技術領域

本發明涉及鉆管操縱裝置(drilling-pipe?handling?apparatus)和用于操縱鉆機中的鉆管的方法，尤其涉及用于排放(racking)石油鉆機中的鉆管的裝置和方法。

背景技術

陸基石油鉆機的例子如圖1所示。該鉆機典型地包括鋼制井架或鉆塔，總體上示出為10，其具有形成盒子狀的塔的四條腿12a-d，該塔在一側開口，而在其他三側上受到支撐。在井架頂部有絞盤系統14形式的提升設備，包括已知為天車16的靜止部和已知為游動滑車或游動組件18的可動部。該井架安裝在下結構20上，該下結構包括平臺或鉆探底板22，其中心具有孔，稱為鉆井中心24。

鉆探通過圖2所示的鉆管26實現。所述鉆桿26端部到端部地連接在一起，以形成鉆柱，最下面的管附接到鉆頭28上。鉆管包括中空鋼管，其端部具有公類型和母類型30a和30b的帶螺紋的套筒部30，用于將管耦接在一起。鉆管典型地長約10m，通常二個或三個地耦接在一起，以形成所謂的立桿，其長度可以在30m左右。圖2a更詳細地示出了兩個管耦接的細節。

所述立桿通過游動組件下放到井中心內或從井中心提升上來。鉆柱通過旋轉驅動器(未示出)旋轉，以實現鉆探，當鉆探逐漸切割深入到地下時，新的立桿添加到井中心處。

當立桿未使用時，它們以其端部安放在已知為立根盒(set-back)32的下結構區域中，該立根盒通常包括木頭甲板，從而保護帶螺紋的套筒，使其免受損壞。朝著它們的上端部，立桿支撐在所謂的排放板34中的分隔排中，從而當需要時，可以一個接著一個地獲得立桿。排放板典型地安裝到井架的側面上，在井架上部一半到三分之二處之間。

當鉆機首次設立時，單獨的鉆管首先通過游動組件提升到井架內。然后兩個或三個管將連接在一起，以形成立桿。然后立桿安放在立根盒區域中，其上端部位于排放板34中。

當開始鉆探時，必須將立桿操縱到井中心內用于附接到游動組件上。當鉆探達到更大的深度時增加立桿。當完成鉆探時，或者當鉆頭或鉆管必須修理更換時，進行逆向操作。立桿從井中提出，斷開耦接并被操縱到其在立根盒區域和排放板中的存儲位置。

以往管和立桿在井中心和立根盒之間的操縱通過操作者手動地進行，該操作者位于排放板中心的走道上，該排放板已知為猴板(monkey?board)。該任務可能是很危險的，不但是因為操作者要對地面上高幾十米的重管進行作業，而且因為游動組件，其作為裝置中沉重的部件，靠近操作者工作的位置而高速地上下游動。

為此，最近幾年已經試著將排放和回收鉆管/立桿的過程機械化，甚至自動化。之前為此考慮的裝置典型地包括重負荷的排放模塊，其具有框架，該框架至少部分地在排放板上方跨越井架的內部，其特征是承載機構設置用于兩個維度上的運動，其上安裝有液壓夾持臂，用于夾持和提升立桿到位置上。

該類排放裝置具有幾個缺點。首先，因為該裝置大而重，井架自身也必須足夠大以支撐它。這通常意味著花費更多時間安裝并在鉆探操作完成時最終移除該裝置。在陸地鉆探操作中，例如比起離岸鉆探，優選地采用較小的、容易便攜的鉆機，從而一旦鉆探操作完成，整個裝置可以快速地移動到其他地方。

已有的機械和自動排放裝置的另一個缺點是，當自動化或機械化發生故障時，通常只有一種選擇，即返回到手動操縱。在一些先前考慮的自動排放系統中，甚至這種選擇也不行，因為當排放系統不運行時，裝置的幾何結構阻止到達井中心。

上述缺點是昂貴的，因為當鉆機實際沒有鉆探時，它們導致了停工時間的增加。這對鉆探公司是無利潤可言的，必須保持絕對最小化。

因此需要提供一種排放系統，其足夠堅固和穩定，同時相對較輕，容易拆卸，并能夠在發生故障時手動操作。

發明內容

本發明的實施方式旨在解決這些問題。

本發明限定在本申請的獨立權利要求中，現在將參考它們。進一步優選的特征可以在其從屬權利要求中找到。

根據本發明的一個方面，提供用于操縱鉆管的管操縱裝置，該裝置包括管接合部、用于移動該管接合部的可移動的定位單元，以及用于將該裝置安裝到鉆井架的腿上的安裝件。

優選地，該裝置可安裝到井架的單條腿上。可選地，該定位裝置可安裝到鉆井架的一對腿上。

該定位單元可以設置用于在使用時相對于該安裝件和/或相對于腿或一對腿周向地和優選地還徑向地移動該管接合部。

該管接合部可以包括用于夾持鉆管的夾持件，和用于保持鉆管的至少一個保持件。該夾持件和該保持件或每個保持件可以安裝用于相互離開和靠近地移動，從而升高和降低管。