CN109121426B - 带有自升式钻台的钻机 - Google Patents

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CN109121426B CN201680084893.XA CN201680084893A CN109121426B CN 109121426 B CN109121426 B CN 109121426B CN 201680084893 A CN201680084893 A CN 201680084893A CN 109121426 B CN109121426 B CN 109121426B
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Abstract

本申请在一个或多个实施例中涉及具有自升式钻台的钻机。钻机可具有一个或多个顶托系统，该一个或多个顶托系统可操作以使钻台升起。该一个或多个顶托系统可使钻台升起到足以容纳诸如底座箱的底座的高度。可放置底座箱，并且一个或多个顶托系统可将钻台降下到底座箱上。可使用一个或多个顶托系统将底座箱放置在钻台之下，直至达到期望的钻台高度。在一些实施例中，一个或多个顶托系统可附加地操作以使钻机例如在井台批量钻场的相邻的井之间移动。顶托系统可操作以使用行走腿或其它机构来使钻机移动。

Description

带有自升式钻台的钻机
技术领域
本申请总体涉及钻机组件。具体地，本申请涉及升高的平台、盘、甲板、钻台或其它升高的表面，以及对这些表面的构造、安装、建造或建立。更具体地，本申请涉及带有自升式钻台的钻机。
背景技术
本文中所提高的背景描述是为了总体呈现本申请的环境的目的。目前指定的发明人的工作(直至本文背景部段中所描述的工作程度)以及在提交申请时并不以其它方式指认为现有技术的说明书各方面，既不明显地也不隐含地被承认是本申请的现有技术。
在许多陆上石油和天然气钻井作业中，可通过经公路、高速和/或铁路运输钻机的各个部件来将钻机递送到油田的钻场。各个钻井部件可以在一个或多个卡车/拖车的组合、有轨车或其它运输模式上运输到钻场，其数量会取决于钻机的尺寸、重量和复杂度。一旦在钻场处，可组织钻机部件，并且钻机部件可升起到运行位置从而执行钻井作业。在完成钻井作业之后，钻机可降下并被拆卸，装载回到卡车/拖车组合、有轨车或其它运输模式上，并被运输到不同的油田钻场以供新的钻井作业。由此，可不费力地运输、组织和拆卸以及升起和降下各个钻机部件会是在钻机设计以及钻机的总体作业能力和成本效率中重要的要素。
此外，在世界上的某些部分中，对起重机或用于组装和拆卸作业的其它设备的使用机会是相对有限的，并且具体是较大、较高的起重吊车可得性可能是有限的。在期望具有较高的钻台高度的大型钻机以提供较深的钻井深度和较高的钻井能力的情况下，缺乏大型起重机的可得性可能产生在钻机组装和拆卸方面的困难或僵局。
在一些应用场合中，在给定油田钻场处的钻井作业可能包括钻多个相对紧密地间隔的井筒，有时称作“井台批量”钻井(“pad”drilling)。在井台批量钻井中，相邻井筒之间的距离可能在一些应用场合中小至20-30英尺或更短。多个井筒常常以二维网格型式来设置，使得各行和各列井筒可沿着分别基本平行于x轴和y轴延伸的线来布置。在这样的井台批量钻井的应用场合之后，在一个井筒处的钻井已完成之后，钻机会被移至相邻的井筒。常常，在井台批量钻场的钻井作业已完成之后，钻机会迁移至不同的钻场，该钻场也可能是井台批量钻场。
发明内容
下文呈现了本申请的一个或多个实施例的简化的发明内容，从而提供对这些实施例的基本理解。该发明内容不是所有设想的实施例的广泛总览，且并不是用来确定所有实施例的关键部件或主要部件，也不是用来界定任何实施例或所有实施例的范围。
本申请在一个或多个实施例中涉及用于使钻机的钻台升高的方法。该方法可包括：(a)使用至少一个顶托系统，使钻台升起，从而将钻机的静载荷传递到该至少一个顶托系统；(b)将底座箱层插入在钻台之下；(c)使用该至少一个顶托系统，将钻台降下到底座箱层上，使得钻机的静载荷从该至少一个顶托系统传递到底座箱层；以及(d)将底座箱层联接至钻台。在一些实施例中，该方法可包括重复步骤(a)至(d)，直到达到所期望的钻台高度。在一些实施例中，顶托系统可以是可伸缩的顶托系统。此外，在一些实施例中，顶托系统可具有滑动腿运动机构。该滑动腿运动机构可允许钻机沿横向方向和纵向方向中的各个方向运动。在一些实施例中，插入底座箱层可包括围绕顶托系统布置底座箱，使得顶托系统至少部分地被容纳在底座箱内。在一些实施例中，可使用四个顶托系统以使钻台升起和降下，并且插入底座箱层可包括将底座箱层布置到至少一个塔构造中。在一些实施例中，钻台可包括第一底座箱层，并且升起钻台可包括将顶托系统联接至该第一底座箱层以及将钻台和第一底座箱层升起距离地表面一段距离。在一些实施例中，至少一个底座箱可包括第一底座箱层，并且该方法还可包括：(e)使用至少一个顶托系统，将钻台和第一底座箱层升起，使得钻机的静载荷传递到该至少一个顶托系统；(f)将第二底座箱层插入至第一底座箱层之下，第二底座箱层包括至少一个底座箱；(g)使用至少一个顶托系统，将钻台和第一底座箱层降下到第二底座箱层上，使得钻机的静载荷从该至少一个顶托系统传递到第二底座箱层；(h)以及联接第二底座箱层。附加地，该方法可包括重复步骤(e)至(h)，直到达到所期望的钻台高度。
附加地，本申请在一个或多个实施例中涉及用于使钻机的钻台升高的方法，其中，钻台由至少一个底座柱支撑。该方法可包括(a)使用顶托气态，使钻台和底座柱升起距离地表面一段距离；(b)将底座箱插入柱之下，使得底座箱设置为在顶托系统附近；(c)使用顶托系统，使钻台和底座柱降下至底座箱上；(d)将底座箱联接至柱；以及(e)重复步骤(a)至(d)直至实现所期望的钻台高度。在一些实施例中，底座箱可以是C形底座箱。使钻台升起可包括将顶托系统联接至底座柱以及将钻台和底座柱升起距地表面一段距离。在一些实施例中，顶托系统可以是可伸缩的顶托系统。顶托系统可附加地或替代地包括滑动腿运动机构。该滑动腿运动机构可允许钻机沿纵向方向和横向方向中的各个方向运动。
附加地，本申请在一个或多个实施例中涉及具有自升式钻台的钻机。该钻机可包括桅杆式井架(mast)、支撑井架的钻台、包括一个或多个底座箱柱的底座以及包括可伸缩缸体以及滑动运动机构的顶托系统。顶托系统可构造为使用可伸缩缸体以使钻台升起，使得一个或多个底座箱可插入在钻台之下，以及使用滑动运动机构以使钻机沿横向方向和纵向方向中的各个方向滑动。在一些实施例中，该一个或多个底座箱可以是C形底座箱。此外，顶托系统可构造为：通过联接至底座并且使钻台和底座升起距地表面一段距离来使钻台升起。
尽管公开了多个实施例，但是仍有本申请的其它实施例将从以下详细的描述中对本领域技术人员变得明了，以下详细的描述示出和描述了本发明的示意性实施例。如将理解的，本申请的各种实施例能够在各种明显的方面中改型，所有改型都不离开本申请的精神和范围。由此，附图和详细的描述应被认为本质上是说明性的而非限制性的。
附图说明
尽管说明书结束于权利要求书，该权利要求书具体地指出并清楚地要求保护被认为形成本申请的各种实施例的主题，但是应该相信，从结合附图的以下描述中将会更好地理解本发明，在附图中：
图1是根据一个或多个实施例的钻机的侧视图。
图2A是根据一个或多个实施例的、处于提升位置中的具有支撑杆的底座箱的侧视图。
图2B是图2A所示的底座箱的俯视图。
图3A是根据一个或多个实施例的、处于间隙位置中的具有支撑杆的底座箱的侧视图。
图3B是图3A所示的底座箱的俯视图。
图4A是根据一个或多个实施例的底座箱的左视图。
图4B是根据一个或多个实施例的图4A所示的底座箱的正视图。
图4C是根据一个或多个实施例的图4A所示的底座箱的右视图。
图5是根据一个或多个实施例的底座箱的垂直堆叠的侧视图。
图6是根据一个或多个实施例的、图5所示的底座箱的垂直堆叠的侧视图，其中，第一、第二和第三层箱联接在一起。
图7A是根据一个或多个实施例的、处于提升位置中的支撑杆和摇臂的侧视图。
图7B是根据一个或多个实施例的、处于间隙位置中的支撑杆和摇臂的侧视图。
图7C是根据一个或多个实施例的、处于联接位置中的支撑杆和摇臂的侧视图。
图8A是根据一个或多个实施例、处于降下位置中的顶托系统的侧视图。
图8B是根据一个或多个实施例、处于升起位置中的顶托系统的侧视图。
图9是根据一个或多个实施例的顶托系统的俯视图。
图10A是根据一个或多个实施例的、设置在处于提升位置中的具有支撑杆的底座箱中的顶托系统的侧视图。
图10B是图10A所示的顶托系统和底座箱的俯视图。
图11A是根据一个或多个实施例的、设置在处于间隙位置中的具有支撑杆的底座箱中的顶托系统的侧视图。
图11B是图11A所示的顶托系统和底座箱的俯视图。
图12A是根据一个或多个实施例的、设置在处于提升位置中的具有支撑杆的底座箱中的顶托系统的俯视图。
图12B是根据一个或多个实施例的、设置在处于间隙位置中的具有支撑杆的底座箱中的顶托系统的俯视图。
图13A是根据一个或多个实施例的两个底座箱的垂直堆叠的侧视图，该垂直堆叠由顶托系统升起，使得第三底座箱可定位在堆叠之下。
图13B是根据一个或多个实施例的、图13A所示的箱的垂直堆叠和顶托系统的相对侧的侧视图。
图14是根据一个或多个实施例的钻台、第一底座层以及钻机的预装桅杆式井架的侧视图。
图15是根据一个或多个实施例的、在提升缸体伸出的情况下的图14所示的部件的侧视图。
图16是根据一个或多个实施例的、在桅杆式井架销接到井架支座的情况下的图15所示的部件的侧视图。
图17是根据一个或多个实施例的、在提升缸体处于井架组装位置中的情况下的图16所示的部件的侧视图。
图18是根据一个或多个实施例的、在提升缸体伸出并且桅杆式井架处于直立位置中的情况下的图17所示的部件的侧视图。
图19是根据一个或多个实施例的、在提升缸体脱开的情况下的图18所示的部件的侧视图。
图20A是根据一个或多个实施例的顶托系统和第一底座箱层的侧视图。
图20B是根据一个或多个实施例的、在顶托系统定位在底座箱之内的情况下的图20A所示的部件的侧视图。
图20C是根据一个或多个实施例的、在顶托系统联接于支撑杆的情况下的图20B所示的部件的侧视图。
图20D是根据一个或多个实施例的、在顶托系统伸出的情况下的图20C所示的部件的侧视图。
图20E是根据一个或多个实施例的、具有额外的第二底座箱层的、图20D所示的部件的侧视图。
图20F是根据一个或多个实施例的、在第一底座箱层定位在第二底座箱层上的情况下的图20E所示的部件的侧视图。
图21是根据一个或多个实施例的、在顶托系统伸出的情况下的图19所示的钻机的侧视图。
图22是根据一个或多个实施例的、具有额外的第二底座箱层的、图21所示的钻机的侧视图。
图23是根据一个或多个实施例的、在顶托系统降下的情况下的图22所示的钻机的侧视图。
图24A是根据一个或多个实施例的顶托系统及第一和第二底座箱层的侧视图。
图24B是根据一个或多个实施例的、在第二层的支撑杆处于提升位置中的情况下的图24A所示的部件的侧视图。
图24C是根据一个或多个实施例的、在顶托系统伸出的情况下的图24B所示的部件的侧视图。
图24D是根据一个或多个实施例的、具有额外的第三底座箱层的、图24C所示的部件的侧视图。
图24E是根据一个或多个实施例的、在第二底座箱层定位在第三底座箱层上的情况下的图24D所示的部件的侧视图。
图25是根据一个或多个实施例的、在顶托系统伸出的情况下的图23所示的钻机的侧视图。
图26是根据一个或多个实施例的、具有额外的第三底座箱层的、图25所示的钻机的侧视图。
图27是根据一个或多个实施例的、在顶托系统降下的情况下的图26所示的钻机的侧视图。
图28A是根据一个或多个实施例的顶托系统及第一、第二和第三底座箱层的侧视图。
图28B是根据一个或多个实施例的、在第三层的支撑杆处于提升位置中的情况下的图28A所示的部件的侧视图。
图28C是根据一个或多个实施例的、在顶托系统伸出的情况下的图28B所示的部件的侧视图。
图28D是根据一个或多个实施例的、具有额外的第四底座箱层的、图28C所示的部件的侧视图。
图28E是根据一个或多个实施例的、在第三底座箱层定位在第四底座箱层上的情况下的图28D所示的部件的侧视图。
图29是根据一个或多个实施例的顶托系统及第一、第二、第三和第四底座箱层的侧视图。
图30是根据一个或多个实施例的、在第一、第二和第三底座箱层联接在一起的情况下的图29所示的部件的侧视图。
图31是根据一个或多个实施例的、在顶托系统伸出的情况下的图27所示的钻机的侧视图。
图32是根据一个或多个实施例的、具有额外的第四底座箱层的、图31所示的钻机的侧视图。
图33A-33Q各自分别示出图20A-图20F、图22A-图22E以及图28A-图28E的步骤。
图34是根据一个或多个实施例的、在顶托系统固定于第四底座箱层的情况下的第一、第二、第三和第四底座箱层的侧视图。
图35A是根据一个或多个实施例的底座箱的垂直堆叠的侧视图。
图35B是根据一个或多个实施例的图35A所示的底座箱的垂直堆叠的相对侧的侧视图。
具体实施方式
本申请在一个或多个实施例中涉及具有自升式钻台的钻机。钻机可具有一个或多个顶托系统，该一个或多个顶托系统可操作以使钻台升起。该一个或多个顶托系统可使钻台升起到足以容纳诸如底座箱的底座的高度。可放置底座箱，并且一个或多个顶托系统可将钻台降下到底座箱上。可使用一个或多个顶托系统将底座箱放置在钻台之下，直至达到期望的钻台高度。
本申请的自升式钻台可允许例如使用相对低容量的卡车、推土机、吊车(诸如橡胶轮胎吊车)和/或其它相对低容量的车辆来使钻机在钻场直立或部分直立。这样，可避免使用高扬程起重机来使钻机或钻机的至少一部分直立。在一些实施例中，一个或多个顶托系统可附加地操作以使钻机例如在井台批量钻场的相邻的井之间移动。顶托系统可操作以使用行走腿或其它运动机构以使钻机移动。这可允许诸如在井台批量钻场的相邻的井之间移动钻机，而不需要在井之间拆卸钻机。
图1中示出具有桅杆式井架110、钻台120和底座130的钻机100。桅杆式井架110和钻台120可至少部分地由底座130支撑。底座130可具有一个或多个底座箱140。如图1所示，底座箱140可相互垂直堆叠。底座箱140可设置为分布钻机100的重量。例如，钻机100可由在钻台120的每个角部处的底座箱140的垂直堆叠支撑。在其它实施例中，在不同位置处的更多或更少的底座箱140的垂直堆叠可支撑钻机100。钻机100可具有一个或多个顶托系统150。例如，顶托系统150可被容纳在底座箱140的每个垂直堆叠之内。每个顶托系统150可操作以使钻机100垂直升起，并且在一些情况下升离地面。顶托系统150可用于使钻机100升起，从而添加底座箱140到每个垂直堆叠或从各个垂直堆叠移除底座箱。附加地或替代地，顶托系统150可操作为行走腿，以便于钻机100沿着地表面的水平运动。
各个底座箱140可具有大致任何合适的尺寸和形状。在一些实施例中，如图2-图3所示，底座箱140可具有矩形形状。在一些实施例中，底座箱140可具有约6英尺的高度、深度和宽度。在其它实施例中，底座箱140可具有任何合适的高度、深度和宽度或其它尺寸。在一些实施例中，可使用具有不同形状和/或尺寸的底座箱140。图2A和图3A中以侧视图示出底座箱140。每个底座箱140可包括多个水平件142、垂直件144和交叉件146。例如，在一些实施例中，底座箱140可具有限定表面，诸如箱的上表面的四个上水平件142u和限定相对表面，诸如箱的下表面的四个下水平件142l。图2A和图3A的侧视图中，示出在上表面和下表面中的每个表面处的一个水平件142。如图2A和图3A所示，上水平件和下水平件可具有较宽的凸缘形状，管形状、直角形状、通道形状或任何其它结构钢形状或设计。底座箱140可附加地在一些实施例中具有在由水平件142所限定的上表面与下表面之间的多个垂直件144。例如，底座箱140可具有连接上表面和下表面四个相对的角中的每个角的垂直件144。图2A和图3A的侧视图示出两个这样的垂直件144。垂直件可具有较宽的凸缘形状、管形状、直角形状、通道形状或任何其它结构钢形状或设计。附加地，在一些实施例中，底座箱140可具有在矩形箱的一个或多个表面上的至少两个交叉件146。图2A和图3A的侧视图示出两个交叉件。交叉件可具有较宽的凸缘形状、管形状、直角形状、通道形状或任何其它结构钢形状或设计。水平件142、垂直件144和交叉件146可大体限定底座箱140之内的中空空间。在其它实施例中，底座箱140可具有任何合适数量的水平件142、垂直件144和交叉件146。
底座箱140，包括水平件142、垂直件144和交叉件146可由任何合适的材料构成。在一些实施例中，底座箱可由钢、铝或任何其它合适的金属或金属复合物构成。在其它实施例中，底座箱140可由木材、塑料、混凝体或任何其它合适的材料构成。在一些实施例中，水平件142、垂直件144和/或交叉件146中的一些可由与其它构件不同的材料构成。在一些实施例中，底座箱140可具有在箱的一侧或多侧上的面板或壁板。例如，具有四个垂直侧和两个水平侧的矩形底座箱140可具有在三个垂直侧上的面板或壁板，由此部分地包封该箱。在其它实施例中，底座箱140可具有更敞开的箱设计，使得箱由构件142、144和146限定，具有少量的或没有壁板或其它实质性结构元件。在一些实施例中，底座箱140可具有铲车叉槽或便于提升或移动箱的其它装置。
在一些实施例中，底座箱可具有至少一个面，其带有有限的交叉件和有限的上水平件和下水平件或壁板。例如，如从图2B和图3B所见的，底座箱140的至少一侧可具有在上水平件142u中的间隙。即，至少一个垂直侧面的顶部可由具有由间隙分开的第一部分和第二部分的上水平件142u限定。在一些实施例中，上水平件142u的各个部分可以从在连接侧面上的垂直的上水平件延伸至中间件164。图4A、图4B和图4C分别以三个不同的侧视图示出底座箱140。尽管图4B和图4C示出具有水平件142、垂直件144和交叉件146的第一和第二垂直表面，但图4A示出的第三垂直侧面不具有交叉件或下水平件142u。以此方式，可理解，底座箱140可具有由三个垂直侧面的水平件142和交叉件146以及敞开的第四垂直侧面所限定的成正方形的C形。
如图2A所示，底座箱140可具有联接至底座箱的一根或多根支撑杆160。支撑杆160可大致构造为用于提供支撑或提升点以供由顶托系统150接合，以使箱140升起或降下。在一些实施例中，支撑杆160可定位在底座箱140的一个表面处，或定位为靠近其，诸如由四个上水平件142u所限定的上端。如图2B所示，支撑杆160可定位为大致平行于两个上水平件142u并且垂直于两个上水平件。支撑杆160可具有任何合适的长度。在一些实施例中，支撑杆160可跨接底座箱140的深度或宽度，例如，在两个水平件142中的每个水平件处连接至箱。在其它实施例中，如图2B所示，支撑杆160可跨接小于底座箱140的全深度或宽度。支撑杆160可具有任何合适的横截面形状。例如，在一些实施例中，支撑杆160可具有圆形、矩形或其它横截面形状。此外，支撑杆160可具有任何合适的横截面尺寸。一般而言，支撑杆160的横截面的尺寸和形状可构造为如下文更完全地讨论地与顶托系统150相接合地工作，其中，支撑杆成形为以供坐置于顶托系统的鞍座之内。支撑杆160可以是钢杆、铝杆、木杆、塑料杆或其它材料杆。
在支撑杆160跨接小于底座箱140的全宽度或深度的情况下，支撑杆可在杆的一个端部处或其附近联接至水平件142，且在杆的相对端部处或附近联接至中间件164。中间件164可以是底座箱140内从水平件142延伸的悬臂件。在一些实施例中，中间件164可具有一个或多个角板或支架，构造为加强构件抵抗向上的转动。中间件164可大致具有任何合适的尺寸和横截面形状。此外，中间件164可以是钢构件、铝构件、木构件、塑料构件或其它材料的构件。在其它实施例中，支撑杆160可在两个端部处或两个端部附近连接至中间件164。在还有其它实施例中，支撑杆160可在沿着杆的其它位置处连接至底座箱140和连接到箱的各点。底座箱140可具有任何合适数量的支撑杆160。在一些实施例中，如图2B和图3B所示，底座箱140可具有四根支撑杆160。
支撑杆160可使用一个或多个铰接连接162连接至底座箱140。例如，支撑杆160可在支撑杆的各个端部处或附近具有铰接连接162，将支撑杆连接至箱。例如，如图2B所示，每根支撑杆160可以借助第一铰接连接162连接至水平件142，并且借助第二铰接连接连接至中间件164。铰接连接162可使用任何合适的铰接机构。在其它实施例中，一根或多根支撑杆160可使用固定连接或任何其它类型的连接或联接机构来联接至底座箱140。在一些实施例中，铰接连接162可包括摇臂161和止挡元件163。
在一些实施例中，支撑杆160可经由摇臂161联接至铰接联接162。摇臂161可以是从铰接连接162延伸的连接器，并且构造为与支撑杆160一起转动，并且将支撑杆定位在离铰链一段距离。摇臂161可大致定位为垂直于支撑杆160。就像支撑杆160，摇臂161可具有如图2A所示的提升位置和如图2B所示的间隙位置。在间隙位置中，摇臂161可大致定位为邻近表面，诸如底座箱的上表面。摇臂161可构造为向下转动到提升位置中。摇臂161可大致具有构造为使支撑杆160定位的任何合适的尺寸和形状。摇臂161可由钢、铝、木、塑料或任何其它合适的材料构成。
止挡元件163可构造为给铰接机构162提供止挡点。例如，在一些实施例中，止挡元件163可使铰接机构162的摆动动作停止，使得摇臂161和支撑杆160定位为处于提升位置中。即，止挡元件163可阻止摇臂161和支撑杆160比其提升位置更向内摆动。如图2A和图3A所示，止挡元件163可以是固定的元件，其从诸如上水平件142u之类的底座箱140的构件延伸。在一些实施例中，止挡元件163可构造为结合第二止挡元件163a工作。例如，如图3A所示，第二止挡元件163a可定位在支撑杆160和/或摇臂161上或附近，使得该元件能与摇臂和支撑杆一起转动。第二止挡元件163a可构造为联接至止挡元件163、配装在止挡元件163内、与止挡元件163连结或总体定位为与止挡元件163相邻。这样，在支撑杆160和摇臂161在铰接机构162上向下摆动进入提升位置中时，止挡元件163和次要止挡元件163a可连接以阻止支撑杆和摇臂进一步向内摆动。
铰链162可构造为：支撑杆160可径向地向上和向外运动，远离底座箱140的中心。铰链162可构造为使支撑杆160从提升位置运动近似90度到间隙位置。图2A和图2B示出根据某些实施例、处于提升位置中的支撑杆160，而图3A和图3B示出根据某些实施例、处于间隙位置中的支撑杆160。
如下文更完全地描述的，支撑杆160可构造为提供用于由顶托系统150接合的提升点，用于使底座箱140升起和降下。会理解的是，提供两根对齐的支撑杆160，每根支撑杆构造为在水平件142和中间件164之间，而不是在水平构件142之间跨接的连续的支撑杆可将箱140的提升载荷分布到箱的所有四个侧面的构件。
每根支撑杆160可构造为从如图2A和图2B所示的提升位置转动到如图3A和图3B所示的间隙位置。如所示的，支撑杆160可定位为大致垂直于底座箱140的两个上水平件142u，且大致平行于底座箱的两个上水平件。会理解的是，支撑杆160可因此垂直于两个下水平件142l，且平行于两个下水平件。在提升位置中，支撑杆160可各自定位为距最近的、平行的上水平件142u一段距离(d)。在一些实施例中，该距离(d)可大致为杆的铰接连接与最近的、平行的上水平件142u之间的距离。如图2A所示，在提升位置中，铰接连接162可将各个支撑杆160定位为垂直地比上水平件142u低。在提升位置中，支撑杆160可定位在上水平件142u以下并具有足够的间隙，使得顶托系统150能合适地联接至杆。为了运动到间隙位置，支撑杆160可以从提升位置向上且向外摆动，每根杆朝向其最近的、平行的上水平件142u运动。如图3A和3B所示，每根支撑杆160可定位为在间隙位置中与其最近的、平行的上水平件142u相邻。铰接机构162和摇臂161可以自动或手动地使支撑杆160在提升位置和间隙位置之间运动。在一些实施例中，例如，铰接机构162、摇臂161和/或支撑杆160可以是液压致动和/或锁定进入位置中的。会理解的是，在其它实施例中，支撑杆160可以在提升位置、间隙位置或其它构造中固定。
在一些实施例中，支撑杆160、铰接机构162和摇臂161可附加地或替代地构造为将成堆的底座箱140联接在一起。例如，图5示出容纳提升缸体150的底座箱140的垂直堆叠。该堆叠的第一底座箱140a示出为具有固定的支撑杆160。第二底座箱140b和第三底座箱140c示出为具有处于间隙位置中的支撑杆160。第四底座箱140d示出为具有处于提升位置中的支撑杆160。如所示的，一些底座箱140可具有联接鞍部170，其固定至靠近诸如由下水平件142l限定的下表面之类的底座箱的表面或面的联接支撑件172。在一些实施例中，联接支撑件172可从下水平件142l延伸。在其它实施例中，联接支撑件172可从中间件或联接至箱140的下表面或靠近其的其它元件延伸。联接支撑件172可垂直于水平件142l延伸。联接支撑件172可具有联接鞍部170。联接鞍部170可构造为联接至诸如底座箱140的支撑杆160之类的物体。即，每个鞍部170可大致构造为接纳支撑杆160，使得支撑杆可定位在鞍部内。在一些实施例中，鞍部170可具有圆形或半圆形的形状，用于接纳支撑杆160。在其它实施例中，鞍部170可具有任何合适的形状。在一些实施例中，各个鞍部170可具有覆盖件或夹紧件174。覆盖件或夹紧件172可构造为封盖支撑杆160和其它物体，从而将支撑杆固定到鞍部170。覆盖件或夹紧件174可固定或帮助固定支撑杆160在鞍部170之内就位。覆盖件或夹紧件170可阻止或减缓支撑杆160在鞍部170之内的运动。在一些实施例中，覆盖件或夹紧件174可例如经由铰接连接而连接至鞍部170。可手动或自动控制覆盖件或夹紧件174。例如，在一些实施例中，覆盖件或夹紧件174可液压地致动和/或锁定就位。在一些实施例中，底座箱140可具有与相邻的箱的四个支撑杆160相对应的四个联接鞍部170。在其它实施例中，底座箱140可具有任何合适数量的联接鞍部170。
继续参照图5，在一些实施例中，支撑杆160和摇臂161可构造为经由铰接机构162向上和向外转动经过(超过)间隙位置。即，铰接机构162可具有如图6所示的允许支撑杆160向上摆动进入联接位置的转动范围。联接位置可将支撑杆160定位为在由上水平件142u所限定的底座箱140的上表面的之上或部分地在该上表面之上。在联接位置中，支撑杆160可构造为定位在相邻的箱140的联接鞍部170之内。图6示出处于联接位置中并且设置在联接鞍部170之内的支撑杆160。例如，第三底座箱140c的支撑杆160可向上摆动到联接位置中，以联接至第二底座箱140b的鞍部170中。如图6所示，覆盖件或夹紧件174可关闭以将支撑杆160在鞍部170之内锁定就位。
现在转向图7A、图7B和图7C，支撑杆160和摇臂161以及铰接机构162分别示出为处于提升位置、间隙位置和联接位置中的各个位置中。图7B附加地示出定位在支撑杆160上方的联接鞍部170、联接件172和夹紧件174。如图7C所示，在联接位置中，联接鞍部170可由支撑杆160接合，而覆盖件或夹紧件174可封盖支撑杆，以将其固定就位。以此方式，具有联接鞍部170的上箱可联接至具有支撑杆160的下箱。在其它实施例中，可实用其它联接机构以使相邻的底座箱140连结。例如，在一些实施例中，底座箱140可使用凸耳和销来销接在一起。在其它实施例中，相邻的箱140可使用诸如国际标准组织(International StandardsOrganization)(ISO)航运集装箱之类的锁来夹紧在一起。
底座箱140可构造为容纳顶托系统150。顶托系统150可以是或可包括可伸缩液压和/或气动提升系统，其具有缸体、螺旋机构和/或齿轮机构、链和链轮机构、缆绳和滑轮/辊子机构、和/或其它提升机构。图8A示出处于降下的位置中的顶托系统150，而图8B示出处于升起的位置中的顶托系统。如图8A和图8B所示，顶托系统150可具有可伸缩缸体152、支承板154、头部155和一个或多个鞍部156。可伸缩缸体152可构造为自动地伸长或缩短。支承板154可构造为承载载荷，例如，诸如钻机100的静载荷的载荷之类的。
可伸缩缸体152可以是液压缸、气动缸或其它可伸出的缸。在一些实施例中，例如，可伸缩缸体152可具有一系列缸体，其在直径方面逐渐减小，使得每个缸体可构造为接纳下一个缸体。在其它实施例中，可伸缩缸体152可使用其它机构以伸长和缩短。可伸缩缸体152可大致促进头部155的升起和降下。可伸缩缸体152可由缸或其它材料构成。在一些实施例中，可伸缩缸体152可以是相对大直径且低压的缸体。在其它实施例中，可伸缩缸体152可具有任何合适的直径和压力。
支承板154可以是钢板或其它板，构造为将底座130或钻机100的重量传递到地表面、钻垫(drilling pad)或其它表面。支承板154可大致具有任何尺寸和形状。支承板154可大致定尺寸设计为，当可伸缩缸体152伸出时提供稳定的基部。在一些实施例中，支承板154可定尺寸设计为有助于板相对于可伸缩缸体152的横向运动，如下文关于行走装置更完全地描述的。
头部155可定位在可伸缩缸体152上，并且可构造为具有一个或多个附连装置，诸如鞍部156。头部155可大致具有任何构造为使鞍部156定位的合适的形状。头部155可大致使联接至可伸缩的缸体152的单元升起和降下。在一些实施例中，如图8A-图8B所示，头部155可具有颈圈部分155a、上部部分155b、一个或多个倾斜部分155c和中心部分155d。颈圈部分155a可将头部155联接至可伸缩缸体152。颈圈部分155a可基本上具有任何形状，并且在一些实施例中可以是圆形的环状，其包围可伸缩缸体152和/或中心部分155d。颈圈部分155a可基本上具有任何合适的厚度。一个或多个倾斜部分155c可从颈圈155a延伸。在一些实施例中，四个倾斜部分155c可从颈圈部分155a延伸。在一些实施例中，倾斜部分155c可附加地或替代地联接至中心部分155d或从其延伸。倾斜部分155c可构造为之车上部部分155b。倾斜部分155c可具有任何合适的尺寸和形状。在一些实施例中，中心部分155d可基本上是可伸缩缸体152的延伸部，并且可以给头部155提供基部。例如，在一些实施例中，中心部分155d可构造当处于降下的位置中时，接纳或容纳可伸缩缸体152。在一些实施例中，中心部分155d可具有(圆)柱形形状。在其它实施例中，中心部分155d可具有任何合适的形状。如图8A-图8B所示，中心部分可延伸至高于上部部分155d的高度的高度。上部部分155b可保持鞍部156或其它附连机构。在一些实施例中，上部部分155b可以是矩形的。例如，上部部分155b可具有以矩形的构造来设置的四个垂直构件。在一些实施例中，鞍部156可设置在矩形的上部部分155b的各个角部处。在其它实施例中，上部部分155d可以是圆形的或具有任何合适的形状。在其它实施例中，头部155可具有其它形状或构造。
在一些实施例中，头部155可大致具有H形，构造为例如用于在底座箱140内工作。转到图10B和图11B，示出了设置在底座箱140内的顶托系统150的俯视图，其中，支撑杆160分别处于提升位置和间隙位置中。如图11B所示，头部155可大致具有H形的构造。例如，上部部分155b可具有矩形形状。鞍部156可以从上部部分155b的四个角部中的每一个角部延伸，由此形成H形。如图11B所示，这样的H形构造可允许在箱的支撑杆160处于间隙位置中时顶托系统150升起和降下通过底座箱140，而例如不干扰中间件164。如图10B所示，H形可附加地允许顶托系统160联接至支撑杆160,而不干扰中间件164或其它部件。即，从上部部分155b延伸的四个鞍部156可联接至上部部分的矩形框架外侧的各个支撑杆160。在其它实施例中，顶托系统150、头部155和/或上部部分155b可具有任何合适的形状或构造。
继续参照图8A-图8B，一个或多个鞍部156可构造为联接至诸如底座箱140的支撑杆160之类的物体。即，每个鞍部156可大致构造为接纳支撑杆160，使得支撑杆可定位在鞍部内。在一些实施例中，鞍部156可具有圆形或半圆形的形状，用于接纳支撑杆160。在其它实施例中，鞍部156可具有任何合适的形状。在一些实施例中，各个鞍部170可具有覆盖件或夹紧件174。覆盖件或夹紧件157可构造为封盖支撑杆160和其它物体，从而将支撑杆固定到鞍部156。覆盖件或夹紧件157可固定或帮助固定支撑杆160在鞍部156之内就位。覆盖件或夹紧件157可在底座箱140借助顶托系统150升起、降下或其它运动期间阻止或减缓支撑杆160的运动。在一些实施例中，覆盖件或夹紧件157可例如经由铰接连接而连接至鞍部156。可手动或自动控制覆盖件或夹紧件157。例如，在一些实施例中，覆盖件或夹紧件157可液压地致动和/或锁定就位。在其它实施例中，其它联接机构可用于将支撑杆160或其它物体联接至顶托系统150。在一些实施例中，顶托系统150可具有四个鞍部156或其它联接机构。在其它实施例中，顶托系统150可具有更多或更少的鞍部156或其它联接机构。
在一些实施例中，顶托系统150可附加地是或包括用于移动钻机100的机构。例如，在一些实施例中，具有一个或多个轴承的滑动腿运动或行走装置158可定位在每个可伸缩缸体152及其相应的支承板154之间，并且可操作地联接至每个可伸缩缸体152及其相应的支承板154，从而促进钻机100的滑动或行走运动。即，每个支承板154可附加地作为用于行走装置158的滑动腿工作。以此方式，支承板154可以是足够宽的以适应沿着行走装置158的轴承的横向运动。图9示出具有滑动腿运动装置158的顶托系统150的俯视图。在一些实施例中，滑动腿运动或行走装置158可促进组装的钻机100在井台批量钻场的各井筒位置之间移动。行走装置158可构造为借助例如液压泵来工作。在一些实施例中，这样的液压泵可以操作在钻机100上的一个或多个行走装置158。
在一些实施例中，顶托系统150可构造为在一个或多个底座箱140内工作。图10-图11示出设置在底座箱140之内的顶托系统150的侧视图和俯视图。各个顶托系统150可大致构造为通过附连至支撑杆160并且操作可伸缩缸体152来使底座箱140升起。如图10A所示，顶杆160可大致构造为定位在顶托系统100的鞍部156之内。顶托系统150可略微升起以附连至支撑杆160。当附连至支撑杆160时，顶托系统150可工作以在其可伸缩缸体152上升起或降下，以使底座箱140升起或降下。图10B是图10A示出的顶托系统150和底座箱140的俯视图。图11A-图11B示出在底座箱140之内的顶托系统150的侧视图和俯视图，其中，支撑杆160处于间隙位置中。如上所述，顶托系统150，包括例如顶托系统的头部155可大致具有H形，如图10B和图11B所示，构造为在提升位置中联接至支撑杆160和/或在间隙位置中移除支撑杆，同时也移除中间件164。在一些实施例中，底座箱140可具有在诸如图11所示的上表面之类的表面上的有限的交叉件146或壁板，或没有交叉件或壁板，以用于顶托系统150以伸缩通过箱体。图12A和图12B示出在底座箱140内的顶托系统150更详细的俯视图，其中可以看到支承板152和行走装置158。
会理解的是，底座箱140成正方形的C形可允许箱接纳顶托系统150，使得箱可从侧部围绕顶托系统滑动或包裹图13A和图13B示出顶托系统150相对侧的侧视图，挺多系统使两个底座箱140的垂直堆叠升起，使得第三个底座箱可被放置在垂直堆叠的底部处。图13A示出具有封闭的箱形状的最上部的底座箱140和如上所述的、具有成正方形的C形的第二和第三个下面的箱。即，一些底座箱140可至少具有一个垂直侧面，其具有有限的交叉件146和水平件142。以此方式，C形的底座箱140可围绕升起的顶托系统150放置。箱140的敞开的、垂直的侧表面可容纳可伸缩缸体154和支承板152，使得箱可定位在顶托系统150附近并且在箱的垂直堆叠之下。图13B示出箱140的垂直堆叠的相对侧的侧视图，其由顶托系统150升起，使得第三个箱可定位在堆叠之下。图13B中示出的相对的垂直的侧表面可具有在垂直件144之间延伸的水平件142和在水平件之间延伸的交叉件146。
当使底座箱140升起或降下时，顶托系统150可大致在底座杆160上施加推力或拉力。会理解的是，铰接机构162可构造为：在顶托系统150的运动期间阻止或减缓铰接运动。具体的，相对组的铰接机构162、摇臂161和止挡元件163可具有相反的方向构造。如例如图10A和图11A中所示的，两个相对的铰接机构162可相对对其并且可联接至相对的支撑杆160。两个相对的铰接机构162可构造为沿相反的方向转动，诸如例如，一根支撑杆160可构造为从间隙位置沿顺时针方向转动到提升位置，而相对的支撑杆构造为从间隙位置沿逆时针方向转动到提升位置。以此方式，相对的摇臂161和止挡元件163可同样地沿相反的方向转动。相反的转动方向与止挡元件163结合可以在底座箱140升起、降下或以其它方式在顶托系统150上移动时阻止或减缓在铰接机构162处的转动。
尽管支撑杆160如所描述地联接至底座箱140，并且鞍部156联接至顶托系统150，会理解的是，杆和鞍部的定位可大致逆转(反转)。即，在一些实施例中，一根或多根支撑杆160可从顶托系统150延伸。此外，在一些实施例中，一个或多个鞍部156(可选地具有夹紧件或覆盖件157)可从底座箱140延伸。一个或多个鞍部156可向下开口，从而从下方接纳支撑杆160。一个或多个鞍部156可构造为从提神位置转动到间隙位置，并且在一些实施例中可以各自在联接至铰接机构162的摇臂161上转动。以此方式，顶托系统150的(一根或多根)支撑杆160可构造为当(一个或多个)鞍部处于提升位置中时向上升起并且进入该(一个或多个)鞍部。(一个或多个)夹紧件或覆盖件157可围绕(一根或多根)支撑杆160的底部或下表面封闭，以将一个或多个杆固定就位抵靠一个或多个鞍部156。当(一个或多个)鞍部处于间隙位置中时，顶托系统150和支撑杆160能可操作地通过底座箱140的上表面。
此外，在鞍部156定位在底座箱140上的情况下，在一些实施例中，箱也可具有联接杆。例如，从底座箱140延伸的鞍部156可构造为向上摆动进入联接位置。鞍部156可构造为联接至联接杆或从相邻的底座箱延伸的其它构件。
现在将参照图14-图35描述钻机100和底座130的组件。
钻机100可大致由一个或多个卡车/拖车组合、有轨车或其它运输模式来运输到钻场，诸如井台批量钻场。以此方式，钻机100能够以会在钻场处组装的分离的部件来运输。例如，钻台120能以一个或多个部件递送到钻场。在一些实施例中，桅杆式井架110可被运输到钻场，与钻台120或底座130分离，并且在钻场处组装在钻台上。在一些实施例中，桅杆式井架110能以水平位置运输，如图4所示，并且由此可直立至在钻场处的垂直位置。可使用各种装置和/或手段来使桅杆式井架110直立。在一些实施例中，液压提升缸体112可用于使桅杆式井架110直立。例如，当处于水平位置中时，液压的提升缸体112可延伸，如图15所示，以将桅杆式井架110升起到钻台120上的桅杆式井架支座。如图16所示，桅杆式井架110可销接至井架支座114。如图17所示，液压的提升缸体112可定位为使得桅杆式井架直立，并且如图18所示可延时以使桅杆式井架定位为竖立的。如图19所示，在桅杆式井架已直立之后，提升缸体14可脱开。在2013年4月16日提交的名为“具有可伸缩子结构箱的可移动式钻机(MobileDrilling Rig with Telescoping Substructure Boxes)”的美国专利第9,091,126号中更完全地描述了使用液压提升缸体的桅杆式井架的直立，其全文以参见的方式纳入本文。在其他实施例中，可使用其它装置或手段以使桅杆式井架110直立，或以其它方式使桅杆式井架定位以用于钻井作业。
在一些实施例中，底座130可在钻场处组装或完成。在底座130包括例如一个或多个底座箱140的垂直堆叠的情况下，底座箱可在钻场处组装和/或堆叠。以此方式，底座箱140可以在拖车、卡车上或通过其它手段递送或以其它方式被带到钻场。
如图19所示，底座130可具有第一底座箱层140a。第一底座箱层140a可包括联接至钻机100的钻台120的一个或多个箱。第一层140a的底座箱可放置在钻台120下的各个位置处。例如，在一些实施例中，一个或多个箱140可放置在矩形的钻台120的每个角部处。在其它实施中，底座箱140可沿着钻台120的宽度和/或长度放置。在一些实施例中，底座箱140能以一列或多列放置在钻台120之下。例如，第一列底座箱140可放置在钻机100的钻孔机侧，如图19所示，跨接立根盒侧(setback side)100a与绞车侧100b之间的钻台的宽度。相应的一列可放置在钻机的远离钻孔机侧。在一些实施例中，每列底座箱140可包括在列的每个端部处的底座箱以及在两个底座箱之间的一个或多个横档箱(spreader box)145。在其它实施例中，底座箱140能其它构造防止，以形成在钻台120之下的第一层140a。
在一些实施例中，额外的底座箱140的层可添加至底座130，从而使钻台120升高。一般地，可通过使用一个或多个顶托系统150使钻台120和第一层140a升起来加入底座箱140。顶托系统150可使钻台120和第一层140a升起离地面或其它表面足够高度，以容纳第二层底座箱140。顶托系统150可以通过卡车、拖车或其它装置递送或以其它方式带至钻场。图20A-图20F示出根据一些实施例的、使第一底座箱层140a升起的过程。
图20A示出第一底座箱层140a和在底座外侧的两个顶托系统150的侧视图。尽管在图20A-图20F中仅示出两个顶托系统150，会理解的是，可在底座130的每个角部处使用顶托系统以使钻台120和底座升起。在其它实施例中，可使用任何数量的顶托系统150以使钻台120和底座130升起。如图20B所示，顶托系统150可放置在第一底座箱层140a之内。例如，顶托系统150可放置在位于第一层140a的每个角部处的底座箱140之内。在一些实施例中，如图20所示，在第一层20a之内的底座箱140的支撑杆160可具有到箱的固定连接。在其它实施例中，支撑杆160可具有铰接连接162或其它可动的连接，使得支撑杆可降下到提升位置以与顶托系统150联接。如图20C所示，每个顶托系统150可在第一层140a之内提升一段距离，从而与底座箱140之内的一根或多根支撑杆160连接。在一些实施例中，每个顶托系统150可通过将每根支撑杆定位在顶托系统的鞍部156之内并且借助夹紧件157将杆固定就位而联接至箱140之内的一根或多根支撑杆160。在其它实施例中，顶托系统150可联接至支撑杆，或可使用其它联接机构而大致联接至底座箱140。
如图20D所示，顶托系统150可在其可伸缩缸体152上进一步升起，以使钻台120和第一层140a升高离开地表面、钻垫或其它表面。以此方式，钻机100的静载荷可从底座箱140传递到顶托系统150上。具体地，钻机100的静载荷可传递至顶托系统150的承载板154。顶托系统150可使第一层140a升高足够高以将额外的底座箱140放置在第一层之下。第一层140a可升高，使得第一层的下表面定位为在离地面或其它表面上方一段距离处，其高于底座箱140的高度以被放置在第一层之下。例如，在要被加入到第一层140a之下的底座箱140六英尺高的情况下，顶托系统150可使第一层升起，使得底部表面离地表面、钻垫或其它表面超过六英尺，从而容纳额外的箱。在一些实施例中，顶托系统150可将第一层140a升起到离地表面、钻垫或其它表面六英尺六英寸的高度
如图20E所示，一个或多个底座箱140可被插入在第一次140a之下，从而形成第二底座箱层140b。可使用铲车、橡胶轮胎吊车、推土机或其它手段将底座箱140定位。在一些实施例中，底座箱140可放置在底座140的各个角部处，使得在一些实施例中箱定位在各个顶托系统150处或其周围。即，在一些实施例中，第二层140b的每个箱可在第一层140a之下滑动，使得第二层的每个箱围绕升起的可伸缩缸体152顶托系统150定位或大致环绕其定位。如前所述，底座箱140可在水平件142、垂直件144和交叉件146和/或壁板中具有间隙，并且/或者可具有大致呈正方形的C形，从而容纳围绕可伸缩缸体152滑动的箱。如图20F所示，顶托系统150可使第一层140a降下到第二底座箱层140b上。在一些实施例中，第一底座箱层140a和第二底座箱层140b可联接在一起。例如，如上所述，支撑杆150可向上转动到联接位置中，并且联接至联接鞍部，从而在一些实施例中将各底座箱层联接在一起。在其它实施例中，一个或多个剪切销可将第二层140b的每个底座箱140联接至第一层140a的一个或多个底座箱。在其它实施例中，第一层140a和第二层140b可使用任何合适的机构联接，诸如但不限于夹紧件或液压致动销。
图21示出第一层140a、钻台120和桅杆式井架110由顶托系统150升高，使得钻机100的静载荷由各顶托系统的承载板154承受。如所述的，关于图20，钻机100可升高足够高以容纳在第一层140a之下滑动的额外的底座箱140。图22示出底座箱140围绕每个顶托系统150定位以形成第二层140b。如图23所示，在第二层140b已定位在底座130之内并且通过联接鞍部、剪切销或其它机构而固定于第一层140a之后，顶托系统150可释放支撑杆160并且返回到其降下位置。以此方式，钻机100的静载荷可离开支承板154并且被传递到底座的第一层140a和第二层140b上。在一些实施例中，当不再与顶托系统150接合时，第一底座箱层140a内的支撑杆160可移动到间隙位置。会理解的是，上述用于添加一层底座箱140到底座130的程序步骤可基本上重复，直至钻台120到达期望的距离地表面、钻垫或其它表面的高度。
现在转到图24A-图24E，在一些实施例中，可添加第三层底座箱140。如图24A所示，在第二层140b之内的底座箱140的支撑杆160可处于间隙位置中。在升起底座130之前，支撑杆160可降下至提升位置，如图24B所示。在一些实施例中，如上所述，支撑杆160可使用铰接连接162来降下。在其它实施例中，支撑杆160可初始地在降下位置中或可被固定在降下位置中。在一些实施例中，顶托系统150可经由鞍部156而联接至支撑杆160。在一些实施例中，顶托系统150可略微升起，从而与支撑杆160连接。如图24C所示，顶托系统150可通过使液压缸体152伸出以使钻机升高而将钻机100的静载荷从底座130传递到支承板154上。额外的底座箱140可在第二层140之下滑动，从而形成第三底座箱层140c。如图24D所示，在一些实施例中，第三次140c的每个底座箱140可围绕顶托系统150定位或定位为大致在顶托系统150处。在一些实施例中，箱140可定位在第二层140b的每个箱下方，形成箱的垂直堆叠。如图24E所示，顶托系统150看降下，从而第二层140b定位在第三次140c的顶部上。第三层140c可经由联接鞍部、剪切销或其它联接机构而联接至第二层140b。顶托系统150可释放支撑杆160或以其它方式从第二层140b脱开，并且可朝向地表面、钻垫或其它表面降下。因此，钻机100的静载荷可从顶托系统150传递至底座130。
图25示出由顶托系统150升高的第一层140a、第二层140b、钻台120和桅杆式井架100，使得钻机100的静载荷由各顶托系统的支承板154承受。如所述的，关于图24，钻机100可升高到足够高以容纳在第二层140b之下滑动的额外的底座箱140。图26示出底座箱140围绕每个顶托系统150定位以形成第三层140c。在一些实施例中，一个或多个横档箱145可定位为第三层140c的一部分。例如，横档箱145可放置在底座130的每一侧上，每个横档箱定位在第三层140c的两个角部底座箱140之间。在其它实施例中，一个或多个横档箱145可定位在底座之内的任何合适的位置处，包括在任何底座等级(水平)。底座箱145可提供在钻台120下的储存空间或工作空间。在一些实施例中，可提供入口用于到达在钻台120之下的一个或多个横档箱145。
如图27所示，在第三层140c已定位在底座130之内并且通过剪切销或其它机构固定于第二层140b之后，顶托系统150可释放支撑杆160并且返回至其降下位置。以此方式，钻机100的静载荷可传递离开支承板154并且传递到底座的第一层140a、第二层140b和第三层140c上。在一些实施例中，当不再与顶托系统150接合时，第二底座箱层140b之内的支撑杆160可移动至间隙位置。
现在转到图28A-图28E，在一些实施例中，第四底座箱层140可添加至底座130。如图28A所示，第三底座箱层140c之内的支撑杆160可处于间隙位置中。在使底座130升起之前，支撑杆160可降下至提升位置，如图28所示。如上所述，在一些实施例中，支撑杆160可使用铰接连接162降下。在其它实施例中，支撑杆160可初始地处于降下位置中或可固定处于降下位置中。在一些实施例中，顶托系统150可经由鞍部156联接至支撑杆160。在一些实施例中，顶托系统150可略微升起，从而与支撑杆160连接。如图28C所示，顶托系统150可通过使液压缸体152伸出以使钻机升高来将钻机100的静载荷从底座130传递到支承板154上。额外的底座箱140可在第三层140c之下滑动以形成第四箱层140d。如图28D所示，第四层140d的每个底座箱140可围绕顶托系统150定位或在一些实施例中大致定位在顶托系统150处。在一些实施例中，箱140可定位在第三层140c的每个箱之下，产生箱的垂直堆叠。如图28E所示，顶托系统150可降下，使得第三层140c定位在第四层140d顶部上。第四层140d可经由联接鞍部、剪切销或其它联接机构而联接至第三层140c。顶托系统150可释放支撑杆160或以其它方式从第三层140c脱开，并且可朝向地表面、钻垫或其它表面降下。因此，钻机100的静载荷可从顶托系统150传递至底座130。
如上所述，在一些实施例中，支撑杆160可构造为向上转动到联接位置中。图29示出具有第一底座箱层140a、第二底座箱层140b、第三底座箱层140c和第四底座箱层140d的底座130，其中，第一底座箱层、第二底座箱层和第三底座箱层中的每层具有联接鞍部170。如图30所示，联接鞍部170和支撑杆160可用于将每个箱140的层联接在一起。在图29和图30中的每个附图中，第四箱层140d具有处于提升位置中并且联接至顶托系统150的支撑杆160。在一些实施例中，第四箱层140d的支撑杆160可从顶托系统150释放，并且可向上转动到联接位置中，从而与第三箱层140c的联接鞍部170接合，由此将第三层和第四层联接在一起。
图31示出第一层140a、第二层140b、第三层140c、钻台120和桅杆式井架110由顶托系统150升高，使得钻机100的静载荷由顶托系统的支承板154承受。如所述的，关于图28，钻机100可升高足够高以容纳在第三层140c之下滑动的额外的底座箱140。图32示出底座箱140，其围绕每个顶托系统150定位以形成第四层140d。在第四层140d已定位在底座130之内并且通过联接鞍部、剪切销或其它机构固定于第三层140c之后，顶托系统150可释放支撑杆160并且返回至其降下位置。以此方式，钻机100的静载荷可传递离开支承板154并且传递到底座的第一层140a、第二层140b、第三层140c和第四层140d上。在一些实施例中，当不再与顶托系统150接合时，第三底座箱层140c之内的支撑杆160可移动至间隙位置。
图33A-图33Q示出升起钻机100以添加第二层140b、第三层140c和第四层140d至底座130的步骤，如上文中参照图20-图32所描述的。会理解的是，更多层或更少层底座箱140可添加至底座130。一般地，底座130可具有足够的层，或可大致升高至一定高度以容纳防喷器、“圣诞树”组件或钻井作业的其它部件。在一些实施例中，可加入底座箱140，以使钻台高度为地表面上方10至100英尺之间。在特定实施例中，可加入底座箱140，以使钻台高度为地表面上方20至50英尺之间。在更特定的实施例中，可加入底座箱140，以使钻台高度为地表面上方20至30英尺之间。例如，在至少一个实施例中，底座箱140可添加至底座130以使钻台高度为地表面上方28英尺。将钻台升高至地表面上方期望高度所需的底座箱140的个数或底座箱层的个数会部分地取决于箱的高度。
现转向图34，示出了具有四层底座箱140的底座130的侧视图。图35A和图35B示出图34示出的底座箱140的垂直堆叠中的一个的相对侧的侧视图。如图35A所示，第二层140b、第三层140c和第四层140d的箱140可具有较少的支承件，诸如至少在一侧上较少的交叉件146和水平件142，从而容纳围绕顶托系统150定位的箱。如上所述，箱140可具有大致呈正方形的C形，从而适应围绕顶托系统150放置。
在一些实施例中，具有组装的底座130的钻机100可以是大致可移动的。例如，钻机100能在井台批量钻场的各井筒之间是可动的。钻机100可使用各种运动机构，诸如行走腿或滑动运动转化搁置、诸如橡胶轮胎之类的轮胎、轨道或其它运动机构。一般地，可使用任何合适的运动机构。在一些实施例中，钻机100可使用行走腿而是可动的。在一些实施例中，行走腿可以是联接底座130的分离的部件。在其它实施例中，顶托系统150可各自具有行走或滑动腿运动装置158。滑动腿运动装置158的运动可基本上包括使用可伸缩缸体152使钻机100升起离开地面或其它表面一段距离，接着是滑动步骤，从而使钻机100横向或纵向地移动一段距离。在2013年4月16日提交的名为“具有可伸缩子结构箱的可移动式钻机(Mobile Drilling Rig with Telescoping Substructure Boxes)”的美国专利第9,091,126号中更完全地描述了在行走腿上的钻机100的运动，其全文以参见的方式纳入本文。会理解的是，底座箱140的垂直堆叠构造可允许钻机100横向地和/或纵向地使用滑动腿运动装置158来移动，允许更多的运动自由度。
在一些实施例中，在启动滑动腿运动装置158之前，顶托系统150可夹紧或以其它方式牢固地联接至底座130。如图34所示，例如，顶托系统150可经由鞍部156或其它附连机构联接至第四层140d或否则联接至底座箱140的底部层。在一些实施例中，覆盖件或夹紧件157可在横向运动或纵向运动期间封盖支撑杆160，从而将支撑杆固定至顶托系统150。在其它实施例中，顶托系统150可使用其它机构固定至底座130以供横向或纵向滑动运动。
本申请的钻机可大致通过各种方式拆卸。如会理解的，本申请的钻机可大致以于其组装的方式相反的方式来拆卸。即，在底座的组装包括使钻台升起、插入底座箱层并且销接底座箱就位的步骤的情况下，底座的拆卸会大致包括拔去底座箱层的销、使钻台升起到拔去销的箱上方，使得钻机的静载荷传递到顶托系统，并且移除拔去销的箱。一旦底座拆解，桅杆式井架可降下，并且在一些实施例中钻机剩余的部分可被拆解。
还会理解的是，本申请的底座可包括相对小并且可管理的部件，诸如单独的底座箱。以此方式，底座部件可使用相对小的拖车、卡车或其它手段来运输或带至钻场。此外，本申请的底座和/或钻机可使用相对小的车辆来组装，诸如橡胶轮胎吊车、推土机和/或其它车辆。此外，本申请的底座箱和底座的相对敞开的箱式设计可允许在钻台下方的入口到储存空间、工作空间和其它部件。
如在本文中使用的，术语“基本(上)”或“大致”指的是一项动作、特征、特性、状态、结构、项目或结果的全部或几乎全部的范围或程度。例如，物品“基本(上)”或“大致”包封会意味着该物品要么完全被包封要么几乎完全被包封。可允许的从绝对的完全偏离的确切程度会在一些情况下取决于具体的情境。然而，一般地说，对“完全”的接近程度将具有大体相同的总体结果，就像实现了绝对并且全部的完全一样。当在消极关系中使用以表示完全或几乎完全缺乏一项动作、特征、特性、状态、结构、项目或结果时，同样可适用“基本(上)”或“大致”的使用。例如，“基本(上)没有”或“大致没有”某一成分或元件的元件、组合、实施例或合成物可实际上仍然含有这些物品，只要大体不存在可测得的效果。
在以上描述中已呈现了本申请的各种实施例，以用于示意和描述的目的。它们不意在是穷尽的或将本发明限制为所公开的精确形式。根据以上教导，明显的改型或变型是可能的。各个实施例选择和描述为提供本申请的原理及其实际应用场合的最佳说明，并且使本领域普通技术人员能够以各种实施例使用本发明，并且具有对于所设想的具体使用合适的各种改型。在包含公平、合法且公正的广度内进行解释时，所有这些改型和变型都落在由所附权利要求所确定的本申请的范围内。

Claims (31)

1.一种具有自升式钻台的钻机，所述钻机包括：
桅杆式井架；
钻台，所述钻台支撑所述桅杆式井架；以及
底座，所述底座支撑所述桅杆式井架和所述钻台，所述底座包括多个底座箱，其中，所述多个底座箱的至少一部分包括下述部件中的至少一个：
可枢转的支撑杆，所述可枢转的支撑杆构造为用于使所述底座升起并且用于联接至下一个底座箱；以及
可枢转的鞍部，所述可枢转的鞍部构造为用于使所述底座升起并且用于联接至下一个底座箱。
2.如权利要求1所述的钻机，其特征在于，还包括顶托系统，所述顶托系统包括可伸缩缸体以及包括支撑杆和鞍部中的至少一个，所述顶托系统构造为用于联接至底座箱以使所述底座升起。
3.如权利要求1所述的钻机，其特征在于，所述可枢转的支撑杆是液压地致动的。
4.如权利要求3所述的钻机，其特征在于，所述可枢转的支撑杆构造为在用于使底座升起的提升位置和用于联接至第二底座箱的联接位置之间枢转。
5.如权利要求1所述的钻机，其特征在于，所述可枢转的鞍部是液压地致动的。
6.如权利要求5所述的钻机，其特征在于，所述可枢转的鞍部构造为在用于使底座升起的提升位置和用于联接至第二底座箱的联接位置之间枢转。
7.如权利要求3所述的钻机，其特征在于，每个底座箱的所述可枢转的支撑杆延伸穿过所述底座箱。
8.如权利要求7所述的钻机，其特征在于，所述可枢转的支撑杆具有的长度比所述底座箱的宽度小，所述宽度是沿平行于所述可枢转的支撑杆的方向进行测量的。
9.如权利要求1所述的钻机，其特征在于，所述多个底座箱中的至少一部分包括四个可枢转的支撑杆。
10.如权利要求7所述的钻机，其特征在于，所述可枢转的支撑杆包括止动元件，用于将所述可枢转的支撑杆固定在提升位置中。
11.如权利要求3所述的钻机，其特征在于，多个底座箱构造为用于横向地滑动并且接纳顶托系统。
12.如权利要求11所述的钻机，其特征在于，当从上方观察时，所述多个底座箱中的每个底座箱具有C形。
13.一种具有自升式钻台的钻机，所述钻机包括：
桅杆式井架；
钻台；以及
底座，所述底座构造为用于支撑所述桅杆式井架和所述钻台，所述底座包括多个箱，构造为用于当所述钻台处于顶托位置中时滑动到在所述钻台下方的位置中，并且构造为用于当所述钻台处于未顶托位置中时支撑所述钻台，所述多个箱中的每个箱包括可枢转的鞍部，所述可枢转的鞍部构造为接纳相邻的箱的可枢转的支撑杆。
14.如权利要求13所述的钻机，其特征在于，所述多个箱构造为当滑动到在所述钻台下方的位置中时容纳顶托件。
15.如权利要求14所述的钻机，其特征在于，当从上方观察时，所述多个箱中的每个箱是C形的。
16.如权利要求13所述的钻机，其特征在于，所述多个箱构造为一个堆叠在另一个上以使所述钻台的高度升高。
17.如权利要求16所述的钻机，其特征在于，所述多个箱中的每个箱包括可枢转的支撑杆，构造为由鞍部接合，用于使所述箱和受支撑的钻台升起。
18.如权利要求17所述的钻机，其特征在于，所述可枢转的支撑杆还构造为与相邻的箱接合。
19.如权利要求18所述的钻机，其特征在于，所述钻台包括四个角部，并且构造为在其四个角部中的每个角部处用于升起。
20.如权利要求19所述的钻机，其特征在于，所述多个箱构造为形成四个塔，在所述钻台的四个角部中的每个角部处一个。
21.一种具有自升式钻台的钻机，所述钻机包括：
桅杆式井架；
钻台，所述钻台支撑所述桅杆式井架；
底座，所述底座包括一个或多个柱的底座箱；
顶托系统，所述顶托系统包括可伸缩缸体和滑动运动机构，所述滑动运动机构设置在所述可伸缩缸体的端部处，所述顶托系统构造为：
使用所述可伸缩缸体，使所述钻台升起，使得一个或多个底座箱可插入在所述钻台之下；以及
使用所述滑动运动机构，使所述钻机沿横向方向和纵向方向中的各个方向滑动。
22.如权利要求21所述的钻机，其特征在于，所述一个或多个底座箱包括C形底座箱。
23.如权利要求21所述的钻机，其特征在于，所述顶托系统构造为：通过联接至所述底座，并且使所述钻台和所述底座升起距地表面一段距离来使所述钻台升起。
24.如权利要求21所述的钻机，其特征在于，所述顶托系统还包括支撑杆和鞍部中的至少一个，所述顶托系统构造为用于联接至底座箱以使所述底座升起。
25.如权利要求21所述的钻机，其特征在于，所述底座箱的至少一部分包括可枢转的支撑杆，并且所述可枢转的支撑杆是液压地致动的。
26.如权利要求25所述的钻机，其特征在于，所述可枢转的支撑杆构造为在用于使底座升起的提升位置和用于联接至第二底座箱的联接位置之间枢转。
27.如权利要求21所述的钻机，其特征在于，所述多个底座箱的至少一部分包括可枢转的鞍部，并且所述可枢转的鞍部是液压地致动的。
28.如权利要求27所述的钻机，其特征在于，所述可枢转的鞍部构造为在用于使底座升起的提升位置和用于联接至第二底座箱的联接位置之间枢转。
29.如权利要求21所述的钻机，其特征在于，所述滑动运动机构包括支承板。
30.如权利要求29所述的钻机，其特征在于，还包括在所述支承板与可伸缩缸体之间的轴承，以供在它们之间的相对运动。
31.如权利要求30所述的钻机，其特征在于，所述滑动运动机构构造为使所述钻机从一个井筒位置移动到另一个。
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