[发明专利]钻杆夹持装置

说明书

一种钻杆夹持装置(106)，用于夹持钻杆(115)并向钻杆(115)赋予旋转运动。滑板(206)被轴向安装在框架(205)处，并且包括可移动地安装在滑板处的第一夹爪(301)和第二夹爪(302)，以允许第一夹爪(301)和第二夹爪(302)朝向彼此和从彼此横跨滑板基本线性横向移动。多个杆接合器(400、401)被安装在每个夹爪处，至少一个杆接合器包括由涂层形成的研磨表面(703)，以增加钻杆和夹持装置之间的摩擦力。

技术领域

本发明涉及钻杆夹持装置和一种向钻柱和从钻柱进给钻杆的钻机，并且特别地，尽管不是唯一地，涉及具有至少一个杆接合器的夹持装置，其中该至少一个杆接合器具有研磨表面，以增加钻杆和夹持装置之间的摩擦力。

背景技术

钻探通常涉及凿钻到几千米的地下深处。因此，随着钻柱被推进到钻井中，有必要连接和安装钻管或钻杆的连续区段。

钻杆(根据它们的具体构造)每个可以重10至50千克之间并测量约两到三米长。通常，钻杆是由设置在各自的钻杆端部的公和母螺纹连接而互连起来的。此外，在凿钻期间，通常不可避免的是必须在钻柱的最下端定期更换钻头或其它工具。这种更换过程涉及从钻孔收回整个钻杆，更换最下部，然后重新安装整个钻杆，之后，凿钻可以继续。实际上，并且取决于岩石条件，对于每个钻孔进行十到二十次的收回操作并不少见。因此，需要处理非常大的数量的钻杆，特别是将其从输送或存储车辆提取到钻机，在此它们为轴向对准和联接到钻杆做好准备。当然，在钻杆收回期间，也需要相反的操作。在US3043619、GB2334270、WO00/65193和WO2011/129760中描述了示例性的钻杆操纵系统。

钻杆操纵系统通常可包括具有专用夹具以夹持钻杆的机器人臂。在向前凿钻操作期间，机器人臂被布置用以在输送或中间运载器处拾取钻杆并将钻杆放置到钻机内，然后钻杆被连接到已经安装好的钻杆，以延长钻柱。在钻柱收回操作期间，机器人臂被布置用以从钻机拾取拆开的钻杆并把它们放回到输送或中间运载器。

为了提供一种全自动的系统，其消除了定期人工干预的需要，对于钻杆操纵系统来说期望能够将钻杆连接到已安装好的钻杆并且从已安装好的钻杆拆开钻杆。通常，钻柱的端部钻杆由位于尾部的夹具单元接合，夹具单元具有一个或多个杆接合器，至少一个杆接合器被构造用以经由与钻杆的外表面摩擦接触而向钻杆施加扭矩力。钻柱的其余钻杆由在钻机上靠前位置处的杆保持器保持。有利的是增加杆接合器和钻杆之间的摩擦接触，从而确保钻杆被牢固地保持并且传递足够量的驱动，以赋予钻杆旋转运动。已经进行了许多尝试试图改进夹具单元和钻杆之间的摩擦接触并且在US5221099、CA2459628和US2005/0188793中公开了示例。然而，传统的杆接合器通常设计用于特定的和预定直径的钻杆和/或没有被构造成赋予钻杆旋转驱动，而只是夹持和保持钻杆。因此，现有的尝试或者当使用不同直径的钻杆时呈现不均匀的性能，或者不兼容构造用于钻杆的组装或分离操作的夹持单元。因此，需要解决这些问题的钻杆夹持装置。

发明内容

本发明的目的是提供组装和分离夹持装置和特别是一种钻机，其被构造用于向钻机和从钻机进给钻杆，以便有效地夹持钻杆，以允许轴向移动并赋予不同外径的钻杆旋转驱动。还存在一个特定的目的是提供一种具有多个杆接合器的夹持单元，其中至少一个杆接合器被构造成与钻杆维持触碰接触并且在与钻杆外表面摩擦接触的状态下、以无损失或损失最小化的情况下将平移驱动有效的和高效地传导到钻杆。