CN108350726A - 井孔钻探设备的顶部驱动装置的维修 - Google Patents

Abstract

一种用于维修井孔钻探设备的顶部驱动装置的方法。所述设备包括：钻塔；具有钻井中心的钻台，钻管柱能够沿着作业线穿过所述钻井中心。滑车沿着竖直滑车轨道被引导。顶部驱动装置附接至滑车，并包括一个或多个顶部驱动器。移动臂组件包括基部和可伸长和可缩回的移动臂，其中基部由竖直移动臂轨道引导。移动臂具有环绕作业线的操作范围。移动臂组件适配成支撑钻井中心工具中的至少一个(例如铁钻工)和管件夹持器构件，并允许将钻井中心工具或管件夹持器构件置于作业线中。为了在顶部驱动装置的其余部分保持附接至滑车的同时从顶部驱动装置移除顶部驱动马达，操作移动臂组件和/或滑车以使顶部驱动马达在移动臂的操作范围内，操作移动臂到达顶部驱动马达，并且顶部驱动马达连接至移动臂，然后在顶部驱动马达与顶部驱动装置的其余部分断开连接时使用移动臂来支撑和/或提升、降低所述顶部驱动马达。

Description

井孔钻探设备的顶部驱动装置的维修

技术领域

本发明涉及井孔钻探设备的顶部驱动装置的维修，例如安装在海上钻井船上的井孔钻探设备。

背景技术

在WO2014/182140中公开了一种具有井孔钻探设备的海上船舶，其包括：

-钻塔，

-钻台，其具有钻井中心，钻管柱沿着作业线穿过所述钻井中心，

-至少一个竖直的滑车轨道，其由钻塔支撑，

-滑车，所述滑车沿着所述至少一个竖直滑车轨道被引导，

-顶部驱动装置，其连接至所述滑车，所述顶部驱动装置包括一个或多个顶部驱动马达，例如电动顶部驱动马达，所述顶部驱动装置适配成在钻管柱连接至所述顶部驱动装置时将旋转运动传递给钻管柱，

-提升装置，其适配成沿着所述至少一个竖直滑车轨道上下移动具有顶部驱动装置的滑车，其中，

-竖直移动臂轨道，其由钻塔支撑，

-移动臂组件，其包括基部以及可伸长和可缩回的移动臂，其中所述基部由所述至少一个竖直移动臂轨道引导，并且其中所述移动臂具有环绕所述作业线的操作范围，所述移动臂组件适配成支撑钻井中心工具中的至少一个，例如铁钻工，或适配成支撑管件夹持器构件，并且允许将所述钻井中心工具或管件夹持器构件置于作业线中，

-竖直移动臂驱动器，其适配成沿着所述竖直移动臂轨道移动所述移动臂的基部。

在本领域中，特别是在海上钻井领域中，由于设备故障造成的停机被认为是一个主要问题。虽然钻井或其他与井孔相关的操作涉及大量设备的使用，但研究似乎表明顶部驱动装置是造成不良停机的主要原因之一。

LeTourneau Technologies Drilling Systems公司将齿轮箱确定为这方面的重要部件，并开发出一种空心轴电动驱动马达，该空心轴电动驱动马达用作用于由马达驱动的旋转输出杆或套筒轴的直接驱动器。这除去了齿轮箱，但仍需要对马达进行特殊设计。

在US20130090200中也解决了顶部驱动器可靠性的问题，并公开了电动马达与旋转套筒轴之间的变速器的替代结构。

该领域的其他开发集中在增强的设备(包括顶部驱动器)维护计划，以防止发生故障。

尽管迄今为止在努力减少停机时间，但顶部驱动装置的故障仍然以牺牲钻井设备非常昂贵的停机时间为代价。

发明内容

本发明的第一方面旨在提出一些措施，所述措施允许减少由于顶部驱动器故障造成的停机时间和/或允许在日常维护期间增强顶部驱动器的可维修性。

本发明的第一方面提出了根据权利要求1的前序部分所述的方法，其特征在于，为了在顶部驱动装置的其余部分保持附接至滑车时从顶部驱动装置移除顶部驱动马达，操作移动臂组件和/或滑车以使顶部驱动马达在移动臂的操作范围内，移动臂延伸从而到达顶部驱动马达，并且顶部驱动马达连接至移动臂，然后在所述顶部驱动马达与顶部驱动装置的其余部分断开时使用移动臂来支撑和/或提升、降低所述顶部驱动马达。

本发明的第一方面的具有创造性的方法基于这样的认识：通过利用移动臂促进顶部驱动马达的移除，同时顶部驱动装置的其余部分保持附接至滑车，这样任何维修所需要花费的时间和精力可以大大减少。

特别是当今使用的重型顶部驱动器包括一个或多个电动马达，例如两个马达，每个马达的额定功率超过300千瓦。例如NOV的TDS-11SA交流顶部驱动器具有两个400kW的交流马达。这些马达安装在变速器壳体的顶部，旋转杆或套筒轴从所述变速器壳体的下方突出。变速器壳体连接至吊环，该吊环允许从绞盘的钩子和缆索式提升装置悬吊顶部驱动器。在顶部驱动器的后部安装有滑动滑车，其可沿着单个竖直导轨滑动。

本发明的第一方面提出，在顶部驱动装置的马达失效的情况下和/或在需要从顶部驱动装置移除马达以得以进入顶部驱动装置的另一部分(例如齿轮箱、止推轴承等)的情况下，移动臂组件被用作移除马达的操纵器。

应该理解的是，当需要更换附接至滑车的顶部驱动装置中的马达时，也可以使用相同的移动臂组件，例如当使用备用顶部驱动马达来更换发生故障的马达时。

相应的顶部驱动马达与移动臂之间的连接可以通过使用吊索、链条、钢绳或其他柔性元件来建立。例如，移动臂的末端设有钩子，然后马达从该钩子悬吊。

取代简单地从移动壁悬吊相应的顶部驱动马达，优选地在移动臂与相应的顶部驱动马达之间建立直接的机械联接和固定，使得移动臂完全地且直接地控制所联接的顶部驱动马达的运动。例如在海上领域，这种方法可以避免因为船只可能受到海况引起的运动而引起的任何摆动的问题。根据这种观点，提出了顶部驱动马达例如永久性地或仅在维修期间临时性地安装有联接器部件，所述联接器部件与安装在移动臂上的相应的联接器部件配合，使得马达与移动臂机械地整合在一起并完全地且直接地跟随移动臂的任何运动。

在一个实施方案中，联接器部件与马达的定子外壳整体结合，但在另一个实施方案中，马达安装在副框架中，所述副框架设置有机械联接器部件。这将允许更容易地实施本发明，因为与目前使用的顶部驱动马达相比，这不需要改变或者仅稍微改变马达。

最优选的是一个或多个钻井中心工具(例如铁钻工)和/或管件夹持器构件由相同的移动臂操纵，该一个或多个钻井中心工具设置有与顶部驱动装置的一个或多个马达类似的联接器部件。

例如在竖直轴线电动顶部驱动马达中，可以设想，机械联接器部件临时性地或永久地布置在马达壳体的侧部上，使得移动臂可以与配合的机械联接器部件联接。将这样的机械联接器部件布置在竖直马达壳体的侧部上可以是有利的，这是因为它不需要马达上方的头部空间，例如在将马达悬吊在移动臂的端部的下方时将需要马达上方的头部空间。在竖直马达壳体上的联接器部件的侧向布置在具有一个或多个顶部驱动马达的顶部驱动装置的实施方案中也是有利的，具有竖直轴线的每个顶部驱动马达安装在齿轮箱或变速器壳体下方，旋转杆或套筒轴从所述壳体向下延伸，例如在两个顶部驱动马达之间的空间中延伸。

本发明的第一方面设想了一个实施方案，其中使用具有一个或多个马达的顶部驱动装置，例如电动马达，马达配备有与移动臂的联接器部件配合的移动臂联接器部件，例如类似于用于将挖掘机铲斗联接至挖掘机的臂部的联接器部件。例如，马达上的连接器部分包括彼此上下平行的两个销，并且移动臂上的联接器部件具有接合在一个销子(例如上部销子)上的钩子部件和接合在另一个销子(例如第二或下部销)上的钩子部件。

在一个实施方案中，顶部驱动装置和/或滑车在一个或多个顶部驱动马达附近设置有一个或多个平台(例如带有栏杆)，从而允许在顶部驱动装置连接至滑车时作业人员进入顶部驱动马达。例如提供用于操纵顶部驱动马达的移动臂的遥控器，该遥控器由站在靠近相应马达的平台上的操作人员操作。

例如一个或多个电动顶部驱动马达竖直地布置在附接至滑车的顶部驱动装置中，即它们的轴线垂直，每个马达的联接器部件包括水平方向上的两个销子，用以与移动臂的配合联接器部件接合，例如像挖掘机铲斗快速连接。

移动臂可以是专用支撑钻井中心工具的移动臂，其包括适配成支撑钻井中心工具的重量的移动臂。例如，该移动臂组件主要用于在移动臂的延伸位置处并在钻井中心上方支撑铁钻工。然后设想，在顶部驱动马达必须被移除的情况下，将滑车降低，从而使得顶部驱动马达到达移动臂。然后，移动臂与铁钻工工具分离，则该臂用来联接至驱动马达并且在从顶部驱动装置将马达移除的过程中支撑和/或提升马达。

在一个实施方案中，所述至少一个竖直移动臂轨道被构造成使得在本发明的用于操纵顶部驱动马达的方法中所使用的所述移动臂可以在其他时刻与管件夹持器构件联合操作(例如，如WO2014/182140中所公开的)，使得移动臂组件用作管件排放装置的管件排放组件。在此，管件排放装置可以包括处于不同高度的多个这种移动臂组件，例如处在共同的竖直移动臂轨道上，用以操纵多节管件，例如“三节”或“四节”。然后管件排放装置适配成通过管件排放组件夹持并保持钻探管件，其中管件的重量分布在管件排放组件的移动臂上，并且其中管件排放装置适配成将管件放在管件存放架中以及将管件从管件存放架移除。

移动臂各自具有操作范围，所述操作范围至少允许将由所述第一和第二管件排放组件夹持的管件在钻探管件存放架和管件的与作业线对齐并位于钻井中心上方的位置之间转移，从而允许管柱(例如钻柱或套管柱)的建立和拆除。

在沿着滑车和顶部驱动装置的行进路径的侧部在竖直轨道上具有多个移动臂组件的实施方案中，可以使用一个移动臂组件来操纵备用马达，而另一个移动臂被用于操纵发生故障的马达。这可以进一步减少用备用马达更换发生故障的马达所需的时间。

例如备用顶部驱动马达存放在移动臂组件的操作范围内的专用室中，例如所述室设置有允许对备用顶部驱动马达进行测试的电气接头。例如备用顶部驱动马达室靠近钻台。优选的，备用马达配备一个机械联接器部件，例如像挖掘机铲斗一样，这允许直接机械连接至相应的移动臂，从而使用移动臂将备用马达移出所述室，然后将其带到顶部驱动装置。

在实施方案中，设想在顶部驱动装置的竖直行进路径的任一侧上存在竖直移动臂轨道，例如可视为左侧和右侧移动臂轨道。在每个所述轨道上设置有至少一个(优选两个或三个)移动臂组件，该移动臂组件沿着相应的轨道竖直移动。优选地，每个轨道上的至少一个移动臂(优选每个轨道上的所有移动臂)具有环绕作业线的操作范围。在一个实施方案中，管件存放架分别放置在顶部驱动装置的行进路径的左侧和右侧，其中在任一侧上的移动臂优选可释放地装备有管件夹持器构件，从而允许移动臂与管件排放装置在相应的存放架与作业线之间一起动作。

特别是在带有顶部驱动装置的组合中(该顶部驱动装置在其任一个侧部上具有顶部驱动马达)，设想了一种实施方案，其中在滑车和顶部驱动装置的行进路径的左侧上具有至少一个移动臂组件，而在右侧具有一个移动臂组件，使得左侧移动臂可以操纵一个或多个左侧马达，而右侧移动臂可以操纵一个或多个右侧马达。

当马达与顶部驱动装置分离同时顶部驱动装置的其余部分保持附接至根据本发明的方案的滑车时，可能需要使用第二移动臂组件，例如在另一侧的移动臂组件，用以稳定顶部驱动器和/或滑车。例如当移除重型马达时，质量分布的变化可能导致一些部件的过载，这则可以通过使用第二移动臂来抵消。例如为了稳定的目的，另一侧上的组件的移动臂机械地联接到位于另一侧上的顶部驱动马达。在替代方案中，通过保持齿轮箱或变速器壳体的移动臂可以实现稳定。

应该认识到，如果顶部驱动装置的一个或多个马达可以通过移动臂而容易地接近，则本发明的第一方面的具有创造性的方法是最有效的。例如滑车具有框架或与框架整体结合，该框架允许移动臂侧向接近顶部驱动装置的一个或多个马达。

例如顶部驱动器的一个或多个马达竖直地布置其轴线，例如其中马达壳体的侧部配备有与移动臂上的联接器部件配合的联接器部件。

在优选实施方案中，使用顶部驱动装置，其中一个或多个顶部驱动马达安装在顶部驱动装置的相对的侧部处，例如在顶部驱动装置的每个侧部具有一个或两个马达。

例如顶部驱动装置与齿轮箱或变速器壳体一起使用，所述一个或多个马达(其轴线处于竖直)通过螺栓(例如穿过在马达的一个端部的安装法兰)而被固定至齿轮箱或变速器壳体。

在顶部驱动装置的相对的侧部处具有顶部驱动马达的实施方案中，例如在顶部驱动装置的每个侧部设置一个或两个马达，可以设想在钻井设备中设置两个不同的移动臂装置，一个或第一移动臂装置的操作范围允许联接到位于左侧的一个或多个顶部驱动马达，而另一个或第二移动臂的操作范围允许联接到位于右侧的一个或多个顶部驱动马达。

在一个实施方案中，两个或更多个移动臂组件安装在由钻塔支撑的一个或多个竖直移动臂轨道的共同组上，移动臂轨道延伸超过这样的高度，该高度使得存放在存放架中的多节管件可以由作为管件排放装置的一部分一起动作的两个移动臂组件的夹持器构件夹持。

在一个实施方案中，该设备包括至少一个管件存放架，其适配成在其中以竖直方向存放多节管件，例如三节或四节。在此，多个移动臂组件沿着所述至少一个竖直滑车轨道布置在竖直移动臂轨道上，竖直移动臂轨道沿着具有顶部驱动装置的所述滑车的竖直行进路径的侧部，所述移动臂中的至少两个适配成设置有管件夹持器构件，所述移动臂轨道延伸超过这样的高度，该高度使得存放在存放架中的多节管件可以由作为管件排放装置的一部分一起动作的移动臂组件的夹持器构件夹持。

例如三个移动臂组件安装在一或多个竖直轨道的共同组上，优选地，所述移动臂组件中的每个构造成在从附接到滑车的所述顶部驱动装置移除所述顶部驱动马达的过程中操纵顶部驱动马达。然而，当进行顶部驱动马达的移除时，将滑车降低至靠近钻台上方的高度被认为是有利的，这例如便于作业人员接近顶部驱动装置。

通常，如果多个移动臂组件在一个或多个竖直轨道的共同组上以彼此上下设置的方式存在，则认为有利的是，最下部的移动臂组件被用于操纵顶部驱动马达，这是因为这将以与使顶部驱动马达降低，例如降低到钻台平面上。

应该理解的是，在竖直移动臂延伸到显著高度的实施方案中，如WO2014/182140所示，甚至可以在管件在钻台上方竖起的同时进行移除顶部驱动马达的方法。例如在海上钻井中，可能需要将钻柱竖起，例如在钻台上方超过4米，以确保底部钻具组件不会接触钻孔底部或其中的堵塞物。然后带有顶部驱动装置的滑车不能下降靠近钻台。然而，移动臂仍然能够到达顶部驱动马达并且可用于顶部驱动马达的移除。在一个或多个竖直移动臂轨道具有足够高度的情况下，可以在滑车的任何高度处沿着所述滑车相对于钻塔的竖直移动范围进行相同的操纵。

如WO2014/182140中所公开的，优选地，在设置多个移动臂组件的情况下，这些移动臂组件在结构上相同或至少包含相同的主要部件，如移动臂本身。

在一个实施方案中，滑车设置有支撑顶部驱动装置的刚性框架，其中框架具有顶部框架构件，该顶部框架构件由提升装置的一个或多个绞盘驱动缆索悬吊。例如顶部框架构件以并排布置方式承载多个滑轮，滑轮具有共同的水平旋转轴线。

在一个实施方案中，所述框架包括下部框架构件，所述下部框架构件从所述顶部框架构件下方间隔开，所述下部框架构件通过前部框架构件和后部框架构件刚性地连接至所述顶部框架构件。

在一个实施方案中，优选地，下部框架构件垂直于顶部框架构件上的多个滑轮的旋转轴线延伸。这个实施方案例如与顶部驱动装置相结合是有利的，其中两个竖直轴线电动顶部驱动马达布置在齿轮箱或变速器壳体下方，例如左侧马达和右侧马达，其中所述马达在竖直投影中位于下部框架构件的相对的侧部上。以这里描述的方式移除这些马达是比较便利的，这是因为马达一旦与壳体分离就能够容易地相对于齿轮箱或变速器壳体降低。应该理解的是，所述降低可以通过升高滑车和/或降低相应的移动臂组件来进行。

在一个实施方案中，下部框架构件(例如具有两个平行的下部框架梁)支撑可旋转头部夹具组件，该头部夹具组件具有中心开放的本体，中心开放的本体具有穿过其中的竖直通道，该竖直通道允许从作业线中并在管件的顶端部上方降低头部夹具组件，所述头部夹具组件例如在钻井作业期间通过排放装置或者通过从钻台安装的滑动装置悬吊的管柱的顶端部而被定位在作业线中。可旋转头部夹具组件设置有工具接头保持器组件，该工具接头保持器组件实施成将工具接头或箱形构件轴向地保持在管件的顶部，同时工具接头或箱形构件保持可用于接近顶部驱动装置的套筒轴或旋转杆。

优选地，可旋转头部夹具组件设置有止推轴承，当顶部驱动装置的套筒轴或旋转杆(例如通过螺纹连接，并且例如利用保护接头)而连接至工具接头或箱形构件时，所述止推轴承适配成在钻井过程中支撑钻管柱的负载。这种布置可以省去顶部驱动装置自身中的止推轴承，并且将所述止推轴承安装在框架的下部框架构件中或安装在框架的下部框架构件上。可旋转头部夹具组件因此可以可旋转地支撑整个管柱并且允许由顶部驱动装置的旋转杆或套筒轴施加的整个管柱的旋转运动。

与现有装置相比，设置具有止推轴承的可旋转头部夹具组件使顶部驱动装置的复杂性降低，在现有装置中止推轴承位于装置的壳体内并且非常难以接近和更换。

本发明设想了一个如下的实施方案，其中包括止推轴承的可旋转头部夹具组件优选地实施为可更换单元，其例如具有在其中安装有该组件的止推轴承和中心开放的本体的壳体，并且其中所述壳体被置于下部框架构件的容纳器中。例如，所述容纳器是下部框架构件中的顶部敞开的空腔。

顶部驱动装置可安装在框架内，以便通过一个或多个竖直位移致动器相对于框架竖直地移动，所述竖直位移致动器例如适配成在一侧的套筒轴或旋转杆与另一侧的从可旋转头部夹具组件悬吊的管件的工具接头或箱形构件之间的螺纹连接的形成或断开过程中对顶部驱动装置的降低和升高进行控制。

在一个实施方案中，柔性第一钻井流体软管在一个端部连接至安装在滑车上的刚性管件，另一个柔性第二钻井流体软管连接在所述刚性管件与竖直可移动顶部驱动装置(例如连接到其流体旋转头)之间。应该理解，后者柔性第二钻井流体软管可能相当短。可以为将要连接到顶部驱动装置的任何液压和/或电力管路提供相同的布置。以这种方式，竖直可移动顶部驱动装置不受长的第一钻井流体软管和其他管路的重量的影响，如果钻井设备例如是实施为操纵三节管件或四节管件，那么第一钻井流体软管和其他管路的重量可能是相当大的。

在一个实施方案中，设想顶部驱动装置包括齿轮箱或变速器壳体以及安装到所述壳体的两个或更多个竖直轴线电动马达，例如在顶部驱动装置的每个侧部具有一个马达。例如一个或多个竖直轴线电动马达布置在齿轮箱或变速器壳体的下方，例如每个马达在顶部驱动装置的侧部，旋转杆或套筒轴从齿轮箱或变速器壳体向下延伸到所述向下悬垂的顶部驱动马达之间的空间中。这种布置可以允许减小顶部驱动装置和/或相关框架的高度。

在一个实施方案中，框架包括长形顶部框架构件以及从所述顶部框架构件悬垂的单个的竖直后部框架构件，所述长形顶部框架构件支撑多个缆索滑轮以使得这些滑轮围绕与作业线相交的共同水平轴线旋转。然后滑车连接(例如作为焊接结构永久地连接)到所述后部框架构件。该框架还包括单个竖直前部框架构件以及单个下部框架构件，所述单个下部框架构件连接到所述前部竖直框架构件和后部竖直框架构件的下端部。顶部驱动装置然后可以由沿着前部和后部竖直框架构件的两个竖直轨道来引导，用以相对于框架竖直移动，并且如果存在的话相对于由下部框架构件支撑的可旋转头部夹具组件竖直移动。

在一个实施方案中，设想移动臂组件被用来与可移除的可旋转头部夹具组件联接，例如一个或多个吊索安装在移动臂组件与可旋转头部夹具组件之间。在另一个实施方案中，设想将机械联接器部件临时固定至可移除头部夹具组件，从而允许直接机械连接至移动臂上的配合联接器部件。

优选地，顶部驱动装置可以相对于可旋转头部夹具组件升高一定高度，使得头部夹具组件可以从下部框架构件中或下部框架构件上的顶部敞开的容纳器空腔中提升出来。

本发明的第一方面进一步涉及具有根据权利要求9所述的顶部驱动装置的井孔钻探设备。

本发明的第一方面进一步涉及以下的组合：

-顶部驱动装置，其具有设置有机械联接器部件的顶部驱动马达，

-移动臂组件，其包括基部和可伸长和可缩回的移动臂，其中所述基部适配成由至少一个竖直移动臂轨道引导，并且其中移动臂设置有机械联接器部件，所述机械联接器部件与顶部驱动马达上的联接器部件配合，使得马达与移动臂机械地整体结合，而且完全地并直接地跟随移动臂的任何运动。

本发明的第二方面涉及如权利要求15所述的井孔钻探滑车与顶部驱动装置的组合。

如参照本发明的第一方面所说明的，这种滑车和顶部驱动器组合的可维护性可以通过提供一种可旋转头部夹具组件而得以加强，该可旋转头部夹持组件具有吸收作业线中的钻柱的竖直载荷的止推轴承，其中可旋转头部夹具组件由顶部驱动装置下方的框架支撑。该布置允许在顶部驱动装置本身中省去止推轴承，例如允许在顶部驱动装置中存在较轻的止推轴承或在顶部驱动装置中完全没有止推轴承。如果存在于顶部驱动装置中，那么任何止推轴承在操作使用期间将大大减小负荷，并因此与现有设计相比，比较不容易发生磨损。而且，如这里所说明的，与位于顶部驱动装置的齿轮箱或变速器壳体中的这种轴承相比，可旋转头部夹具组件中的止推轴承可更容易接近。在一个实施方案中，可旋转头部夹具组件易于作为一个单元进行更换，从而允许该单元与框架或框架的其余部分分离，例如由备用可旋转头部夹具组件单元进行更换。

本发明的第二方面提供了一种组合，其包括：

-滑车，其适配成沿着至少一个竖直滑车轨道被引导，

-顶部驱动装置，其附接至滑车，所述顶部驱动装置包括：

-一个或多个顶部驱动马达，例如电动顶部驱动马达，

-齿轮箱或变速器壳体，

-旋转杆或套筒轴，其由所述一个或多个顶部驱动马达驱动，

其中所述顶部驱动装置适配成当钻管柱连接至顶部驱动装置的所述旋转杆或套筒轴时将旋转运动施加至钻管柱，

其中，优选地，所述滑车包括具有顶部框架构件的框架，所述顶部框架构件适配成由提升装置的一个或多个绞盘驱动缆索悬吊，

其中所述框架在所述顶部驱动装置下方支撑可旋转头部夹具组件，所述可旋转头部夹具组件设置有中心开放的旋转本体，其具有穿过其中的竖直通道，该竖直通道允许在作业线中并在管件的顶端部上方降低可旋转头部夹具，

其中可旋转头夹组件设置有保持器组件，例如工具接头保持器组件，其实施为轴向地保持管件的顶端部，例如保持在顶端部的工具接头或箱形构件，同时顶端部例如工具接头或箱形构件保持能够用于接近顶部驱动装置的旋转杆或套筒轴，例如所述工具接头或箱形构件具有肩部，并且所述可旋转头部夹具组件具有例如在所述肩部下方与所述肩部接合的一个或多个可移动保持器，

其中当顶部驱动装置的套筒轴或旋转杆(例如通过螺纹连接，并例如利用保护接头)连接至钻柱的顶端部例如连接至顶端部的工具接头或箱形构件时，所述可旋转头部夹具组件设置有适配成在钻井过程中支撑钻管柱的负载的止推轴承。

在一个实施方案中，可以设想，一个特殊接头，即一个相对较短的管件，连接到钻探管件(例如钻管)的顶端部，其中特殊接头适配成与保持器组件以及与顶部驱动的旋转杆或套筒轴配合。在一个实施方案中，所述接头在其上端部具有类似于或相同于位于钻探管件(例如钻管)的端部处的这种工具接头或箱形构件的工具接头或箱形构件。例如该接头具有螺纹部分，该螺纹部分适配成与顶部驱动装置的旋转杆或套筒轴的螺纹部分螺纹拧在一起。在另一个实施方案中，所述接头和旋转杆或套筒轴缺少配合螺纹部分而具有其他转矩传递配合部分，例如所述接头具有非圆柱形部分，并且所述旋转杆或套筒轴具有配合部分，例如像六角键，例如像带球头的六角键。

在一个实施方案中，滑车包括环形框架，所述框架具有：

-顶部框架构件，其适配成从提升装置的一个或多个绞盘驱动缆索悬吊，

-下部框架构件，其从所述顶部框架构件下方间隔开，

-第一框架构件和第二框架构件，所述第一框架构件和第二框架构件将所述下部框架构件连接至所述顶部框架构件，例如所述第一框架构件和第二框架构件分别是前部框架构件和后部框架构件，或者例如所述第一框架构件和第二框架构件分别是左侧框架构件和右侧框架构件，

其中所述顶部驱动装置大致布置在环形框架的开口内，

并且其中所述下部框架构件支撑可旋转头部夹具组件。

在一个实施方案中，所述可旋转头部夹具组件包括实施为可更换单元的止推轴承。例如该单元具有壳体，所述止推轴承和组件的中心开放的本体安装在所述壳体中，所述壳体置于滑车的框架的下部框架构件的容纳器中。例如所述容纳器是下部框架构件中的顶部敞开的空腔。在另一个实施方案中，其中下部框架构件与包括止推轴承的可旋转头部夹具组件整体结合为可更换单元，使得下部框架构件成为与头部夹具组件整体结合的托架。

在一个实施方案中，所述顶部驱动装置安装在滑车的框架内，以便通过一个或多个竖直位移致动器相对于框架竖直地移动，例如适配成在一侧的套筒轴或旋转杆与另一侧的从可旋转头部夹具组件悬吊的管件的工具接头或箱形构件(例如安装在常规钻管的顶部的接头)之间的螺纹连接的形成或断开过程中对顶部驱动装置的降低和升高进行控制。

在一个实施方案中，设置一个或多个竖直致动器，其允许相对于所述可旋转头部夹具组件竖直地移动至少所述旋转杆或套筒轴。这种设计基于这样的见解，例如它可能有利于应用伸缩旋转杆或套筒轴，例如花键旋转杆，其例如类似于浮动套筒轴，并且允许顶部驱动器的其余部分固定的安装在滑车的框架中。

在一个实施方案中，所述组合包括一个或多个竖直致动器，所述竖直致动器适配成在一侧的套筒轴或旋转杆与另一侧的从可旋转头部夹具组件悬吊的管件的工具接头或箱形构件之间的螺纹连接的形成或断开过程中对旋转杆或套筒轴的相对降低和升高进行控制。

在其中顶部驱动装置相对于滑车的框架竖直移动的实施方案中，提供这样的布置可能是有利的，其中柔性第一钻井流体软管从升高位置悬吊并悬挂在开口环中，该软管在其端部连接至安装在滑车上的刚性管件，其中更短的柔性第二钻井流体软管连接在所述刚性管件与竖直可移动顶部驱动装置之间，例如连接到竖直可移动顶部驱动装置的流体旋转头。

在一个实施方案中，保持器组件包括枢转杆，所述枢转杠杆围绕旋转本体上的水平支点枢转，并且适配成利用该枢转杠杆的内端部而接合在位于管件的顶端部(其已插入旋转本体的开放的中心)上的肩部的下方。还可以设想其他设计，例如具有可水平滑动的保持器构件，例如像隔水管卡盘中的滑动挡块。

本发明的第二方面还涉及一种如本文所述的具有可旋转头部夹具组件的可更换单元，该单元适配成可释放地连接至井孔钻探滑车的框架。

本发明的第二方面还涉及一种用于钻探井孔的方法，其中使用如本文所述的滑车和顶部驱动装置的组合。

本发明的第二方面还涉及一种用于钻探井孔的方法，其中使用如本文所述的滑车和顶部驱动装置的组合，其中，当钻柱的顶端部由其保持器组件轴向地保持时，钻柱从可旋转头部夹具组件悬吊，并且其中通过顶部驱动装置将旋转运动施加到钻柱，其中旋转杆或套筒轴连接至钻柱的顶端部。在此，钻柱的竖直载荷至少大部分被可旋转头部夹具组件的止推轴承吸收并且经由滑车的框架传递到钻井设备的提升装置。

本发明的第二方面还涉及一种用于维修如本文所述的滑车和顶部驱动装置的组合的方法，其中可旋转头部夹具组件被实施为可更换单元，并且其中在例行维修的情况下，所述单元利用可旋转头部夹具组件而被另一个可更换单元替换。

本发明的第三方面涉及井孔钻探滑车和顶部驱动装置的组合，所述组合包括：

-滑车，其适配成沿着至少一个竖直滑车轨道被引导，

-顶部驱动装置，其附接至所述滑车，所述顶部驱动装置包括一个或多个顶部驱动马达，例如电动顶部驱动马达，其适配成在钻管柱连接至所述顶部驱动装置时将旋转运动施加到钻管柱，

其中所述滑车包括环形框架，所述框架具有：

-顶部框架构件，其适配成由提升装置的一个或多个绞盘驱动缆索悬吊，例如选择性地可释放和/或永久固定到所述顶部框架构件的直接连接的缆索滑轮，或者所述顶部框架构件例如通过传送滑轮组的钩子而可接合，

-下部框架构件，其从所述顶部框架构件下方间隔开，

-第一框架构件和第二框架构件，所述第一框架构件和第二框架构件将所述下部框架构件连接至所述顶部框架构件，其中所述第一框架构件和第二框架构件分别是前部框架构件和后部框架构件，或者所述第一框架构件和第二框架构件分别是左侧框架构件和右侧框架构件，

其中可能地，所述顶部框架构件、下部框架构件以及第一框架构件和第二框架构件形成刚性的环形框架，或者其中可能地，所述下部框架构件可释放地连接到所述第一框架构件和第二框架构件，

其中可能地，下部框架构件垂直于顶部框架构件延伸，

其中顶部驱动装置大致布置在环形框架的开口内，

并且其中所述顶部驱动装置包括：

-齿轮箱或变速器壳体，

-第一例如左侧顶部驱动马达和第二例如右侧顶部驱动马达，其中这些马达布置在齿轮箱或变速器壳体的下方，

其中第一顶部驱动马达和第二顶部驱动马达在竖直投影中布置在下部框架构件的相对的侧部上。

这种布置允许容易地接近顶部驱动马达，例如考虑到它们的维修和/或更换，其可能涉及参考本发明的第一方面在此讨论的一个或多个方法。优选地，如果框架允许从下方不受阻碍地接近顶部驱动马达，则还可以设想，例如为了更换马达，将滑车降低，直到使马达停靠在可被运输到钻台上的托架上。例如该托架是滑行推车，例如滑行推车可由相关轨道而运输到滑车下方的位置，以便在滑车朝着钻台下降时接收顶部驱动马达。然后可以使马达停靠在托架上并与顶部驱动装置的其余部分(例如与齿轮箱或变速器壳体)分离，并被运走，例如运送到维修室。可以使用相同或相似的托架将备用马达带到钻台上，例如使用滑行推车。

在本发明的第三方面的实施方案中，下部框架构件承载如本文所述的可旋转头部夹具组件。可能的是，所述下部框架构件与可旋转头部夹具组件整体结合。可能地，具有整体结合的可旋转头部夹具组件的所述下部框架构件可释放地固定到第一框架构件和第二框架构件。

在本发明的第三方面的实施方案中，包括止推轴承的可旋转头部夹具组件实施为可更换单元，例如所述可更换单元具有壳体，所述止推轴承和组件的中心开放的本体安装在所述壳体中，并且其中所述壳体置于所述下部框架构件的容纳器中，例如所述容纳器是下部框架构件中的顶部敞开的空腔。

在本发明的第三方面的实施方案中，顶部驱动装置安装在框架上或安装框架内以通过一个或多个竖直位移致动器相对于框架竖直移动，所述竖直位移致动器例如适配成在一侧的套筒轴或旋转杆与另一侧的从可旋转头部夹具组件悬吊的管件的工具接头或箱形构件之间的螺纹连接的形成或断开过程中对顶部驱动装置的降低和升高进行控制。

在本发明的第三方面的实施方案中，从升高位置悬吊并悬挂在开口环中的柔性第一钻井流体软管在其端部处可连接至安装在滑车上的刚性管件，其中更短的柔性第二钻井流体软管连接在所述刚性管件与竖直可移动顶部驱动装置之间(例如连接到所述竖直可移动顶部驱动装置的流体旋转头)。

本发明的第三方面还涉及一种井孔钻探顶部驱动装置，其包括：

-齿轮箱或变速器壳体，

-竖直轴线顶部驱动马达，例如电动马达，所述马达在相对的侧部处，例如在顶部驱动装置的侧部处，安装在齿轮箱或传动装置壳体下方，

-旋转杆或套筒轴，其从齿轮箱或变速器壳体向下延伸到所述悬垂的顶部驱动马达之间的空间中，

-钻井流体旋转头，其布置在壳体的顶侧。

在进一步的发展中，所述组合还包括如本文所述的可旋转头部夹具组件。

在进一步的发展中，该组合包括一个或多个竖直致动器，其允许相对于可旋转头部夹具组件来竖直移动旋转杆或套筒轴(例如整个顶部驱动装置)，用于在一侧的旋转杆或套筒轴与另一侧的由可旋转头部夹具保持的管件的工具接头或箱形构件之间的螺纹连接的形成或断开。

本发明的第四方面涉及一种设有顶部驱动装置的井孔钻探滑车，其中滑车适配成沿着至少一个竖直滑车轨道被引导，并且其中滑车包括框架，其中顶部驱动装置附接到所述滑车的框架，所述顶部驱动装置包括：

-一个或多个顶部驱动马达，例如电动顶部驱动马达，

-齿轮箱或变速器壳体，

-旋转杆或套筒轴，其由所述一个或多个顶部驱动马达驱动，

所述顶部驱动装置适配成当钻管柱连接到所述顶部驱动装置的所述旋转杆或套筒轴时将旋转运动施加到钻管柱，

并且其中顶部驱动装置安装成可通过一个或多个竖直位移致动器相对于框架竖直移动，所述竖直位移致动器例如适配成在一侧的套筒轴或旋转杆与另一侧的管件的工具接头或箱形构件之间的螺纹连接的形成或断开过程中对顶部驱动装置的降低和升高进行控制。

第四方面的井孔钻探滑车可以包括参照本发明的其他方面在这里讨论的一个或多个技术特征。

本发明的第四方面还涉及一种设置有所述钻井滑车的井孔钻探设备，所述井孔钻探设备还包括钻塔，例如井架，其中柔性第一钻井流体软管从钻塔的升高位置悬吊并悬挂在开口环中，所述第一钻井流体软管在其端部处连接至安装在滑车的框架上的刚性管件，其中更短的柔性第二钻井流体软管连接在所述刚性管件与竖直可移动顶部驱动装置之间(例如连接到竖直可移动顶部驱动装置的流体旋转头)。

在本发明第四方面的滑车的实施方案中，设置如本文所述的可旋转头部夹具组件，并且其由滑车的框架支撑在顶部驱动装置的旋转杆或套筒轴的下方。

本发明还涉及钻井设备、组合、顶部驱动装置和/或方法等，其包括本发明的各方面的特征的组合，例如，如所附权利要求中所述和/或如附图所示。

附图说明

现在将参照附图来描述本发明及其方面。在附图中：

-图1示出了具有根据本发明的顶部驱动装置的井孔钻探设备，

-图2A以侧视图示出了图1的设备的滑车和顶部驱动装置，

-图2B从后部视图示出了图1的设备的滑车和顶部驱动装置，

-图3A示出了设置有管件夹持器构件的图1的设备的移动臂组件，

-图3B示出了图3A的移动臂的机械联接器部件和管件夹持器构件的配合，

-图3c示意性地示出了设置有机械联接器部件的电动顶部驱动马达，该机械联接器部件适配成联接至移动臂上的机械联接器部件，

-图4从上方示出了图1的设备的钻塔、滑车和移动臂组件，

-图5以立体图示出了图1的设备的滑车和顶部驱动装置，

-图6示出了可旋转头部夹具组件的一个示例，

-图7a至图7c进一步示出了图6的可旋转头部夹具组件，

-图8以立体图示出了图1的设备的滑车和顶部驱动装置的替代实施方案。

具体实施方式

图1示出了具有根据本发明的顶部驱动装置的井孔钻探设备。设想所描绘的装置是用于执行海上钻井和/或其他井孔相关活动(例如修井)的海上钻井船的一部分。

从以下描述中将清楚地看出，为了清楚起见图1仅示出了移除了顶部驱动装置的滑车。其他图整体示出了滑车和顶部驱动装置。

该设备包括钻塔1，该钻塔1在此实施为具有闭合的波状钢结构的井架，在该井架本身的外部具有至少一条作业线。例如，如本领域中已知的那样，井架布置在钻井船的船井附近，或者布置在具有两条作业线(其沿着井架1的相对的外表面)的较大的船井的上方。

在替代设计中，钻塔被实施为在井架结构内具有作业线的塔架，该塔架例如具有置于船井上方的格状结构。

图1示出了具有钻井中心3的钻台2，钻管柱4、8可以沿着作业线5穿过钻井中心3，例如，滑动装置设置在该位置处。

井架1位于钻台2的设置有两个平行的竖直滑车轨道6、7的侧部。滑车10沿着滑车轨道6、7被引导。

顶部驱动装置30附接至滑车10。

顶部驱动装置30在该示例中包括两个电动顶部驱动马达31、32，所述两个电动顶部驱动马达31、32通过壳体33中的齿轮箱或变速器共同驱动旋转杆或套筒轴34。正如本领域已知的，套筒轴34(例如通过螺纹连接，例如通过保护接头)可连接至与作业线对齐的钻探管件的顶端部。由此，顶部驱动装置30能够将旋转运动和驱动扭矩施加到钻管柱。

设置提升装置50，该提升装置50适配成沿着竖直滑车轨道6、7上下移动具有顶部驱动装置的滑车。

左侧移动臂轨道60和右侧移动臂轨道61沿着所述竖直滑车轨道6、7而存在于具有顶部驱动装置30的滑车10的竖直行进路径的相对的侧部上。

在所述移动臂轨道60、61中的每个上设置有至少一个(这里优选为三个)移动臂组件70、71、72；80、81、82。如优选的，每个组件受到独立于同一轨道60、61上的任何其他组件的控制，其通过相应的移动臂组件竖直驱动器而沿相应的轨道竖直移动。

图3A示出了移动臂组件70的一个可能的实施方案，其优选地具有相同设计的其他组件71、72、80、81、82。

组件70是轨道60上的最下部的组件。组件70包括基部74，所述基部74可移动地安装在轨道60上。

该组件进一步包括可伸出和可缩回的移动臂75，在此是具有连接至基部74的第一臂部段75a以及一个或多个(在此为两个)可伸缩的第二臂部段75b和第三臂部段75c的伸缩臂。例如，这些臂部段可通过臂75的相关联的液压缸伸出。移动臂具有环绕作业线的操作范围，从而使得臂能够操作钻探管件和/或钻井中心设备或需要存在于或保持在作业线中的其他工具。

优选地，臂75(在此为第一臂部段75a)通过旋转轴承76连接至基部74，从而允许通过相关联的旋转驱动器围绕竖直轴线旋转所述臂。

组件70进一步包括移动臂组件竖直驱动器，在此具有一个或多个马达78，每个马达驱动与沿着轨道60延伸的齿条啮合的小齿轮。因此，所述基部可以沿着至少一个竖直移动臂轨道移动，并且具有马达78的驱动器足够强大，从而使得移动臂组件在作业线中承载至少1000kg，优选至少5000kg的负载。

在移动臂75的末端，在此为在第三部段75c的末端，设置有机械联接器部件79。

借助于联接器部件，移动臂组件70(在此为所描绘的移动臂组件中的每一个)能够支撑至少一个钻井中心工具(例如铁钻工85)或管件夹持器构件90，并且允许将所述钻井中心工具或管件夹持器构件置于作业线中。

由于这个原因，每个所述管件夹持器构件90和/或铁钻工85设置有机械联接器部件91(参见图3B)，该机械联接器部件91适配成与装配在移动臂75上的机械联接器部件79配合从而使得相应的夹持器构件、铁钻工或其他钻井中心工具固定至相应的移动臂，并完全地且直接地跟随移动臂的任何运动。

如图2A、图2B和图3C所示，可以设想，每个顶部驱动马达31、32还设置有(例如永久地或仅在维修期间临时地)机械联接器部件37、38，该机械联接器部件37、38适配成与安装在组件70的移动臂75上的机械联接器部件79配合，使得马达可以固定至移动臂，并完全地且直接地跟随移动臂的任何运动。

当马达与顶部驱动装置30的其余部分断开时，所述移动臂设计为承载顶部驱动马达31、32的重量，并且优选地还通过具有一个或多个马达76的驱动器来竖直地运输所述马达。

如所描绘的，可以设想的是，联接器部件79、37、38允许通过竖直相对移动将马达31、32连接至臂75，例如利用联接器部件79的一个或多个钩状部从马达31、32上的相应的提升凸台或提升销下方接合。可以理解的是，其他机械联接器装置也可以获得所述期望的马达与臂75之间的直接机械联接。

在较不优选的实施方案中，顶部驱动马达31、32没有直接机械固定至相应的移动臂，而是使用缆索或其他类似的柔性构件来将马达从移动臂悬吊。由一个柔性元件例如缆索而从该臂悬吊，但不能充分利用移动臂的运动控制和稳定性来对定位马达，这在船舶的运动可能造成问题的海上应用中尤其不利。

可以设想，顶部驱动马达31、32安装在顶部驱动装置中以布置在其相应的左侧侧部和右侧侧部上，从而允许一个或多个左侧移动臂组件70、71、72用于移除左侧顶部驱动马达31，并允许一个或多个右侧移动臂组件80、81、82用于移除右侧顶部驱动马达32。

可以设想，例如在顶部驱动马达31、32中的一个发生故障和/或需要通过移除马达而接近齿轮箱或变速器壳体的情况下，移动臂组件(例如最下部的组件70、80)在如下过程中使用：即从顶部驱动装置移除顶部驱动马达而顶部驱动装置的其余部分则保持附接至滑车10。

例如在该移除过程中，滑车10降低，使其靠近钻台2的上方。然后，操作移动臂组件70(已将所有的钻井中心工具和/或管件夹持器构件从移动臂组件70移除)，使得顶部驱动马达31处于移动臂70的操作范围内。然后，移动臂75延伸并到达顶部驱动马达31，并且顶部驱动马达31通过使联接器部件79与驱动马达31的相应联接器部件37配合而连接至移动臂75。然后在顶部驱动马达31与顶部驱动装置的其余部分断开时使用移动臂75来支撑和/或提升、降低该顶部驱动马达31。例如当滑车和/或顶部驱动装置的其余部分被提升以从装置30的其余部分清除马达31时，所述臂保持马达31。

在一个实施方案中，可以设想，如果一侧上的移动臂组件用于与顶部驱动马达联接并且移除顶部驱动马达，则另一侧上的移动臂组件用于稳定顶部驱动装置和/或滑车。例如该另一个移动臂组件联接至顶部驱动装置的另一侧上和/或齿轮箱/变速器的壳体上和/或滑车的部件或顶部驱动装置的框架上的顶部驱动马达，该顶部驱动马达不会被移除。例如滑车的框架同样具有一个或多个机械联接器部件，该机械联接器部件可机械地固定至一个或多个组件70、71、72、80、81、82的移动臂上的机械联接器部件。

可以设想，在一个实施方案中，该设备包括在移动臂组件(例如在轨道60、61中的一个上的最下部的组件)的操作范围内的备用顶部驱动马达和备用顶部驱动马达存放室。优选地，该备用马达永久地或临时地设置有机械联接器部件，该机械联接器部件将与移动臂上的机械联接器部件79配合以使备用顶部驱动马达固定至相应的移动臂。优选地，移动臂适配成用于将备用顶部驱动马达移出存放室然后将其带到顶部驱动装置，其中备用顶部驱动马达可以装配到顶部驱动装置以替代发生故障的顶部驱动马达。

如所描绘的，存在两个分别沿着井架10的相应侧的单个管件存放架110、120。这些架110、120中的每个都适配成以竖直方向存放多节管件(在此为三节管件8(大约36米))。

示出了每个竖直轨道60、61上的两个移动臂组件71、72、81、82装备有管件夹持器85。轨道60、62的高度至少使得上部组件72、82可以布置成在适当高度位置处夹持存放架110、120中的管件。

具有夹持器85的组件可以一致地操作，以作为管件排放装置的一部分从而允许运输钻探管件(例如在作业线与相应的存放架110、120之间的钻管或套管或其他钻探管件)。

滑车10设置有支撑顶部驱动装置30的刚性框架150。通常在所示的优选实施方案中，框架150在通过作业线5并垂直于井架的相邻侧的中央竖直平面中和/或通过轨道60、61的平面中形成刚性环。

框架150具有顶部框架构件151，该顶部框架构件151从提升装置50的一个或多个绞盘驱动缆索悬吊。在此，优选地，顶部框架构件151承载并排布置的多个传送滑轮51，滑轮51具有共同的水平旋转轴线。一个或多个提升缆索52在天车54的这些传送滑轮51与滑轮53之间延伸，一个或多个缆索52从天车54传递到一个或多个绞盘(未示出)。优选地，设置升沉补偿机构，其作用在一个或多个缆索52上以对滑车10和所附接的顶部驱动装置30进行升沉补偿。

框架包括从顶部框架构件151下方间隔的下部框架构件152，其通过前部框架构件153和后部框架构件154刚性地连接至顶部框架构件151。

下部框架构件152垂直于顶部框架构件上的多个滑轮51的旋转轴线延伸。这个实施方案例如有利地与顶部驱动装置结合，其中两个竖直轴线电动顶部驱动马达31、32(例如所示的左侧马达和右侧马达)布置在齿轮箱或变速器壳体33下方。

壳体33沿着框架构件153、154(例如通过框架构件153、154上的导轨)被引导，例如还吸收驱动马达31、32的反作用转矩。

优选地，这些马达31、32在竖直投影中位于下部框架构件152的相对的侧部上。以在此所描述的方式或以其他方式移除这些马达31、32是便利的，这是因为一旦所述马达31、32与壳体33分开就可以相对于齿轮箱或变速器壳体轻易地降低。应该理解的是，所述降低可以通过升高滑车和/或降低相应的移动臂组件来执行。

下部框架构件152(例如实施为具有两个平行的下部框架梁)支撑可旋转头部夹具组件140，该头部夹具组件140设置有中心开放的本体141，该本体141具有穿过其中的竖直通道，该竖直通道允许从管件8的顶端部上方或者从钻台安装的滑动装置悬吊的管柱的顶端部上方在作业线5中降低所述头部夹具组件140，例如在钻井操作期间通过具有夹持器构件90的排放装置将所述头部夹具组件140定位在作业线中。

可旋转头部夹具组件设有工具接头保持器组件，例如其中保持器在管件的工具接头或箱形构件的肩部下方接合，该保持器实施为将工具接头或箱形构件轴向地保持在管件的顶部，同时所述工具接头或所述箱形构件保持可到达顶部驱动装置30的套筒轴34或旋转杆的顶部。

优选地，可旋转头部夹具组件设置有止推轴承142，当顶部驱动装置的套筒轴34或旋转杆(例如通过螺纹连接，例如利用保护接头)而连接至工具接头或箱形构件时，所述止推轴承适配成在钻井过程中支撑钻管柱4的负载。这种布置可以省去顶部驱动装置自身中的止推轴承，并且将所述止推轴承安装在框架的下部框架构件中或下部框架构件上。可旋转头部夹具组件因此可以可旋转地支撑整个管柱并且允许由顶部驱动装置的旋转杆或套筒轴施加管柱的旋转运动。

设置与具有变速器和一个或多个顶部驱动马达31、32的顶部驱动器的结构分离的具有止推轴承142的可旋转头部夹具组件140，与现有装置相比，这使得顶部驱动装置30的复杂性降低，在现有装置中止推轴承位于装置30的壳体内并且非常难以接近和更换。

包括止推轴承142的可旋转头部夹具组件140优选地实施为可更换单元，所述可更换单元例如具有在其中安装有该组件的止推轴承和中心开放的本体的壳体，并且其中所述壳体被置于下部框架构件152的容纳器中。例如所述容纳器是下部框架构件中的顶部敞开的空腔。

例如可旋转头部夹具组件140设计为操纵至少1000吨重的作业线负载。

附图标记190表示扳手装置，其在进行螺纹连接的形成或断开时允许保持由组件140保持的工具接头或箱形构件。

顶部驱动装置30安装在框架150内，以便通过一个或多个竖直位移致动器39而相对于框架竖直地移动，所述竖直位移致动器39例如适配成在一侧的的套筒轴34或旋转杆与另一侧的从可旋转头部夹具组件140悬吊的管件的工具接头或箱形构件之间的螺纹连接的形成或断开过程中对顶部驱动装置的降低和升高进行控制。

参照图6、图7a至图7c，现在将更详细地讨论可旋转头部夹具140的实施方案。

头部夹具140在此包括：

-中心开放的旋转本体141，其限定了与作业线5成一直线的竖直通道141a，以允许钻柱的钻管或管件在作业线5中通过，例如装配到钻柱或钻管的顶端部以适配成钻柱的特殊接头，并且在其顶端部具有类似于构成钻柱的管件的工具接头或箱形构件；

-支撑旋转本体141的止推轴承143，其在井孔中沿着作业线5悬挂的钻管柱的满负荷下允许旋转本体141旋转；例如止推轴承的额定载荷为1000吨或更高；

-由旋转本体141支撑的多个可移动保持器142，以提供可旋转头部夹具140的操作模式和非操作模式。

在所示的实施方案中，可旋转头部夹具140包括支撑止推轴承143的壳体149，所述壳体由下部框架构件152支撑。可选地，下部框架构件152直接地通过止推轴承143支撑头部夹具140。无论哪种方式，下部框架构件152吸收所悬吊的钻柱的负载，然后通过框架构件153、154直接将负载传输至顶部框架构件151。顶部框架构件151由提升装置(例如绞盘和缆索提升装置)悬吊，在此提升装置具有附接至所述顶部框架构件151的传送滑轮51。在作业线5中从头部夹具140悬吊并由此由止推轴承143支撑的钻柱的竖直载荷或重量不经过顶部驱动装置30，这允许顶部驱动装置30(例如顶部驱动装置30的齿轮箱或变速器壳体)的结构简单且重量更轻。

在此，旋转本体141实施为具有支撑可移动钻管保持器142的凸缘顶端部141a的圆柱体141b。止推轴承143支撑旋转本体的凸缘顶端部41a。

此外，在所示的实施方案中并且作为优选地，在旋转本体141的底端部设置有附加的径向负载轴承144。轴承连接部149a是任选地与壳体149整合在一起的静态框架部件，所述轴承接头149a在中心开放的旋转本体(其底端部具有轴承144)的上侧连接止推轴承143。

在所示的实施方案中，下部框架构件还支撑扶正器，其具有布置在头部夹具140下方以扶正钻柱的一个或多个扶正器构件210。这种扶正器在本领域中是已知的。

可移动保持器142在非操作位置与操作位置之间是可移动的。在非操作位置(未示出)上，保持器142允许钻柱的管(例如安装至钻柱的特殊接头)穿过通道141a。在如图4所示的操作位置中，保持器142接合在管或管件(例如钻柱8的特殊接头)的工具接头或箱形部件8a的肩部8b的下方，钻柱8延伸穿过通道141a以由保持器142悬吊所述钻柱。

在所示的实施方案中，可移动保持器142均具有夹爪142a以接合在工具接头的肩部附近或位于肩部处的钻探管件上，夹爪142a优选地是可更换的夹爪，从而能够使直径和/或形状与钻管或工具的类型相配合。

在图7a至图7c中，以俯视图、立体图和侧视图示出了头部夹具的可能的实施方案。该头部夹具设置有两组，每组分别具有三个可移动钻管保持器142和142'。每组都适配成保持不同类型的管。这是有利的，因为这可以使一组处于非操作位置而另一组处于操作位置。

图6和图7a至图7c的可移动保持器142、142’例如被实施为包括臂部和支点的枢转杆，该支点142c固定至旋转本体141(在此为旋转本体141的凸缘141a上)。臂部的一个端部142a适配成在操作位置接合在管或管件上。在此，臂部的这个端部142a设置有夹爪142d。在非操作位置上具有与管通道成一直线的清空的区域以允许钻柱的管通过。臂部的另一个端部142b可由致动器146操作以使臂部的相对端部在操作位置与非操作位置之间移动。在此，致动器146被实施为接合在臂部端部142b上的可液压操作的指状件。

柔性第一钻井流体软管170从钻台10上的升高位置悬吊并悬挂在环中，并且在另一个端部处连接至安装在滑车上的刚性管件171。另一个更短的柔性第二钻井流体软管172连接在所述刚性管件171与竖直可移动顶部驱动装置30之间(例如连接到竖直可移动顶部驱动装置30的流体旋转头36a)。应该理解，后者流体软管172可能相当短。可以为将要连接到顶部驱动装置的任何液压和/或电力管路提供相同的布置。以这种方式，竖直可移动顶部驱动装置不受长的第一钻井流体软管和其他管路的重量的影响，如果钻井设备例如是实施为操纵三节管件或四节管件，那么长的第一钻井流体软管和其他管路的重量可能是相当大的。

示出了顶部驱动装置包括齿轮箱或变速器壳体33以及安装到该壳体的两个或更多个竖直轴线电动马达31、32，在此在顶部驱动装置30的每个侧部具有一个马达。一个或多个竖直轴线电动马达31、32布置在齿轮箱或变速器壳体33的下方，例如每个马达在顶部驱动装置的侧部，旋转杆或套筒轴34从齿轮箱或变速器壳体33向下延伸到所述向下悬垂的顶部驱动马达31、32之间的空间中。这种布置可以允许减小顶部驱动装置30和/或相关框架150的高度。

滑车在此作为永久焊接结构连接至后部框架构件154。

在一个实施方案中，设想移动臂组件被用来与可移除的可旋转头部夹具组件140联接，例如一个或多个吊索安装在移动臂组件140与可旋转头部夹具组件之间。在另一个实施方案中，设想将机械联接器部件临时固定至可移除头部夹具组件140，从而允许直接机械连接至移动臂上的配合联接器部件79。

优选地，顶部驱动装置30可以通过致动器39相对于可旋转头部夹具组件140升高一定高度，使得头部夹具组件140可以从位于下部框架构件中的或位于下部框架构件上的顶部敞开的容纳器空腔中提升出来。

框架150和提升装置50优选地具有足够的强度和能力以在适当的时候操纵深水隔水管柱的重量。例如隔水管提升工具可以附接至框架的下部框架构件152，例如下部框架构件152在其相对的侧部具有连接管接头156，隔水管提升工具可以从该连接管接头156悬吊。

例如框架150和提升装置50具有足够的强度和能力来在作业线中操纵1000吨或更多的负载。

图8描绘了替代的滑车310，尤其是替代的框架。

滑车310设置有支撑顶部驱动装置30的刚性框架350。通常，在所描绘的实施方案中，框架350在通过作业线5并且垂直于井架的相邻侧的中央竖直平面中和/或通过轨道60、61的平面中形成刚性环。

框架350具有顶部框架构件351，该顶部框架构件351由提升装置50的一个或多个绞盘驱动缆索悬吊。在此，优选地，顶部框架构件351承载并排布置的多个传送滑轮51，例如滑轮51具有共同的水平旋转轴线。一个或多个提升缆索在天车的这些传送滑轮51与滑轮之间延伸，一个或多个缆索从天车传递到一个或多个绞盘(未示出)。优选地，设置升沉补偿机构，其作用在一个或多个缆索上以对滑车310和所附接的顶部驱动装置30进行升沉补偿。

在此框架包括可释放的下部框架构件或可旋转头部夹具托架352，其从顶部框架构件351的下方间隔开。

下部框架构件或可旋转头部夹具托架352通过框架构件353和框架构件354而连接至顶部框架构件351，使得由可旋转头部夹具中的止推轴承吸收的竖直载荷通过所述框架构件353、354直接传递到顶部框架构件，而不会经过顶部驱动装置30。

如示意性示出的，所设置的托架352可以从构件353、354的下端部释放，以便使托架和可旋转头部夹具140远离顶部驱动装置30的下方。

托架352在此垂直于顶部框架构件上的多个滑轮51的旋转轴线延伸。这个实施方案例如与顶部驱动装置相结合是有利地，其中两个竖直轴线电动顶部驱动马达331布置在齿轮箱或变速器壳体333下方，例如如图所示的左侧马达和右侧马达。另一种布置，例如托架也被设想为平行于顶部框架构件151。在所述实施方案中，框架构件353、354将实施为框架的左侧框架构件和右侧框架构件。

顶部驱动装置30的壳体333沿着一个或多个竖直框架构件353、354(例如通过竖直框架构件353、354上的导轨)被引导，例如还吸收一个或多个驱动马达331的反作用转矩。

在此，这些马达331、332在竖直投影中位于下部框架构件352的相对的侧部上。

顶部驱动装置30安装在框架350内，以便通过一个或多个竖直位移致动器39相对于框架竖直地移动，所述一个或多个竖直位移致动器39例如适配成在一侧的套筒轴334或旋转杆与另一侧的从可旋转头部夹具组件140悬吊的管件的工具接头或箱形构件之间的螺纹连接的形成或断开过程中对顶部驱动装置的降低和升高进行控制。

滑车和提升装置50的框架优选地具有足够的强度和能力以在适当的时候操纵深水隔水管柱的重量。例如隔水管提升工具可以附接至竖直框架构件18、19；353、354，例如在去除托架19、352之后，然后附接至所述竖直框架构件。

总体上可以理解的是，在去除托架19、352的情况下，其他部件可以从滑车框架的第一竖直框架构件和第二竖直框架构件悬吊。

还可以理解的是，如果需要，可以将普通升降机装置附接至框架，例如附接至托架19、352，例如用于操纵由猫道机供应的管件。

Claims (23)

1.一种用于维修井孔钻探设备(1)的顶部驱动装置的方法，其中，所述设备包括：

-钻塔(1)，

-具有钻井中心(3)的钻台(2)，钻管柱(4)能够沿着作业线(5)穿过所述钻井中心(3)，

-至少一个竖直滑车轨道(6，7)，

-滑车(10，150)，所述滑车(10，150)沿着所述至少一个竖直滑车轨道被引导，

-顶部驱动装置(30)，其附接至所述滑车，所述顶部驱动装置包括一个或多个顶部驱动马达(31，32)，例如电动顶部驱动马达，其适配成在钻管柱连接至所述顶部驱动装置时将旋转运动施加到钻管柱，

-提升装置(50)，其适配成沿着所述至少一个竖直滑车轨道上下移动具有所述顶部驱动装置的所述滑车，

-竖直移动臂轨道(60，61)，

-移动臂组件(70，71，72，80，81，82)，其包括基部和可伸长和可缩回的移动臂(75)，其中所述基部由所述至少一个竖直移动臂轨道(60，61)引导，并且其中所述移动臂具有环绕所述作业线的操作范围，所述移动臂组件适配成支撑钻井中心工具中的至少一个，例如铁钻工(85)，或管件夹持器构件(90)，并且允许将所述钻井中心工具或管件夹持器构件置于作业线中，

-移动臂组件竖直驱动器(76)，其适配成沿着所述至少一个竖直移动臂轨道(60，61)移动移动臂基部，

其特征在于，为了在顶部驱动装置的其余部分保持附接至所述滑车(10)时从顶部驱动装置移除顶部驱动马达(31，32)，操作移动臂组件(70)和/或滑车(10)以使顶部驱动马达(31，32)在移动臂(75)的操作范围内，操作移动臂(75)用以到达至顶部驱动马达(31，32)，并且顶部驱动马达(31，32)连接至所述移动臂，然后在顶部驱动马达与顶部驱动装置的其余部分断开连接时使用移动臂来支撑和/或提升、降低所述顶部驱动马达。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述顶部驱动马达(31，32)例如永久性地或仅在维修期间临时性地安装有机械联接器部件(37，38)，所述机械联接器部件(37，38)与安装在移动臂(75)上的相应的机械联接器部件(79)配合，使得马达固定至移动臂，而且完全地并直接地跟随移动臂的任何运动。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述一个或多个钻井中心工具，例如铁钻工(85)，和/或管件夹持器构件(90)，其由用于移除顶部驱动马达的移动臂(75)来操纵，并且所述一个或多个钻井中心工具设置有与顶部驱动装置的一个或多个马达(31，32)类似的机械联接器部件(91)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在所述维修期间在顶部驱动马达的所述移除中所使用的移动臂在井孔钻探过程中沿着所述至少一个竖直移动臂轨道(60)定位在靠近钻台(2)的位置以用作支撑钻井中心工具的移动臂，例如其中所述移动臂组件主要用于支撑在钻井中心上方的铁钻工(85)，并且其中，在必须移除顶部驱动马达的情况下，滑车(10)朝向钻台(2)降低，使得顶部驱动马达(31)处于所述移动臂(75)的操作范围内，然后随着铁钻工与移动臂分离，所述移动臂连接至驱动马达(31)，例如根据权利要求2直接机械地联接，并且在顶部驱动马达从顶部驱动装置(30)的其余部分移除的过程中降低所述顶部驱动马达。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在所述滑车(10，150)的竖直行进路径的相对的侧部上沿着所述至少一个竖直滑车轨道存在有左侧和右侧移动臂轨道(60，61)，所述滑车(10，150)具有顶部驱动装置(30)，并且其中，在所述移动臂轨道(60，61)中的每个上布置有至少一个移动臂组件(70，71，72，80，81，82)，其通过相应的移动臂组件竖直驱动器(76)沿着相应的轨道能够竖直移动，并且其中，如果一侧上的移动臂组件用于移除顶部驱动马达，则另一侧上的移动臂组件用于稳定顶部驱动装置和/或滑车。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，在所述滑车的竖直行进路径的相对的侧部上沿着所述至少一个竖直滑车轨道(6，7)存在有左侧和右侧移动臂轨道(60，61)，所述滑车具有顶部驱动装置(30)，并且其中，在所述竖直移动臂轨道中的每个上布置有至少一个移动臂组件(70，71，72，80，81，82)，其通过相应的移动臂组件竖直驱动器(76)沿着相应的轨道能够竖直移动，并且其中，顶部驱动装置在其相应的左侧部和右侧部上具有一个或多个顶部驱动马达(31，32)，其中左侧移动臂组件(70)用于移除左侧顶部驱动马达(31)，而右侧移动臂组件(80)用于移除右侧顶部驱动器马达(32)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，备用顶部驱动马达存放在位于移动臂组件的操作范围内的室中，优选地，所述备用马达设置有机械联接器部件，所述机械联接器部件与移动臂上的相应的机械联接器部件配合，以将备用顶部驱动马达固定至相应的移动臂上，其中移动臂用于将备用顶部驱动马达移出所述室，然后将其带到顶部驱动装置，将备用顶部驱动马达安装至顶部驱动装置，从而替代发生故障的顶部驱动马达。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，至少一个管件存放架(110，120)在其中以竖直方向存放多节管件，并且其中，多个移动臂组件(71，72，81，82)沿着所述至少一个竖直滑车轨道(6，7)布置在相应的竖直移动臂轨道(60，61)上，竖直移动臂轨道(60，61)沿着具有顶部驱动装置的所述滑车的竖直行进路径的侧部，所述移动臂中的至少两个设置有管件夹持器构件(90)，所述移动臂轨道延伸超过这样的高度，使得存放在存放架中的多节管件可以由移动臂组件的夹持器构件(90)夹持，移动臂组件的夹持器构件(90)作为管件排放装置的一部分一起动作。

9.一种具有顶部驱动装置(30)的井孔钻探设备，其中，所述设备包括：

-钻塔(1)，

-具有钻井中心(3)的钻台(2)，钻管柱(4)能够沿着作业线(5)穿过所述钻井中心(3)，

-至少一个竖直滑车轨道(6，7)，

-滑车(10，150)，所述滑车(10，150)沿着所述至少一个竖直滑车轨道被引导，

-顶部驱动装置(30)，其附接至所述滑车，所述顶部驱动装置包括一个或多个顶部驱动马达(31，32)，例如电动顶部驱动马达，其适配成在钻管柱连接至所述顶部驱动装置时将旋转运动施加到钻管柱，

-提升装置(50)，其适配成沿着所述至少一个竖直滑车轨道上下移动具有所述顶部驱动装置的所述滑车，

-竖直移动臂轨道(60，61)，

-移动臂组件(70，71，72，80，81，82)，其包括基部(74)和可伸长和可缩回的移动臂(75)，其中所述基部由所述至少一个竖直移动臂轨道(60，61)引导，并且其中所述移动臂具有环绕所述作业线(5)的操作范围，所述移动臂组件适配成支撑钻井中心工具中的至少一个，例如铁钻工(85)，和/或管件夹持器构件(90)，并且允许将所述钻井中心工具或管件夹持器构件置于作业线中，

-移动臂组件竖直驱动器(76)，其适配成沿着所述至少一个竖直移动臂轨道移动移动臂基部，

-机械联接器部件(79)，其安装在所述移动臂上，

其特征在于，所述顶部驱动马达(31，32)例如永久性地或仅在维修期间临时性地安装有机械联接器部件(37，38)，所述机械联接器部件(37，38)与安装在移动臂上的相应的机械联接器部件(79)配合，使得马达固定至移动臂，而且完全地并直接地跟随移动臂的任何运动，

例如在顶部驱动装置的其余部分保持附接至滑车(10，150)时从顶部驱动装置(30)移除顶部驱动马达(31，32)，操作移动臂组件和/或滑车以使顶部驱动马达位于移动臂的操作范围内，操作移动臂到达至所述顶部驱动马达，并且顶部驱动马达连接至移动臂，然后在顶部驱动马达与顶部驱动装置的其余部分断开时使用移动臂来支撑和/或提升、降低所述顶部驱动马达。

10.根据权利要求9所述的井孔钻探设备，其中，所述设备包括一个或多个钻井中心工具，例如铁钻工(85)，和/或一个或多个管件夹持器构件(90)，所述一个或多个钻井中心工具设置有与顶部驱动装置的一个或多个马达(31，32)类似的机械联接器部件(91)从而允许其联接至安装在移动臂(75)上的机械联接器部件(79)。

11.根据权利要求9或10所述的井孔钻探设备，其中，在所述滑车(10，150)的竖直行进路径的相对的侧部上沿着所述至少一个竖直滑车轨道存在有左侧和右侧移动臂轨道(60，61)，所述滑车具有顶部驱动装置，并且其中，在所述移动臂轨道中的每个上布置有至少一个移动臂组件(70，71，72，80，81，82)，其通过相应的移动臂组件竖直驱动器沿着相应的轨道能够竖直移动，并且其中，如果一侧上的移动臂组件用于移除顶部驱动马达，则另一侧上的移动臂组件用于稳定顶部驱动装置和/或滑车。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的井孔钻探设备，其中，在所述滑车的竖直行进路径的相对的侧部上沿着所述至少一个竖直滑车轨道存在有左侧和右侧移动臂轨道(60，61)，所述滑车具有顶部驱动装置，并且其中，在所述竖直移动臂轨道中的每个上布置有至少一个移动臂组件(70，71，72，80，81，82)，其通过相应的移动臂组件竖直驱动器沿着相应的轨道能够竖直移动，并且其中，顶部驱动装置在其相应的左侧部和右侧部上具有一个或多个顶部驱动马达(31，32)，其中左侧移动臂组件适配成用来移除左侧顶部驱动马达，而右侧移动臂组件适配成用来移除右侧顶部驱动器马达。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的井孔钻探设备，其中，所述设备包括备用顶部驱动马达和在移动臂组件的操作范围内的备用顶部驱动马达存放室，所述备用马达设置有机械联接器部件，所述机械联接器部件与移动臂上的相应的机械联接器部件(79)配合，以将备用顶部驱动马达固定至相应的移动臂上，其中，优选地，移动臂适配成用来将备用顶部驱动马达移出室，然后将备用顶部驱动马达带到顶部驱动装置，能够将备用顶部驱动马达安装至顶部驱动装置，从而替代发生故障的顶部驱动马达。

14.组合：

-井孔钻探顶部驱动装置(30)，其设置有一个或多个顶部驱动马达(31，32)，其中至少一个所述顶部驱动马达，优选全部，设置有机械联接器部件(37，38)，

-移动臂组件(70，71，72，80，81，82)，其包括基部(74)和可伸长和可缩回的移动臂(75)，其中所述基部优选地适配成由至少一个竖直移动臂轨道引导，并且其中所述移动臂设置有机械联接器部件(79)，所述机械联接器部件(79)与安装在顶部驱动马达上的联接器部件配合，使得马达与移动臂机械地整体结合，而且完全地并直接地跟随移动臂的任何运动。

15.一种井孔钻探滑车与顶部驱动装置的组合，其包括：

-滑车(10，150；310，350)，所述滑车适配成沿着至少一个竖直滑车轨道被引导，

-顶部驱动装置(30)，其附接至滑车，所述顶部驱动装置包括：

-一个或多个顶部驱动马达(31，32)，例如电动顶部驱动马达，

-齿轮箱或变速器壳体(33)，

-一个旋转杆或套筒轴(34)，其由所述一个或多个顶部驱动马达(31，32)驱动，

所述顶部驱动装置适配成当钻管柱连接至顶部驱动装置的所述旋转杆或套筒轴时将旋转运动施加至钻管柱，

其中，优选地，所述滑车包括具有顶部框架构件(151)的框架，所述顶部框架构件(151)适配成从提升装置的一个或多个绞盘驱动缆索悬吊，

其中所述框架在所述顶部驱动装置下方支撑可旋转头部夹具组件(140)，所述可旋转头部夹具组件(140)设置有中心开放的旋转本体(141)，所述旋转本体(141)具有穿过其中的竖直通道，该竖直通道允许在作业线(5)中从管件(8)的顶端部上方降低可旋转头部夹具(140)，

其中可旋转头夹组件(140)设置有保持器组件，例如工具接头保持器组件，其实施为轴向地保持管件(8)的顶端部，例如保持在顶端部的工具接头或箱形构件，同时顶端部，例如工具接头或箱形构件，保持能够用于进入顶部驱动装置(30)的旋转杆或套筒轴(34)，例如所述工具接头或箱形构件具有肩部，并且所述可旋转头部夹具组件具有例如在所述肩部下方与所述肩部接合的一个或多个保持器，

其中所述可旋转头部夹具组件(140)设置有止推轴承(142)，所述止推轴承(142)适配成在顶部驱动装置的套筒轴(34)或旋转杆例如通过螺纹连接，并例如利用保护接头而连接至钻柱的顶端部，例如连接至顶端部的工具接头或箱形构件时，在钻井过程中支撑钻管柱(4)的负载。

16.根据权利要求15所述的组合，其中所述滑车包括环形框架，所述环形框架具有：

-顶部框架构件(151)，其适配成由提升装置的一个或多个绞盘驱动缆索悬吊，

-下部框架构件(152)，其从所述顶部框架构件(151)下方间隔开，

-第一框架构件(153)和第二框架构件(154)，所述第一框架构件(153)和第二框架构件(154)将所述下部框架构件(152)连接至所述顶部框架构件(151)，例如所述第一框架构件和第二框架构件分别是前部框架构件和后部框架构件，或者例如所述第一框架构件和第二框架构件分别是左侧框架构件和右侧框架构件，

其中所述顶部驱动装置(30)大致布置在环形框架的开口内，

并且其中所述下部框架构件(152)支撑可旋转头部夹具组件(140)。

17.根据权利要求15或16所述的组合，其中，包括止推轴承(142)的可旋转头部夹具组件(140)实施为可更换单元，例如其具有壳体，所述止推轴承和组件的中心开放的本体安装在所述壳体中，并且所述壳体置于所述下部框架构件(152)的容纳器中，例如所述容纳器是下部框架构件中的顶部敞开的空腔，或者其中下部框架构件与具有止推轴承(142)的可旋转头部夹具组件(140)整合一起做为可更换单元。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的组合，其中，所述顶部驱动装置(30)安装在框架(150)内，以便通过一个或多个竖直位移致动器(39)相对于框架竖直地移动，所述一个或多个竖直位移致动器(39)例如适配成在一侧的套筒轴(34)或旋转杆与另一侧的从可旋转头部夹具组件(140)悬吊的管件的工具接头或箱形构件之间的螺纹连接的形成或断开过程中对顶部驱动装置的降低和升高进行控制。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的组合，设置一个或多个竖直致动器(39)，其允许相对于所述可旋转头部夹具组件至少竖直地移动所述旋转杆或套筒轴(34)，所述一个或多个竖直位移致动器(39)例如适配成在一侧的套筒轴(34)或旋转杆与另一侧的从可旋转头部夹具组件(140)悬吊的管件的工具接头或箱形构件之间的螺纹连接的形成或断开过程中对旋转杆或套筒轴(34)的降低和升高进行控制。

20.根据权利要求18所述的组合，其中，从升高位置悬吊并悬挂在开口环中的柔性第一钻井流体软管(170)能够在其端部连接至安装在滑车上的刚性管件(171)，并且其中更短的柔性第二钻井流体软管(172)连接在所述刚性管件(171)与竖直可移动顶部驱动装置(30)之间，例如连接到竖直可移动顶部驱动装置(30)的流体旋转头(36a)。

21.一种用于钻探井孔的方法，其中使用根据权利要求15至20中任一项所述的滑车和顶部驱动装置的组合。

22.一种海上钻井船，其例如为单体船，其设置有根据前述权利要求中的一项或多项所述的井孔钻探设备和/或组合。

23.一种用于操纵与井孔相关的处理中的管件或管柱的方法，例如在钻井过程中，例如在海上钻井船中，其中使用根据前述权利要求中的一项或多项所述的井孔钻探设备和/或组合。