多用途懸臂滑移框架的制作方法
【專利說明】多用途懸臂滑移框架
[0001]交叉引用
[0002]本申請(qǐng)與如下申請(qǐng)為共同未決申請(qǐng)并且涉及如下申請(qǐng):于2013年3月15日提交的名稱為“Mult1-Direct1n Direct Cantilever Skidding” 的申請(qǐng)序列 N0.13/835，020的正式申請(qǐng)、共同提交的PCT申請(qǐng)序列N0.(F957 1-00004 PCT)、于2013年3月15日提交的名稱為“Three Rail Mult1-Direct1n Direct Cantilever Skidding System” 的申請(qǐng)序列N0.13/835，214的正式申請(qǐng)以及共同提交的PCT申請(qǐng)序列N0.(F9571-Q0005 PCT)，毎個(gè)申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過參弓I并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]本主題總體上涉及鉆機(jī)，并且更特別地涉及能夠在鉆機(jī)中采用的多用途懸臂滑移框架。本主題還涉及具有多方向引導(dǎo)懸臂滑移框架的鉆機(jī)，該鉆機(jī)可以采用在自升式鉆探單元或其他類型的移動(dòng)平臺(tái)中。
[0004]待鉆探的井可以設(shè)置在井網(wǎng)中，從而需要鉆探井架沿著縱向方向和橫向方向移動(dòng)以進(jìn)入井中的各個(gè)位置。在傳統(tǒng)的懸臂布置中，自升式鉆探單元或其他類型的移動(dòng)平臺(tái)可以通過懸臂的縱向運(yùn)動(dòng)與位于懸臂的端部處的鉆臺(tái)的橫向滑移的組合而進(jìn)入井，其中，懸臂滑移進(jìn)入自升式平臺(tái)艙體并且滑移出自升式平臺(tái)艙體。如果井網(wǎng)被包含在小型封裝件中，則這種布置可以是有效的；然而，鉆臺(tái)沿橫向方向滑移的程度受限。此外，當(dāng)載荷顯著地從懸臂中央偏離以進(jìn)入側(cè)井時(shí)，懸臂的沿偏移方向的一側(cè)上的載荷將增大，通常使得對(duì)于極端的橫向鉆探位置而言減小了載荷能力。
[0005]允許懸臂沿著縱向方向和橫向方向滑移的懸臂滑移系統(tǒng)公開在美國專利N0.6, 171,027中。在該系統(tǒng)中，鉆臺(tái)穩(wěn)固地安裝至懸臂以解決由可移動(dòng)自升式鉆探單元所導(dǎo)致的偏移問題。由橫向懸臂滑移能夠?qū)崿F(xiàn)鉆臺(tái)的橫向臂展。懸臂可移動(dòng)地連接至支承構(gòu)件，支承構(gòu)件可移動(dòng)地連接至橫向?qū)к?。懸臂在支承?gòu)件上方縱向地移動(dòng)，并且懸臂與支承構(gòu)件一起在橫向軌道上橫向地移動(dòng)。因此，支承構(gòu)件始終支承懸臂并且承載懸臂的全部質(zhì)量，即使當(dāng)懸臂縮回時(shí)亦是如此。在安裝期間，支承構(gòu)件必須被精確地對(duì)準(zhǔn)，并且隨后重型懸臂必須被提升并且緩慢地滑動(dòng)至支承構(gòu)件中。這種操作是具有挑戰(zhàn)性且復(fù)雜的。此外，當(dāng)安裝后，支承構(gòu)件始終在載荷作用下并且因此不能容易地被獲取以用于檢查和維修。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本主題提供了具有鉆臺(tái)的自升式鉆探單元，其中，鉆臺(tái)支承鉆探井架，鉆探井架通過懸臂延伸越過自升式艙體以對(duì)勘探或生產(chǎn)用井進(jìn)行鉆探。另外的實(shí)施方式提供了鉆探井架，該鉆探井架由自升式鉆探單元中的鉆臺(tái)支承，自升式鉆探單元通過懸臂延伸越過自升式艙體以對(duì)勘探或生產(chǎn)用井進(jìn)行鉆探。另外的實(shí)施方式提供了鉆機(jī)，該鉆機(jī)具有在自升式鉆探單元中采用的三導(dǎo)軌多方向懸臂滑移系統(tǒng)。
[0007]本主題的一個(gè)方面可以提供在鉆機(jī)中可采用的多用途懸臂滑移框架。在一種實(shí)施方式中，多用途懸臂滑移框架包括左框架結(jié)構(gòu)，該左框架結(jié)構(gòu)包括一個(gè)后部拐角結(jié)構(gòu)、一個(gè)前部拐角結(jié)構(gòu)以及一個(gè)縱向滑移基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其中，該縱向滑移基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)將后部拐角結(jié)構(gòu)和前部拐角結(jié)構(gòu)一體地聯(lián)接以形成左框架結(jié)構(gòu)。多用途懸臂滑移框架還可以包括右框架結(jié)構(gòu)，該右框架結(jié)構(gòu)包括一個(gè)后部拐角結(jié)構(gòu)、一個(gè)前部拐角結(jié)構(gòu)以及一個(gè)縱向滑移基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其中，該縱向滑移基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)將后部拐角結(jié)構(gòu)和前部拐角結(jié)構(gòu)一體地聯(lián)接以形成右框架結(jié)構(gòu)。懸臂滑移框架還可以包括用于將左框架結(jié)構(gòu)和右框架結(jié)構(gòu)連接在一起的兩個(gè)連接梁以形成多用途懸臂滑移框架的剛性結(jié)構(gòu)。懸臂滑移框架可以包括橫向滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該橫向滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接至后部拐角結(jié)構(gòu)和前部拐角結(jié)構(gòu)中的每一者以驅(qū)動(dòng)多用途懸臂滑移框架連同懸臂從而滑移在橫向滑移軌道上，因此使懸臂沿橫向方向移動(dòng)。懸臂滑移框架還可以包括縱向滑移驅(qū)動(dòng)裝置，該縱向滑移驅(qū)動(dòng)裝置連接至左框架結(jié)構(gòu)和右框架結(jié)構(gòu)中的每一者以沿縱向方向驅(qū)動(dòng)懸臂從而使懸臂滑移在后部拐角結(jié)構(gòu)和前部拐角結(jié)構(gòu)上。
[0008]在另一實(shí)施方式中，多用途懸臂滑移框架設(shè)置有后部拐角結(jié)構(gòu)，該后部拐角結(jié)構(gòu)具有末端墊，該末端墊包括高鉛青銅墊和支承墊，該支承墊具有兩個(gè)上部唇狀部，其中，高鉛青銅墊通過鎖定板或螺栓被鎖定在支承墊上，其中，支承墊被焊接至后部拐角結(jié)構(gòu)，并且其中，末端墊允許懸臂平滑地滑移在后部拐角結(jié)構(gòu)上。在另一實(shí)施方式中，多用途懸臂滑移框架設(shè)置有后部拐角結(jié)構(gòu)，該后部拐角結(jié)構(gòu)具有楔狀件，該楔狀件被插入至后部拐角結(jié)構(gòu)中以用于使后部拐角結(jié)構(gòu)抵靠滑移軌道的頂部邊緣鎖定。在這種實(shí)施方式中，還可以設(shè)置用于鎖定楔狀件的四個(gè)鎖定板，并且可以設(shè)置上部青銅板和下部青銅板以用于允許后部拐角結(jié)構(gòu)沿著滑移軌道平滑地滑移。
[0009]在另一實(shí)施方式中，多用途懸臂滑移框架設(shè)置有包括壓緊爪的前部拐角結(jié)構(gòu)，其中，壓緊爪包括壓縮支承墊，該壓縮支承墊直接地焊接至前部拐角結(jié)構(gòu)或與前部拐角結(jié)構(gòu)成一體以用于對(duì)懸臂提供支承。該實(shí)施方式還可以包括一對(duì)鎖定框架，一對(duì)鎖定框架布置在壓縮支承墊的兩個(gè)端部處并且可以直接地焊接至前部拐角結(jié)構(gòu)。該實(shí)施方式還可以包括呈C形構(gòu)型的一對(duì)夾緊件，一對(duì)夾緊件包括上端部和下端部，該上端部具有向內(nèi)的階梯部以用于鎖定懸臂的懸臂底部梁的上表面，下端部用于鎖定壓縮支承墊的階梯表面，使得懸臂底部梁在壓緊夾緊件的內(nèi)側(cè)滑動(dòng)而不會(huì)翻轉(zhuǎn)。在另外的實(shí)施方式中，多用途懸臂滑移框架設(shè)置有包括楔狀件的前部拐角結(jié)構(gòu)，楔狀件被插入至前部拐角結(jié)構(gòu)中以用于使前部拐角結(jié)構(gòu)抵靠滑移軌道的頂部邊緣鎖定。在這種實(shí)施方式中，還可以設(shè)置用于鎖定楔狀件的四個(gè)鎖定板，并且上部青銅板和下部青銅板可以設(shè)置成用于允許前部拐角結(jié)構(gòu)沿著滑移軌道平滑地滑移。可以包括用于將多用途懸臂滑移框架緊固在停駐位置處的多個(gè)停駐銷。在另外的實(shí)施方式中，多用途懸臂滑移框架設(shè)置成具有位于左框架結(jié)構(gòu)與右框架結(jié)構(gòu)之間的連接機(jī)構(gòu)。在另一實(shí)施方式中，多用途懸臂滑移框架可以包括摩擦減小機(jī)構(gòu)，比如但不限于如下布置:青銅墊被固定至橫向滑移軌道并且/或緊固至懸臂梁，其中，在拐角結(jié)構(gòu)上設(shè)置有青銅墊或未設(shè)置青銅墊。
[0010]附加的實(shí)施方式提供了鉆機(jī)，鉆機(jī)具有:鉆井平臺(tái)，該鉆井平臺(tái)用于提供工作空間和工具；一對(duì)平行的橫向滑移軌道，所述一對(duì)平行的橫向滑移軌道安全地緊固在鉆井平臺(tái)的頂部上；以及多用途懸臂滑移框架，該多用途懸臂滑移框架可滑動(dòng)地布置在一對(duì)平行的橫向滑移軌道的頂部上，其中，多用途懸臂滑移框架包括左框架結(jié)構(gòu)，該左框架結(jié)構(gòu)包括一個(gè)后部拐角結(jié)構(gòu)、一個(gè)前部拐角結(jié)構(gòu)以及一個(gè)縱向滑移基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。該縱向滑移基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)一體地聯(lián)接至后部拐角結(jié)構(gòu)和前部拐角結(jié)構(gòu)以形成左框架結(jié)構(gòu)?？蚣苓€可以包括右框架結(jié)構(gòu)，該右框架結(jié)構(gòu)包括一個(gè)后部拐角結(jié)構(gòu)、一個(gè)前部拐角結(jié)構(gòu)以及一個(gè)縱向滑移基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其中，該縱向滑移基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)將后部拐角結(jié)構(gòu)和前部拐角結(jié)構(gòu)一體地聯(lián)接以形成右框架結(jié)構(gòu)。還可以設(shè)置有用于將左框架結(jié)構(gòu)和右框架結(jié)構(gòu)連接在一起的兩個(gè)連接梁以形成多用途懸臂滑移框架的剛性結(jié)構(gòu)。還可以設(shè)置橫向滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該橫向滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接至后部拐角結(jié)構(gòu)和前部拐角結(jié)構(gòu)中的每一者，而且還可以設(shè)置有縱向滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該縱向滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接至左框架結(jié)構(gòu)和右框架結(jié)構(gòu)中的每一者。懸臂可以可滑動(dòng)地布置在多用途懸臂滑移框架的頂部上并且使得懸臂沿縱向方向和橫向方向兩個(gè)方向滑移。在一些實(shí)施方式，在懸臂的頂部上布置有鉆探模塊以用于在井上執(zhí)行鉆探。在這種實(shí)施方式中，懸臂可以由縱向滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)以沿縱向方向滑移在后部拐角結(jié)構(gòu)和前部拐角結(jié)構(gòu)上并且可以由橫向滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)以使得多用途懸臂滑移框架沿著橫向方向滑移。
[0011]在另一實(shí)施方式中，示例性鉆機(jī)可以包括后部拐角結(jié)構(gòu)，該后部拐角結(jié)構(gòu)具有末端墊，該末端墊包括高鉛青銅墊和支承墊，該支承墊具有兩個(gè)頂部唇狀部，其中，高鉛青銅墊可以通過鎖定板或螺栓鎖定在支承墊上，支承墊可以被焊接至后部拐角結(jié)構(gòu)，并且其中，末端墊允許懸臂在后部拐角結(jié)構(gòu)上平滑地滑移。在另一實(shí)施方式中，鉆機(jī)可以包括具有楔狀件的后部拐角結(jié)構(gòu)，該楔狀件被插入至后部拐角結(jié)構(gòu)中以用于使后部拐角結(jié)構(gòu)抵靠滑移軌道的頂部邊緣鎖定，并且鉆機(jī)還可以包括用于鎖定楔狀件的四個(gè)鎖定板，以及用于允許后部拐角結(jié)構(gòu)沿著滑移軌道平滑地滑移的上部青銅板和下部青銅板。在另一實(shí)施方式中，示例性鉆機(jī)可以包括摩擦減小機(jī)構(gòu)，該摩擦減小機(jī)構(gòu)包括但不限于如下布置:青銅墊固定至橫向滑移軌道并且固定至懸臂梁，其中，在拐角結(jié)構(gòu)上設(shè)置有青銅墊或不設(shè)置青銅墊。
[0012]在另一實(shí)施方式中，鉆機(jī)設(shè)置有包括壓緊爪的前部拐角結(jié)構(gòu)，其中，壓緊爪包括壓縮支承墊，該壓縮支承墊直接地焊接至前部拐角結(jié)構(gòu)或與前部拐角結(jié)構(gòu)成一體以用于對(duì)懸臂提供支承。一對(duì)鎖定框架可以布置在壓縮支承墊的兩個(gè)端部處并且可以直接地焊接至前部拐角結(jié)構(gòu)。另外，還可以設(shè)置呈C形構(gòu)型的一對(duì)夾緊件，一對(duì)夾緊件包括上端部和下端部，該上端部具有向內(nèi)的階梯部以用于鎖定懸臂的懸臂底部梁的上表面，下端部用于鎖定壓縮支承墊的階梯表面，使得懸臂底部梁在壓緊夾緊件的內(nèi)側(cè)滑動(dòng)而不會(huì)翻轉(zhuǎn)。在另外的實(shí)施方式中，鉆機(jī)可以包括:具有楔狀件的前部拐角結(jié)構(gòu)，楔狀件被插入至前部拐角結(jié)構(gòu)中以用于使前部拐角結(jié)構(gòu)抵靠滑移軌道的頂部邊緣鎖定；用于鎖定楔狀件的四個(gè)鎖定板；以及用于允許前部拐角結(jié)構(gòu)沿著滑移軌道平滑地滑移的上部青銅板和下部青銅板。還可以包括用于將多用途懸臂滑移框架緊固在停駐位置處的多個(gè)停駐銷。
[0013]在本主題的另一實(shí)施方式中，在左框架結(jié)構(gòu)和右框架結(jié)構(gòu)安裝在相應(yīng)的軌道上之后，鉆機(jī)的左框架結(jié)構(gòu)和右框架結(jié)構(gòu)可以使用連接梁經(jīng)由螺紋連接或焊接而連接。
[0014]在本主題的另一實(shí)施方式，懸臂可以包括一對(duì)梁和一對(duì)滑移梁，一對(duì)梁布置在懸臂的底部處，一對(duì)滑移梁各自布置在懸臂的每個(gè)縱向側(cè)上，每個(gè)梁對(duì)緊固地布置在多用途懸臂滑移框架上的縱向滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行引導(dǎo)。在本主題的又一實(shí)施方式中，鉆探模塊可以通過鉆臺(tái)滑移框架起作用以沿著關(guān)于鉆井平臺(tái)的橫向方向可滑動(dòng)地移動(dòng)。
[0015]在另一實(shí)施方式中，鉆機(jī)可以包括穩(wěn)固地安裝在懸臂的一個(gè)側(cè)部上的懸臂泥漿返回槽，其中，懸臂泥漿返回槽允許泥漿從懸臂返回至位于鉆機(jī)的艙體的內(nèi)側(cè)的泥漿箱。在一些實(shí)施方式中，懸臂泥漿返回槽可以包括一個(gè)或更多個(gè)出口，一個(gè)或更多個(gè)出口位于關(guān)于懸臂的縱向滑移距離的范圍的不同的位置處，其中，泥漿從一個(gè)出口滴落至穩(wěn)固地安裝在多用途懸臂滑移框架的一側(cè)上的縱向泥漿返回槽中，泥漿從縱向泥漿返回槽滴落至穩(wěn)固地安裝在鉆井平臺(tái)上的橫向泥漿返回槽，并且泥漿布置至位于艙體內(nèi)側(cè)的泥漿箱中。
[0016]本主題的另一方面提供了適于海上鉆探系統(tǒng)的多方向引導(dǎo)懸臂滑移系統(tǒng)。在一些實(shí)施方式中，多方向引導(dǎo)懸臂滑移系統(tǒng)包括一對(duì)后部引導(dǎo)件，一對(duì)后部引導(dǎo)件布置在后部橫向滑移導(dǎo)軌上，其中，后部引導(dǎo)件沿著后部橫向滑移導(dǎo)軌可移動(dòng)。系統(tǒng)還包括一對(duì)前部壓緊引導(dǎo)件，一對(duì)前部壓緊引導(dǎo)件布置在前部橫向滑移導(dǎo)軌上，其中，前部壓緊引導(dǎo)件沿著前部橫向滑移導(dǎo)軌可移動(dòng)。系統(tǒng)包括:多個(gè)滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；可滑動(dòng)地附接至懸臂上的多個(gè)縱向滑移支承件；以及可滑動(dòng)地附接至后部橫向滑移導(dǎo)軌和前部橫向滑移導(dǎo)軌上的多個(gè)橫向滑移支承件。因此，后部橫向滑移引導(dǎo)件和前部橫向滑移引導(dǎo)件可以容置懸臂并且使得后部橫向滑移導(dǎo)軌和前部橫向滑移導(dǎo)軌能夠直接地支承懸臂，其中，多個(gè)滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的每個(gè)滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在一個(gè)端部處與后部引導(dǎo)件或前部引導(dǎo)件中的一者聯(lián)接并且在另一端部處與縱向滑移支承件或橫向滑移支承件中的一者聯(lián)接以使得沿縱向方向和橫向方向兩個(gè)方向移動(dòng)。
[0017]在多方向引導(dǎo)懸臂滑移系統(tǒng)的另一實(shí)施方式中，前部壓緊引導(dǎo)件中的每一個(gè)前部壓緊引導(dǎo)件可以包括位于懸臂的外側(cè)的一部分，該部分具有水平中央部分和兩個(gè)豎向部分，兩個(gè)豎向部分與水平中央部分的兩個(gè)端部一體地聯(lián)接。該系統(tǒng)還包括位于懸臂的下方的一個(gè)內(nèi)部，其中，內(nèi)部具有水平中央部分和兩個(gè)豎向部分，所述兩個(gè)豎向部分與水平中央部分的兩個(gè)端部一體地聯(lián)接。該系統(tǒng)還包括一對(duì)鎖定機(jī)構(gòu)，一對(duì)鎖定機(jī)構(gòu)當(dāng)外部和內(nèi)部組裝時(shí)用以鎖定外部和內(nèi)部，從而外部在一個(gè)端部處包括縱向聯(lián)接結(jié)構(gòu)以用于聯(lián)接至多個(gè)滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的一個(gè)滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此允許懸臂進(jìn)行縱向運(yùn)動(dòng)。該系統(tǒng)還包括:延伸部，該延伸部用以當(dāng)外部和內(nèi)部組裝時(shí)在延伸部的兩個(gè)端部處緊固地鎖定外部和內(nèi)部；位于兩個(gè)豎向部分處的橫向或下部爪，所述兩個(gè)豎向部分在水平中央部分的底部與豎向部分的頂部的結(jié)合部處形成以用于使壓緊引導(dǎo)件能夠纏繞后部橫向滑移導(dǎo)軌和前部橫向滑移導(dǎo)軌的頂部邊緣；以及形成在水平中央部處的縱向或上部爪，該縱向或上部爪用于使壓緊引導(dǎo)件能夠纏繞懸臂梁的底部邊緣。在該系統(tǒng)中，內(nèi)部構(gòu)造成在除了如下方式之外與外部類似:其中，橫向聯(lián)接結(jié)構(gòu)各自位于每個(gè)端部的內(nèi)側(cè)處以用于聯(lián)接至滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)從而用于允許懸臂的橫向運(yùn)動(dòng)。在多方向引導(dǎo)懸臂滑移系統(tǒng)的另一實(shí)施方式中，鎖定機(jī)構(gòu)可以是等同的或?qū)τ趦蓚€(gè)端部中的每個(gè)端部而言具有不同的設(shè)計(jì)。示例性鎖定機(jī)構(gòu)可以為夾緊件、大螺栓或螺栓、夾緊件以及互鎖裝置的組合。示例性滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以為液壓滑移缸等。