述端杆(115)；
经由至少一个偏置部件(209、210)，在所述框架(205)处轴向地偏置所述滑撬(206)，以对所述滑撬(206)沿着所述至少一个滑道(207)且平行于所述端杆(115)的相对于所述框架(205)的轴向向前(F)或向后(R)的移动提供阻力，所述至少一个偏置部件(209、210)被设置为平行于所述端杆(115)的纵轴移动；
其特征在于：
经由所述杆衔接器(301、302、400、401)，在所述脱离接合方向上进一步转动所述端杆(115)，以使所述端杆(115)从所述钻柱(100)进一步分离；并且
使用至少一个传感器(208)监测所述滑撬(206)在所述框架(205)处的相对轴向位置，以经由所述滑撬(206)和所述端杆(115)相对于所述框架(205)的轴向位移来确定所述螺纹连接(604、605)的分离和所述端杆(115)从所述钻柱(100)的分开。
2.根据权利要求1所述的方法，包括：
在进一步转动所述端杆(115)的步骤之前，在所述滑撬(206)大体上静止并且与所述端杆(115)接合的同时，轴向向后(R)地移动所述框架(205)离开所述钻柱(100)，以相对于所述滑撬(206)偏置所述框架(205)；以及
在进一步转动所述端杆(115)的步骤之后，在监测所述滑撬(206)在所述框架(205)处的轴向位置的同时，从所述钻柱(100)轴向向后(R)地移动所述框架(205)。
3.根据权利要求1所述的方法，包括：
在进一步转动所述端杆(115)的步骤之前，在所述滑撬(206)大体上静止并且与所述端杆(115)接合的同时，轴向向后(R)地移动所述框架(205)离开所述钻柱(100)，以相对于所述滑撬(206)偏置所述框架(205)；以及
在进一步转动所述端杆(115)的步骤期间，在监测所述滑撬(206)在所述框架(205)处的轴向位置的同时，从所述钻柱(100)轴向向后(R)地移动所述框架(205)。
4.根据权利要求1所述的方法，包括：
在进一步转动所述端杆(115)的步骤之前，在所述滑撬(206)大体上静止并且与所述端杆(115)接合的同时，轴向向后(R)地移动所述框架(205)离开所述钻柱(100)，以相对于所述滑撬(206)偏置所述框架(205)；并且
其中，监测所述滑撬(206)在所述框架(205)处的相对轴向位置的步骤包括识别所述滑撬(206)相对于所述框架(205)的轴向移动方向的改变，所述改变对应于与所述螺纹连接(604、605)的分离相关的所述端杆(115)相对于所述钻柱(100)的轴向移动方向的改变。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，进一步转动所述端杆(115)的步骤包括当所述端杆(115)被从所述钻柱(100)轴向向后地移动时，维持所述框架(205)的轴向位置，以相对于所述框架(205)偏置所述滑撬(206)；并且
其中，监测所述滑撬(206)和所述框架(205)的相对轴向位置的步骤包括识别所述滑撬(206)相对于所述框架(205)的轴向移动方向的改变，所述改变对应于与所述螺纹连接(604、605)的分离相关的所述端杆(115)相对于所述钻柱(100)的轴向移动方向的改变。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，包括：使用至少一个第一偏置部件(210)使所述滑撬在所述框架(205)处偏置，以阻碍所述滑撬(206)相对于所述框架(205)的轴向向前移动(F)；以及使用至少一个第二偏置部件(209)使所述滑撬在所述框架(205)处偏置，以阻碍所述滑撬(206)相对于所述框架(205)的轴向向后移动(R)，所述轴向向前(F)和轴向向后(R)移动是相对于所述钻柱(100)的。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，进一步包括：经由围绕所述端杆(115)闭合的杆接合夹爪(301、302)，将所述端杆(115)夹持并保持在所述滑撬(206)处。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，进一步转动所述端杆(115)的步骤包括使用至少一个可转动的构件(400、401)驱动所述端杆(115)的转动，所述可转动的构件(400、401)被设置在所述杆衔接器(301、302、400、401)处，其被定位为与所述端杆(115)摩擦接合。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，初始地转动所述端杆(115)的步骤包括：利用钻机(101)的杆保持器(108)在所述螺纹连接(604、605)的轴向前方夹持所述钻柱(100)；以及
使用所述钻机(101)的转动单元(107)在所述螺纹连接(604、605)的轴向后方的区域转动所述端杆(115)。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，监测所述滑撬(206)在所述框架(205)处的相对轴向位置的步骤包括监测和/或检测在所述框架(205)的区域和所述滑撬(206)的区域之间的轴向移动(F、R)。
11.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述传感器(208)被安装在所述滑撬(206)处或所述框架(205)处，并且被构造用以监测交替的框架(205)或滑撬(206)的区域的移动。
12.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述传感器(208)包括如下集合中的任意一项或组合：
光学显微镜；
激光器；
相机；
压力传感器，所述压力传感器被构造用以识别与液压或气动装置有关的液压或气动压力的改变，所述液压或气动装置与所述框架和/或滑撬相联；
加速计；
声音传感器；
电子式传感器；
电动式传感器；
磁式传感器。
13.一种钻杆处理设备(102)，所述钻杆处理设备与钻机(101)协作，将端杆(115)从钻柱(100)拆卸，所述钻柱(100)通过所述钻机(101)形成，并且所述钻柱(100)通过螺纹连接(604、605)联接在一起，所述设备包括：
夹具框架(205)；
滑撬(206)，所述滑撬(206)经由至少一个滑道(207)安装在所述框架(205)处，以能够在待被所述设备(102)运输的所述端杆(115)的轴向上相对于所述框架(205)滑动移动，所述滑撬(206)和所述至少一个滑道(207)平行于所述端杆(115)的纵轴；
至少一个偏置部件(209，210)，所述至少一个偏置部件(209，210)被定位成偏置所述滑撬(206)，以阻碍所述滑撬(206)沿着所述至少一个滑道(207)的轴向向前移动(F)和/或轴向向后移动(R)；
杆衔接器(301、302、400、401)，所述杆衔接器(301、302、400、401)被安装在所述滑撬(206)处，以接合和保持待被运输的所述端杆(115)；
其特征在于：位于所述滑撬(206)处或所述框架(205)处的传感器(208)被构造用以监测所述滑撬(206)相对于所述框架(205)的相对轴向位置，以经由所述滑撬(206)和所述端杆(115)相对于所述框架(205)的轴向位移来确定所述螺纹连接(604、605)的分离和所述端杆(115)从所述钻柱(100)的分开。
14.根据权利要求13所述的设备，包括：两个滑道(207)，所述两个滑道(207)被彼此平行地定位；以及
一对第一偏置部件(210)和一对第二偏置部件(209)，各第一偏置部件(210)分别朝着各滑道(207)的第一端安装，各第二偏置部件(209)分别朝着各滑道(207)的第二端安装。
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