CN110770411B - 包括管件立柱处理系统的钻机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻机，其包括：管件立柱支撑塔架、管件立柱存储排放架、用于支撑多个管件立柱的滑动装置以及管件立柱连接装置。根据本发明，所述钻机设置有管件立柱处理系统，其适于使管件立柱在存储排放架与作业线中的位于管柱滑动装置上方的位置之间移动，并且适于在拧紧螺纹过程中将管件立柱可旋转地支撑在作业线中，以允许管件立柱与管柱连接，并在松开螺纹过程中允许管件立柱与管柱断开连接，所述管件立柱处理系统包括。所述管件立柱处理系统包括竖直轨道、下运动臂组件和上运动臂组件，下运动臂组件和上运动臂组件安装在竖直轨道上并包括夹持器。还设置有重量补偿控制系统。

Description

包括管件立柱处理系统的钻机

技术领域

本发明涉及包括管件立柱处理系统的钻机。更具体地，本发明涉及一种连接管件立柱以构成用于井筒中的管柱的装置和方法。更具体地，本发明涉及在连接期间用于支撑和补偿管件立柱的装置和方法。

背景技术

在油气井的建造和完井过程中，使用钻机将管柱插入和移出井筒。

所述管柱通过组合管件立柱来构造，所述管件立柱是螺纹组合的管件组，例如钻管、套管。管件通常具有带有外螺纹端和箱形端的管件部段，外螺纹端设置有外螺纹线，箱形端具有内螺纹线。通过将一个管件的外螺纹端拧入另一个管件的箱形端中，可以连接或形成管件，从而连接或形成管件立柱。可替代地，可以拧开已经形成的管件，也被称为提升钻杆，以拆卸管柱。

通常，要连接的管件立柱在其顶端被顶部驱动装置支撑在钻塔的作业线中。然后使管件立柱下降，直到该管件立柱的下端放落在由滑动装置支撑的管件立柱的顶端上。外螺纹端插入箱形端，同时旋转管件立柱以形成连接。

可以通过使用顶部驱动装置来转动管件立柱，也可以使用绞车下降管件立柱，或者通过使用与管件处理系统结合的动力钳或管件旋拧器来下降管件立柱。

现有技术公开文献WO2015/133895涉及一种排放架装置。该公开文献公开了一种具有钻塔的船，该钻塔安装在船体上并位于船井上方。钻塔与绞车相关联，绞车沿着钻塔的外部并在其外部形成作业线。作业线设计为用于进行钻井，并且包括：顶部驱动装置，其适用于旋转驱动钻柱；以及滑动装置，其适于沿着作业线支撑由其悬吊的管柱的重量。该船还配备有两个钻管旋转存储排放架，其适于以竖直定向存储多个钻管，优选地是多接头的管件立柱。

钻塔支撑排放架装置，该排放架装置适于使管件在存储排放架与作业线中的位于管柱滑动装置上方的位置之间移动。所述排放架装置还适于将从存储排放架取回的管件朝向由滑动装置支撑的管柱进行竖直运动，从而允许将管件连接至悬吊的管柱。

本公开提供了一种具有三个运动臂组件的排放架装置，这些运动臂组件设置在固定于钻塔的共用竖直轨道上。这三个运动臂组件包括井中心工具运动臂组件、下排放架运动臂组件和上运动臂组件。两个排放架运动臂组件在工具运动臂组件上方以一个放在另一个上的方式设置在竖直轨道上。

该公开文献进一步公开了通过排放架组件来处理钻杆多接头管件，其中，每个排放架运动臂组件均承载管件夹持器构件，以将钻杆多接头管件支撑在井中心上方的作业线中，同时井中心工具运动臂组件承载有铁钻工装置，在井中心工具运动臂组件上还具有旋拧器，从而将管件连接到由钻柱滑动装置支撑的钻柱上。

当外螺纹端穿入箱形端时，或者当施加扭矩以克服放置在螺纹上的第二个管件的重量时，使螺纹不损坏是至关重要的。

在现有技术中，通常在整个组装操作过程中，使管件立柱的全部重量抵靠在管柱上的相应螺纹上。在拧紧操作期间，通常更常见的是，以对应于旋转速度乘以螺纹的螺距的速率来控制保持管件的机器与管柱之间的相对位移率。

机械化处理管件会增加该问题，其中与早期实践相比，待组装的管件以相对刚性的方式抵靠管柱进行定位。螺纹上的较大轴向力(进而是较大的摩擦)进一步需要更大的扭矩，以便组装或拆卸带螺纹的管件。

为了促进管件连接，已经使用补偿器来防止损坏螺纹。在形成连接的过程中，补偿器支撑正在下降的管件的重量，以在所述形成期间将从外螺纹端传递到箱形端的轴向载荷最小化。

例如，现有技术公开文献US2014/0283653公开了一种动力钳，该动力钳包括固定的备用钳口和旋转器。备用钳口部段适于保持管件的带螺纹的渐缩外止口或销。旋转器部段适于保持管件的带螺纹的渐缩内止口或盒形端。旋转所述旋转器，从而使外螺纹端相对于保持在固定备用钳口部段中的箱形端旋转，以形成或拆除管件之间的螺纹结合。

所公开的动力钳设有螺纹补偿器活塞，以选择性地调节旋转器部段与备用钳口部段之间的竖直间隔。因此，可以通过将杆撤回到螺纹补偿器活塞中来将旋转器和备用钳口朝向彼此拉动，或者可替代地，通过使杆从缸体伸出而使旋转器和备用钳口彼此分开。此动作用于在管件拧入或拧出时补偿管件的轴向螺纹推进，并避免对管件螺纹施加过多的轴向力。

由螺纹补偿器施加的向上的合力是通过液压控制的，其大约等于上部管件的重量。这样就减少了管件螺纹的磨损，这是因为在拧紧螺纹或松开螺纹(spinning in orout)时，这些螺纹“未负重”。

因此，利用现有技术的动力钳，旋转器部段在管件拧紧螺纹或松开螺纹时支撑管件的重量。

本发明的目的是补救或减少现有技术的至少一个缺点。

本发明的另一个目的是提供一种改进的管件立柱处理系统，以用于促进管件立柱与管柱的连接或断开连接。

发明内容

根据本发明，该目的通过以下描述和所附权利要求书中特定的特征来实现，特别是通过提供一种根据第一方面的钻机来实现。

根据本发明的钻机包括：

-管件立柱支撑塔架，例如钻塔或多用途塔架，管件立柱支撑塔架限定作业线；

-管件立柱存储排放架，例如转盘，其适于在其中以竖直定向存储管件立柱，例如组合的钻管组，

-管柱滑动装置，该滑动装置适于支撑从其悬吊在作业线中的管柱的重量，例如多个管件立柱组成的管柱，

-管件立柱连接装置，例如动力钳和/或管件旋拧器，其适于在下钻期间将管件立柱的下部外螺纹端连接至由滑动装置支撑在作业线中的管柱的上部箱形端以延伸管柱，和/或在起出钻期间使管件立柱的下部外螺纹端与管柱的上部箱形端断开连接以缩短管柱；

-管件立柱处理系统，其适于使管件立柱在存储排放架与作业线中的位于管柱滑动装置上方的位置之间移动，并且适于在拧紧螺纹期间将管件立柱可旋转地支撑在作业线中，以允许管件立柱与管柱连接，并且在松开螺纹期间允许管件立柱与管柱断开连接，管件立柱处理系统包括：

-竖直轨道，其沿作业线的至少一部分安装至管件立柱支撑塔架；

-下运动臂组件和上运动臂组件，它们安装在所述竖直轨道上，以分别在管件立柱的下部区域和上部区域接合管件立柱，其中，每个运动臂组件包括：

-可移动基座，该可移动基座由竖直轨道支撑，并通过包括电动机的竖直驱动装置沿着所述竖直轨道竖直地移动，该竖直驱动装置位于所述可移动基座上；

-运动臂，该运动臂连接至所述可移动基座，所述运动臂优选地能够枢转地连接至可移动基座以绕竖直轴线枢转；以及

-管件夹持器构件，该夹持器构件连接至所述运动臂，所述夹持器构件包括：

-夹持器，其用于与管件立柱的管件部段接合，该夹持器被可移动地支撑以相对于可移动基座沿基本平行于作业线的补偿方向移动，并且所述夹持器设置有辊子以使夹持器能够沿该管件立柱的纵向轴线支撑管件立柱的管件部段，同时允许该管件部段绕该纵向轴线旋转；以及

-一个或多个补偿器活塞，其用于使夹持器相对于可移动基座沿补偿方向移动，其中，所述一个或多个补偿器活塞构造成支撑夹持器的重量并且支撑由夹持器接合的管件立柱的重量的至少一部分，

-重量补偿控制系统，该控制系统控制下运动臂组件和上运动臂组件的补偿器活塞，并且该控制系统适于在管件立柱放落在管柱上时通过向下移动运动臂组件和/或支撑管件立柱的夹持器，从而增加补偿器活塞中的压力，以防止将管件立柱的全部重量转移到管柱上。

管件立柱处理系统包括用于操纵管件立柱的多个运动臂组件。运动臂组件包括：夹持器，其适于支撑管件立柱的重量，同时允许管件立柱绕其纵向轴线旋转；补偿器活塞，其可相对于运动臂组件的可移动基座向上推动夹持器；以及重量补偿控制系统，其控制运动臂组件的重量补偿器活塞。

因此，重量补偿控制系统允许通过运动臂组件来操纵管件立柱，而且还允许管件立柱处理系统在拧紧螺纹期间和松开螺纹过程中支撑管件立柱。因此，管件立柱处理系统在下部区域和上部区域处支撑管件立柱，并在管件立柱放落在管柱的顶部过程中以及在拧紧螺纹和松开螺纹过程中，防止管件立柱的全部重量压在支撑在滑动装置中的管柱上。

因此，本发明提供了一种钻机，该钻机包括管件立柱处理系统，以用于促进管件立柱与管柱的连接或断开连接。

根据本发明的重量补偿控制系统适于在管件立柱放置在管柱上时控制转移到管柱上的重量的量，而无需移动运动臂组件的可动部段。通常，被设计成将管件立柱移入和移出作业线的运动控制组件与夹持器相比既大又重。通过仅使用夹持器而不是运动臂组件来控制转移到管柱上的管件立柱的重量的量，只需移动较小的质量，从而可以相对快速、有效地进行动作。

在一个实施方案中，重量补偿控制系统还适于控制管件立柱重量在运动臂组件上的分布，特别是在提升和下降管件立柱的过程中以及在将管件立柱移入和移出作业线的过程中。因此，通过调整补偿器活塞中的压力，可以使用重量补偿控制系统来确保管件立柱的重量均匀地分布在运动臂组件上。而且，重量补偿控制系统因此可以补偿可独立移动的运动臂组件的次优同步运动。例如，当在提升或下降管件立柱的过程中，运动臂组件彼此靠近或彼此远离地移动时，重量补偿控制系统可以通过调节补偿器活塞的压力进行补偿，从而确保重量保持均匀地分布在运动臂组件之间，甚至可以防止管件立柱弯曲或拉伸和/或防止在管件立柱的管件之间的连接上产生不必要的应力。

在一个实施方案中，根据本发明，管件立柱处理系统适于在管件立柱的下部区域和上部区域中支撑管件立柱。当操纵长的且因此相对柔性的管件立柱时，这特别有益。本发明还允许提供另外的运动臂组件，其也由重量补偿控制系统控制，以提供额外的支撑和/或允许处理超长的管件立柱。例如，管件立柱处理系统可以包括第三中间运动臂组件，该第三中间运动臂组件位于竖直轨道上的下运动臂组件上方并位于上运动臂组件下方，以在中间部段支撑管件立柱。

根据本发明，在一个实施方案中，管件立柱处理系统适于在管件立柱的下部区域和上部区域中支撑管件立柱。提出的是，由于运动臂组件可以彼此独立地移动，因此，如果情况需要，本发明还允许在其他区域支撑管件立柱，例如，在管件立柱的顶部区域和中部区域。例如，当提供适于支撑管件立柱的下部区域的动力钳或扭矩扳手时，下运动臂组件可以在管件立柱的中部部段接合管件立柱，而不是在管件立柱的下部部段。

在一个实施方案中，重量补偿控制系统适于通过调节补偿器活塞中的压力来在拧紧螺纹和松开螺纹的过程中下降和提升管件立柱，并通过监视补偿器活塞中的压力来监视管件立柱的竖直位置和/或转移到螺纹上的重量。因此，控制系统可以在螺纹上保持基本恒定的重量载荷。

在另一个实施方案中，重量补偿控制系统与用于建立连接的动力钳、旋拧器和/或扭矩扳手关联，并在旋拧过程中调节转移到管柱上的立柱重量的百分比。例如，当扭矩扳手在旋拧过程结束时达到最大扭矩时，重量可能会增加。另一方面，如果在旋拧过程开始时旋转管件立柱所需的扭矩相对较高，则可以减少所转移的立柱重量的量以降低摩擦，从而减小所需的扭矩，这可以防止损坏螺纹。

根据本发明，两个或更多个运动臂组件设置有重量补偿器控制活塞，其关联到中央重量补偿控制系统。重量补偿控制系统适于向补偿器活塞提供预定的载荷压力，该载荷压力补偿由夹持器支撑的立柱的一部分重量。例如，重量补偿控制系统可适于提供预定的载荷压力，该预定的载荷压力使补偿器活塞能够组合起来支撑90％的立柱重量。因此，在该构造中，由运动臂组件支撑的管件立柱以其立柱重量的10％放置在管柱的顶端，并以其立柱重量的90％放置在运动臂组件上。

重量补偿控制系统优选地允许补偿管件立柱的全部重量，使得可获得的重量补偿范围为立柱重量的0％至100％。优选地，重量补偿系统能够提供延伸到立柱重量之上的重量补偿范围，例如，达到110％的立柱重量。在替代实施方案中，重量补偿系统适于输送达到90％的立柱重量。在这样的构造中，管件立柱将不会通过补偿器活塞而相对于运动臂被提升。仅在将管件立柱放落在管柱上之后，夹持器才能相对于运动臂组件的可移动基座沿竖直轨道向下移动。

在这种情况下，提出了一种管件立柱处理系统，其通常构造为处理不同尺寸和重量的管件立柱。

重量补偿控制系统可以设置有预定的立柱重量支撑压力，例如典型立柱的管件立柱重量的70％、80％、90％和95％，以在管件立柱放落在管柱上和/或管件立柱与管柱连接或断开连接的过程中得到维持。

重量补偿控制系统可以设置有预定的立柱重量旋转入压力和立柱重量松开压力，以在管件立柱与管柱连接或断开连接的过程中得以维持。例如，在拧紧螺纹或松开螺纹的过程中，管件立柱相对于管柱的位置改变。重量补偿控制系统适于控制活塞中的压力，以补偿这种位置变化，从而在旋拧过程中保持转移的重量基本恒定。

提出的是，管件立柱的立柱重量通常是已知的，这是因为管件立柱中包括的管件的重量是已知的。另外，在组装立柱时，例如可以登记立柱重量，例如在钻机附近的管件立柱组装现场。在一个实施方案中，管件立柱操纵系统适于登记管件立柱的重量，例如，当管件立柱被从立柱排放架上提升时对其称重。在一个实施方案中，补偿器活塞用于限定立柱的重量。在这样的实施方案中，在夹持器已经接合排放架中的管件立柱之后，增加活塞中的压力，并且记录从排放架上提升的管件立柱的压力。该压力可以在处理管件立柱期间用作参考压力，并且/或者可以用于将管件立柱与立柱重量关联。作为替代或额外地，可以使用载荷传感器来确定由夹持器支撑的立柱的重量。在本发明的范围内，也可以使用用于确定由夹持器支撑的立柱的重量的替代技术方案。已经提出，基于对本文的理解，本领域技术人员能够设计出这样的替代技术方案。

在一个实施方案中，所述控制系统适于控制所述补偿器活塞中的压力，使得通过增加所述压力，所述夹持器相对于所述运动臂的可移动基座向上移动，从而仅使管件立柱的一部分重量转移到管柱上。

在一个实施方案中，重量补偿控制系统设置有传感器，该传感器提供补偿器活塞的操作信息，例如压力信息和/或位置信息或载荷信息。在另一实施方案中，重量补偿控制系统包括用于致动补偿器活塞的液压动力系统。在一个实施方案中，每个运动臂组件均设有液压动力系统，该液压动力系统关联至重量补偿控制系统，该重量补偿控制系统优选地位于可移动基座或运动臂上。通过在运动臂组件上设置液压控制系统，与在管件立柱支撑塔架上设置液压控制系统相比，可以保持较短的液压动力管路。将它们关联到重量补偿控制系统，可以使运动臂组件一致地操作，即，使夹持器同步运动并控制组件上的载荷均匀分配。

在一个实施方案中，重量补偿控制系统控制夹持构件，即夹持器的致动，并且优选地控制运动臂组件的移动。在一个实施方案中，重量补偿控制系统是管件立柱处理系统控制系统的一部分，该管件立柱处理系统控制系统控制运动臂组件，并且例如关联至动力钳和/或扭矩扳手。

已提出，重量补偿控制系统和管件立柱处理系统控制系统还可以包括用户界面，以实现对与其关联的系统和设备的手动控制或计算机辅助的手动控制。

在一个实施方案中，所述夹持器由所述补偿器活塞支撑，并且所述补偿器活塞构造成使所述夹持器沿重量支撑轨迹移动，重量支撑轨迹平行于作业线和活塞的作用线，即活塞的中心轴线延伸。在这样的实施方案中，由夹持器支撑的立柱重量通过补偿器活塞而转移到运动臂。

在替代实施方案中，夹持器通过联动系统关联到运动臂，该联动系统构造成将由夹持器支撑的管件立柱重量的至少一部分转移到运动臂。

在一个实施方案中，可通过沿重量支撑轨迹致动补偿器活塞来移动运动臂的夹持器，该重量支撑轨迹优选地平行于作业线，优选地沿竖直方向延伸。在另一个实施方案中，夹持器构件具有夹持器支撑件，该夹持器支撑件适于当在重量支撑轨迹的下端时支撑夹持器。因此，当不致动补偿器活塞或致动补偿器活塞以使其仅支撑由夹持器支撑的一部分重量的程度时，夹持器由夹持器支撑件支撑。当致动的补偿器活塞提供的重量补偿力超过夹持器的重量以及由该夹持器所支撑的重量时，夹持器就会从夹持器支撑件提升。

在一个实施方案中，所述重量补偿控制系统适于通过使运动臂组件沿竖直轨道在向下的方向上移动而允许管件立柱放落在管柱上，并且所述重量补偿控制系统适于当管件立柱接触管柱时致动补偿器活塞，使得不是管件立柱的全部重量都转移到管柱上，并在管件立柱接触管柱时保持所转移到管柱上的立柱重量基本恒定，并且管柱和运动臂进一步向下移动。

在替代实施方案中，在使管件立柱放落在管柱上之前致动致动器活塞，例如，用以在立柱重量支撑压力下补偿90％的管件立柱重量，并且重量补偿控制系统适于保持载荷压力，从而在管件立柱放落和运动臂组件进一步向下移动和/或在管件立柱连接到管柱时保持重量补偿恒定。

在一个实施方案中，所述重量补偿控制系统适于当管件立柱接触管柱并且夹持器相对于运动臂处于预定的旋拧高度时，停止运动臂向下移动，特别是停止运动臂的可移动基座向下移动。在这样的实施方案中，运动臂组件向下移动，尤其是运动臂组件的可移动基座向下移动，用于使夹持器具有相对于运动臂的旋拧高度，以允许重量补偿系统在管件立柱连接到管柱上时(例如在旋拧过程中)使用补偿器活塞来控制重量转移。

在一个替代实施方案中，所述重量补偿控制系统适于通过下降所述运动臂来将所述管件立柱的外螺纹端定位在所述管柱的箱形端附近，以使所述管件立柱通过相对于运动臂下降夹持器而定位在管柱上，并在达到预定的立柱重量支撑压力时停止使压力下降，以防止将管件立柱的全部重量转移到管柱上。在这样的实施方案中，补偿器活塞而不是可移动基座被用于使管件立柱放落在管柱上。提出的是，这要求补偿器活塞在管件立柱接触管柱之前提升夹持器，并由此提升由夹持器支撑的管件立柱。

在另一个优选的实施方案中，补偿器活塞将夹持器提升到一定程度，使得还提供了预定的旋拧高度，即在将管件立柱连接到管柱的过程中允许补偿器活塞使夹持器相对于运动臂下降，以保持支撑压力，从而在该过程中使转移到管柱的重量基本恒定。

在这样的实施方案中，所述重量补偿控制系统构造成在拧紧螺纹过程中减小所述补偿器活塞中的压力以将所述管件立柱的外螺纹端下降到所述管柱的箱形端中，并且构造成在松开螺纹过程中增加所述补偿器活塞中的压力以从管柱的箱形端提升出管件立柱的外螺纹端。

在一个实施方案中，所述重量补偿控制系统构造成在拧紧螺纹过程中将压力保持在基本恒定的预定拧紧压力，并且在松开螺纹过程中将压力保持在基本恒定的预定松开压力。拧紧压力和松开压力可以不同于在将管件立柱放落在管柱上时所提供的管件立柱重量支撑压力。例如，在一个实施方案中，管件立柱支撑压力使得在放落过程中管件立柱的重量的90％转移到运动臂上，而在管件立柱拧紧螺纹过程中，管件立柱的重量的80％转移到运动臂上。

在另一实施方案中，所述重量补偿控制系统关联至旋拧器和/或扭矩扳手，所述旋拧器和/或扭矩扳手用于将所述管件立柱固定至所述管柱，以接收扭矩数据，并且其中，基于扭矩数据来控制补偿器活塞中的压力。

在一个实施方案中，重量补偿控制系统基于从夹持器构件接收的旋拧数据(例如，夹持器相对于可移动基座的位置、立柱绕其管件轴线的旋转等)来控制补偿器活塞中的压力。

在一个实施实施方案中，重量补偿控制系统包括一个或多个传感器，这些传感器提供关于补偿器活塞中的压力和/或由夹持器支撑的载荷的信息。

在一个实施方案中，管件立柱处理系统进一步包括用于旋转管件的管件立柱旋拧装置，以便于将管件立柱连接至管柱。例如，夹持器不仅适于可旋转地支撑管件立柱，而且还适于使管件立柱旋转，所述夹持器例如设有驱动装置，该驱动装置使夹持器的一个或多个辊子旋转，从而旋转由夹持器支撑的管件立柱。附加地或可替代地，在一个或多个运动臂组件上设置有旋拧装置。

本发明还提供了一种用于提供根据本发明的钻机的管件立柱处理系统。

本发明还提供了一种夹持器构件和一种控制系统，用于提供根据本发明的管件立柱处理系统。因此，例如，设置有现有技术的管件立柱处理系统的钻机可以设置有夹持器构件和管件立柱重量补偿控制系统，以提供根据本发明的管件立柱处理系统。

本发明还提供一种方法，其用于使用根据前述方面中的一项或多项所述的钻机将管件立柱放落到管柱上，所述方法包括以下步骤：

使管件立柱与运动臂组件的夹持器接合；

致动补偿器活塞以提供预定的立柱重量支撑压力；

使用运动臂组件提升管件立柱，将管件立柱移入作业线中，并将管件立柱置于支撑在滑动装置中的管柱上方；

通过沿向下的方向下降运动臂组件和/或夹持器，将管件立柱放落在管柱上；

当管件立柱接触管柱时，使预定的立柱重量支撑压力保持基本恒定，从而仅将管件立柱的一部分重量转移到管柱上，同时用运动臂组件支撑其余的重量。

根据本发明的另一方法，其包括将所述管件立柱连接到所述管柱，所述方法包括以下步骤：

在使用补偿器活塞将管件立柱的外螺纹端下降到管柱的箱形端的同时旋拧管件立柱，在下降管件立柱的同时，保持立柱重量支撑压力基本恒定；

在将管件立柱固定到管柱上之后，减小补偿器活塞中的压力以将管件立柱的全部重量转移到管柱上；

将管件立柱从运动臂组件的夹持器释放。

在一个实施方案中，根据本发明的方法包括以下步骤：

在放落并连接到管柱上的过程中，将管件立柱所转移到管柱上的重量的百分比保持在30％以下，例如25％，更优选在20％以下，例如在15％，最优选在10％以下，例如在5％。

在一个实施方案中，根据本发明的方法包括以下步骤：

使用补偿器活塞以将管件立柱放落在管柱上，而仅将管件立柱的一部分重量转移到管柱上。

根据本发明的另一种方法，其包括以下步骤：

-在将管件立柱放落到管柱上之前：

通过增加补偿器活塞中的压力来致动补偿器活塞，直到压力保持恒定；

进一步增加补偿器活塞中的压力，使夹持器和由夹持器支撑的管件立柱相对于运动臂向上移动，

当夹持器相对于运动臂至少已达到预定的旋拧高度时，将运动臂组件沿向下方向下降，以将管件立柱的外螺纹端定位成邻近管柱的箱形端，但与所述管柱的箱形端间隔开；以及

使用补偿器活塞将管件立柱放落在管柱上。

根据本发明的替代方法，其包括以下步骤：

使用运动臂组件以将管件立柱放落在管柱上，而仅将管件立柱的一部分重量转移到管柱上。

根据本发明的另一种方法，其包括以下步骤：

-在将管件立柱放落到管柱上之前：

通过增加补偿器活塞中的压力来致动补偿器活塞，以提供预定的立柱重量支撑压力，该立柱重量支撑压力小于管件立柱重量的100％，例如，小于立柱重量的90％；

在向下方向上下降运动臂组件，以使管件立柱放落在管柱上。

根据本发明的另一种方法，其包括以下步骤：

在管件立柱已经放落在管柱上之后，进一步下降运动臂组件，同时保持立柱重量支撑压力基本恒定，从而使转移到管柱上的重量保持基本恒定，进而使夹持器相对于运动臂向上移动；

当夹持器已相对于运动臂达到预定的旋拧高度时，停止运动臂组件在向下方向上的移动。

尽管参照一个或多个附图而给出主要用于说明性的目的，但是下文所述的任何技术特征都可以单独地与本申请的任何独立权利要求组合，或者可以以任何其他技术上可能的组合与一个或多个其他技术特征组合。

在所附的权利要求书和说明书中公开了根据本发明的钻机和根据本发明的方法的有利实施方案，其中，在多个示例性实施方案的基础上进一步说明和阐明了本发明，其中一些示例性实施方案在示意图中示出。在附图中，在术语上或构造和/或功能上相对应的部件的附图标记的后两位数字是相同的。

附图说明

在附图中：

图1示出了根据本发明的钻机的示例性实施方案的立体图；

图2示出了根据本发明的夹持器构件的示例性实施方案的侧视图；

图3示出了图2的夹持器的立体图；

图4示出了图2的夹持器接合管件立柱的侧视图；

图5示出了图2的夹持器构件的补偿器活塞在缩回位置时的截面；

图6示出了图5的补偿器活塞在伸出位置时的截面；

图7示出了图2的夹持器构件的截面；

图8示出了图2的夹持器构件的俯视图，其中夹持器接合具有第一直径的管件并且接合具有第二直径的管件；

图9示出了图2的夹持器构件的俯视图，该夹持器构件具有闭合的夹持器和打开的夹持器。

图10示出了根据本发明的运动臂组件的示例性实施方案的立体图；

图11示出了图10的运动臂组件的俯视图；

图12示出了图10的运动臂组件的运动臂的立体图；

图13示出了图10的运动臂组件的侧视图；

图14示出了根据本发明的钻机的示例性实施方案的局部侧视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的钻机01的示例性实施方案的立体图。

钻机1包括呈多用途塔架2形式的管件立柱支撑塔架；管件立柱存储排放架3，其在多用途塔架的每一侧上支撑管件立柱4；支撑管柱6的管柱滑动装置5；管件立柱连接装置7；以及管件立柱处理系统8。

在所示的实施方案中，管件立柱支撑塔架实施为多用途塔架，其构造为处理不同类型的管件(例如钻管和套管)，并且构造为将管件立柱的管柱插入到井筒中以及从井筒中移除管件立柱的管柱。多用途塔架还适于辅助钻探井筒，例如通过支撑并驱动钻柱。

多用途塔架在前表面旁边限定作业线12。作业线与支撑管柱6的滑动装置5同心。管柱滑动装置5适于支撑包括多个管件立柱的管柱的重量。

多用途塔架2在相对侧上设置有管件立柱存储排放架4，在所示实施方案中，其呈转盘的形式，适于在其中以竖直定向存储管件立柱3，例如组合的钻管组。

管件立柱连接装置7适于将管件立柱3的下部外螺纹端9连接至由滑动装置5而被支撑在作业线12中的管柱6的上部箱形端10。管件立柱连接装置适于在下钻过程中延伸管柱和/或在起出钻过程中使管件立柱的下部外螺纹端与管柱的上部箱形端断开连接以缩短管柱。管件立柱连接装置7可以是动力钳和/或旋拧器和/或扭矩扳手或这些中的两个或更多个的组合。

管件立柱处理系统8适于使管件立柱3在存储排放架4与作业线12中的位于管柱滑动装置5上方的位置之间移动。管件立柱处理系统8还适于在拧紧螺纹期间在作业线12中可旋转地支撑管件立柱3，以允许将管件立柱3与管柱6连接，并且在松开螺纹期间，允许将管件立柱3与管柱6断开连接。

管件立柱处理系统8包括竖直轨道13、下运动臂组件14、上运动臂组件15和重量补偿控制系统16。

在所示的特定实施方案中，多用途塔架2设置有两个竖直轨道13，每个竖直轨道13都沿着作业线的至少一部分安装到多用途塔架。

所述轨道均设置有运动臂组件。

在所示的实施方案中，右竖直轨道13设置有管件立柱处理系统的下运动臂组件14和上运动臂组件15，以使管件从位于多用途塔架右侧的管件立柱存储排放架移动到作业线中。

下运动臂组件14和上运动臂组件15可移动地安装在竖直轨道上，以分别在其下部区域和上部区域接合管件立柱。

在所示的优选实施方案中，管件立柱处理系统8还设置有第三运动臂组件25，该第三运动臂组件25在下运动臂组件14上方并且在上运动臂组件15下方支撑在竖直轨道13上，以用于在管件立柱的中间部段处与管件立柱接合。

左竖直轨道13’设置有运动臂组件14’，该运动臂组件14’支撑扭矩扳手形式的管件立柱连接装置，并与旋拧器7(未详细示出)结合。提出了支撑管件立柱连接装置的运动臂组件被示出为处于升高位置。当连接装置运行时，即正在将管件立柱连接或断开连接时，其由运动臂组件支撑在更靠近滑动装置的位置，更特别位于支撑在滑动装置中的管柱的顶端处。

运动臂组件在图10至图13中部分地详细显示。每个运动臂组件包括可移动基座17、运动臂18和管件夹持器构件19。管件夹持器构件19在图2和图3中详细显示。

运动臂组件的可移动基座17由竖直轨道13支撑，并通过包括电动机的竖直驱动装置沿着所述竖直轨道竖直地移动，该竖直驱动装置位于所述可移动基座上。

在图12中单独示出的运动臂18连接到可移动基座17。在所示的实施方案中，运动臂18可枢转地连接到可移动基座17，以绕竖直轴线枢转。因此，运动臂组件构造成通过使运动臂绕竖直轴线枢转而使管件立柱移入和移出作业线。

在所示的实施方案中，运动臂还是伸缩臂。在图12中示出了处于伸出状态的运动臂18，并且在图10、图11和图13中示出了处于缩回位置的运动臂18。

在所示的实施方案中，在塔架右侧的轨道13上的可移动臂组件设置有根据本发明的夹持器构件。管件夹持器构件19连接至可移动臂组件的运动臂18。

在所示的实施方案中，运动臂组件构造成彼此独立地移动并且适于支撑不同的工具。因此，在需要时可以用不同的工具来替换夹持器构件。

根据本发明，夹持器构件19包括在图2、图3和图7至图9中详细示出的夹持器20以及在图5和图6中详细示出的一个或多个补偿器活塞21。

夹持器20构造成用于接合管件立柱3的管件部段11，并且设置有辊子22，以使夹持器能够沿着管件立柱3的纵向轴线23支撑管件立柱3的管件部段，并同时允许管件部段绕纵向轴线旋转。

根据本发明，夹持器20被可移动地支撑，用以相对于可移动基座17沿基本平行于作业线12定向的补偿方向移动。

夹持器构件19还包括一个或多个补偿器活塞24，以用于使夹持器20相对于可移动基座17并且优选相对于运动臂18沿补偿方向移动。一个或多个补偿器活塞24构造成支撑夹持器的重量并且支撑由夹持器接合的管件立柱的重量的至少一部分。

在所示的优选实施方案中，例如参见图5和图6，夹持器20由补偿器活塞21支撑，更具体地，夹持器20铰接地连接至竖直定向的补偿器活塞的下端。因此，夹持器通过补偿器活塞而沿着重量支撑轨迹移动，该重量支撑轨迹平行于作业线和活塞的作用线(即活塞的中心轴线)延伸。

根据本发明，管件立柱处理系统8包括重量补偿控制系统16，该控制系统控制运动臂组件的补偿器活塞24，并且该控制系统适于在管件立柱放落在管柱上的情况下，通过向下移动运动臂组件和/或支撑管件立柱的夹持器来增加补偿器活塞中的压力，以防止将管件立柱的全部重量转移到管柱上。

因此，通过移动运动臂组件和/或通过沿着作业线在向下的方向上移动夹持器，管件立柱处理系统可用于将管件立柱放落在管柱上。在一个优选实施方案中，通过使运动臂组件下降而将管件立柱放落在管柱上，并且通过使用补偿器活塞使夹持器相对于运动臂组件的可移动基座下降，从而使管件立柱向下移动，并同时连接到管柱。

根据本发明，在将管件立柱放落在管柱上的过程中，在将管件立柱连接至管柱的过程中以及在将管件立柱从管柱断开连接的过程中，重量补偿控制系统(更具体地是重量补偿控制系统的补偿器活塞)可用于补偿管件立柱的一部分重量，从而防止在管件立柱未完全连接至管柱时，管件立柱的全部重量压在管柱上。

因此，附图中所示的多用途塔架(特别是多用途塔架的管件立柱处理系统)可以用于使用根据本发明的方法将管件立柱放落在管柱上，该方法包括以下步骤：

使管件立柱3与运动臂组件14、15、25的夹持器20接合；

致动所述补偿器活塞21以提供预定的立柱重量支撑压力；

使用运动臂组件14、15、25提升管件立柱3，将管件立柱3移入作业线12中，并将管件立柱3置于支撑在滑动装置5中的管柱6上方；

通过沿向下的方向使运动臂组件14、15、25和/或夹持器20下降，将管件立柱3放落在管柱6上；

当管件立柱3接触管柱6时，使预定的立柱重量支撑压力保持基本恒定，从而仅将管件立柱3的一部分重量转移到管柱6上，同时用运动臂组件14、15、25支撑其余的重量。

此外，附图中所示的多用途塔架(特别是多用途塔架的管件立柱处理系统)可以用于将管件立柱连接至管柱，该方法包括以下步骤：

使用补偿器活塞21来将管件立柱3的外螺纹端9下降到管柱6的箱形端10中，并同时旋拧管件立柱3，在使管件立柱3下时降保持立柱重量支撑压力基本恒定；

在将管件立柱3固定到管柱6上之后，减小补偿器活塞21中的压力以将管件立柱3的全部重量转移到管柱6上；

将管件立柱3从运动臂组件14、15、25的夹持器20释放。

在根据本发明的另一优选方法中，运动臂组件用于将管件立柱放落在管柱上，同时仅将管件立柱的一部分重量转移到管柱上。这种方法包括以下步骤：

-在将管件立柱放落到管柱上之前：

通过增加补偿器活塞中的压力来致动补偿器活塞，以提供预定的立柱重量支撑压力，该立柱重量支撑压力小于管件立柱重量的100％，例如，小于立柱重量的90％；

在向下方向上下降所述运动臂组件，以将管件立柱放落在管柱上；

并且优选地，在管件立柱已经放落在管柱上之后，进一步下降运动臂组件，同时保持立柱重量支撑压力基本恒定，从而使转移到管柱上的重量保持基本恒定，进而使夹持器相对于运动臂向上移动；以及

当夹持器已相对于运动臂达到预定的旋拧高度时，停止运动臂组件沿向下方向移动。

图14示出了根据本发明的钻机的示例性实施方案的局部侧视图，更具体地示出了呈钻塔102形式的管件立柱支撑塔架的一部分、支撑管柱106的管柱滑动装置105、管件立柱连接装置107以及管件立柱处理系统108。

钻塔102在钻塔的前表面旁边限定作业线。作业线与支撑管柱106的滑动装置105同心。管柱滑动装置105适于支撑包括多个管件立柱的管柱的重量。

管件立柱处理系统108包括沿作业线的至少一部分安装到钻塔102的竖直轨道113、安装在竖直轨道113上的下运动臂组件114和上运动臂组件115。

在所示的实施方案中，管件立柱处理系统108适于在其下部区域和上部区域中支撑管件立柱103。下运动臂组件114和上运动臂组件115在管件立柱的下部区域和上部区域接合管件立柱103。当操纵长的且因此相对具有柔性的管件立柱时，这特别有益。

在另一个实施方案中，另外的运动臂组件也由重量补偿控制系统控制，以提供额外的支撑和/或允许处理超长的管件立柱。例如，管件立柱处理系统可以包括第三中间运动臂组件，该第三中间运动臂组件位于竖直轨道上的下运动臂组件上方并位于上运动臂组件下方，以在中间部段支撑管件立柱。

在所示的实施方案中，提供了另外的运动臂组件126以支撑管件立柱连接装置107。第三运动臂组件126在竖直轨道113上位于下运动臂组件114和上运动臂组件115的下方。

管件立柱连接装置107适于分别将管件立柱103(其由管件立柱处理系统支撑)的下部外螺纹端109与管柱106(其由滑动装置105支撑在作业线112中)的上部箱形端110连接和断开连接。

下运动臂组件114和上运动臂组件115均包括运动臂118和管件夹持器构件119。夹持器构件119连接到移动臂组件114、115的运动臂118。

在所示的实施方案中，运动臂组件构造成彼此独立地移动并且适于支撑不同的工具。如有需要，可以用其他工具更换夹持器构件。

根据本发明，夹持器构件119包括夹持器120和补偿器活塞121。

夹持器120设置有辊子122，以使夹持器能够支撑管件立柱103，同时允许该管件立柱绕其纵向轴线进行旋转。

夹持器120由补偿器活塞121可移动地支撑，以相对于相应的运动臂组件114、115沿基本平行于作业线12的补偿方向移动。

一个或多个补偿器活塞124构造成支撑夹持器的重量并且支撑由夹持器接合的管件立柱的重量的至少一部分。

重量补偿控制系统116控制下运动臂组件114和上运动臂组件115的补偿器活塞121。

重量补偿控制系统适于在管件立柱放落在管柱上的情况下通过向下移动运动臂组件和/或支撑管件立柱的夹持器来增加补偿器活塞中的压力，以防止将管件立柱的全部重量转移到管柱上。

因此，在将管件立柱放落在管柱上的过程中，在将管件立柱连接至管柱的过程中以及在将管件立柱从管柱断开连接的过程中，重量补偿控制系统(更具体地是重量补偿控制系统的补偿器活塞)可用于补偿管件立柱的一部分重量，从而防止在管件立柱未完全连接至管柱时，管件立柱的全部重量压在管柱上。

重量补偿控制系统包括用于致动补偿器活塞的液压动力系统。下运动臂组件和上运动臂组件均设置有液压动力系统，该液压动力系统关联至重量补偿控制系统。将它们关联到重量补偿控制系统，可以使运动臂组件一致地操作，即，使夹持器同步运动并控制组件上均匀载荷分配。

在所示的实施方案中，重量补偿控制系统116还与管件立柱连接装置107关联，以将管件立柱连接装置与管件处理系统结合使用。

在所示的实施方案中，管件立柱连接装置是具有旋拧器的扭矩扳手，并且由第三运动臂组件126支撑，用于将管件立柱固定至管柱。

重量补偿控制系统关联到旋拧器和扭矩扳手，以接收扭矩数据。因此，可以基于扭矩数据来控制补偿器活塞中的压力。而且，重量补偿控制系统可以基于从夹持器构件接收的旋拧数据(例如，夹持器相对于可移动基座的位置、立柱绕其管件轴线的旋转等)来控制补偿器活塞中的压力。

在所示的实施方案中，管件立柱连接装置是带有旋拧器的扭矩扳手。另外，或者可替代地，管件立柱处理系统可以进一步包括用于旋转管件的管件立柱旋转装置，以便于将管件立柱连接至管柱。

在所示的实施方案中，重量补偿控制系统116还设置有用于提供补偿器活塞的操作信息的传感器(未示出)，例如压力信息和/或位置信息或载荷信息，并且设置有提供关于由夹持器支撑的载荷的信息的传感器。

重量补偿控制系统116可用于调节在旋拧过程中转移到管柱上的立柱重量的百分比。例如，如果在旋拧过程开始时旋转管件立柱所需的扭矩相对较高，则可以减少所转移的立柱重量的量以降低摩擦，从而减小所需的扭矩，进而可以防止损坏螺纹。

管件立柱处理系统108可以通过使上运动臂组件115和下运动臂组件114下降(即，沿轨道在向下的方向上移动运动臂组件)，从而将管件立柱103放落在管柱106上，随后，当管件立柱103连接到管柱106时，通过使用补偿器活塞121相对于相应的运动臂组件来下降所述夹持器120，从而使管件立柱进一步向下移动。

此外，图14中所示的多用途塔架(特别是多用途塔架的管件立柱处理系统)可以用于使用根据本发明的方法将管件立柱放落在管柱上，该方法包括以下步骤：

使管件立柱103与相应的运动臂组件114、115的夹持器120接合；

致动相应补偿器活塞121，以提供预定的立柱重量支撑压力；

使用运动臂组件114、115提升管件立柱103，将管件立柱103移入作业线112中，并将管件立柱103置于支撑在滑动装置105中的管柱106上方。

通过相对于钻塔下降运动臂组件114、115和/或通过相对于运动臂组件下降夹持器120，使管件立柱103放落在管柱106上。

当管件立柱103接触管柱106时，使预定的立柱重量支撑压力保持基本恒定，从而仅将管件立柱103的一部分重量转移到管柱106上，同时用运动臂组件114、115支撑其余的重量。

附图标记：

01 钻机

02 管件支撑塔架

03 管件立柱

04 管件立柱存储排放架

05 管柱滑动装置

06 管柱

07 管件立柱连接装置

08 管件立柱处理系统

09 外螺纹端管件

10 箱形端管件

11 管件部段管件

12 作业线

13 竖直轨道

14 下运动臂组件

15 上运动臂组件

16 重量补偿控制系统

17 可移动基座

18 运动臂

19 夹持器构件

20 夹持器

21 补偿器活塞

22 辊子

23 管件立柱纵向轴线

25 中间运动臂组件

102 管件支撑塔架

103 管件立柱

105 管柱滑动装置

106 管柱

107 管件立柱连接装置

108 管件立柱处理系统

109 外螺纹端管件

110 箱形端管件

111 管件部段管件

112 作业线

113 竖直轨道

114 下运动臂组件

115 上运动臂组件

116 重量补偿控制系统

117 可移动基座

118 运动臂

119 夹持器构件

120 夹持器

121 补偿器活塞

122 辊子

123 管件立柱纵向轴线

125 中间运动臂组件

126 第三运动臂组件。

Claims (22)

1.一种钻机，该钻机包括：

-管件立柱支撑塔架，所述管件立柱支撑塔架限定作业线；

-管件立柱存储排放架，其适于在其中以竖直定向存储管件立柱；

-管柱滑动装置，该滑动装置适于支撑从其悬吊在作业线中的管柱的重量；

-管件立柱连接装置，其适于在下钻期间将管件立柱的下部外螺纹端连接至由滑动装置支撑在作业线中的管柱的上部箱形端，从而延伸所述管柱，和/或在起出钻期间使管件立柱的下部外螺纹端与管柱的上部箱形端断开连接以缩短管柱；

-管件立柱处理系统，其适于使管件立柱在存储排放架与作业线中的位于所述管柱滑动装置上方的位置之间移动，并适于能够旋转地支撑位于作业线中的所述管件立柱，从而允许在拧紧螺纹过程中管件立柱与管柱连接，并且在松开螺纹过程中允许管件立柱与管柱断开连接，管件立柱处理系统包括：

-竖直轨道，其至少沿作业线的一部分安装至管件立柱支撑塔架；

-下运动臂组件和上运动臂组件，它们安装在所述竖直轨道上，以分别在管件立柱的下部区域和上部区域与管件立柱接合，其中，每个运动臂组件包括：

-可移动基座，该可移动基座由所述竖直轨道支撑，并通过包括电动机的竖直驱动装置沿着所述竖直轨道竖直地移动，该竖直驱动装置位于所述可移动基座上；

-运动臂，该运动臂连接至所述可移动基座；以及

-管件夹持器构件，该夹持器构件连接至所述运动臂；

其特征在于，

所述夹持器构件包括：

-夹持器，其用于与管件立柱的管件部段接合，该夹持器能够被移动地支撑以相对于可移动基座沿基本平行于作业线的补偿方向移动，并且所述夹持器设置有辊子以使夹持器能够沿该管件立柱的纵向轴线支撑管件立柱的管件部段，同时允许该管件部段绕该纵向轴线进行旋拧；以及

-一个或多个补偿器活塞，其用于使夹持器相对于可移动基座沿补偿方向移动，其中，所述一个或多个补偿器活塞构造成支撑夹持器的重量并且支撑由夹持器接合的管件立柱的重量的至少一部分；

-重量补偿控制系统，该控制系统控制下运动臂组件和上运动臂组件的补偿器活塞，并且该控制系统适于在管件立柱放落在管柱上时通过向下移动运动臂组件和/或支撑管件立柱的夹持器，从而增加补偿器活塞中的压力，以防止将管件立柱的全部重量转移到管柱上。

2.根据权利要求1所述的钻机，其中，所述重量补偿控制系统适于控制所述补偿器活塞中的压力，使得通过增加所述压力，使所述夹持器相对于所述运动臂的可移动基座向上移动，从而仅使管件立柱的一部分重量转移到管柱上。

3.根据权利要求1或2所述的钻机，其中，所述夹持器由所述补偿器活塞支撑，并且所述补偿器活塞构造成使所述夹持器沿重量支撑轨迹移动，所述重量支撑轨迹平行于作业线和活塞的作用线延伸，所述活塞的作用线即活塞的中心轴线。

4.根据权利要求1所述的钻机，其中，所述重量补偿控制系统适于通过使运动臂组件沿竖直轨道在向下的方向上移动，从而允许管件立柱放落在管柱上，并且所述重量补偿控制系统适于当管件立柱接触管柱时致动补偿器活塞，使得不会将管件立柱的全部重量都转移到管柱上，并在管件立柱接触管柱并且运动臂进一步向下移动时，保持所转移到管柱上的立柱重量基本恒定。

5.根据权利要求4所述的钻机，其中，所述重量补偿控制系统适于当管件立柱接触管柱并且夹持器相对于运动臂处于预定的旋拧高度处时，停止运动臂的可移动基座向下移动。

6.根据权利要求1所述的钻机，其中，所述重量补偿控制系统适于通过下降所述运动臂来将所述管件立柱的外螺纹端定位在所述管柱的箱形端附近，从而通过相对于运动臂使所述夹持器下降而将所述管件立柱放落在管柱上，并在达到预定的立柱重量支撑压力时停止下降所述补偿器活塞中的压力，以防止将管件立柱的全部重量转移到管柱上。

7.根据权利要求1所述的钻机，其中，所述重量补偿控制系统构造成在拧紧螺纹期间减小所述补偿器活塞中的压力以将所述管件立柱的外螺纹端下降到所述管柱的箱形端中，并且构造成在松开螺纹期间增加所述补偿器活塞中的压力以从管柱的箱形端提升出所述管件立柱的外螺纹端。

8.根据权利要求1所述的钻机，其中，所述重量补偿控制系统构造成在拧紧螺纹期间将所述补偿器活塞中的压力保持在基本恒定的预定拧紧压力，并且在松开螺纹期间将压力保持在基本恒定的预定松开压力。

9.根据权利要求1所述的钻机，其中，所述重量补偿控制系统关联至旋拧器和/或扭矩扳手以接收扭矩数据，所述旋拧器和/或扭矩扳手用于将所述管件立柱固定至所述管柱，并且其中，基于扭矩数据控制所述补偿器活塞中的压力。

10.根据权利要求9所述的钻机，其中，所述重量补偿控制系统基于从夹持器构件接收的旋拧数据，用以控制补偿器活塞中的压力。

11.根据权利要求1所述的钻机，其中，所述管件立柱处理系统进一步包括用于旋转管件的管件立柱旋转装置，以便于将管件立柱连接至管柱。

12.根据权利要求1所述的钻机，其中，所述管件立柱支撑塔架为钻塔或多用途塔架，所述管件立柱存储排放架为转盘，所述管件立柱连接装置为动力钳和/或管件旋拧器。

13.根据权利要求1所述的钻机，其中，所述运动臂能够枢转地连接至可移动基座以绕竖直轴线枢转。

14.根据权利要求10所述的钻机，其中，所述旋拧数据包括夹持器相对于可移动基座的位置和/或立柱绕其管件轴线的旋转。

15.一种用于使用根据前述权利要求中的一项或多项所述的钻机而将管件立柱放落到管柱上的方法，所述方法包括以下步骤：

使管件立柱与运动臂组件的夹持器接合；

致动补偿器活塞以在所述补偿器活塞中提供预定的立柱重量支撑压力；

使用运动臂组件提升管件立柱，将管件立柱移入作业线中，并将管件立柱置于支撑在滑动装置中的管柱的上方；

通过沿向下的方向使运动臂组件和/或夹持器下降，将管件立柱放落在管柱上；

当管件立柱接触管柱时，使预定的立柱重量支撑压力保持基本恒定，从而仅将管件立柱的一部分重量转移到管柱上，同时利用运动臂组件支撑其余的重量。

16.根据权利要求15所述的方法，所述方法进一步包括将所述管件立柱连接到所述管柱，所述方法包括以下步骤：

在使用补偿器活塞将管件立柱的外螺纹端下降到管柱的箱形端的同时旋拧管件立柱，在使管件立柱下降的同时，保持预定的立柱重量支撑压力基本恒定；

在将管件立柱固定到管柱上之后，减小补偿器活塞中的压力以将管件立柱的全部重量转移到管柱上；以及

将管件立柱从运动臂组件的夹持器释放。

17.根据权利要求15或16所述的方法，进一步包括以下步骤：

在放落并连接到管柱的过程中，将管件立柱所转移到管柱上的重量的百分比保持在20％以下。

18.根据权利要求15所述的方法，所述方法包括：

使用补偿器活塞以将管件立柱放落在管柱上，而仅将管件立柱的一部分重量转移到管柱上。

19.根据权利要求18所述的方法，所述方法包括：

-在将管件立柱放落到管柱上之前：

通过增加补偿器活塞中的压力来致动补偿器活塞直到压力保持恒定；

再增加补偿器活塞中的压力，使夹持器和由夹持器支撑的管件立柱相对于运动臂向上移动；

当夹持器相对于运动臂至少已达到预定的旋拧高度时，使运动臂组件沿向下方向下降，以将管件立柱的外螺纹端定位成邻近管柱的箱形端，但与管柱的箱形端间隔开；以及

使用补偿器活塞将管件立柱放落在管柱上。

20.根据权利要求15所述的方法，所述方法包括：

使用运动臂组件以将管件立柱放落在管柱上，同时仅将管件立柱的一部分重量转移到管柱上。

21.根据权利要求20所述的方法，所述方法包括：

-在将管件立柱放落到管柱上之前：

通过增加补偿器活塞中的压力来致动补偿器活塞，以提供预定的立柱重量支撑压力，该立柱重量支撑压力小于管件立柱重量的100％；以及

使运动臂组件沿向下方向下降，以将使管件立柱放落在管柱上。

22.根据权利要求21所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：

在管件立柱已经放落在管柱上之后，进一步下降运动臂组件，同时保持预定的立柱重量支撑压力基本恒定，从而使转移到管柱上的重量保持基本恒定，从而使夹持器相对于运动臂向上移动；以及

当夹持器已相对于运动臂达到预定的旋拧高度时，停止运动臂组件沿向下方向移动。

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