在鉆機上分離鉆柱的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鉆桿處理設備以及對鉆柱的桿進行分離的一種方法。
【背景技術】
[0002]勘探鉆進典型地涉及鉆到數(shù)千米的地下深度。因此，隨著鉆柱進入到鉆井中，有必要連接和安裝連續(xù)段的管或桿。
[0003]鉆桿(根據(jù)它們的具體構造)每個重量可以在十到二十千克之間并且長度在大約二到三米。通常地，通過設置在相應的桿端部處的陽型和陰型螺紋連接對鉆桿進行互連。此外，在鉆井期間，每隔一段時間，典型地不可避免的必須替換鉆柱最底端的鉆頭或其它刀具。該替換過程涉及:將整個鉆桿從鉆孔中取出，替換最底端部分并且然后重新安裝整個鉆柱，此后可以繼續(xù)鉆井。在實踐中，且根據(jù)巖石條件，每個鉆孔采取十到二十次取回操作并不罕見。因此，需要被處理非常大數(shù)目的鉆桿，特別是將其從運輸機或輸送載架拿到鉆機，鉆桿在鉆機上準備好軸向排列并聯(lián)接到鉆柱。當然，在鉆柱取回期間，也需要相反的操作。桿處理系統(tǒng)實例被公開在US 3, 043, 619 ；GB 2334270 ；W0 00/65193和TO 2011/129760中。
[0004]桿處理系統(tǒng)可以典型地包括具有用于夾持鉆桿的專用夾具的機械手臂。在向前鉆井操作期間，機械手臂被布置用來拿起在運輸機或中間載架處的鉆桿并且將鉆桿放置在鉆機中，鉆桿在鉆機上被連接到已經(jīng)安裝的鉆桿，以延長鉆柱。在鉆柱取回操作期間，機械手臂被布置用來從鉆機拿起被拆卸的桿并且重新將它們放置到運輸機或中間載架上。
[0005]為了提供不需要常規(guī)手動干預的完全自動系統(tǒng)，期望的是桿處理系統(tǒng)能夠?qū)@桿連接到已安裝的鉆桿和將鉆桿從已安裝的鉆桿拆下。
[0006]通常地，當夾具將桿從鉆柱上松開，以為運輸?shù)絻Υ嫖恢米鳒蕚鋾r，沒有準確的方法檢測在夾具中的桿何時被從鉆柱卸下并且特別是從螺紋端完全拆卸。嘗試解決該問題的一些實例被公開在 GB 2443955 ；US 2004/0223533 ；US 2009/0056467 ；US 2004/0174163 ；US 2010/0132180 ；W0 2008/028302 ;W0 2005/033468 和 US 2012/0273230 中。因此，需要一種用于拆卸鉆桿的能解決以上問題的桿處理系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供在鉆機上有效地并且可靠地分離鉆柱的桿的設備和方法。進一步的具體目的是提供裝置，用于識別和可靠地控制鉆柱的桿的螺紋連接的松開，以使端桿能夠從鉆機被運輸?shù)絻Υ娴攸c。進一步的目的是提供方法和一系列的步驟，用于控制螺紋連接的分離，以精確地確定端桿何時已經(jīng)被完全分離。
[0008]通過提供可根據(jù)分離方法操作的桿處理設備和鉆機，以允許對鉆柱的端桿的相對軸向移動進行感測和檢測，以精確地識別端桿被分離且可被運輸?shù)臅r刻，從而達到這些目的。根據(jù)本發(fā)明的設備和方法，提供節(jié)省時間和效率的工序，避免在鉆柱從鉆孔的取回工序中的不必要的中斷。特別地，通過提供具有夾持單元的桿處理設備來達到這些目的，在所述夾持單元中，滑撬被安裝在位于夾具框架處的軸向“浮動”的構造中，其中，通過至少一個傳感器布置監(jiān)測滑撬的軸向滑行移動。在滑撬上的銜接器接觸并保持鉆柱的端桿，使得端桿也被以相對于夾具框架“浮動”的關系懸掛著。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種從通過螺紋連接聯(lián)接在一起的鉆柱上拆卸端桿的方法，該方法包括:在螺紋連接的脫離接合方向上，相對于剩余的鉆柱初始地轉(zhuǎn)動端桿，以從鉆柱部分地拆卸端桿；移動夾具單元進入與被部分地拆卸的端桿接合狀態(tài)，所述夾具單元具有框架和滑撬，滑撬被懸掛在框架處，以能夠相對于框架軸向滑動，所述滑撬具有桿銜接器，以接合并保持端桿；其特征在于:經(jīng)由桿銜接器，在脫離接合方向上進一步轉(zhuǎn)動端桿，以使端桿從鉆柱進一步分離；以及使用至少一個傳感器監(jiān)測框架上的滑撬的相對軸向位置，以確定螺紋連接的分離和端桿從鉆柱的分開。
[0010]優(yōu)選地，方法包括經(jīng)由至少一個偏置部件在框架上軸向地偏置滑撬，以對滑撬相對于框架的軸向地向前(F)或向后(R)移動提供阻力。
[0011]可選地，并根據(jù)一個實施方式，方法包括:在進一步轉(zhuǎn)動端桿的步驟之前，在滑撬大體上靜止并且與端桿接合的同時，將框架軸向地向后(R)移動離開鉆柱，以將框架相對于滑撬偏置；以及在進一步轉(zhuǎn)動端桿的步驟之后，在監(jiān)測框架上的滑撬的軸向位置的同時，從鉆柱軸向地向后(R)移動框架。
[0012]可選地，并根據(jù)【具體實施方式】，方法進一步包括:在進一步轉(zhuǎn)動端桿的步驟之前，在滑撬大體上靜止并且與端桿接合的同時，將框架軸向地向后(R)移動離開鉆柱，以將框架相對于滑撬偏置；以及在進一步轉(zhuǎn)動端桿的步驟期間，在監(jiān)測框架上的滑撬的軸向位置的同時，從鉆柱軸向地向后(R)移動框架。
[0013]可選地，并根據(jù)【具體實施方式】，方法包括:在進一步轉(zhuǎn)動端桿的步驟之前，在滑撬大體上靜止并且與端桿接合的同時，軸向地向后(R)移動框架離開鉆柱，以將框架相對于滑撬偏置；并且其中，監(jiān)測框架上的滑撬的相對軸向位置的步驟包括識別滑撬相對于框架的軸向移動方向的改變，該軸向移動方向的改變對應于與螺紋連接的分離相關的端桿相對于鉆柱的軸向移動方向的改變。
[0014]可選地，進一步轉(zhuǎn)動端桿的步驟包括:當從鉆柱軸向地向后移動端桿時，維持框架的軸向位置，以相對于框架偏置滑撬；并且其中，監(jiān)測滑撬和框架的相對軸向位置的步驟包括識別滑撬相對于框架的軸向移動方向的改變，該軸向移動方向的改變對應于與螺紋連接的分離相關的端桿相對于鉆柱的軸向移動方向的改變。
[0015]優(yōu)選地，方法包括使用至少一個第一偏置部件使滑撬在框架上偏置，以阻礙滑撬相對于框架的軸向向前移動(F)，以及使用至少一個第二偏置部件使滑撬在框架上偏置，以阻礙滑撬相對于框架的軸向向后移動(R)，所軸向向前(F)和軸向向后(R)移動是相對于鉆柱的。優(yōu)選地，第一和第二偏置部件包括螺旋彈簧，所述螺旋彈簧被安裝圍繞一對導軌中的一個導軌，所述一對導軌延伸在夾具框架的區(qū)域之間并且滑撬可滑動地安裝在這一對導軌上。優(yōu)選地，導軌包括并排延伸并彼此平行的伸長桿，所述伸長桿在第一相應端設置有第一對彈簧并且在相應的第二端設置有第二對彈簧。優(yōu)選地，滑撬包括一對套筒或軌道銜接器，以允許沿著端部彈簧之間的軌道軸向滑動移動。
[0016]優(yōu)選地，方法包括經(jīng)由包圍端桿的桿接合夾爪，將端桿夾持并保持在滑撬處。優(yōu)選地，接合夾爪被安裝在夾具單元處，以在與端桿的縱向軸線的橫交的平面中側向橫向移動。優(yōu)選地，接合夾爪沿著與縱向軸線相垂直的軸線大體上直線移動?？蛇x地，接合夾爪可以被樞轉(zhuǎn)地安裝在夾具單元處，以在垂直于縱向軸線定向的平面中樞轉(zhuǎn)。
[0017]可選地，進一步轉(zhuǎn)動端桿的步驟包括使用至少一個可轉(zhuǎn)動的構件驅(qū)動端桿的轉(zhuǎn)動，所述至少一個可轉(zhuǎn)動的構件被設置在桿銜接器處，其以與端桿摩擦接合的方式定位。
[0018]可選地，初始地轉(zhuǎn)動端桿的步驟包括:利用鉆機的桿保持器，在螺紋連接的軸向前方夾持鉆柱；以及使用鉆機的轉(zhuǎn)動單元，在螺紋連接的軸向后方的區(qū)域轉(zhuǎn)動端桿。
[0019]可選地，監(jiān)測框架上的滑撬的相對軸向位置的步驟包括監(jiān)測和/或檢測框架的區(qū)域和滑撬的區(qū)域之間的軸向移動(F、R)。可選地，傳感器被安裝在滑撬處或框架處，并且被構造用于監(jiān)測交替的框架或滑撬的區(qū)域的移動。因此，傳感器可以包括兩個或更多個部分，第一部分被安裝在滑撬處且第二部分被安裝在框架處?？蛇x地，傳感器或傳感器布置可以包括如下集合中的任意一項或組合:光學傳感器；激光器；相機；壓力傳感器，其被構造用于識別與框架和/或滑撬相聯(lián)的液壓或氣動裝置有關的液壓或氣壓的改變；加速計；聲音傳感器；電子式傳感器；電動式傳感器；磁式傳感器。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供一種鉆桿處理設備，該設備與鉆機協(xié)作，將桿從鉆柱拆卸和安裝到鉆柱，鉆柱通過所述鉆機形成，所述設備包括:夾具框架；滑撬，滑撬經(jīng)由至少一個滑道(runner)安裝在框架處，以能夠在待被所述設備運輸?shù)臈U的軸向上相對于框架滑動；偏置部件，其偏置滑撬相對于框架的軸向滑動移動；桿銜接器，桿銜接器被安裝在滑撬處，以接合和保持待運輸?shù)臈U；傳感器，傳感器位于滑撬處或框架處，被構造用于監(jiān)測滑撬相對于框架的相對軸向位置；其特征在于，偏置部件包括:至少一個第一偏置部件，其被定位成偏置滑撬，以阻礙滑撬沿著所述至少一個滑道軸向向前移動(F);以及至少一個第二偏置部件，其被定位成偏置滑撬，以阻礙滑撬沿著所述至少一個