[发明专利]井孔钻挖系统、及其海上钻井船、钻挖方法及交换方法

说明书

本发明涉及井孔钻挖系统、及其海上钻井船、钻挖方法及交换方法。所述井孔钻挖系统包括：钻塔、钻台、钻挖管件存储机架，所述钻挖管件存储机架适于沿竖直方向来存储多个钻挖管件、管件放置装置，所述管件放置装置具有至少一个下部第一管件放置器组件以及至少一个第二管件放置器组件，所述第二管件放置器组件能够在高于所述第一管件放置器组件的高度处进行操作，每个管件放置器组件包括基部、连接至所述基部的运动臂、以及连接至或能够连接至所述运动臂并适于夹持管件的管件夹持构件，其中，在管件夹持构件连接至管件放置器组件的运动臂的情况下，所述管件放置装置适于通过所述管件放置器组件来夹持和保持钻挖管件。

本申请是中国专利申请号为201480025929.8，发明名称为“井孔钻挖系统”，申请日为2014年3月3日的进入中国的PCT专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及井孔钻挖系统以及钻挖方法。

背景技术

在油气钻井钻挖工业中，使用一般称为“管件”的多种类型的管道系统。管件例如包括钻管、套管、以及其他可连接的(例如，通过螺纹)油气钻井管道元件。

通常，钻管或其他管件的多个单独接头在钻挖操作过程中、例如在脱扣(tripping)操作过程中被保持在一起。大多数的现代钻机能够处理称为“三角支架(triple)”的三接头支架(three-joint stand)或甚至是称为“四角支架(quad)”四接头支架(quadruple stand)(135英尺)。

本申请的申请人已经例如在WO 02/18742中公开井孔钻挖系统，这种井孔钻挖系统包括装配至钻井船的船体并邻近船井的塔架。塔架具体设置成钻架。

这种系统包括位于船井上方的钻台，其具有供钻柱沿作业线穿过其中的钻井中心。钻柱旋转驱动装置(例如，顶驱动器)被提供来旋转钻柱，以便实现钻挖操作。

为了存储钻挖管件、优选地是制成的支架(如三角支架)，在钻架的相对侧上提供两个钻挖管件存储机架，其中多个钻挖管件沿竖直方向进行存储。

邻近每个钻挖管件存储机架安装的是管件放置装置，所述管件放置装置具有至少一个下部第一管件放置器组件以及至少一个第二管件放置器组件，所述第二管件放置器组件可在高于所述第一管件放置器组件的高度处进行操作。每个管件放置装置包括基部、连接至基部的运动臂、以及连接至运动臂并适于夹持管件的管件夹持构件。运动臂包括臂构件和致动器布置。

每个管件放置装置适于通过管件放置器组件来夹持并保持钻挖管件，其中管件重量分布在管件放置装置的运动臂上。因此，该运动臂非常稳固，并且至少能够支撑若干吨的重量。管件放置装置适于将管件放入对应钻挖管件存储机架中以及从该对应的钻挖管件存储机架中移除管件。

每个管件放置装置具有可及范围，这个可及范围至少允许在钻挖管件存储机架与管件在钻井中心上方同作业线对准的位置之间传送由第一管件放置器组件和第二管件放置器组件所夹持的管件，从而允许管柱(例如，钻柱或套管柱)的搭建和拆卸。

因此，旋转机架用作例如用于钻管支架的收进部分(setback)。在实际中，这意味着对于某些钻挖操作，尤其是在脱扣操作过程中，多接头式管件在作业线与收进部分之间的传送是以高频率进行的。

通常，钻挖操作需要使用一个或多个钻井中心工具，每个钻井中心工具适于在钻台的钻井中心上方操作，例如，用于带螺纹的管件接头的组装和拆卸的铁钻工工具。在WO02/18742中，该铁钻工被放置于在钻台上方延伸至钻井中心的轨道上。

除了将铁钻工布置在该钻台上方的轨道上，同样已知的是将铁钻工支撑在支撑机器人的专用钻井中心工具上，该机器人包括适于支撑钻井中心工具重量的运动臂。该运动臂使得铁钻工在回缩位置与位于钻井中心上方的操作位置之间移动。运动臂的示例在US7,178,612中公开。虽然支撑机器人的这个钻井中心工具允许去除用于铁钻工的钻台轨道并且也用于与其他钻井中心工具一起使用，但是该机器人并不是完全令人满意的。