[发明专利]钻柱分离装置、包括分离装置的钻井系统和系统的应用

权利要求书

1.用于钻柱的分离装置（10），所述分离装置在纵向方向（X）上包括：

－第一结构（11），其用于固定至钻柱的钻杆；

－第二结构（12），其用于支撑钻凿用的切削工具，所述第二结构（12）能沿所述纵向方向（X）相对所述第一结构（11）平移活动；

所述分离装置的特征在于，该分离装置另外还包括在所述第一结构与所述第二结构之间的推力器组件，所述推力器组件适于在所述第二结构（12）上施加推力，以使所述第二结构与所述第一结构分离，对于所述第二结构相对所述第一结构的任何位置，所述推力都是基本恒定的。

2.如权利要求1所述的分离装置，其中，所述第二结构（12）被引导沿所述纵向方向（X）相对所述第一结构（11）平移，并且所述推力器组件包括：

－至少一平衡机构（20），其包括弹性构件（21、22）和输出臂（31），所述弹性构件（21、22）产生与所述弹性构件的压缩（x）成正比的弹性力，所述输出臂（31）连接至所述弹性构件（21、22）并且适于围绕输出轴（29₁）枢转；和

－至少一在所述输出臂（31）与所述第二结构（12）之间的连接部件，用以将所述推力沿所述纵向方向（X）施加给所述第二结构（12），所述连接部件包括轮（31₂），所述轮铰接以相对所述输出臂（31）转动、离开所述输出轴（29₁）并承靠在连接表面上，所述连接表面连接至所述第二结构（12）和基本垂直于所述纵向方向（X）。

3.如权利要求2所述的分离装置，其中，所述平衡机构（20）另外还包括：

－活动构件（23、24），其能根据所述弹性构件的压缩（x）移动；

－输入臂（25），其被铰接以围绕输入轴（25₁）转动，并且该输入臂包括与所述活动构件（23、24）的表面接触的端部分，所述输入臂（25）相对垂直于所述纵向方向（X）的方向倾斜第一角度；

－输入齿轮（27），其与所述输入臂（25）连在一起；和

－输出齿轮（29），其与所述输出臂（31）连在一起并与所述输入齿轮（27）相啮合，所述输出臂（31）相对所述纵向方向（X）倾斜第二角度，所述第二角度等于所述第一角度的两倍。

4.如权利要求3所述的分离装置，其中，所述活动构件（23）能沿所述纵向方向（X）平移移动，和适于按照相对所述纵向方向的倾角倾动。

5.如权利要求3所述的分离装置，其中，所述输入齿轮（27）和所述输出齿轮（29）具有角扇形件的形状，以减小所述平衡机构的尺寸。

6.如权利要求2所述的分离装置，其中，所述推力器组件包括第一和第二平衡机构（20a、20b），每个平衡机构包括一输出轴，所述输出轴（29₁、30₁）相对于彼此在纵向方向（X）上以错开的方式布置，以减小所述输出轴之间的垂直于所述纵向方向的径向距离，和以减小所述推力器组件的垂直于所述纵向方向的径向尺寸。

7.如权利要求6和3所述的分离装置，其中，所述第一和第二平衡机构（20a、20b）的输入齿轮（27、28）相互啮合。

8.如权利要求1所述的分离装置，其中，所述推力器组件包括多个模块（13），所述多个模块彼此相继地沿纵向方向安装在所述第一结构（11）与所述第二结构（12）之间，每个模块（13）提供一推力部分到所述第二结构（12）上，以使所述多个模块（13）的推力部分的总和等于所述推力器组件的所述推力。

9.如权利要求8所述的分离装置，其中，所述多个模块（13）是相同的，每个模块提供一相同的推力部分。

10.如权利要求8所述的分离装置，其中，所述推力器组件包括至少一个拉杆（14），所述至少一个拉杆沿所述纵向方向（X）穿过所有模块和适于使所述模块（13）联接至所述第一结构（11），并且每个模块（13）包括至少一个适于接受所述推力部分的推杆（15），一模块（13）的推杆（15）适于推动下一模块的推杆（15），或者以所述推力推动所述第二结构（12）。

11.如权利要求10所述的分离装置，其中，每个模块（13）包括一膨胀部件（17），所述膨胀部件适于使所述模块（13）与同所述第一结构（11）连在一起的外管（10b）相联接。