[发明专利]用于钻台底座组件的张力环

说明书

技术领域

本发明涉及一种在可用于地下勘探的钻机上使用的新型张力环(tension link)钻台平面连接系统。本发明提供一种张力环，用于克服底座的各个部分之间发生的分离力。特别地，本发明提供一种钻台平面(drill floor level)处的机构，该机构克服由“八字形”或宽腿井架结构导致的分离力，该分离力倾向于使底座边箱与底座中心部分分离。在本发明的替代实施例中，还提供了一种闩锁机构，以防止底座的各个部分的竖直移动。

背景技术

石油、天然气和地热能的勘探中，钻井操作用来在地层中形成井眼或井。地下勘探中使用的钻机必须运输到要进行钻探活动的地点。这些地点通常非常遥远。此类钻机在国家公路上的运输需要遵从公路安全法并符合桥下或隧道内的间隙。这种要求会导致全尺寸钻机的大量拆卸以维持最大的可运输宽度和可运输高度，还需要进一步限定最大重量、数目和轴距、以及整体载荷长度和转弯半径。这些运输的限制在每个州都不同，且地形的限制也不同。这些限制可能限制可输送及使用的钻机的尺寸和能力，从而与为了在地下钻得更深或更长以及更快到达水平井而需要更大钻机的要求相悖。

在更深的(或者水平更长的)钻井操作中，需要更大、更高能力的钻机，因为用于更深操作的钩载是非常高的，要求钻机具有500，0001bs或更高的能力。构建更长更深的井需要增加的扭矩、泥浆泵能力以及在更长的钻柱中使用更大直径的管件。需要更大的设备来处理这些更大的管件和更长的钻柱。所有的这些考虑因素都触发了对更大钻机的需求。

现今的高能力钻机是分成多个部分运输的并在所需位置重新组装在一起。典型的组件包括在中心部分的任一侧上的一对顶部和底部边箱，以形成完整的底座。井架通常被分成三个部分来运输：井架下部分、井架中心部分以及上部分。底座的顶部形成了钻台。井架被组装并升高到钻台上方。然后，底座被升高，从而提升所述已升高的井架。底座的顶部部分在钻台下方的位置连接到所述中心部分。

为了强度和抗风稳定性，更大的钻机需要更宽的底座结构，但这种要求与运输限制性及其移动时间和成本是相冲突的。更高能力钻机的宽腿基部和大载荷在它们彼此连接的钻台平面处施加了更高的向外的力。腿部与底座的连接是在顶部边箱处进行的。所述向外的力迫使这些边箱离开连接在它们之间的中心部分，从而在钻台平面下方的连接部处枢转。

依然期望防止高能力钻机上的顶部边箱和中心部分之间发生的分离。希望在可负担的范围内完成这项任务。也期望在不对钻机的现有常规设计进行重大改动的情况下完成这项任务。还期望在不显著增加钻机组装过程和钻机拆卸过程所需时间的情况下完成这项任务。还期望在不向方案中增加机器或起重机工作的情况下完成这项任务。还期望在底座下方不需要人力的情况下完成这项任务。

总之，本发明的优选实施例提供了针对由于一系列重叠的设计约束(包括设计限制、钻机组装和钻机拆卸以及成本约束)引起的诸多问题的解决方案。

发明内容

本发明涉及在可用于地下勘探的钻机上使用的新型张力环钻台平面连接系统。本发明提供一种张力环组件，用于克服底座的各个部分之间发生的分离力。特别地，本发明提供一种位于钻台平面处的机构，该机构克服由“八字形”或宽腿井架结构所赋予的分离力，该分离力趋向于使底座边箱与底座中心部分分离。

在一个实施例中，提供了一种钻机，该钻机包括可折叠(collapsible)底座，该底座包括顶部边箱以及能够连接到该顶部边箱的中心部分。钻台形成在该顶部边箱的顶侧以及中心部分的顶侧。第一联结元件形成在顶部边箱上，在钻台附近。第二联结元件形成在中心部分上，与第一联结元件相邻。张力环能够连接到第一联结元件和第二联结元件，从而，迫使第一联结元件和第二联结元件分离的力被该张力环克服。

在另一个实施例中，所述张力环能够从钻台连接到第一联结元件和第二联结元件。在另一个实施例中，第一联结元件、第二联结元件和张力环基本位于钻机的钻台平面处。

在另一个实施例中，第一联结元件是连接到顶部边箱的凸块。第二联结元件是连接到中心部分的凸块。张力环能够连接在第一联结元件和第二联结元件上，从而，迫使第一联结元件和第二联结元件分离的力被该张力环克服。

在另一个实施例中，第一联结元件是顶部边箱中的凹槽，且第二联结元件是中心部分中的凹槽。所述张力环能够插入到第一联结元件和第二联结元件中，从而，迫使第一联结元件和第二联结元件分离的力被该张力环克服。

在另一个实施例中，提供了一种闩锁机构来防止顶部边箱和中心部分相对于彼此以及相对于钻台的向上移动。