[发明专利]用于钻井机构的撞击吸收进入平台

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种用于在钻井和/或井维修操作期间操作钻杆和其它管状构件的方法和设备。更加具体地，本发明涉及一种“指杆台”的冲击吸收“跳板（diving board）”或者进入平台，或者涉及一种钻杆排放组件，所述钻杆排放组件用于在实施钻井和/或井维修操作的同时沿着基本竖直方向放置毗邻钻机的钻杆和其它管状构件。

背景技术

钻井井架是竖直结构，所述钻井井架通常用于在钻井的同时支撑钻柱。与通常具有陡峭的棱锥体形状的井架结构相反地，钻井井架一般具有相对紧凑的矩形占地区域。典型钻井井架的矩形形状还提供了相对良好的总体刚度，这允许井架被降低到水平位置。因此，钻井井架的紧凑的矩形形状有助于在地面道路上多次运输钻机，而无需获得特殊的运送许可，并且由此使得钻井井架在便携式陆基钻机中更为常见。图1a示出了具有钻井井架2的说明性便携式陆基钻机1的正面图。

在典型的钻井操作中，在附图1a中用附图标记6表示的钻杆的钻柱可以从钻井井架2中的游动滑车3和顶驱组件4上悬吊下来，所述钻杆的钻柱可以具有安装在钻柱6的下端部上的钻头。如某些特殊钻井操作可能要求的，顶驱组件4将旋转力施加到钻柱6，从而使得钻头转动并且推进钻出井眼的深度。随着井眼深度增加，在地面处将额外段的钻杆添加到钻柱6。

由于与钻井井架结构有关的占地区相对紧凑，因此可用于贮存毗邻钻井井架2的钻杆和其它管状构件的空间可能非常有限。因此，在多种情况下，在专门设计的结构组件（有时称作二层台或者指杆台5，所述二层台或者指杆台5附接到钻井井架2，如图1a所示）中可以竖直放置（stage）钻杆。指杆台5专门设计成在钻井操作期间便于竖直布置钻杆的各部段。尽管指杆台5一般直接附接到钻井井架2，但是根据所放置的钻杆的各部段的长度，所述指杆台5可以定位在钻机钻台7上方若干英尺（例如75英尺或者更高）处。图1b和图1c分别示出了指杆台5相对于钻井井架2、游动滑车3、顶驱组件4以及钻柱6的位置的特写正面图和平面图。

在钻井操作中所使用的技术术语“起下钻”通常指的是将多个钻杆单根添加到钻出井眼中或者从钻出井眼中移出多个钻杆单根的行为。通常，在钻井操作期间，可以实施起下钻操作，其中，从井眼中拉出钻柱6，以更换钻头，或者在钻柱6端部上将各种其它类型的设备（诸如，测试设备等）下入到井眼中。当从井眼中起出钻杆时，可升高游动滑车3和顶驱组件4，直到钻杆立根（即，通常多个连接好的钻杆部段或钻杆单根）延伸到钻机钻台上方为止。在大多数情况中，钻杆立根可以包括两个或多个钻杆单根，其中，最为常见的钻杆立根构造是三个钻杆单根，全长为大约90英尺。此后，卡瓦放置在钻杆钻柱与钻机钻台之间，以将钻柱6从位于钻杆立根的将从钻柱移出的底部带螺纹接头下方的点处悬挂在井眼中和井眼上方。在这个位置处，钻柱6延伸到钻机钻台7上方，并且钻柱的上端部或者母螺纹端部定位在指杆台5的平面上方，如先前所指出的那样，其可以位于钻机钻台7上方75英尺或者更高位置处。

一旦钻柱6已经被悬吊起，其母螺纹端部定位在指杆台5的上方，那么松开钻杆立根与钻柱6的其余部分之间的螺纹连接，并且引导立根的下端部或者公螺纹端部离开钻柱6的其余部分和井眼，并且放置在钻机钻台7上的支承垫（有时称作立根盒）上。接下来，从游动滑车3/顶驱组件4拆除下钻杆立根的母螺纹端部，并且通常由井队人员将立根引导至指杆台5，在所述指杆台5处，所述立根在一组排管指状件8（见图1c）之间沿着大致竖直方向放置。在这一位置中，已拆除的钻杆立根的母螺纹端部保持在距离指杆台5的平面5p上方几英尺处。然后顶驱组件4通过游动滑车3降低至所悬挂的钻柱的母螺纹端部并且联接到钻柱6。此后，再次提升钻柱6至母螺纹端部定位在指杆台5的平面5p上方的位置处，并且重复该过程，直到所有的钻杆部段（例如，由三根单根构成的立根）在其相应公螺纹端部处支撑在立根盒上为止，其中，它们的相应母螺纹端部被限制在指杆台5上的多对排管指状件8之间。当新的钻头或者其它类型的工具正下入到井中时，反向且重复执行上述起下钻过程，将每个钻杆立根的公螺纹端部旋拧到钻柱6的母螺纹端部，并且将钻柱6下降到井中，直到钻头或者其它工具抵达井眼中的期望深度为止。