CN107849903B - 具有在钻井模式和起下钻模式下操作的顶部驱动系统的钻探机 - Google Patents

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Abstract

一种适于进行钻井和/或其它与钻井孔相关的活动的钻探机。该钻机包括：钻塔；钻台，其具有井口；滑动装置，其布置在井口处；靠近井口的管件连接上扣和卸扣装置；以及顶部驱动系统。顶部驱动系统包括移动托架，其通过竖直移动驱动装置沿钻塔的一个或多个竖直轨道是可竖直移动的。该系统还包括由所述托架支撑的顶部驱动单元，并包括顶部驱动马达和旋转扭矩输出构件。该系统进一步包括起下钻操作升降机，其适于与钻管串或钻管柱(例如其顶端部)接合，以进行起下钻操作。顶部驱动单元和起下钻操作升降机每个都相对于移动托架可移动，并且其中顶部驱动系统设置有一个或多个致动器，其适于引起顶部驱动单元和起下钻操作升降机的相对移动，从而提供钻井模式和起下钻模式。

Description

具有在钻井模式和起下钻模式下操作的顶部驱动系统的钻 探机
技术领域
本发明涉及钻探机领域。例如，本发明适用于由模块组成的移动模块化钻探机，所述模块可以容易地组装，并且例如通过道路车辆而被从一个钻井现场运输到下一个。
背景技术
在本申请人的WO2006/038790、WO2013/133698、WO2013/109147和WO2014/178712中提出了模块化的移动钻探机的例子。
钻探机包括钻塔和具有井口的钻台。钻台的井口在实践中与钻井孔或钻孔对齐，例如，到油气藏(hydrocarbon reservoir)的钻井孔或用于地热井的钻井孔。在陆地钻探机类型中，钻台可以保持在地面上方的高度处，例如，允许在钻台下面放置防喷器。钻探机也可以用在海上环境中，例如，位于自升式平台的悬臂上或在导管架式平台上，可能具有通向海底钻井孔的海底立管或用于无立管式钻井孔作业。
在已知的实施方案中，滑动装置布置在井口处，并且适于将钻管柱悬吊在钻井孔中。例如，设置遥控机械化滑动装置，以允许来自操作室的受控的操作。
在已知的实施方案中，钻探机包括本领域已知的靠近井口的管件连接上扣和卸扣装置(makeup and breaking device)，例如作为铁钻工设备或机械钳装置。通常，这样的装置允许在钻管和/或承窝接头的端部处的螺纹连接器的机械连接和分离。例如，设置遥控的机械化的管件连接上扣和卸扣装置，以允许来自操作室的受控的操作。
在已知的实施方案中，钻探机包括适于储存管件柱的指梁台装置。
在已知的实施方案中，钻探机包括顶部驱动系统和竖直移动驱动装置，所述竖直移动驱动装置适于形成顶部驱动系统相对于钻塔的竖直移动，以进行钻井和起下钻(tripping)操作。
已知的顶部驱动系统包括移动托架，该移动托架通过竖直移动驱动装置而可沿着钻塔的一个或多个竖直轨道竖直移动。一个或多个竖直轨道是静止安装的并且平行于延伸通过井口的竖直作业线。
移动托架支撑顶部驱动单元，该顶部驱动单元包括顶部驱动马达和旋转扭矩输出构件，例如旋转杆，所述旋转扭矩输出构件适于与沿作业线延伸通过井口的钻管柱的顶端部接合(例如螺纹连接)，从而向所述钻管柱施加扭矩以进行钻井操作。
在该领域中，已知的操作是钻柱的起下钻，例如，当钻头磨损并需要更换或维修时。这涉及起钻，其中钻柱被提升，使得多个钻管的管柱在钻台上方延伸。例如，已知的是拉动三重长度的管柱(总长度为大约90英尺)。然后通过滑动装置将钻柱悬吊在钻井孔中，并且通过靠近井口的管件连接上扣和卸扣装置将升高的管件柱分离。例如，上扣和卸扣装置的连接由移动臂保持，例如，该臂安装在远离井口的钻台上的支撑装置上。在将该连接卸扣之后，再将管件柱放置在指梁台的狭槽中。这个起钻过程一直持续直到钻头到达钻台。在更换或维修钻头之后，钻柱再次下钻到钻孔中。起下钻柱的其它原因例如是需要维修替换其他井下工具，例如，如泥浆马达、MWD(随钻测量)单元等。
已知利用远程控制的机械化的管件排放装置来移动位于作业线与指梁台之间的管件柱，以允许来自操作室的受控操作。
起下钻通常被认为是耗时的，因而是昂贵的过程。要注意的是，起下钻也可能涉及除钻杆柱之外的其他管柱，例如由相互连接的套管组成的套管柱。
发明内容
本发明的第一方面的目的是提供一种改进的钻探机，例如，就减少涉及起下钻操作的时间的需求而言。
根据本发明的第一方面，本发明提供了根据权利要求1所述的钻探机。
根据本发明的第一方面的钻探机允许结合用于钻井操作的顶部驱动系统的已知的和有利的用途，而不是使用旋转工作台驱动系统来向钻柱施加扭矩，顶部驱动系统能够快速起下钻管柱并且还能够快速且有效地从钻井操作切换到起下钻操作，反之亦然。
在优选实施方案中，涉及该钻探机的起下钻过程的所有设备均通过提供适当的驱动和控制装置而实现机械化，并且优选地由操作室远程控制，从而允许在起下钻过程中在井口附近无任何机组人员或者至少井口附近有少量人员的情况下进行起下钻操作。
优选地，如本文所讨论的涉及起下钻操作的所有设备都连接到中央计算机化控制单元，所述中央计算机化控制单元被编程为完全自动化地进行起下钻操作，至少大部分的钻管柱起下钻操作完全自动化。可以设想，在这种完全自动的起下钻流程中，操作室中的一个或多个操作员仅对过程进行监督并在出现异常情况时做出响应。在半自动化流程中，一个或多个操作员可以通过一个或多个输入设备而给出一些命令，这些命令启动部分流程。
在一个实施方案中，起下钻操作升降机在俯视图中包括具有横向开放的C形本体，例如穿过升降机本体到前部的竖直通道，该竖直通道的尺寸设计成当托架在起钻期间移动时允许升降机本体在作业线中沿着管件柱无阻碍地通过，即，使由管件柱上的一个或多个连接器在其上形成的任何扩大的直径部分不受阻碍。垂直通道及开放的侧部(例如，前侧)的尺寸可选择为将要进行处理的钻管的最大直径，从而在将要处理不同直径的管件时(例如处理套管而不是钻杆接头时)，避免更换起下钻操作升降机的需要。
起下钻操作升降机优选进一步包括一个或多个可移动的(例如枢转的)锁定或管件接合构件(例如位于穿过升降机本体的竖直通道的相对的侧部上)，可移动的锁定或管件接合构件在其留隙位置(clearance position)上允许起下钻时在托架下降期间用于扩大的直径部分的通过，并且在其锁定位置上，可移动的锁定或管件接合构件在由管件的这种扩大的直径部分(例如管件连接器(例如螺纹连接器))形成的肩部下方接合，以便允许管件(尤其是管柱)被提升。
例如，两个可移动锁定构件设置在起下钻操作升降机上，每个锁定构件围绕水平轴线枢转，例如，每个锁定构件具有面向管件的端部，该端部具有半圆形凹部并适于所处理的管件的直径。例如，可以设想所述锁定构件适于所处理的管件的直径，并且如果将要处理另一管件直径时，仅更换锁定构件。
例如，设置用于每个锁定构件的致动器(例如，液压缸)，例如允许对锁定构件进行远程控制。例如，起下钻升降机在其下端设置有C形水平横截面的漏斗状部件，从而便于升降机沿管件柱滑动以及便于所悬吊的管柱串的竖立端部的升降机通过。
在实施方案中，顶部驱动单元和起下钻操作升降机机械地连接，以便当操作一个或多个致动器以在所述钻井模式与所述起下钻模式之间切换时一致地移动。这允许减少在切换中涉及的致动器的数量，并且还避免了顶部驱动单元和起下钻操作升降机的任何发生碰撞的机会，从而增加了顶部驱动系统的两个部分的设计自由度。
在实施方案中，顶部驱动单元通过具有水平枢转轴线的平行四边形机构支撑在移动托架上。该机构包括至少一对上支撑臂和下支撑臂，例如，一对位于托架的左侧侧部，一对位于托架的右侧侧部，一对上支撑臂和下支撑臂中的每一个都枢转地连接至托架和顶部驱动单元。优选地，托架上的枢转轴线沿着侧视的竖直线布置，优选地，所述线包含在穿过作业线的平面上。平行四边形机构的设置允许避免使用用于顶部驱动单元相对于托架的滑动支撑件，并且取而代之的是依赖提高了在苛刻的钻探机环境中的可靠性的枢轴或铰链。
在实施方案中，起下钻操作升降机由一个或多个连杆或吊环悬吊，所述连杆或吊环在其上端均与枢转升降机支撑臂连接，该枢转升降机支撑臂围绕水平枢转轴线枢转地连接至移动托架。这种布置允许坚固的机构设计，该机构使所述升降机在其起下钻模式位置与钻井模式位置之间相对于托架移动。
在实施方案中，托架设置有至少一个整体枢转支撑臂构件，该整体枢转支撑臂构件围绕水平枢转轴线枢转地安装于托架上，并且所述整体枢转支撑臂构件在移动托架上形成支撑顶部驱动单元的支撑臂，例如与另外的支撑臂结合以形成平行四边形机构，并且该整体枢转支撑臂构件进一步形成起下钻升降机支撑臂，起下钻操作升降机例如通过一个或多个连杆而从该升降机支撑臂悬吊。例如，托架设置有左侧侧部整体枢转支撑臂构件和右侧侧部整体枢转支撑臂构件，例如所述构件连接至顶部驱动框架的相应的侧部。例如，优选地，左侧侧部整体枢转支撑臂构件和右侧侧部整体枢转支撑臂构件均沿着为U形水平横截面的井架的各自的侧壁的内侧延伸，以在具有与作业线对齐的旋转输出构件的操作位置与在起下钻模式下的撤回位置之间移动顶部驱动单元，其中顶部驱动单元更靠近井架的后侧壁。应当理解的是，由于直接的机械连接，起下钻操作升降机也将在与钻井模式和起下钻模式相关联的各个位置之间移动。在实施方案中，致动器布置成对整体枢转支撑臂构件进行作用(例如，所述致动器安装在托架框架与整体枢转支撑臂构件之间)。
在一个实施方案中，顶部驱动系统进一步包括用于每个连杆的稳定杆，起下钻操作升降机从连杆悬吊(例如从枢转支撑臂)，所述稳定杆的一个端部枢转地连接至所述连杆，所述稳定杆的另一个端部枢转地连接至托架框架，例如从而与枢转升降机支撑臂结合形成平行四边形机构，从而防止连杆在顶部驱动系统的钻井模式下摇摆。
在实施方案中，竖直移动驱动装置包括具有滑轮的天车组件，所述天车安装在所述钻塔上，并且所述竖直移动驱动装置进一步包括具有绞盘的绞车和绞盘驱动缆索，其中移动托架设置有滑轮，所述移动托架通过沿所述滑轮通过的所述缆索从天车悬吊。在替代设计中，竖直移动驱动装置可以包括一个或多个长行程液压缸、齿条-小齿轮移动驱动器或其他。
在实施方案中，移动托架上的滑轮组装在左侧滑轮组件和右侧滑轮组件中，其中无障碍区域在这些滑轮组件之间经过。优选地，托架上的滑轮的所述滑轮轴线与作业线相交或靠近作业线经过，从而在钻井模式下，旋转输出构件竖直地低于所述滑轮轴线。这允许在移动托架上的滑轮与顶部驱动系统(其处于在作业线中存在的所提及的模式之一的顶部驱动系统)的部件之间尽可能多地建立竖直负载路径。
例如，当起下钻升降机从一个或多个连杆悬吊时，优选的是，当处于起下钻模式时，所述一个或多个连杆处于竖直方向并与托架上的滑轮和天车的滑轮竖直对齐，从而建立用于起下钻负载的竖直负载路径。应当注意的是，在起钻期间，竖直负载可能非常大，这不仅由于钻管柱的重量，而且还是由于钻井孔中的摩擦、钻井孔曲率和狭窄通道等等。在优选实施方案中，作业线位于为U形水平横截面的井架的前柱之间，托架在固定到所述前柱的轨道之间移动，使得所述竖直起下钻负载位于与前柱相交的平面上。
在实施方案中，顶部驱动单元通过具有水平枢转轴线的平行四边形机构而被支撑在移动托架上，并且在钻井模式下，接合托架的平行四边形机构的枢转轴线处于竖直平面上，优选地处于包含作业线的竖直平面上。
在实施方案中，起下钻操作升降机由一个或多个连杆悬吊，一个或多个连杆中的每一个在其上端部均与枢转升降机支撑臂连接，所述枢转升降机支撑臂围绕水平枢转轴线枢转地连接至移动托架，并且在起下钻模式下，起下钻操作升降机的连杆处于竖直平面上。优选地，在实施方案中，该竖直平面延伸穿过或接近穿过天车的滑轮和移动托架上的滑轮的平面，以便尽可能多地建立竖直负载路径。
在实施方案中，顶部驱动单元包括顶部驱动框架，所述顶部驱动框架支撑顶部驱动马达和旋转输出构件，所述顶部驱动单元可能具有中间齿轮装置，可能具有其他顶部驱动相关元件，例如抓取器、泥浆保护阀等。框架可移动地安装至托架(例如，通过平行四边形机构)，从而使框架在非操作位置与旋转输出构件与作业线对齐的位置之间移动。在井架为水平横截面为U形的井架的实施方案中，在实施方案中可以设想的是，顶部驱动框架在处于非操作位置时靠近后侧壁，并且在钻井模式时处于更向前的位置，使得旋转输出构件与作业线对齐，例如所述作业线位于穿过井架的竖直前柱的平面上。
在井架为水平横截面为U形的井架并且顶部驱动框架可移动地安装到托架(例如通过平行四边形机构)的实施方案中，可期望实现的托架和顶部驱动框架以及顶部驱动单元是，使得在非操作位置中，托架、顶部驱动框架和顶部驱动单元的整体位于井架的轮廓内，所以不从井架的开放的前端部突出。例如这可以允许井架部段的载运(例如水平放置在平板拖车上)，其中托架、顶部驱动框架和具有框架的顶部驱动单元处于非操作位置上。应当理解的是，即使在不存在本文讨论的起下钻操作升降机(例如，只是一个普通的安装顶部驱动装置的升降机)的实施方案中，这也是有利的。
在实施方案中，顶部驱动框架通过平行四边形机构而连接至托架，并且一个或多个致动器安装在移动托架与顶部驱动框架之间或托架与平行四边形机构的臂或铰链之间。
在实施方案中，钻塔是具有U形水平横截面的井架，所述井架具有左侧井架壁、后部井架壁和右侧井架壁并具有开放的前部。例如井架由可连接的井架部段组成，例如包括设置有天车的天车部段、连接至钻台的下部或底部部段以及一个或多个中间部段。
在实施方案中，井架包括左侧竖直前柱、右侧竖直前柱和后部角柱，每个前柱通过支架而连接到相应的后部角柱以形成井架的相应的侧壁，并且所述后部角柱通过支架彼此连接以形成井架的相应的后侧壁，所述井架具有位于前柱之间的开放的前侧。
在实施方案中，竖直轨道固定至每个前柱，并且沿着所述竖直轨道引导移动托架，使得托架在这些轨道之间移动，例如至少在起下钻模式下，顶部驱动单元主要位于水平横截面为U形的井架的轮廓内。
在实施方案中，托架在两个竖直轨道之间移动，所述竖直轨道在包含作业线的竖直平面上延伸，例如，所述轨道固定至水平横截面为U形的井架的竖直前柱。
在实施方案中，托架包括结构框架，所述结构框架具有通过一个或多个横向框架构件而相互连接的左侧托架框架构件和右侧托架框架构件，其中所述横向框架构件向所述作业线的后方延伸以提供所提及的无障碍区域，从而允许沿向前方向移除管件柱。
在实施方案中，左侧滑轮组件安装在左侧托架框架构件上，而右侧滑轮组件安装在右侧托架框架构件上，所述无障碍区域在这些滑轮组件之间穿过。
在一个实施方案中，托架具有左侧托架框架构件和右侧托架框架构件，所述左侧托架框架构件和所述右侧托架框架构件每个都设置有一个或多个轨道随动件，例如滚轮和/或滑动轴承，所述轨道随动件接合在两个竖直轨道上，所述托架在两个竖直轨道之间移动。
在实施方案中，顶部驱动系统进一步包括钻井操作升降机，所述钻井操作升降机与起下钻操作升降机不同，所述钻井操作升降机适于在竖直方向将钻管保持在顶部驱动单元的旋转输出构件下方。钻井升降机通常在现场使用，例如用于管柱搭建和其他活动。在实施方案中，钻井提升机包括环形升降机本体，该环形升降机本体可以被打开以允许在升降机中引入管件，然后闭合以形成围绕管件的闭合环形本体，例如设置致动器以用于远程控制打开和闭合钻井升降机本体。如本领域中已知的，闭合环形升降机本体可以接合在由管件的扩大的直径部分(例如连接器(例如在管件的端部的螺纹连接器))形成的肩部的下方。
在实施方案中，如本领域中已知的，钻井操作升降机从顶部驱动单元悬吊。例如，钻井操作升降机通过一对连杆或吊环悬吊，所述一对连杆或吊环在它们的上端部枢转地连接至顶部驱动单元。在实施方案中，设置倾斜机构，所述倾斜机构接合在钻井操作升降机的连杆或吊环上并且适于在倾斜定向与竖直定向之间移动所述连杆。
在实施方案中，左侧指梁台装置安装至井架的左侧侧部，右侧指梁台装置安装至井架的右侧侧部。例如鉴于井架的前侧(顶部驱动系统在井架的前侧移动)上的操作室的视线，将这些指梁台设置到井架的侧部是有利的。正如在这种布置中所优选的那样，井架是具有左侧侧壁、右侧侧壁、后侧壁以及开放的前部的U形水平横截面的井架，例如具有本文所讨论的一个或多个特征。优选地，这些指梁台装置中的每个都具有限定狭槽的指状件，所述狭槽平行于井架的相应的侧部延伸并在指梁台装置的前侧处开口。所以管柱有效地储存在井架的左侧和右侧，而不会妨碍井架前侧上的视野。
在实施方案中，钻探机包括管件排放装置，所述管件排放装置包括一个或多个可移动管件夹持器组件，所述一个或多个可移动管件夹持器组件具有一个或多个夹持器，所述夹持器适于夹持管件或管件柱并在每个指梁台装置与作业线之间移动管件或管件柱。如上所提及的，已知并优选的是，所述管件排放装置形成机械化并允许对其远程控制，例如从操作室进行控制，例如允许基于适当编程的计算机化的控制单元而进行全自动或半自动操作，例如作为起下钻过程的全自动或半自动控制的一部分。
在实施方案中，左侧指梁台装置安装至井架的左侧侧部，右侧指梁台装置安装至井架的右侧侧部，在每个指梁台装置的前侧处具有用于管柱的狭槽。管架排放装置包括结构框架，所述结构框架由井架支撑在相对于钻台的升高的位置处，其中所述结构框架包括一个或多个水平轨道，所述一个或多个水平轨道延伸横跨井架的开放的前侧并横跨指梁台装置的前侧。所述管件排放装置进一步包括可移动管件夹持器组件，所述可移动管件夹持器组件由所述一个或多个轨道引导并且设置有一个或多个夹持器，所述可移动管件夹持器组件适于夹持管件柱并在指梁台装置与作业线之间移动管件柱。管件排放装置实施为在其钻井模式下及其起下钻模式下允许顶部驱动系统竖直通过，例如在钻井模式时，使起下钻操作升降机处于井架前方的位置上。优选地，移动管件夹持器组件可以在水平平面上沿X方向(沿着结构框架的所提及的一个或多个轨道)和Y方向(在垂直于所述轨道的向前和向后方向)移动。
在实施方案中，所述排放装置的结构框架包括在轨道上延伸的顶罩以遮蔽轨道，例如一个轨道是在顶罩下方延伸的高架轨道。
在实施方案中，管件排放装置的可移动管件夹持器组件设置有辅助绞盘和绞盘驱动缆索，优选地，所述组件可沿X和Y两个方向在水平面上移动，其中所述可移动管件夹持器组件至少可定位在一个位置上，使得绞盘驱动缆索在井口上方对齐，并且绞盘驱动缆索可以下降至钻台上的井口以使用管件排放装置的可移动管件夹持器组件上的辅助绞盘而在井口上方或附近进行提升操作。这基本上允许使用管件排放装置作为起重机来提升必须放置在井口处或必须从井口移除的物体。例如可以采用这种起重机来操作用于受控制的压力钻井操作的RCD装置、需要更换时的起下钻操作升降机、滑动装置等。
在实施方案中，所述钻塔(例如水平横截面为U形的井架)在其顶部设置有辅助起重机，所述辅助起重机具有基座和起重臂，所述基座固定至钻塔，所述起重臂通过竖直轴线回转轴承而连接至基座以允许旋转起重臂，例如围绕完整一周进行旋转，其中辅助起重机包括用于提升物体的绞盘和绞盘驱动缆索，其中辅助起重机实施为使得绞盘驱动缆索能够在顶部驱动系统的起下钻模式下沿着作业线竖直地向下穿过直到井口，从而允许使用辅助起重机用于在井口处或附近或朝向和远离井口进行提升操作。
在实施方案中，在井架顶部的辅助起重机为旋臂或悬臂起重机，其中起重臂在水平方向上永久地延伸，并且其中滑车沿着起重臂是可移动的，其中滑车设置有滑轮和/或绞盘，滑车至少是可定位的，使得经过所述滑轮和/或依附于所述绞盘的绞盘驱动缆索在远离所述作业线位置的位置上与作业线对齐。
本发明的第一方面还涉及根据权利要求22的方法。
本发明的第一方面还涉及一种钻探机，包括：
-钻井架，其具有U形水平横截面，所述钻井架具有左侧井架壁、后部井架壁和右侧井架壁并且具有开放的前侧，例如所述井架由相互连接的井架部段构成，
-具有井口的钻台，
-顶部驱动系统，
-竖直移动驱动装置，其适于使所述顶部驱动系统相对于所述钻井架竖直移动，从而进行钻井和起下钻操作，
-指梁台装置，其适于竖直定向地储存管件柱，
其中井架(例如井架的左侧壁部和右侧壁部)设置有平行于延伸通过井口的竖直作业线的一个或多个竖直轨道，
其中所述顶部驱动系统包括：
-移动托架，其适用于通过所述竖直移动驱动装置沿所述钻井架的所述一个或多个竖直轨道而竖直移动，
-顶部驱动单元，其由所述托架支撑，并且所述顶部驱动单元包括顶部驱动马达和旋转扭矩输出构件，例如旋转杆，所述旋转扭矩输出构件适于与沿作业线延伸通过井口的钻管柱的顶端部接合，从而向所述钻管柱施加扭矩以进行钻井操作，
其中所述顶部驱动系统进一步包括起下钻操作升降机，其适于与钻管柱或管件柱接合，例如与钻管柱或管件柱的顶端部接合，以进行起下钻操作，
其中所述顶部驱动单元和所述起下钻操作升降机每个都相对于所述移动托架可移动，并且其中所述顶部驱动系统设置有一个或多个致动器，所述一个或多个致动器适于引起所述顶部驱动单元和所述起下钻操作升降机的相对移动，从而提供：
-钻井模式，以及
-起下钻模式
其中在所述钻井模式下，所述顶部驱动单元处于操作位置，在所述操作位置上所述旋转扭矩输出构件与所述作业线对齐，并且所述起下钻操作升降机处于从所述作业线向前的非操作位置上，
在所述起下钻模式下，所述起下钻操作升降机处于与所述作业线对齐的操作位置上，并且所述顶部驱动单元处于更朝向井架的后侧壁的非操作位置上，
所述顶部驱动系统实施为使得在所述起下钻模式下，在所述起下钻操作升降机的竖直上方存在无障碍区域，从而允许所述顶部驱动系统沿位于钻台上方的作业线中的管件柱下降，至少使顶部驱动系统低于管件柱的顶端部，例如允许降低直到钻台附近，
并且其中所述顶部驱动系统实施为使得在所述起下钻模式下并且顶部驱动系统降低到至少在所述管件柱的顶端部下方的时候，所述管件柱可从所述作业线移除，主要在横向和向前的方向上，以允许将所述管件柱放置在所述指梁台装置中。
应当理解的是，以上限定的钻探机可以具有如本文所讨论的单独任何其他技术特征或细节或这些特征或细节的组合。
例如，井架可以包括左侧侧壁和右侧侧壁各自的左侧前柱和右侧前柱，其中所述竖直轨道安装在所述前柱上。
本发明的第一方面还涉及：
一种用于钻探机的钻井架和顶部驱动系统的组合，该钻探机具有带井口的钻台，其中钻井架具有U形水平横截面，所述钻井架具有左侧井架壁、后部井架壁和右侧井架壁并且具有开放的前侧，例如所述井架由相互连接的井架部段构成，
其中井架(例如井架的左侧壁部和右侧壁部)设置有一个或多个竖直轨道，所述一个或多个竖直轨道在钻探机的使用中平行于延伸通过井口的竖直作业线，
其中所述顶部驱动系统包括：
-移动托架，其适用于通过所述竖直移动驱动装置沿所述钻井架的所述一个或多个竖直轨道而竖直移动，
-顶部驱动单元，其由所述托架支撑，并且所述顶部驱动单元包括顶部驱动马达和旋转扭矩输出构件，例如旋转杆，所述旋转扭矩输出构件适于与沿作业线延伸通过井口的钻管柱的顶端部接合，从而向所述钻管柱施加扭矩以进行钻井操作，
其中所述顶部驱动系统进一步包括起下钻操作升降机，其适于与钻管柱或管件柱接合，例如与钻管柱或钻管柱的顶端部接合，以进行起下钻操作，
其中所述顶部驱动单元和所述起下钻操作升降机每个都可相对于所述移动托架移动，并且其中所述顶部驱动系统设置有一个或多个致动器，所述一个或多个致动器适于引起所述顶部驱动单元和所述起下钻操作升降机的相对移动，从而提供：
-钻井模式，以及
-起下钻模式
其中在所述钻井模式下，所述顶部驱动单元处于操作位置上，在所述操作位置上所述旋转扭矩输出构件与所述作业线对齐，并且所述起下钻操作升降机处于从所述作业线向前的非操作位置，
在所述起下钻模式下，所述起下钻操作升降机处于与所述作业线对齐的操作位置上，并且所述顶部驱动单元处于更朝向井架的后侧壁的非操作位置，
所述顶部驱动系统实施为使得在所述起下钻模式下，在所述起下钻操作升降机的竖直上方存在无障碍区域，从而允许所述顶部驱动系统沿位于钻台上方的作业线中的管件柱下降，至少使顶部驱动系统低于管件柱的顶端部，例如允许降低直到钻台附近，
并且所述顶部驱动系统实施为使得在所述起下钻模式下并且顶部驱动系统降低到至少在所述管件柱的顶端部下方时，所述管件柱可从所述作业线移除，主要在横向和向前的方向上，以允许将所述管件柱放置在钻探机的指梁台装置中。
应当理解的是，以上限定的用于钻探机的钻井柱和顶部驱动系统的组合可以具有如本文所讨论的单独的任何其他技术特征或细节或所述技术特征或细节的组合。
本发明的第一方面还涉及一种在钻探机中使用的顶部驱动系统，所述钻探机具有井架，所述井架具有U形水平横截面，所述井架具有左侧井架壁、后部井架壁和右侧井架壁并且具有开放的前侧，例如所述井架由相互连接的井架部段构成，
其中井架(例如井架的左侧壁部和右侧壁部)设置有一个或多个竖直轨道，所述一个或多个竖直轨道在钻探机的使用中平行于延伸通过井口的竖直作业线，
其中所述顶部驱动系统包括：
-移动托架，其适用于通过所述竖直移动驱动装置沿所述钻井架的所述一个或多个竖直轨道而竖直移动，
-顶部驱动单元，其由所述托架支撑，并且所述顶部驱动单元包括顶部驱动马达和旋转扭矩输出构件，例如旋转杆，所述旋转扭矩输出构件适于与沿作业线延伸通过井口的钻管柱的顶端部接合，从而向所述钻管柱施加扭矩以进行钻井操作，
其中所述顶部驱动系统进一步包括起下钻操作升降机，其适于与钻管柱或管件柱接合，例如与钻管柱或管件柱的顶端部接合，以进行起下钻操作，
其中所述顶部驱动单元和所述起下钻操作升降机每个都相对于所述移动托架是可移动的，并且其中所述顶部驱动系统设置有一个或多个致动器，其适于引起所述顶部驱动单元和所述起下钻操作升降机的相对移动，从而提供：
-钻井模式，以及
-起下钻模式
其中在所述钻井模式下，所述顶部驱动单元处于操作位置，在所述操作位置上所述旋转扭矩输出构件与所述作业线对齐，并且其中所述起下钻操作升降机处于从所述作业线向前的非操作位置，
并且其中在所述起下钻模式下，所述起下钻操作升降机处于与所述作业线对齐的操作位置，并且所述顶部驱动单元处于更朝向井架的后侧壁的非操作位置，
所述顶部驱动系统实施为使得在所述起下钻模式下，在所述起下钻操作升降机的竖直上方存在无障碍区域，从而允许所述顶部驱动系统沿位于井口上方的作业线中的管件柱下降，至少使顶部驱动系统低于管件柱的顶端部，例如允许降低直到钻台附近，
所述顶部驱动系统实施为使得在所述起下钻模式下并且顶部驱动系统降低到至少在所述管件柱的顶端部下方时，所述管件柱从所述作业线是可移除的，主要在横向和向前的方向上，以允许将所述管件柱放置在钻探机的指梁台装置中。
本发明的第一方面还涉及一种在具钻探机中使用的顶部驱动系统，所述钻探机具有井架，例如所述井架由相互连接的井架部段构成，
其中井架设置有一个或多个竖直轨道，所述一个或多个竖直轨道在钻探机的使用中平行于延伸通过井口的竖直作业线，
其中所述顶部驱动系统包括：
-移动托架，其适用于通过所述竖直移动驱动装置沿所述钻井架的所述一个或多个竖直轨道而竖直移动，
-顶部驱动单元，其由所述移动托架支撑，并且所述顶部驱动单元包括顶部驱动马达和旋转扭矩输出构件，例如旋转杆，所述旋转扭矩输出构件适于与沿作业线延伸通过井口的钻管柱的顶端部接合，从而向所述钻管柱施加扭矩以进行钻井操作，
其中所述顶部驱动系统进一步包括起下钻操作升降机，其适于与钻管柱或管件柱接合，例如与钻管柱或管件柱的顶端部接合，以进行起下钻操作，
其中所述顶部驱动单元和所述起下钻操作升降机均相对于所述移动托架是可移动的，并且所述顶部驱动系统设置有一个或多个致动器，所述一个或多个致动器适于引起所述顶部驱动单元和所述起下钻操作升降机的相对移动，从而提供：
-钻井模式，以及
-起下钻模式
其中在所述钻井模式下，所述顶部驱动单元处于操作位置，在所述操作位置上所述旋转扭矩输出构件与所述作业线对齐，并且其中所述起下钻操作升降机处于从所述作业线向前的非操作位置上，
在所述起下钻模式下，所述起下钻操作升降机处于与所述作业线对齐的操作位置，并且其中所述顶部驱动单元处于非操作位置，
并且所述顶部驱动系统实施为使得在所述起下钻模式下，在所述起下钻操作升降机的竖直上方存在无障碍区域，从而允许所述顶部驱动系统沿井口上方的作业线中的管件柱下降，至少使顶部驱动系统低于管件柱的顶端部，例如允许降低直到钻台附近，
并且所述顶部驱动系统实施为使得在所述起下钻模式下并且顶部驱动系统降低到至少在所述管件柱的顶端部下方时，所述管件柱从所述作业线是可移除的，例如用以将所述管件柱放置在钻探机的指梁台装置中。
应当理解的是，以上所限定的用于钻探机的顶部驱动系统可以具有如本文所讨论的单独的任何其他技术特征或细节或这些技术特征或细节的组合。
本发明的第二方面涉及：
一种用于钻探机的钻井架和顶部驱动系统的组合，该钻探机具有带井口的钻台，其中钻井架具有U形水平横截面，所述钻井架具有左侧井架壁、后部井架壁和右侧井架壁并且具有开放的前侧，例如所述井架由相互连接的井架部段构成，
其中井架(例如井架的左侧壁部和右侧壁部)设置有一个或多个竖直轨道，所述一个或多个竖直轨道在钻探机的使用中平行于延伸通过井口的竖直作业线，
其中所述顶部驱动系统包括：
-移动托架，其通过所述竖直移动驱动装置而可沿所述钻井架的所述一个或多个竖直轨道竖直移动，
-顶部驱动单元，其由所述托架支撑，并且所述顶部驱动单元包括顶部驱动马达和旋转扭矩输出构件，例如旋转杆，所述旋转扭矩输出构件适于与沿作业线延伸通过井口的钻管柱的顶端部接合，从而向所述钻管柱施加扭矩以进行钻井操作，
其中左侧指梁台装置安装至井架的左侧侧部，右侧指梁台装置安装至所述井架的右侧侧部，其中每个指梁台装置具有限定狭槽的指状件，优选地所述狭槽平行于井架的相应的侧部延伸，并且所述狭槽在指梁台装置的前侧开口。
如所讨论的，指梁台装置的这种布置允许增强在井架的前侧(例如从操作室)的视野。
在实施方案中，本发明的第二方面的组合进一步包括管件排放装置，其中所述排放装置包括结构框架，所述结构框架由井架支撑在相对于钻台的升高的位置处，其中所述结构框架包括一个或多个水平轨道，所述一个或多个水平轨道延伸横跨井架的前侧并横跨指梁台装置的前侧，所述排放装置进一步包括可移动管件夹持器组件，所述可移动管件夹持器组件由所述一个或多个轨道引导并且设置有一个或多个夹持器，所述可移动管件夹持器组件适于夹持管件柱并在指梁台装置与作业线之间移动管件柱。
在实施方案中，井架在排放装置的结构框架上方的高度处设置有一个或多个悬臂，其中一个或多个悬吊缆索或杆从一个或多个悬臂延伸到结构框架，以便为结构框架提供竖直支撑。
在实施方案中，排放装置的结构框架包括顶罩。
应当理解的是，根据本发明的第二方面的上述组合可以具有如本文所讨论的单独的任何其他技术特征或细节或这些技术特征或细节的组合。
本发明的第二方面还涉及：
一种用于钻探机的钻井架，该钻探机具有带井口的钻台，其中钻井架具有U形水平横截面，所述钻井架具有左侧井架壁、后部井架壁和右侧井架壁并且具有开放的前侧，例如所述井架由相互连接的井架部段构成，
其中左侧指梁台装置安装至井架的左侧侧部，右侧指梁台装置安装至所述井架的右侧侧部，其中每个指梁台装置具有限定狭槽的指状件，所述狭槽平行于井架的相应的侧部延伸，并且所述狭槽在指梁台装置的前侧开口。
在实施方案中，井架设置有管件排放装置，所述管件排放装置包括结构框架，所述结构框架由井架支撑在相对于钻台的升高的位置处，其中所述结构框架包括一个或多个水平轨道，所述一个或多个水平轨道延伸横跨井架的前侧并横跨指梁台装置的前侧，所述排放装置进一步包括可移动管件夹持器组件，所述可移动管件夹持器组件由所述一个或多个轨道引导并且设置有一个或多个夹持器，所述可移动管件夹持器组件适于夹持管件柱并在指梁台装置与作业线之间移动管件柱。
应当理解的是，根据本发明的第二方面的上述钻井架可以具有如本文所讨论的单独的任何其他技术特征或细节或这些技术特征或细节的组合。
本发明的第三方面涉及：
一种用于钻探机的钻井架，该钻探机具有带井口的钻台，其中钻井架具有U形水平横截面，所述钻井架具有左侧井架壁、后部井架壁和右侧井架壁并且具有开放的前侧，例如所述井架由相互连接的井架部段构成，
其中所述井架设置有至少一个指梁台装置，例如左侧指梁台装置安装至井架的左侧侧部，右侧指梁台装置安装至所述井架的右侧侧部，其中每个指梁台装置具有限定狭槽的指状件，
其中所述井架设置有排放装置，所述排放装置包括结构框架，所述结构框架由井架支撑在升高的位置处，其中所述结构框架包括一个或多个水平轨道，所述排放装置进一步包括可移动管件夹持器组件，所述可移动管件夹持器组件由所述一个或多个轨道引导并且设置有一个或多个夹持器，所述可移动管件夹持器组件适于夹持管件柱并在指梁台装置与作业线之间移动管件柱，
其中井架在排放装置的结构框架上方的高度处设置有一个或多个悬臂，并且其中一个或多个悬吊缆索或杆从一个或多个悬臂延伸到结构框架，以便为结构框架提供竖直支撑。
应当理解的是，根据本发明的第三方面的上述钻井架可以具有如本文所讨论的单独的任何其他技术特征或细节或这些技术特征或细节的组合。
本发明的第四方面涉及：
一种用于钻探机的钻塔，该钻探机具有带井口的钻台，可能地，钻塔为具有U形水平横截面的井架，所述井架具有左侧井架壁、后部井架壁和右侧井架壁并且具有开放的前侧，例如所述井架由相互连接的井架部段构成，
其中所述钻塔设置有至少一个指梁台装置，例如左侧指梁台装置安装至井架的左侧侧部，右侧指梁台装置安装至所述井架的右侧侧部，其中每个指梁台装置具有限定狭槽的指状件，
其中所述钻塔设置有排放装置，所述排放装置包括结构框架，所述结构框架由钻塔支撑在相对于钻台的升高的位置处，其中所述结构框架包括一个或多个水平轨道，所述排放装置进一步包括可移动管件夹持器组件，所述可移动管件夹持器组件由所述一个或多个轨道引导并且设置有一个或多个夹持器，所述可移动管件夹持器组件适于夹持管件或管件柱并在指梁台装置与通过井口的作业线之间移动管件或管件柱，
其中排放装置设置有具有绞盘驱动缆索的辅助绞盘，所述绞盘驱动缆索可能具有吊钩，所述辅助绞盘实施为使得绞盘驱动缆索或吊钩与通过井口的作业线对齐并且可以降低至钻台上的井口，以便使用排放装置辅助绞盘而在井口上方或附近进行提升操作。
应当理解的是，根据本发明的第四方面的上述钻塔可以具有如本文所讨论的单独的任何其他技术特征或细节或这些技术特征或细节的组合。
本发明的第四方面还涉及：
一种排放装置包括结构框架，所述结构框架由钻塔支撑在相对于钻台的升高的位置处，其中所述结构框架包括一个或多个水平轨道，所述排放装置进一步包括可移动管件夹持器组件，所述可移动管件夹持器组件由所述一个或多个轨道引导并且设置有一个或多个夹持器，所述可移动管件夹持器组件适于夹持管件或管件柱并在指梁台装置与通过井口的作业线之间移动管件或管件柱，
其中排放装置设置有具有绞盘驱动缆索的辅助绞盘，所述绞盘驱动缆索可能具有吊钩，所述辅助绞盘实施为使得绞盘驱动缆索或吊钩与通过井口的作业线对齐并且可以降低至钻台上的井口，以便使用排放装置辅助绞盘在井口上方或附近进行提升操作。
应当理解的是，根据本发明的第四方面的上述排放装置可以具有如本文所讨论的单独的任何其他技术特征或细节或这些技术特征或细节的组合。
本发明的第四方面还涉及一种用于提升置于钻探机的钻台的井口处或从井口移除的物体的方法，其中使用如本文所描述的钻探机或排放装置。
本发明还涉及如本文所公开(例如如附图所示)的钻探机、井架、顶部驱动系统、托架、排放装置或其组合。
本发明还涉及一种用于使用钻柱钻井和/或起下钻柱的方法，其中使用如本文所公开(例如如附图所示)的钻探机、井架、顶部驱动系统、托架、排放装置或其组合。例如该方法涉及在钻井和起下钻之间切换的步骤。
附图说明
现在将参照附图来说明本发明及其各个方面和可选细节。在附图中：
图1以立体图示出了根据本发明的钻探机，
图2以侧视图示出了图1的钻探机，
图3以放大比例的立体图示出了图1的钻探机的上部，
图4以侧视图示出了图3的钻探机的一部分，
图5a以侧视图示出了图1的钻探机的自动化排放装置，
图5b示出了图1的钻探机的自动化排放装置的一部分，
图6以前视图示出了图1的钻探机的自动化排放装置，
图7示出了图1的钻探机的顶部井架部段，
图8示出了图1的钻探机的井架的一部分、顶部驱动系统和指梁台装置，
图9a至图9d示出起下钻模式下的图1的钻探机的顶部驱动系统的各个视图，
图10以类似于图9a的立体图示出了起下钻模式下的顶部驱动系统，
图11以类似于图9b的侧视图示出了起下钻模式下的顶部驱动系统，
图12以类似于图9c的前视图示出了起下钻模式下的顶部驱动系统，
图13从上方以类似于图9d的水平横截面示出了起下钻模式下的井架和顶部驱动系统，
图14a至图14d示出了钻井模式下的图1的钻探机的顶部驱动系统的各个视图，
图15以类似于图14a的立体图示出了钻井模式下的顶部驱动系统，
图16以类似于图14b的侧视图示出了钻井模式下的顶部驱动系统，
图17以类似于图14c的前视图示出了钻井模式下的顶部驱动系统，
图18从上方以类似于图14d的水平横截面示出了钻井模式下的井架和顶部驱动系统，
图19以立体图示出了图1的钻探机的顶部驱动系统的细节，
图20至图25示出了通过图1的钻探机对钻柱进行起下钻作业。
具体实施方式
图1示出了用于钻探钻井孔和用于其他与钻井孔相关的活动(例如非生产性钻井孔的填井和弃井、修井等)的钻探机1。
在这个示例中，钻探机1是由可由公路车辆从一个钻井地点运输到另一钻井地点的模块组成的移动钻探机。然而，本发明及其各个方面也可用于非移动钻探机和/或非模块化钻探机，例如在海上钻探船上的船井上方的具有钻井塔架结构的钻探机。
钻探机1包括钻塔10，钻塔10在此构造为井架。在另一个实施方案中，钻塔10可以实施为钻井塔架。
井架10具有U形水平横截面，其具有左侧井架壁11a、后部井架壁11b和右侧井架壁11c并具有开放的前侧12。
井架包括左侧竖直前柱13a、右侧竖直前柱13d、左侧竖直后部角柱13b和右侧竖直后部角柱13d。每个前柱13a、13d通过支架(在此支架为水平支架和斜支架的组合)连接到相应的后部角柱13b、13c上以形成井架的侧壁11a、11c。后部角柱13b、13c也通过支架连接。
考虑到钻探机1的运输，井架10由多个部段组成，包括位于井架顶部的顶部部段14、位于下部的底部部段15以及一个或多个中间井架部段16。例如，本文中竖直柱13a、13b、13c、13d设置有连接器构件，以将井架部段彼此上下固定。
在这个示例中，底部部段15在其下端部设置有枢轴结构15a，枢轴结构15a限定水平的枢转轴线，以允许井架10(其优选在水平状态下组装)使其竖立。
钻探机1包括具有井口21的钻台20。
优选地，滑动装置22布置在井口21处，例如为具有一个或多个可移动滑动构件的机械化及可远程控制的滑动装置。滑动装置22适于支撑延伸到钻井孔中的钻柱或其他管柱。
进一步地，在钻台20上，管件连接上扣和卸扣装置25(例如，铁钻工设备和/或机械动力钳装置)布置在井口21附近。
在这个示例中，钻台20以可移动的方式布置在钻探机的基座结构30上，以便可在一方面折叠或组装位置与另一方面相对于基座结构30的升高或操作位置之间移动(如图所示)。
图1示出了基座结构包括左侧基座构件31和右侧基座构件32，左侧基座构件31和右侧基座构件32中的每个由首尾相连的两个延长部件31a、31b、32a、32b构成。
在钻台20与每个基座构件31、32(在此为它们的部件31a、32a)之间延伸的两个支脚25a、26a、26b枢转地连接至钻台和基座构件31、32以形成平行四边形。如果需要，可以在每个基座构件与钻台之间设置更多的平行的支脚。
每个基座构件31、32进一步设置有伸缩式液压缸34、35，该伸缩式液压缸34、35可连接至钻台20，用于在钻台20的折叠位置与升高位置之间移动钻台20。如果需要，可以为此提供另一个机动化的驱动器(例如包括绞盘)。
图1示出了存在有锁定梁36以将钻台锁定在其升高的位置上。
附图示出了基座结构(在此为构件31、32)设置有移动脚41、41，从而允许处于竖立状态的钻探机1在钻井现场移动(例如从一个钻井孔到相邻的钻井孔)。其示例在本申请人的WO2013/09147中进行了说明。
处于其升高位置的钻台20允许在钻台下方布置防喷器(BOP)和/或其他与钻井孔相关的设备。
钻探机的井架、基座结构和/或钻台也可以实施为如在本申请人的WO2013/133698或WO2014/178712中所描述的那样。
图1还描述了存在有管件处理装置50，该管件处理装置50适于在与通过井口21的作业线对齐的竖直位置与水平吊起位置之间移动管件。所描述的装置实施为本申请人的WO2014/133389中所描述的，其通过引用结合于此。在另一个实施方案中，例如，管件处理装置50可以如本申请人的WO2006/038790中所描述的来设计。
图1还描绘了存在有管件储存箱系统60，例如，在本申请人的WO2013/109148中公开的一个实施方案中具有用于储存和运输钻管(例如钻杆接头3)的储存箱61、62，以及允许用于在储存箱61、62与管件处理装置50之间移动管件的滑杆64的布置。
井架10(在此为中间部段16)设置有一个或多个指梁台装置71、72，该指梁台装置71、72适于储存由多个钻管3组装而成的管件柱4，这里为用三个长度大约为90英尺的钻管作为管柱的所谓的三重部分。
如图所示，左侧指梁台装置71安装在井架的左侧侧部11a，而右侧指梁台装置72安装在井架的右侧侧部11c。这些指梁台装置71、72中的每个均具有指状件，该指状件限定平行于井架的各个侧部延伸并且在指梁台装置71、72的前侧开放的狭槽。
储存管件柱4的下端部可以支撑在未示出的用于管柱的下端部支撑构件上。
钻探机1进一步包括顶部驱动系统100和竖直移动驱动装置，竖直移动驱动装置适于产生顶部驱动系统100相对于钻塔10的竖直移动，以进行钻井和起下钻操作。
下面将首先讨论顶部驱动系统100。所述顶部驱动系统100包括：
-移动托架110，其通过竖直移动驱动装置而沿着钻塔的竖直轨道17、18竖直移动，
-顶部驱动单元120，其由托架110支撑，并且所述顶部驱动单元120包括顶部驱动马达125和旋转扭矩输出构件126，例如旋转杆，旋转扭矩输出构件126适于可与沿作业线23延伸通过井口21的钻管柱接合，从而向钻管柱施加扭矩以进行钻井操作，
-起下钻操作升降机150，其适于与钻管柱或管件柱4接合，例如与其顶部接合，以进行起下钻操作。
这些附图示出了井架10的前竖直柱13a、13d中的每个设置有对应的竖直轨道17、18，所述竖直轨道17、18在其竖直位置上是静止的，因此相对于钻塔10不可移动。
托架110设置有轨道随动件111(参见图18)，例如，滚轮和/或滑动构件，使得至少在超过待被处理的管柱4的高度上，所述托架仅能相对于井架上下竖直地移动。
一般而言，如下面将更详细说明的那样，顶部驱动单元120和起下钻操作升降机150均相对于移动托架110是可移动的。此外，顶部驱动系统设置有一个或多个致动器140，所述一个或多个致动器140适于引起顶部驱动单元120和起下钻操作升降机150的相对移动，从而提供：
-钻井模式(参见例如图14a至图14d、图15至图18)，
-起下钻模式(参见例如图9a至图9d、图10至图14)。
在钻井模式下，顶部驱动单元120处于操作位置，在所述操作位置上旋转扭矩输出构件126与作业线23对齐。同时，起下钻操作升降机150处于远离作业线23的非操作位置，在此为在作业线23的前方。
在起下钻模式下，起下钻操作升降机150处于与作业线23对齐的操作位置，同时顶部驱动单元120处于非操作位置，在此为比在钻井操作模式更接近为C-横截面的井架的后侧壁11b(例如，比较图14和图18)。
如图所示，顶部驱动系统100实施为使得在起下钻模式下，在起下钻操作升降机150的竖直上方存在无障碍区域，其允许顶部驱动系统沿钻台20上方的作业线23中的管件柱4下降，至少使得顶部驱动系统低于管件柱4的顶端部，例如，允许降低到钻台附近。稍后将结合图20至图25中所示的快速起下钻流程来更详细地说明这一点。
顶部驱动系统100也实施为使得在起下钻模式下并且顶部驱动系统降低到至少在所述管件柱的顶端部下方时(参见例如图22、图23、图24)，管件柱4可从作业线23移除，主要在横向方向上，以将管件柱4放置在指梁台装置71、72中。这允许进行快速的起下钻过程。
如图所示，顶部驱动系统100在此进一步包括与起下钻操作升降机150不同的钻井操作升降机160，该升降机160适于将竖直定向的钻管或管件柱4保持在处于操作位置的顶部驱动单元120的旋转输出构件126下方。
顶部驱动单元120包括支撑顶部驱动马达125的顶部驱动框架121、齿轮装置122以及由轴承支撑的旋转输出构件126。
在此顶部驱动单元进一步包括如现有技术中已知的抓取器127和泥浆保护阀129。
框架121通过平行四边形机构而被支撑在移动托架110上，该平行四边形机构在托架和框架的左侧侧部和右侧侧部中的每个处包括一对上支撑臂131和下支撑臂132。这些臂131、132中的每个都枢转地连接至托架和顶部驱动单元以形成四个平行且水平的枢转轴线131a、131b、132a、132b。
致动器140(例如液压缸)安装在移动托架110与框架121之间。在此一个液压缸140安装在托架110和框架121的左侧侧部处，并且一个液压缸140安装在托架110和框架121的右侧侧部处。
应当理解的是，致动器140的适当致动引起顶部驱动单元120相对于托架110在井架10中更靠内的位置(更靠近井架的后侧壁11b)与更靠前的位置(在该位置上旋转输出构件126与作业线23对齐)之间移动。优选地，即使在所述更靠前的位置上，顶部驱动单元的主要部分仍然在井架10的轮廓内。
托架包括结构框架，所述结构框架具有通过一个或多个横向框架构件110c互相连接的左侧托架框架构件110a和右侧托架框架构件110b。这些一个或多个横向框架构件向着作业线23的后方延伸，以提供所提及的无障碍区域，从而允许在向前方向横向移除管件柱。
如图所示，优选设想的是，作业线23包含在竖直平面P内，所述竖直平面P在井架10的前柱13a、13d之间延伸，并可能在轨道17、18之间延伸，以便减少任何的扭转负载。
起下钻操作升降机150通过右侧侧部和左侧侧部连杆151或吊环悬吊，连杆151或吊环在其上端部均与相应的枢转升降机支撑臂153连接，所述枢转升降机支撑臂153围绕水平枢转轴线131a枢转地连接至托架110。
如图所示，升降机支撑臂153均与相应的支撑臂形成整体，在此为在托架110的右侧侧部和左侧侧部处的上支撑臂131，使得每对臂153和臂131形成一体式臂构件，所述一体式臂构件围绕与整体的臂153和131分开的水平轴线131a枢转。
将一对臂131、153整合为一体式整体枢转臂构件是实现顶部驱动单元120和起下钻操作升降机150机械连接的一种方式，从而在操作一个或多个致动器140时一致地移动，以便在所提及的钻井模式与所提及的起下钻模式之间切换。
应当理解的是，通过本发明第一方面的顶部驱动系统100中的起下钻升降机150的基本上持久的存在(即使当在钻井模式下不使用时)，也可以在钻井模式与起下钻模式之间进行快速且有效的切换。在切换时则不需要安装起下钻升降机150，这有利于机组人员的需要。
在实施方案中，设置一个或多个制动装置(例如可以远程控制的)以在钻井模式和起下钻模式下将顶部驱动单元和/或用于起下钻升降机的支撑件相对于移动托架110固定。例如，一个或多个可移动制动构件(例如销子)设置在托架上并接合在支撑臂中的一个或多个的对应的孔中。
在实施方案中，可以设置联接构件以在上支撑臂131从一个位置开始移动时迫使每个下支撑臂132沿着与上支撑臂131相同的方向移动，这里对应于钻井模式，其中，所述上支撑臂131和下支撑臂132都是竖直的。也可以通过另一种方法来实现相同的效果，以迫使从竖直位置开始的支撑臂的所述对应的移动。如所说明的，鉴于竖直负载路径，两个臂131、132的竖直设置是有利的。然而，在所述钻井模式下，所述臂131、132也可以不完全竖直。
当然，例如当所处理的管件的不同尺寸需要不同的起下钻操作升降机时，可以设想是起下钻操作升降机可以以可替换的方式布置。例如，如本文所讨论的，排放装置上的绞盘270可以用于提升和处理相当较重的升降机150。在优选实施方案中，如本文所讨论的，升降机150具有适合于所有设想到的待处理的管件直径的本体，例如只需要替换或调整一个或多个锁定构件以适应特定的直径。
为了避免起下钻操作升降机150在钻进模式下发生摇摆，顶部驱动系统进一步包括用于每个连杆151或吊环的稳定杆155，起下钻操作升降机150从连杆151或吊环悬吊。每个稳定杆155的一个端部都枢转地连接至连杆151，而每个稳定杆155的另一个端部都枢转地连接至托架110，从而与枢转升降机支撑臂153结合形成平行四边形机构。稳定杆155在这个设计中长度是固定的。在替代方案中，液压缸或其他伸缩式致动器可以设置作为在连杆151与托架110之间的稳定杆。
附图示出了起下钻操作升降机150在俯视图中包括C形本体，其具有横向开放的(例如向前开放的)穿过升降机本体的竖直通道156，所述竖直通道156的尺寸设计成当托架110在起钻期间下降时允许升降机本体沿着管件柱4无阻碍地通过，即，使由管件柱的一个或多个连接器形成的任何扩大直径部分不受阻碍。
附图进一步示出了该升降机150包括一个或多个可移动的(在此为两个枢转的)锁定构件157(这里，锁定构件157位于竖直通道的相对的侧部)，所述锁定构件157在其留隙位置(参见图10中的左侧锁定构件)允许托架110在起下钻时在下降期间用于扩大的直径部分的通过，并在锁定位置上(参见例如图8)，锁定构件157接合在由这种扩大的直径部分(例如管件连接器(例如螺纹连接器)形成的肩部下方，以便允许管件(尤其是允许管柱)被提升。
可以看出，例如在图19中，两个锁定构件157可以设置在起下钻操作升降机150上，每个锁定构件157围绕水平轴线枢转，例如，每个锁定构件157具有面向管件的端部，该端部具有适于所处理的管件的直径的半圆形凹部。如图所示，可以设置用于每个锁定构件的致动器158，从而允许例如对锁定构件进行远程控制。
图19示出了起下钻升降机在其下端设置有C形水平横截面的漏斗状部件159，从而在托架110下降期间便于升降机沿管件柱4滑动。
示出了钻井操作升降机160同样从连杆或吊环161悬吊，在此连杆或吊环161从顶部驱动单元120枢转地悬吊。
如在本领域中已知的那样，钻井操作升降机160包括环形升降机本体162，该升降机本体162可以被打开以允许在升降机中引入管件，然后闭合以形成围绕管件的闭合环形本体，例如设置致动器以用于远程控制打开和闭合所述钻井升降机本体。如本领域中已知的，闭合环形升降机本体可以接合在由管件的扩大直径部分(例如连接器(例如在管件的端部的螺纹连接器))形成的肩部的下方。
如本领域中已知的，设置机动化的倾斜机构163以引起连杆161的受控倾斜。
为了沿着井架10使所述移动托架110上下移动，井架顶部部段设置有具有左侧滑轮组211和右侧滑轮组212的天车组件210，从井架的前部看，这些滑轮组彼此间隔开，使得在两个滑轮组之间存在前部开放的开口，所述作业线23穿过该开口。
这些滑轮组211、212具有大致平行并且在平面P内或靠近平面P(在此为小角度)的水平轴线。天车的平衡滑轮213在滑轮组211、212之间的所述开放的后部更靠后地设置。
移动托架110设置有左侧滑轮组215和右侧滑轮组216，从井架的前部看滑轮组彼此间隔开，使得在两个滑轮组之间存在前部开放的开口，所述作业线23穿过该开口。
如图所示，滑轮组215安装在框架构件110a的顶部，而滑轮组216安装在框架构件110b的顶部。
移动托架110上的滑轮也可围绕水平滑轮轴线旋转。
钻探机1设置有一个或多个(在此为两个)绞车217、218；在基座结构的每一侧上设有一个绞车。在此两个绞车217、218都连接至单根绞车缆索219上，以便从天车悬吊移动托架110，所述缆索沿着井架的右侧侧部和左侧侧部(在此为沿着相应的前柱13a、13d的内侧)在两个为多重下降滑轮组形式的所述滑轮上经过。
如图所示，设想与移动托架110相关联的滑轮215、216中的一个或多个都可以整合在各自的可拆卸的滑轮组中，该滑轮组各自可连接至托架110并可从托架110拆卸(例如通过从操作室远程控制)，并且当滑轮组被拆卸时，滑轮组例如通过从操作室的远程控制而可以被锁定(和解锁)在位于天车的各个滑轮组的下方的升高的位置上。这允许改变滑轮布置的重数的数量(托架由该滑轮悬吊)，从而例如在负载要求受限的情况下允许更快的操作，并且在要处理较高负载情况下允许增加主动的滑轮布置的重数。
如所说明的，左侧指梁台装置71安装至井架的左侧侧部11a，右侧指梁台装置72安装至井架10的右侧侧部11c。如图所示，每个指梁台装置均具有指状件，该指状件限定平行于井架的各个侧部而延伸的并且在指梁台装置71、72的前侧开放的狭槽，以允许从指梁台横向引入和移除管件柱。
如图所示，钻探机包括管件排放装置250，所述管件排放装置250包括一个或多个可移动管件夹持器组件，其适于夹持管件或管件柱4并且在指梁台装置71、72与作业线23之间移动管件或管件柱。
管件排放装置250包括由井架10支撑的结构框架，主要支撑在井架10的前侧，并支撑在相对于钻台20的升高的位置处。
参见例如图7，示出了井架10在排放装置250的结构框架上方的高度处设置有一个或多个悬臂266、267，在此所述悬臂266固定至前柱13，d并且在向前方向上延伸。在每个悬臂266、267与排放装置的结构框架之间延伸有一个或多个悬吊缆索或杆268、269，以便为结构框架提供额外的竖直支撑。
参见例如图5a和图5b，该结构框架包括一个或多个水平轨道254、255，所述一个或多个水平轨道254、255延伸横跨井架10的前侧并延伸横跨指梁台装置71、72的前侧。
排放装置250包括由所述一个或多个轨道254、255引导的可移动管件夹持器组件251，所述可移动管件夹持器组件251设置有一个或多个夹持器252、253，并且适于夹持管件柱4以及在指梁台装置71、72与作业线23之间移动管件柱。应当理解的是，排放装置实施为在其钻井模式下和起下钻模式下允许顶部驱动系统100通过。
在这个示例中，组件251包括竖直承载梁256和竖直夹持器梁257，所述竖直承载梁256由一个或多个轨道254、255支撑以允许在X方向上在所述一个或多个轨道254、255上方移动，竖直夹持器梁257通过平行四边形臂258、259而连接至承载梁256以允许在Y方向(在此平行于指梁台71、72中的狭槽)上的夹持器252、253的移动。
夹持器梁257承载一个或多个夹持器252、253，例如鉴于在一个或多个夹持器252、253与梁257之间通过竖直插入致动器260的受控竖直插入运动，例如一个夹持器252位于固定位置，而一个夹持器可在竖直方向上调节，或者两个夹持器均可相对于夹持器梁而在竖直方向上调节。
优选地，排放装置250也实施为允许夹持器梁257在Z方向上的竖直移动。在此竖直承载梁256设置有在梁256上竖直移动的移动器256a、256b，每个移动器256a、256b具有连接至相应的平行四边形臂258、259的铰链。设置用于一个或多个移动器256a、256b的竖直移动致动器，在此为设置在最下面的移动器256a与承载梁256之间的竖直安装的液压缸256c。这在图5b中可以很好地看出，其中附图标记连接到液压缸的延伸的活塞杆。
图5a和图5b还示出了管件排放装置的可移动管件夹持器组件251设置有辅助绞盘270和绞盘驱动缆索271，在此绞盘驱动缆索271沿着安装在夹持器梁257上(例如在其下端部)的滑轮272通过。
由于梁257可在水平面上沿X和Y方向移动，滑轮272以及因此缆索271也可沿X和Y方向移动。可以设想的是，可移动管件夹持器组件251至少可以定位在一个位置上，使得绞盘驱动缆索272在井口21上方并从而在沿作业线23中对齐，并且绞盘驱动缆索272可以降低到钻台20的井口21以使用管件排放装置上的辅助绞盘270而在井口上方或附近进行提升操作。例如在缆索271的端部存在吊钩。例如绞盘270可以用于提升滑动装置22，例如当滑动装置22放置在钻台的相应凹部中时。
图7示出了钻塔(在此为U形水平横截面的井架10)在其顶部设置有辅助起重机300，该辅助起重机300具有基座301和起重臂302，基座301固定至钻塔，起重臂302经由竖直轴线回转轴承303连接至基座301以允许旋转起重臂，例如围绕完整一周进行旋转。
辅助起重机300包括用于提升物体的绞盘305和绞盘驱动缆索306。辅助起重机实施为使得绞盘驱动缆索306可以在顶部驱动系统110的起下钻模式下沿着作业线23竖直地向下通过直至井口21，从而允许使用辅助起重机300用于在井口21处或附近或朝向和远离井口21的提升操作。
在此示出的辅助起重机300为旋臂或悬臂起重机，其中起重臂302在水平方向上持久地延伸，并且其中滑车308沿着起重臂是可移动的，其中滑车设置有滑轮。滑车308至少是可定位的，使得经过滑轮的绞盘驱动缆索306在远离所述作业线位置的位置上与作业线对齐。滑车也可以用绞盘驱动缆索支撑绞盘。
参考图20至图25所示，现在将讨论使用图1的钻探机的方法，特别是用于从钻井孔中起出钻管柱的方法。
在图20中描述了一种情况，其中钻管柱7通过滑动装置22悬吊在钻井孔中。管柱7的顶端部分伸出于滑动装置上方，该滑动装置的顶端部(作为共用的)设置有扩大直径连接器。
顶部驱动系统100处于所提及的起下钻模式下，并且移动托架110已经降低到初始接合水平，在所述初始接合水平处所述起下钻操作升降机150与悬吊的管柱7的顶端部连接。
如图21所示，为了起钻，滑动装置22已经松开了管柱7，并且托架110已经被提升，从而通过升降机150而在井口21上方将管件柱4拉起。在该示例中为拉动双重长度的管柱4，但也可以是三重的管柱4。
现在操作滑动装置22以重新接合管柱7，使得管柱7(仍然包括连接管柱4)被竖直地保持。
现在，托架110朝向初始接合水平下降。由于管柱4仍处于作业线23中，因此起下钻操作升降机150沿着管柱4向下滑动。在该下降步骤期间，操作装置25以将位于管柱4与钻柱的其余部分之间的连接卸扣，卸扣包括将装置25从停驻位置推进到井口位置(如图22和图23所示)。
一旦托架已经降得足够低，就可以使排放装置250(在图24中高度示意性地示出)的一个或多个(例如全部两个)夹持器与管柱4接合，例如在实际分离之前夹持器251、252已经环绕和/或夹持管柱4。然后升高被夹持的管柱4从而完成分离，并允许排放装置将管柱(例如在向前的方向上)从升降机150横向移动出来，并将管柱储存在指梁台71、72中(如在图25中示意性地示出)。这可以涉及对锁定构件157致动以使它们进入留隙位置中。
托架110的下降优选不停顿地完成，最后，在管柱4被从作业线移除的情况下，升降机到达悬吊的管柱7的顶端部并与之接合(例如通过打开然后关闭锁定构件157)，以允许提升井口21上方的下一个管柱。
应当理解的是，所使用的设备的操作可以全部由一个适当编程的计算机化的控制器来协调，从而可以以自动化的方式完成整个起下钻过程或者至少完成起下管柱的重要部分(例如利用位于井架的正面的视角，在操作室中的一个或多个操作员的监督下)。
应当理解的是，由于以下步骤中的至少一个步骤与托架110的下降在时间上重叠，因而能够快速地完成起下钻：
-通过靠近井口的所述管件连接上扣和卸扣装置25而将提升的管件柱4与悬吊的钻柱分离，
-在此通过排放装置250而从作业线(主要在横向方向上)移除分离的管件柱4，
-在此通过排放装置250而将管件柱放置在所述指梁台装置中。
例如，一旦升降机25沿管柱已经降低到排放装置的夹持器下方的水平时，就可以使夹持器夹持管柱4，并可以操作装置25而通过对其下部连接进行卸扣来分离管柱4。一旦发生卸扣，优选地在升降机150仍然下降的情况下，操作排放装置以使管柱远离作业线23移动。后者可以涉及一个或多个锁定装置157的远程控制操作以允许管柱横向移出仍然下降的升价机。排放装置250然后可以继续将管柱4放置在指梁台71、72中，并且升降机150可以下降到下一个要被拉出的管柱的顶端部之上。
还应当理解的是，在钻井模式下，顶部驱动单元120可以以其正常的方式操作，其中旋转输出构件与作业线23对齐并且升降机150移动到远离作业线的非操作位置上。
优选地，所讨论的涉及起下钻操作的所有设备都连接至中央的计算机化的控制单元，所述控制单元被编程为完全自动化地进行起下钻操作，至少对钻管柱7的大部分的起下钻操作完全自动化。可以设想，在这种完全自动的起下钻流程中，操作室中的一个或多个操作员仅用于监督过程并在出现异常情况时做出响应。在半自动化流程中，一个或多个操作员可以通过一个或多个输入设备给出一些命令，这些命令启动部分流程。
本领域技术人员应当理解是，所描述的钻探机还允许有效且快速的下钻，这基本上是以与起钻相反的顺序完成。

Claims (26)

1.一种适于进行钻井和/或其它与钻井孔相关活动的钻探机(1)，所述钻探机包括：
-钻塔(10)，
-钻台(20)，其具有能够定位在钻井孔上方的井口(21)，
-滑动装置(22)，其布置在井口处并且适于将钻管柱(7)悬吊在钻井孔中，
-靠近井口的管件连接上扣和卸扣装置(25)
-顶部驱动系统(100)，
-竖直移动驱动装置，所述竖直移动驱动装置适于使所述顶部驱动系统相对于所述钻塔竖直移动，从而进行钻井和起下钻操作，
-指梁台装置(71、72)，其适于储存管件柱，
其中所述钻塔设置有一个或多个竖直轨道(17、18)，所述一个或多个竖直轨道(17、18)平行于延伸通过井口的竖直作业线(23)，
其中所述顶部驱动系统包括：
-移动托架(110)，其通过所述竖直移动驱动装置沿所述钻塔的所述一个或多个竖直轨道能够竖直移动，
-顶部驱动单元(120)，其由所述移动托架支撑，并且所述顶部驱动单元(120)包括顶部驱动马达(125)和旋转扭矩输出构件(126)，所述旋转扭矩输出构件(126)适于与沿作业线(23)延伸通过井口(21)的钻管柱的顶端部接合，从而向所述钻管柱施加扭矩以进行钻井操作，
其中所述顶部驱动系统进一步包括起下钻操作升降机(150)，其适于与钻管柱(7)或管件柱(4)接合，以进行起下钻操作，
其中所述顶部驱动单元(120)和所述起下钻操作升降机(150)每个都相对于所述移动托架能够移动，并且所述顶部驱动系统设置有一个或多个致动器(140)，一个或多个致动器(140)适于引起所述顶部驱动单元和所述起下钻操作升降机的相对移动，从而提供：
-钻井模式，以及
-起下钻模式
其中，在所述钻井模式下，所述顶部驱动单元(120)处于操作位置，在所述操作位置上所述旋转扭矩输出构件(126)与所述作业线(23)对齐，并且所述起下钻操作升降机(150)处于远离所述作业线的非操作位置，
并且其中，在所述起下钻模式下，所述起下钻操作升降机(150)处于与所述作业线(23)对齐的操作位置上，并且所述顶部驱动单元(120)处于非操作位置上，
并且所述顶部驱动系统(100)实施为使得在所述起下钻模式下，在所述起下钻操作升降机(150)的竖直上方存在无障碍区域，从而允许所述顶部驱动系统沿井口(21)上方的作业线(23)中的管件柱(4)下降，至少使顶部驱动系统低于管件柱(4)的顶端部，同时通过管件连接上扣和卸扣装置(25)来分离管件柱，
并且所述顶部驱动系统实施为使得在所述起下钻模式下，并且顶部驱动系统(100)降低到至少在所述管件柱(4)的顶端部下方，所述管件柱能够从所述作业线(23)移除，主要在横向方向上，以允许将所述管件柱放置在所述指梁台装置(71、72)中。
2.根据权利要求1所述的钻探机，其中，所述顶部驱动单元(120)和所述起下钻操作升降机(150)机械地连接，从而在操作一个或多个致动器(140)时一致地移动，以便在所述钻井模式与所述起下钻模式之间切换。
3.根据权利要求1或2所述的钻探机，其中，所述顶部驱动单元(120)通过具有水平枢转轴线的平行四边形机构而支撑在所述移动托架(110)上，所述平行四边形机构包括至少一对上支撑臂和下支撑臂(131、132)，所述一对上支撑臂和下支撑臂(131、132)均枢转地连接至所述移动托架和所述顶部驱动单元。
4.根据权利要求1所述的钻探机，其中，所述起下钻操作升降机(150)由一个或多个连杆(151)悬吊，所述一个或多个连杆(151)在其上端部均与枢转升降机支撑臂(153)连接，所述枢转升降机支撑臂(153)围绕水平枢转轴线(131a)枢转地连接至所述移动托架。
5.根据权利要求3所述的钻探机，其中，所述起下钻操作升降机(150)由一个或多个连杆(151)悬吊，所述一个或多个连杆(151)在其上端部均与枢转升降机支撑臂(153)连接，所述枢转升降机支撑臂(153)围绕水平枢转轴线(131a)枢转地连接至所述移动托架，并且其中所述升降机支撑臂(153)与所述平行四边形机构的上支撑臂整体形成。
6.根据权利要求4所述的钻探机，其中，所述顶部驱动系统进一步包括用于连杆(151)的稳定杆(155)，所述起下钻操作升降机从所述连杆(151)悬吊，所述稳定杆的一个端部枢转地连接至所述连杆，所述稳定杆的另一个端部枢转地连接至移动托架，从而与枢转升降机支撑臂(153)结合形成平行四边形机构。
7.根据权利要求1所述的钻探机，其中，所述竖直移动驱动装置包括具有滑轮(211、212)的天车组件，所述天车安装在所述钻塔上，并且所述竖直移动驱动装置进一步包括绞车(217、218)和绞盘驱动缆索(219)，并且其中移动托架设置有滑轮，所述移动托架通过经过所述滑轮的所述缆索(219)从天车悬吊。
8.根据权利要求7所述的钻探机，其中，所述移动托架上的滑轮组装在左侧滑轮组件(215)和右侧滑轮组件(216)中，其中所述无障碍区域在所述左侧滑轮组件(215)和右侧滑轮组件(216)之间通过，从而在钻井模式下，旋转扭矩输出构件竖直地位于所述滑轮轴线下方。
9.根据权利要求3所述的钻探机，其中，在所述钻井模式下，支撑所述顶部驱动单元的所述平行四边形机构的臂的枢转轴线(131a、132a)处于竖直平面上。
10.根据权利要求4所述的钻探机，其中，在所述起下钻模式下，所述起下钻操作升降机的连杆(151)处于竖直平面上。
11.根据权利要求3所述的钻探机，其中，所述顶部驱动单元(120)包括顶部驱动框架(121)，所述顶部驱动框架(121)支撑所述顶部驱动马达(125)和所述旋转扭矩输出构件(126)，并且其中顶部驱动框架通过所述平行四边形机构而连接至移动托架，并且其中，可能地，一个或多个致动器(140)安装在移动托架与顶部驱动框架之间或者安装在移动托架与平行四边形机构之间。
12.根据权利要求1所述的钻探机，其中，所述钻塔为具有U形水平横截面的井架，所述井架具有左侧井架壁(11a)、后部井架壁(11b)和右侧井架壁(11c)并且具有开放的前部(12)。
13.根据权利要求1所述的钻探机，其中，所述移动托架(110)在两个竖直轨道(17、18)之间移动，所述两个竖直轨道(17、18)在包含作业线的竖直平面上延伸。
14.根据权利要求1所述的钻探机，其中，所述移动托架(110)包括结构框架，所述结构框架具有通过一个或多个横向框架构件相互连接的左侧托架框架构件和右侧托架框架构件，其中所述横向框架构件向所述作业线(23)的后方延伸以提供所述无障碍区域，从而允许沿向前方向移除管件柱。
15.根据权利要求1所述的钻探机，其中，所述顶部驱动系统进一步包括钻井操作升降机(160)，所述钻井操作升降机(160)与起下钻操作升降机不同，所述钻井操作升降机适于在它的操作位置在竖直方向将钻管保持在顶部驱动单元的旋转扭矩输出构件(126)下方的操作位置。
16.根据权利要求12所述的钻探机，其中，左侧指梁台装置(71)安装至所述井架的左侧侧部，右侧指梁台装置(72)安装至所述井架的右侧侧部。
17.根据权利要求1所述的钻探机，其中，所述钻探机包括管件排放装置(250)，所述管件排放装置(250)包括一个或多个可移动管件夹持器组件，所述一个或多个可移动管件夹持器组件具有一个或多个夹持器，所述夹持器适于夹持管件或管件柱并在指梁台装置与作业线之间移动管件或管件柱。
18.根据权利要求1所述的钻探机，其中，所述钻探机包括管件排放装置(250)，所述管件排放装置(250)包括一个或多个可移动管件夹持器组件，所述一个或多个可移动管件夹持器组件具有一个或多个夹持器，所述夹持器适于夹持管件或管件柱并在指梁台装置与作业线之间移动管件或管件柱，并且其中所述管件排放装置(250)包括结构框架，所述结构框架由实施为U形水平横截面井架的钻塔支撑在相对于钻台的升高的位置处，其中所述结构框架包括一个或多个水平轨道(254、255)，所述一个或多个水平轨道(254、255)延伸横跨井架的前侧并延伸横跨指梁台装置的前侧，所述管件排放装置进一步包括可移动管件夹持器组件(251、256、257)，所述可移动管件夹持器组件(251、256、257)由所述一个或多个轨道引导并且设置有一个或多个夹持器(252、253)，所述可移动管件夹持器组件(251、256、257)适于夹持管件柱并在指梁台装置与作业线之间移动管件柱，并且其中管件排放装置实施为在其钻井模式下及在其起下钻模式下允许顶部驱动系统通过。
19.根据权利要求16所述的钻探机，其中，所述管件排放装置的可移动管件夹持器组件设置有辅助绞盘(270)和绞盘驱动缆索(271)，其中所述可移动管件夹持器组件至少能够定位在一个位置，使得绞盘驱动缆索在井口(21)上方对齐，并且绞盘驱动缆索可以降低到钻台的井口从而使用所述管件排放装置的可移动管件夹持器组件上的辅助绞盘在井口上方或附近进行提升操作。
20.根据权利要求1所述的钻探机，其中，所述钻塔在其顶部设置有辅助起重机(300)，所述辅助起重机(300)具有基座和起重臂，所述基座固定至钻塔，而所述起重臂通过竖直轴线回转轴承而连接至基座以允许旋转起重臂，并且其中所述辅助起重机包括用于提升物体的绞盘和绞盘驱动缆索，辅助起重机实施为使得绞盘驱动缆索能够在顶部驱动系统的起下钻模式下沿着作业线竖直地穿过直到井口，从而允许使用辅助起重机用于在井口处或附近或朝向和远离井口的提升操作。
21.根据权利要求20所述的钻探机，其中，所述辅助起重机(300)为旋臂或悬臂起重机，其中所述起重臂在水平方向上持久地延伸，并且其中滑车沿着起重臂能够移动，所述滑车设置有滑轮和/或绞盘，滑车至少是能够定位的，使得经过所述滑轮和/或依附于所述绞盘的绞盘驱动缆索在远离所述作业线位置的位置上与作业线对齐。
22.根据权利要求1所述的钻探机，其中，所述钻塔为具有U形水平横截面的井架，所述井架具有左侧井架壁(11a)、后部井架壁(11b)和右侧井架壁(11c)并且具有开放的前部(12)，并且其中所述井架包括左侧竖直前柱和右侧竖直前柱(13a、d)以及后部角柱(13b、c)，每个前柱通过支架而连接到相应的后部角柱以形成井架的相应的侧壁，并且所述后部角柱通过支架彼此连接以形成井架的相应的后部壁，并且其中竖直轨道(17、18)固定至前柱中的每个，并且沿着所述竖直轨道引导移动托架。
23.根据权利要求1所述的钻探机，其中，所述顶部驱动系统进一步包括钻井操作升降机(160)，所述钻井操作升降机(160)与起下钻操作升降机不同，所述钻井操作升降机适于在它的操作位置在竖直方向将钻管保持在顶部驱动单元的旋转扭矩输出构件(126)下方的操作位置，其中所述钻井操作升降机从顶部驱动单元悬吊，其中钻井操作升降机通过一对连杆(161)或吊环悬吊，所述一对连杆(161)或吊环在它们的上端部枢转地连接，其中设置倾斜机构(163)，所述倾斜机构(163)接合在所述连杆上并且适于在倾斜定向与竖直定向之间移动所述连杆。
24.根据权利要求1所述的钻探机，其中，所述钻塔为井架，其中所述井架是具有左侧侧壁、右侧侧壁、后侧壁以及开放的前部的U形水平横截面井架，并且其中左侧指梁台装置(71)安装至所述井架的左侧侧部，右侧指梁台装置(72)安装至所述井架的右侧侧部，并且其中每个指梁台装置具有限定狭槽的指状件，所述狭槽在指梁台装置的前侧开口。
25.一种从钻井孔中起出钻管柱的方法，其中使用根据权利要求1至24中任一项所述的钻探机，所述方法包括以下步骤：
-通过滑动装置(22)将钻管柱(7)悬吊在钻井孔中，
-使顶部驱动系统(100)处于所述起下钻模式下，
-将所述移动托架(110)降低到初始接合水平，并且将所述起下钻操作升降机与所悬吊的钻管柱的顶端部连接，
-松开滑动装置(22)并提升移动托架，以便在井口上方拉起管件柱(4)，
-接合滑动装置(22)以悬吊钻管柱，
-在顶部驱动系统(100)保持在所述起下钻模式中的情况下，降低移动托架以便将起下钻操作升降机(150)移动到所述初始接合水平，以重新拉起下一个管件柱(4)，其中所述起下钻操作升降机沿作业线中的管件柱滑动至少直至所述顶部驱动系统位于管件柱的顶端部下方，
在该方法中，以下步骤中的至少一个步骤与所述移动托架的下降在时间上重叠地进行：
-通过靠近所述井口的所述管件连接上扣和卸扣装置(25)将提升的管件柱(4)与所悬吊的钻管柱分离，
-从作业线移除分离的管件柱，主要是在横向方向上，
-将管件柱放置在所述指梁台装置(71、72)中，
-当起下钻操作升降机已经达到所述初始接合水平时，将起下钻操作升降机连接至所悬吊的钻管柱的顶端部。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所分离的管件柱通过管件排放装置而被移动到所述指梁台中，并且其中在起下钻操作升降机已经下降到相应夹持器的高度水平下方之后，所述一个或多个夹持器，至少一个夹具与作业线中的管件柱接合。
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