[发明专利]用于将管体运入和运离钻机的管架和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管架，用于将管体，特别是钻杆、套管、和/或钻柱部件如钻铤、钻探马达或类似部件，运入和运离用于深钻井工程的钻机，该管架具有基础体，至少一个托架，该托架设置为管体的运输和存储托架，多个管体成批放置在该托架内，该管架还具有提取装置，用于将管体从托架中取出和将管体送入托架，本发明还涉及一种用于将管体运入和运离的方法。

背景技术

深钻井工程，例如为了开采石油和天然气或为了从地热中获取能量，会使用一种由钻柱驱动的钻孔工具，该钻柱由钻杆和钻柱部件，如钻铤、钻探马达或类似部件组成。在钻井进行过程中，在完成一定的钻井进展之后，必须为钻柱添加钻杆。这些钻杆是从外部运来的。为此在钻机旁设置有管架。

另外在深钻井工程中需要更换钻孔工具，这是由于钻孔工具磨损，或是由于因地质情况变化而需要另一种工具。更换钻孔工具必须将整个钻柱从钻孔中拆出，并在新钻孔工具设置好之后重新安装。为此，例如在大型钻机内，钻柱的钻杆分别两个或三个成一组同时拆出和安装，并且直立存放在钻机的钻塔内。若钻塔内的仓库已满，则必须将仍待拆出或安装的钻杆运离钻机。对于小型钻机则无将管子存放在钻塔内的可能，钻杆直接放置于管架内。

一个已知的实施方案为，设置管架在一个倾斜的平面上与钻机连接。钻杆在该倾斜面上通过起重设备运至钻机，随后通过该起重设备送入钻机内并进行安装。这一方法涉及大量的手工劳动和受伤风险。另外，钻机外部的钻杆储存空间伴随着巨大的钻探工地，这对于某些用途来说不是必然有利的。

另外对于海上设备来说也存在问题，即，这种钻机的钻桅可能不够大和坚固。对于用于勘探的钻机也是如此，这种钻机例如设置在桩脚式钻探平台或船舶上。这里存在的问题是，在钻机的钻桅内无法存放足够多的钻杆，并且在恶劣的天气情况下必须将钻杆运离钻机。特别是对于设置在突出的悬臂式平台上的钻机更是如此。

这也同样适用于能够移动的钻机。在此出于重量原因，至少在钻机滑行至下一钻点时，同样需要将钻杆置于钻机外部。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种管架，通过该管架能够使具有管体的钻机自动化，并能够以简单的方式，安全、快速地以低维修费用对钻机进行维护。

此外已证明，特别是对于处在受限情况下的钻机，例如勘探钻机，或对于钻点彼此间隔窄的钻机来说，在钻机中和考虑到存储地点的整个钻杆存储的过程，钻杆从存储地点至钻机的运入和运出，以及特别是与钻头的安装和拆卸有关的钻杆的存储，全都具有改进价值。因此本发明的另一目的在于，提供一种系统和方法，通过这种系统和方法能够以简单和安全的方式将钻杆运入和运离钻机，特别是处于空间受限的情况下。

根据本发明，该目的通过一种管架得以实现，在该管架中，基础体具有至少两个接纳段，该接纳段用于接纳基本水平放置的托架，该托架在置入接纳段后为能够旋转的固定状态，并能够通过提升部件从水平方位转为垂直方位，管体能够通过提取装置单个地从托架中垂直地取走或安放，该提取装置能够沿基础体移至每个接纳段前。

这里的有利之处在于，通过管架的结构，能够完全垂直地操纵该管架，这显著地简化了程序并节省了能源，因为并不是每个管体都必须从必要的垂直状态转为水平状态。

本发明的另一教导是，提升部件一边设置在基础体上，另一边设置在托架上。通过这种方式能够不需使用附加的提升设备如外部的起重机进行竖起作业。

本发明的另一教导是，提取装置具有垂直作用的提升部件，通过该提升部件能够抬起管体，其中该垂直作用的提升部件优选能够水平地从提取装置中伸出。通过这种方式能够安全地将单个管体从托架中取出。

本发明的另一教导是，提取装置具有水平作用的固定和/或抓取部件，其中该垂直作用的固定和/或抓取部件优选能够水平地从提取装置中伸出。由此能够实现更安全的垂直运输。

本发明的另一教导是，在接纳段中托架的下方设置接合区域，在该区域内提取装置能有效接合。已证明从下方的抬举能够特别简单和少维护地实现。

本发明的另一教导是，设置有控制装置，通过该控制装置能够控制管体的取出或添加，其中单个接纳段优选能够由该控制装置锁定。由此能够在运行过程中添加或提取托架。有利之处还在于，设置有多个接纳段，从而实现了连续的运行。

本发明的另一教导是，管架设置在轨道上，并能够与设置在接纳段内的托架一起滑行。

本发明的另一教导是，提取装置能够在接纳段前的接纳/移交位置和用于将管体转交给吊管机或使吊管机接收管体的交接/接收位置之间移动。由此实现了过程的自动化。