[发明专利]钻探装置和钻探方法

说明书

技术领域

本发明涉及到钻探装置，其包括井架、以可移置方式沿井架引导 的钻架(drilling carriage)、和用于移动井架上的钻架的驱动机 组。

本发明还涉及到用于产生钻孔的钻探方法，其中用井架上引导的 钻架移动第一杆件和第二杆件且特别是将它们引入地面。

背景技术

在特别是深孔钻探中采用的这样类型的钻探装置中，通常有两个 主要的工作模式。这包括了一方面进行钻探和另一方面用套管将钻孔 加衬里。要求最大部分工作时间的第一主要工作模式用于钻杆段的钻 探或抽出。在此情况下，因为在此时间期间打断了钻探的油井注水 (flushing)，杆件段必须迅速进行更换。这样做时有钻头卡住的危 险。

当达到一定的钻探深度时钻孔必须用套管加衬里并在外部抵紧 土壤固结，以便稳定钻孔并防止各种土壤层的污染，正如在天然气或 石油钻探期间为例。为此目的，安装了较大长度的杆件段，并将其相 互连接且随后从外面固结。为此，进给系统需要大的张力。

从EP 0114146A得知了其中可以由液压缸移动伸缩式井架的钻 探装置。

发明内容

本发明是基于提供钻探装置和钻探方法的目的，凭借其有可能实 现不同的主要工作模式中的有效工作。

根据本发明，一方面通过钻探装置、和另一方面通过钻探方法来 解决上述目的。在相应的从属权利要求中陈述了优选的变体方案。

根据本发明的钻探装置特征在于驱动机组具有液压缸驱动器和 绳索绞车驱动器二者，且在于钻架可以与液压缸驱动器以及与绳索绞 车驱动器相耦联。

用两个不同的驱动器有可能以有效方式实施不同工作模式。液压 缸驱动器容许实现高进给速度和运动速度，这被证明在钻杆段钻探或 抽出期间是尤为有利的。继而可以在对钻孔加衬里期间(例如通过引 入套管)有效地使用绳索绞车驱动器。对于这些工作，需要具有高张 力的进给系统。这可以用绳索绞车驱动器以节省费用且紧凑的方法而 完成，用绳索绞车驱动器、特别是由于按照链动滑轮原理(chain  block principle)多次穿绕起重索，可以在降低的进给速度下得到 高的张力。

原则上，在两种工作模式期间，可以将钻架连接到液压缸驱动器 和绳索绞车驱动器二者。然而，根据本发明尤其有用的是提供了耦联 装置，凭借其可以将钻架交替地连接到液压缸驱动器和绳索绞车驱动 器。可以例如通过可插入的固定螺栓手动操作耦联装置；或例如通过 促动钻架上的锁定机构的对应液压缸自动操作耦联装置。

根据本发明特别优选的是，井架具有井架基座元件和以伸缩方式 在井架基座元件中被引导的至少一个伸缩式井架元件；且为了该至少 一个伸缩式井架元件的运动，液压缸驱动器可以与所述至少一个伸缩 式井架元件耦联。用这种方式，液压缸驱动器可以不仅用于钻架的运 动而且也用于使井架伸缩。井架的伸缩式设施被证明对钻探装置的安 装是尤为有用的，在此情况下井架从大致水平的运输位置枢转入大致 垂直的工作位置。在此工作中井架的尺度越小，所需的升力越低。而 且，如果为了在钻探之后给钻孔加衬里而使用了带杆件段的套管，且 该套管的长度大于钻杆段长度，则井架的延伸是有用的。

根据本发明实现了关于钻架运动路径的高灵活性，因为钻架具有 用于沿着井架基座元件引导的第一引导件和用于沿着至少一个伸缩 式井架元件引导的至少另一个引导件。由于其伸缩式设施，伸缩式井 架元件具有不同的形状，通常是比井架基座元件更小的一种形状。为 确保此处有可靠的钻架引导，井架基座元件具有不同于伸缩式井架元 件上第二引导件的第一引导件。特别地，这些可以是导轨或导槽。在 钻架上为两引导件提供对应滑瓦(slide shoe)或导块(guide shoe)， 从而当井架延伸时钻架可被移动，但不会从井架基座元件过渡到伸缩 式井架元件。根据伸缩式井架元件的数目，也可以提供超过两个的引 导件。

此外，根据本发明为绳索绞车驱动器装上绳索绞车和绳索，该绳 索绞车被布置在钻探装置底座上，且该绳索经由滑轮设备而在井架的 井架头上被引导。用此设备，可以经由井架头施加高的张力到钻架上。 这特别适用于滑轮设备根据链动滑轮原理提供额外力传递的情况。绳 索绞车在钻探装置底座上的布置考虑了稳定构造以及直接将力引入 装置的稳定底座。