具有運動式中央底板部分的運動式鉆機的底座的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]總體來說，本發(fā)明的主題涉及運動式鉆機組件，尤其涉及一種具有運動式中央底板的運動式鉆機的提升式底座，其便于進(jìn)行鉆機井架組裝和絞車安裝。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多陸上油氣鉆井操作中，通過在公路和/或高速公路上運輸鉆機的各種部件而將鉆機運送到油田鉆探場所中。典型地，各種鉆機部件在一個或多個卡車/拖車組合裝置上被運輸?shù)姐@探場所，卡車/拖車組合裝置的數(shù)量取決于鉆機的尺寸、重量和復(fù)雜性。鉆機部件一旦被運輸?shù)姐@探場所，就被組裝，將鉆機組件提升到執(zhí)行鉆井操作的操作位置。在完成了鉆井操作之后，然后運動式鉆機被降低、拆卸、裝載回到卡車/拖車組合裝置上，被運輸?shù)讲煌挠吞镢@探場所以執(zhí)行新的鉆井操作。因此，各種鉆機部件可被運輸、組裝和拆卸的情況下，被提升和降低是鉆機設(shè)計以及鉆機的總體操作能力和成本效益方面的實質(zhì)性因素。
[0003]隨著鉆機技術(shù)的發(fā)展，運動式鉆機的尺寸和重量已被顯著增加以滿足通常要求鉆更深的井的更高鉆井負(fù)載能力，尤其是在更成熟的油田地層中。例如，許多陸上運動式鉆機具有1500-2000HP的能力，其大鉤載荷能力為I百萬磅或更大，這并不罕見。另外，操作中存在一些甚至超過3000HP的運動式鉆機，其大鉤載荷和/或轉(zhuǎn)動負(fù)荷能力超過1.5百萬磅。
[0004]但是，當(dāng)運動式鉆機的能力(以及整體尺寸和重量)增加時，鉆機的許多不同部件的尺寸和重量也將成比例地增加，會出現(xiàn)有時可能整體降低鉆機的至少一些“運動性”特性的情況。例如，用于2000HP的運動式鉆機的典型絞車的重量可以在80-1000千磅范圍內(nèi)，甚至更重。另外，鉆機井架的各部分的長度可以是30-40英尺或更長，重量可以是20-80千磅。在許多情況下，這種大且重的部件要求使用尺寸合適的起重機以在鉆機組裝期間提升和定位各種鉆機部件。因此，在各種更大的鉆機部件均可在公路和/或高速公路上從一個油田鉆探場所被運輸?shù)搅硪挥吞镢@探場所時，為了使用至少一些能力更高的運動式鉆機(如，1500HP或更高)而要考慮的整體物流因素可能需要包括:在開始鉆井操作之前，讓起重機出現(xiàn)在指定鉆探場所，以便于進(jìn)行初期的鉆機組裝。另外，在完成鉆井操作之后，還需出現(xiàn)起重機以便于進(jìn)行鉆機拆卸，從而將其運輸?shù)狡渌吞镢@探場所?？梢庾R到的是，在組裝/拆卸階段中使用起重機的要求對鉆井操作的整體成本以及執(zhí)行操作可能所需的時間量具有重要的影響。
[0005]因此，需要開發(fā)和實施新的設(shè)計結(jié)構(gòu)和方法，以便于組裝具有更高操作能力的先進(jìn)的運動式鉆機，而不需依賴于使用傳統(tǒng)起重機來便于組裝和/或拆卸鉆機。下面的公開內(nèi)容涉及解決或至少緩解上面所概述的問題中的至少一些問題的運動式鉆機的設(shè)計和使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]下面簡要地概述本發(fā)明的公開內(nèi)容，以提供對文中所公開的一些方面的基本了解。該概述并不是對本公開內(nèi)容的詳盡綜述，也不旨在指出文中公開的主題的關(guān)鍵或重要元素。其唯一目的是以簡單的方式提出一些構(gòu)思，作為后面所論述的更詳細(xì)描述的前序部分。
[0007]總體來說，文中公開的主題涉及具有運動式中央底板部分的運動式鉆機組件，該運動式中央底板部分可與提升式鉆機底座聯(lián)合使用，以便于大和/或重的鉆機部件(諸如，鉆機井架段、鉆機絞車、以及類似部件)的組裝和安裝，而不需依賴于使用傳統(tǒng)起重機來提升和/或定位鉆機部件。所公開的主題還涉及雙向提升式鉆機井架的各個方面，該雙向提升式鉆機井架可從說明性運動式鉆機的絞車側(cè)或立根盒側(cè)進(jìn)行組裝和架設(shè)。
[0008]在一個說明性實施例中，公開了一種鉆機的提升式底座，該提升式底座包括第一底座箱和第二底座箱。提升式底座的第一底座箱和第二底座箱除了包括其他部件以外，均還包括上部箱和下部箱，其中，上部箱均適于被提升到相應(yīng)的下部箱上方。所公開的提升式底座還包括運動式中央底板部分，所述運動式中央底板部分適于由第一底座箱的上部箱和第二底座箱的上部箱支撐，其中，運動式中央底板部分還適于在鉆機的組裝期間在上部箱之間可滑動地運動。
[0009]在另一實施例中，公開了一種鉆機的示例性底座，該底座包括第一底座箱和第二底座箱。第一底座箱和第二底座箱均包括下部底座箱、上部底座箱和至少一個底座提升裝置，上部底座箱具有多個滾輪支撐件，該底座提升裝置可樞轉(zhuǎn)地附接到上部底座箱和下部底座箱上；其中，底座提升裝置適于在鉆機的組裝和架設(shè)期間相對于下部底座箱提升上部底座箱。所公開的底座除了包括其他部件以外，還包括運動式中央底板部分，該運動式中央底板部分由第一提升式底座箱的上部底座箱和第二提升式底座箱的上部底座箱支撐，其中，運動式中央底板部分適于在鉆機的組裝期間在多個滾輪支撐件中的至少一些滾輪支撐件上、在上部底座箱之間可滑動地運動。
[0010]文中還公開了一種說明性的方法，該方法除了包括其他步驟以外，還包括以下步驟:將提升式底座的第一底座箱定位成鄰近所述提升式底座的第二底座箱并且與所述第二底座箱橫向間隔開；將運動式中央底板部分支撐在所述第一底座箱和第二底座箱之間。另夕卜，所公開的方法包括以下步驟:使所述運動式中央底板部分沿所述第一底座箱和第二底座箱運動到井架安裝位置；以及將所述運動式中央底板部分可移除地聯(lián)接到鉆機井架的井架底部段上。該說明性的方法還包括以下步驟:使所述運動式中央底板部分連同與其可移除地聯(lián)接的井架底部段一起可滑動地運動到井架附接位置，其中；以及將所述井架底部段可樞轉(zhuǎn)地附接到所述提升式底座。
【附圖說明】
[0011]結(jié)合附圖參照下面的描述內(nèi)容，可理解本公開內(nèi)容，附圖中的類似附圖標(biāo)記表示類似元件，附圖中:
[0012]圖1A是平面圖，示出了文中所述公開的說明性的運動式鉆機的提升式底座的一個實施例在初期鉆機組裝階段的狀態(tài)；
[0013]圖1B-1D是圖1A中的說明性的運動式鉆機在另外的鉆機組裝階段的側(cè)視圖，其中，根據(jù)本公開內(nèi)容的運動式中央底板部分正被安裝在提升式底座上；
[0014]圖2A和2B是圖1D和IE中的說明性的運動式鉆機的側(cè)視圖，其中，鉆機井架段正定位成鄰近提升式底座；
[0015]圖2C是詳細(xì)視圖，示出了圖2A和2B中的說明性的運動式鉆機的運動式中央底板部分上的井架定位突耳，該井架定位突耳用于將鉆機井架段定位在提升式底座上；
[0016]圖2D和2E是圖2A和2B中的說明性的運動式鉆機在說明性的運動式鉆機的鉆機井架段已被附接到提升式底座之后的側(cè)視圖；
[0017]圖3A-3C是圖2D和2E中的說明性的運動式鉆機在另外的鉆機組裝階段的各個視圖，其中，絞車滑架正被附接到運動式中央底板部分上；
[0018]圖4A和4B是文中公開的說明性的運動式鉆機的運動式中央底板部分和提升式底座之間的支撐界面的一個實施例的各個視圖；
[0019]圖4C-4E是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個說明性實施例定位在運動式中央底板部分和提升式底座之間的說明性的固定分隔器和可動分隔器的各個放大視圖；
[0020]圖5A和5B是用于運動式中央底板部分的說明性的支柱的一個實施例在文中公開的說明性的鉆機組裝階段的各個視圖；
[0021]圖6A-6E是圖3C中的說明性的運動式鉆機在另外的鉆機組裝階段的各個視圖，其中，運動式中央底板部分正暫時由支柱支撐，此時可動分隔器正定位在運動式中央底板部分與提升式底座上的固定分隔器之間；
[0022]圖7A和7B是圖6A-6E中所示的說明性的支柱在運動式中央底板部分已被降低到固定分隔器和可動分隔器上之后的各個詳細(xì)視圖；
[0023]圖8A-8K是本公開內(nèi)容的運動式鉆機的各個平面圖和立面圖，示出了一些說明性的步驟:在鉆機組裝的各個階段中，使用底板運動構(gòu)件使得根據(jù)本公開內(nèi)容的說明性的運動式中央底板部分可滑動地運動；
[0024]圖9A-9D是本公開內(nèi)容的說明性的運動式鉆機的側(cè)視圖，該運動式鉆機包括雙向提升式鉆機井架；
[0025]圖10A-10E是側(cè)視圖，示出了從本公開內(nèi)容的運動式鉆機的立根盒側(cè)組裝組裝說明性的雙向提升式鉆機井架的多個井架段的各個步驟；
[0026]圖10F-10J是側(cè)視圖，示出了從運動式鉆機的絞車側(cè)組裝圖10A-10E中的說明性的雙向提升式鉆機井架的各個步驟；
[0027]圖1lA和IlB是側(cè)視圖，示出了文中公開的雙向提升式鉆機井架的一個實施例中的第一井架段的上端和相鄰的第二井架段的下端，示出了一種說明性的雙向井架連接系統(tǒng)；
[0028]圖1lC和IlD分別是第一井架段的上端和相鄰的第二井架段的下端的平面圖，分別示出了圖1lA和IlB中的雙向井架連接系統(tǒng)；
[0029]圖1lE和IlF是圖1lA和IlC中所示的第一井架段的各個端視圖，此時第一井架段被定向成用于從本公開內(nèi)容的說明性的運動式鉆機的立根盒側(cè)進(jìn)行組裝和架設(shè)；
[0030]圖1lG和IlH示出了將說明性的雙向提升式鉆機井架的第一井架段的上端組裝到相鄰的第二井架段的下端上的組裝，使用圖11A-11F中的雙向井架連接系統(tǒng)從文中公開的說明性的運動式鉆機的立根盒側(cè)進(jìn)行組裝；
[0031]圖1lI和IlJ分別示出了圖1lE和IlF中的第一井架段在使用圖1lG和IlH中所示的雙向井架連接系統(tǒng)組裝雙向提升式鉆機井架之后和在安裝上部連接分隔器之后的端視圖；
[0032]圖1lK是圖1lG中所示的第一井架段的上端和相鄰的第二井架段的下端在使用本公開內(nèi)容的說明性的雙向井架連接系統(tǒng)組裝井架段之后的平面圖；
[0033]圖1lL和IlM是圖1lA和IlC中所示的第一井架段的各個端視圖，此時第一井架段被定向成從本公開內(nèi)容的說明性的運動式鉆機的絞車側(cè)進(jìn)行組裝和架設(shè)；
[0034]圖1lN和IlP示出了將說明性的雙向提升式鉆機井架的第一井架段的上端組裝到相鄰的第二井架段的下端的組裝，使用圖11A-11DU1L和IlM中的雙向井架連接系統(tǒng)從文中公開的說明性的運動式鉆機的絞車側(cè)進(jìn)行組裝；
[0035]圖12A-12D是透視圖，示出了從圖11A-11J中所示的雙向井架連接系統(tǒng)的第一井架段側(cè)觀察時從文中所公開的說明性的運動式鉆機的立根盒側(cè)組裝雙向提升式鉆機井架的兩個相鄰井架段的各個說明性組裝步驟；以及
[0036]圖12E-12H是透視圖，示出了從圖11A-11J中所示的雙向井架連接系統(tǒng)的第二井架段側(cè)觀察時圖12A-12D中的雙向提升式鉆機井架的說明性組裝步驟。
[0037]盡管文中公開的主題易于具有各種變型和可替代形式，但是其具體實施例在附圖中通過舉例已經(jīng)示出，并在文中進(jìn)行了詳細(xì)描述。但是，應(yīng)該理解的是，文中對具體實施例的描述并不旨在將本發(fā)明限制成所公開的具體形式，而是相反地，旨在覆蓋落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有變型、等同方案和可替代方案。
【具體實施方式】
[0038]下面描述本發(fā)明主題的各個說明性實施例。為了清楚起見，本說明書中沒有描述實際實施中的所有特征。當(dāng)然，應(yīng)意識到的是，在開發(fā)任何此類實際的實施例的過程中，必須做出許多特定實施決策以達(dá)到開發(fā)者的特定目標(biāo)，諸如，符合與系統(tǒng)相關(guān)和與商務(wù)相關(guān)的限制條件，這些限制條件隨實施的不同而不同。另外，應(yīng)意識到的是，這種開發(fā)可能很復(fù)雜且耗時，但對于從本公開內(nèi)容獲益的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，這是常規(guī)任務(wù)。
[0039]現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的主題。在附圖中示意性示出了各種系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和裝置僅僅出于解釋目的，不會由于對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言公知的細(xì)節(jié)而讓本公開內(nèi)容難理解。但是，包括所附的附圖是為了描述和解釋本公開內(nèi)容的說明性示例。文中使用的詞語和短語應(yīng)被理解和解釋為其意義與相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對這些詞語和短語的理解一致。文中術(shù)語或短語的使用一致旨在暗示文中的術(shù)語或短語沒有特別定義，即，沒有與本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的普通和慣常意義不同的定義。在這個意義上，如果術(shù)語或短語具有特定意義，即，與本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的意義不同的意義，那么在說明書中將以直接明確地為該術(shù)語或短語提供特定含義的定義方式明確提出一種特定定義。
[0040]概括而言，在此公開的主題涉及一種運動式鉆機組件，該運動式鉆機組件具有運動式中央底板部分，該中央底板部分可與提升式鉆機底座聯(lián)合使用，以便于對大和/或重的鉆機部件(諸如，鉆機井架段、鉆機絞車以及類似部件)進(jìn)行組裝和安裝，而不依賴于使用傳統(tǒng)起重機來提升和/或定位鉆機部件。所公開的主題還涉及雙向提升式鉆機井架的各個方面，該雙向提升式鉆機井架可從說明性的運動式鉆機的絞車側(cè)或立根盒側(cè)進(jìn)行組裝和架設(shè)。
[0041]圖1A是說明性的運動式鉆機200在初期鉆機組裝階段的平面圖。如圖1A所示，運動式鉆機200可包括鄰近井位190定位的提升式底座100。在本公開內(nèi)容的一些實施例中，提升式底座100可由兩個分開的底座組件構(gòu)成:第一底座箱101 (有時稱為鉆工側(cè)底座箱)；和第二底座箱102 (有時稱為背離鉆工側(cè)底座箱)。此外，提升式底座100可如圖1A所示那樣定位，以在底座箱101和底座箱102之間限定出敞開空間10s ;底座箱101、102沿著井中心線190x基本對準(zhǔn)以橫跨井位190。在某些說明性實施例中，敞開空間10s的尺寸設(shè)定成使得在至少一些鉆機組裝階段可讓托運各種鉆機部件的卡車/拖車組合裝置在底座箱101、102之間運動，下面將對此進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
[0042]提升式底座100還可包括多個橫撐桿10c (圖1A中示出了靠近運動式鉆機200的立根盒側(cè)或前側(cè)200f的一個橫撐桿)，所述橫撐桿能可樞轉(zhuǎn)地附接到底座箱101、102中的一個或兩個上。在某些實施例中，可使用橫撐桿10c以便于讓底座箱101和底座箱102合適地對準(zhǔn)并保持間距，而至少一些所述橫撐桿10c可以與底座箱101和102之一不連接并且從其處樞轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離，以允許卡車/拖車組合裝置運動到敞開空間10s中，如上所述。如整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定所可能需要的，當(dāng)不再需要卡車/拖車組合裝置進(jìn)入敞開空間10s時，任何未與底座箱連接的橫撐桿可再連接到相應(yīng)的底座箱上。
[0043]在至少一些實施例中，底座箱101可包括上部箱1lu和下部箱101L，底座箱102可包括上部箱102u和下部箱102L。如圖1A所示，上部箱101u、102u具有相應(yīng)的前端101f、102f(即，朝向運動式鉆機200的前側(cè)200f定向)和相應(yīng)的后端101b、102b (即，朝向后側(cè)200b定向)。而且，底座箱101、102均可被構(gòu)造成使得在鉆機組裝、架設(shè)和/或拆卸的各個階段中，上部箱lOlu、102u可被提升到相應(yīng)地下部箱101L、102L上方，以及根據(jù)需要可再次被降下，下面將進(jìn)行另外的詳細(xì)描述。在圖1A所示的說明性實施例中，底座箱101、102顯示為處于疊置構(gòu)造，即，上部箱101u、102u相對于相應(yīng)的下部箱101LU02L位于降低的位置中。
[0044]再者，如圖1A所示，上部箱1lu和102u除包括其他部件以外，還可包括沿其頂表面布置的鉆臺部分109s，其中井架支座103和前腿支撐座104位于鉆臺部分109s上面。在某些實施例中，每個井架支座103可包括適當(dāng)設(shè)計的銷接連接件的銷孔103h (參見圖1C)，其可在隨后的鉆機組裝階段使用，以在后來的鉆機組裝階段將鉆機井架的后腿(例如，圖2A-2E中所示的井架底部段130的后支腿131，下面將對其進(jìn)行描述)可樞轉(zhuǎn)地附接到上部箱lOlu、102u。類似地，每個前腿支撐座104也可包括適當(dāng)設(shè)計的銷接連接件的銷孔104h(參見圖1C)，其可在運動式鉆機200的鉆機井架已被架設(shè)之后使用，以將鉆機井架的前腿(諸如，圖2A-2E中所示的井架底部段130的前腿撐桿132)可移除地附接到每個所述上部箱101u、102u上。
[0045]在某些說明性實施例中，每個所述上部箱101u、102u還可包括底板滑動構(gòu)件，所述底板滑動構(gòu)件適于在后來的鉆機組裝階段便于安裝在其上的運動式中央底板部分(諸如，圖1B-1E所示的運動式中央底板部分120)進(jìn)行滑動運動，還將進(jìn)行如下描述。例如，在至少一些實施例中，底板滑動構(gòu)件除了包括其他部件以外，還可包括多個滾輪支撐件105，它們可轉(zhuǎn)動地安裝在相應(yīng)的中央底板支撐構(gòu)件115中，中央底板支撐構(gòu)件115分別沿上部箱101u、102u的內(nèi)側(cè)邊緣1011、102i布置。在至少一些實施例中，多個滾輪支撐件105可允許運動式中央底板部分120在運動式鉆機300的其他組裝階段在上部箱1lu和102u之間滾動或滑動運動，下面將對此進(jìn)行另外的詳細(xì)描述。而且，應(yīng)該意識到的是，盡管圖1A-1E示出了底板滑動構(gòu)件除了包括其他部件以外，還包括安裝在每個上部箱101u、102u上的五個滾輪支撐件105，但是，可改變滾輪支撐件105的總數(shù)量，例如，根據(jù)底座箱101、102和運動式中央底板部分120的特定設(shè)計，實際上使用的滾輪支撐件105的數(shù)量可更少或更多。另外，還應(yīng)該理解的是，根據(jù)運動式鉆機300的各個設(shè)計參數(shù)(諸如，鉆機整體尺寸、預(yù)期的靜載和/或動載條件等)，還可使用其他合適的底板滑動構(gòu)件(諸如，低摩擦接觸面和類似物)以便于運動式中央底板部分120滑動運動。
[0046]另外，多個固定間隔器117f和可動間隔器117m(大致如圖1A所示，一起標(biāo)注為間隔器117)也可沿每個中央底板支撐構(gòu)件115布置，圖4A-7B提供了這些間隔器的其他細(xì)節(jié)，并且下面將對其進(jìn)行描述。在某些實施例中，當(dāng)運動式中央底板部分120已經(jīng)運動到一些固定位置(例如，最終的鉆機操作位置以及類似位置)時，多個固定間隔器117f和可動間隔器117m可適于將運動式中央底板部分120的載荷傳遞給每個中央底板支撐構(gòu)件115上。例如，請參照圖6A-7B以及下面提出的描述。因此，應(yīng)該理解的是，可合適地調(diào)節(jié)每個中央底板支撐構(gòu)件115以將運動式中央底板部分120上的任何載荷(包括靜載荷和/或動載荷以及類似載荷)傳遞給相應(yīng)的底座箱101、102。
[0047]圖1B是圖1A中的運動式鉆機200處于另一說明性的鉆機組裝階段(即，上述運動式中央底板部分120已經(jīng)定位成鄰近提升式底座100)的側(cè)視圖，而圖1C是圖1B的一部分的放大視圖，另外詳細(xì)地示出了鉆機200的一些方面。如圖1B和IC所示，運動式中央底板部分120可定位在拖車151上，卡車150可用來使拖車151連同定位在拖車上的運動式中央底板部分120沿著地面180運動到底座箱101和102之間的敞開空間10s (參見圖1A)中。在一些說明性實施例中，卡車150和拖車151可用來將運動式中央底板部分120從運動式鉆機200的前側(cè)200f(參見圖1A)至少部分地運動到敞開空間10s中。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在從文中公開的主題中完全受益之后應(yīng)該能意識到的是，在其他實施例中，運動式中央底板部分120還可通過卡車150和拖車151從運動式鉆機200的后側(cè)200b (有時稱為絞車側(cè))容易地運動到合適位置(即，至少部分地運動到敞開空間10s中)。
[0048]在一些實施例中，運動式中央底板部分120可包括兩個側(cè)支撐梁123，每個側(cè)支撐梁沿運動式中央底板部分120的相對側(cè)布置。而且，在底板滑動構(gòu)件包括多個滾輪支撐件105的這些實施例中，承載板124可附接到每個側(cè)支撐梁123的下側(cè)上，當(dāng)運動式中央底板部分120沿井中心線190x在底座箱101和102之間可滑動地運動時，該承載板可適于滾動接觸沿各相應(yīng)的上部箱101u、102u的內(nèi)側(cè)邊緣1011、102i(參見圖1A)定位的多個滾輪支撐件105中的一個或多個滾輪支撐件105。另外，鉆臺部分109s可定位在運動式中央底板部分120的頂表面上，在運動式中央底板部分120已經(jīng)安裝在底座100上之后，其與上部箱101u、102u上的鉆臺部分109s基本對準(zhǔn)，下面將對此進(jìn)行進(jìn)一步描述。
[0049]在所公開的某些實施例中，一個或多個井架定位突耳121可附接到運動式中央底板部分120的前端120f上，即，連接在運動式中央底板部分120的朝向運動式鉆機200的立根盒側(cè)或前側(cè)200f(參見圖1A)定向的端部上。根據(jù)用在運動式鉆機200上的鉆機井架的類型和結(jié)構(gòu)，井架定位突耳121可適于便于例如至少鉆機井架的底部段的運動和定位，以使得鉆機井架的底部段能夠可樞轉(zhuǎn)地附接到提升式底座100的每個井架支座103上的銷孔103h上，下面將參照圖2A-2E