顶驱设备的制作方法
【专利摘要】一种用于将顶驱(TS)的转子和与之螺纹连接的零件夹紧在一起以防止两管材之间的相对旋转的方法和设备，该方法包括下列步骤：利用夹具(100)将转子夹紧到零件(108)上，转子(50)具有突起(122)，零件(90，103，106，110)具有另一突起(121)，夹具(100，101，102)具有一接收器(178)，用于接收突起(122)和另一突起(121)，以防止转子(50)与零件(90，103，106，110)之间的旋转。
【专利说明】顶驱设备
[0001]本申请是名称为“顶驱设备”、国际申请日为2008年3月14日、国际申请号为PCT/GB2008/050178、国家申请号为200880010429.1的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及顶驱设备及其夹具，本发明还涉及用于将转子和与之螺纹连接的零件夹紧在一起的方法，该方法尤其是、但不限于用于将井眼顶驱设备的转子和另一个零件、例如泥浆护罩、护罩接头或钻柱防喷阀夹紧在一起。夹具可用于将泥浆护罩和护罩接头夹紧在一起。
【背景技术】
[0003]在油或气井施工的钻孔过程中，钻头布置在钻柱的端部，其旋转以穿过地层钻出钻孔。被称为"钻井泥浆"的钻井流体经由钻柱而被泵送到钻头，以润滑钻头。钻井泥浆还用于将钻头产生的钻屑及其他固体通过钻柱与钻孔之间形成的环形空间携带至地表。钻井泥浆的密度被严格控制，以防止钻孔塌陷并保证最佳地进行钻井。钻井泥浆的密度影响钻头的钻进速度。通过调整钻井泥浆的密度，在可能发生钻孔塌陷的不利情况下，改变钻进速度。钻井泥浆含有昂贵的合成油基润滑剂，所以通常要回收和再次使用用过的钻井泥浆，但是这需要从钻井泥浆中去除固体。
[0004]用于钻孔、例如油气井的顶驱设备是用于钻孔的两种通用设备之一，另一种是转盘设备。顶驱设备通常包括一主体，所述主体安放有用于旋转驱动轴的马达，所述驱动轴具有可连接于单根管、管立根或管柱的接头。管材可以是下列中的任意:钻杆、套管、筛管、优质管材或用于井眼例如油气井的施工、保养和维修的任何其他管材。顶驱设备通常布置在钻机井架上的大体竖直的轨道上。顶驱设备利用绕过连接于顶驱设备的游动滑车上的天车的绳索在轨道上提升和下放。所述绳索被卷绕在通常被称为绞车的绞盘上，并利用该绞盘卷起和放出。顶驱设备因而可用于将管材下入井眼和从井眼取出；转动钻柱以便于钻井眼；以及相对于悬挂在井眼中的管柱转动单根管或管立根，以从钻柱的管柱上螺纹连接或断开管材，从而加长或缩短管柱。吊卡通常依赖于附着于顶驱的联接件从而便于操纵管材并与接头对齐以便与之连接及断开。顶驱设备还可用于连接被动或主动卡盘和/或旋转大钳，以便于使管材与管柱连接和断开。
[0005]现有技术披露了各种设备，所述设备用于将顶驱轴或从螺纹连接于另一个零件的顶驱悬挂的管柱的一部分、例如连接于泥浆护罩的顶驱轴或泥浆护罩与另一个零件、例如护罩接头夹紧在一起。共同拥有的美国专利号7，188，686披露了一种现有的夹紧设备，所述夹紧设备用于将例如螺纹连接于另一个零件的顶驱设备与该零件夹紧在一起。美国专利 4，458，768 ;5，433，279 ;6，276，450 ;4，813，493 ;6，705，405 ;4，800，968 ;4，878，546 ；4，872，577 ;4，753，300 ;6，536，520 ;6，679，333披露了各种各样的顶驱设备。在此引入所有这些专利的全部内容以用于所有目的。
【发明内容】
[0006]依照本发明，提供了一种顶驱设备，其包括马达、转子和螺纹连接于转子的零件，顶驱设备还包括用于防止转子与零件之间的旋转的夹具，其中，转子具有一突起，零件具有另一突起，夹具具有接收所述突起和另一突起以防止转子与零件之间的旋转的接收器。其特征在于，所述接收器包括用于接触所述突起的至少第一组齿和用于接触所述另一突起的至少第二组齿。
[0007]优选地，所述突起和所述另一突起均为齿。有利的是，所述突起和所述另一突起均为多个齿。转子和零件优选具有圆形端部，所述圆形端部具有使液体通过的流动路径，所述多个齿布置在圆形端部上，并大体上垂直于圆形端部、并与转子和零件的轴线成一条直线地布置。优选地，转子具有外径，所述突起从转子的具有比外径小的较小直径的部分突出。作为选择，所述突起从所述较小直径突出到小于外径的直径。作为选择，突起从所述较小直径突出到等于外径的直径。作为选择，突起从所述较小直径突出到大于外径的直径。
[0008]优选地，第二组齿的突起数量与第一组齿的突起数量不同。有利的是，第二组齿的突起数量与第一组齿的突起数量相差一个。
[0009]优选地，所述组齿形成一花键，所述花键允许竖向移动，但阻止转子与零件之间的旋转运动。优选地，第一组齿处于第一平面内，第二组齿处于第二平面内，第一平面在第二平面上方。
[0010]有利的是，第一组齿和第二组齿布置在用于抵抗转子与零件之间的扭矩的主体上。优选地，所述主体由铸造金属制成。有利的是，主体具有基本上圆形的内面，主体包括至少两个区段，所述区段是可动的，以打开一喉部，转子和零件可以坐落在所述喉部内。优选地，主体包括三个或三个以上区段。优选地，夹具包括用于将多个夹具区段中的两个相邻夹具区段可释放地锁定在一起的锁定设备。
[0011]有利的是，主体基本上为圆形。优选地，第一组齿环绕主体的一部分，有利的是，环绕30度。优选地，第一组齿被分成三个30度部分，所有30度部分都位于第一平面内，并绕主体内面大体相等地间隔开。有利的是，第二组齿被分成三个30度部分，所有30度部分都位于第二平面内。
[0012]优选地，主体包括至少两个区段，优选包括三个区段，有利的是，这些区段彼此铰接地附着在一起。
[0013]优选地，所述转子是一驱动轴。有利的是，转子包括ΙΒ0Ρ。优选地，所述零件是ΙΒ0Ρ。所期望的是，使用两个或以上IBOP切断或节流通过顶驱设备的转子的流动。有利的是，零件包括护罩接头。
[0014]本发明还提供了一种用于将顶驱的转子和与之螺纹连接的零件夹紧在一起以防止转子与零件之间的相对旋转的方法，该方法包括下列步骤:利用夹具，将转子夹紧在零件上，转子具有一突起，零件具有另一突起，夹具具有接收所述突起和所述另一突起以防止转子与零件之间的旋转的接收器，所述接收器包括用于接触所述突起的至少第一组齿和用于接触所述另一突起的至少第二组齿。
[0015]优选地，所述突起和所述另一突起均为多个齿，接收器包括用于接触所述突起的至少第一组齿和用于接触所述另一突起的至少第二组齿，该方法还包括使第一组齿和第二组齿与转子和零件的多个齿相啮合的步骤。
[0016]本发明的夹具比现有夹具改变快，重量也比现有技术夹具小不少。重量对改善健康和安全标准是至关重要的，操作变得更简单，储存和运输也简单不少，这对边远、荒凉、难以到达的地方的石油钻机和平台尤其有用。
[0017]本发明还提供了用于本发明顶驱设备的夹具，该夹具包括:夹具主体，所述夹具主体具有大体圆形内表面，该内表面具有用于接触所述转子的突起的至少第一组齿和用于接触所述零件的另一突起的至少第二组齿。
[0018]在某些方面，本发明披露了一种带有螺纹连接于泥浆护罩或钻柱防喷阀的驱动轴的顶驱设备。驱动轴利用依照本发明的夹紧设备被夹紧到钻柱防喷阀上。在某些方面，待连接的两零件均具有由夹紧设备的结构保持的至少一个外突起(或一套外突起或多套间隔开的外突起)。夹紧设备绕第一突起(一个突起；或一个以上突起)夹紧在第一零件上，绕第二突起(一个突起；或一个以上突起)夹紧在第二零件上，这样，当基本不存在夹具与突起之间的游隙或"滑移"时，就能防止(取决于夹具与突起之间的游隙量或"滑移"量)或基本上阻止两个零件的相对旋转。从另一个方式看，依照本发明，待螺纹连接在一起的一管材(多个管材)具有凹坑、孔或凹陷(例如两突起之间的空间)，在所述凹坑、孔或凹陷中接收和保持夹具的突起。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]为了更好地理解本发明，现在参照作为例子给出的附图，其中:
[0020]图1A是依照本发明的顶驱设备的透视图；
[0021]图1B是图1A所示设备的侧视图；
[0022]图2A是依照本发明的设备的侧视图，该设备包括夹紧设备；
[0023]图2B是图2A所示设备的侧视图，其中夹紧设备被移除；
[0024]图2C是沿图2A的2C-2C线剖取的截面图；
[0025]图2D是沿图2A的2D-2D线剖取的截面图；
[0026]图3A是图2A所示设备部分螺纹断开的侧视图；
[0027]图3B是图3A所示部分螺纹连接的透视图；
[0028]图3C是依照本发明的设备的两个相连管材的侧视图；
[0029]图4A是依照本发明的夹紧设备的透视图；
[0030]图4B是图4A所示设备的一部分的透视图；
[0031]图5是依照本发明的夹紧设备的透视图；
[0032]图6A是依照本发明的夹紧设备的透视图；
[0033]图6B是如图6A所示的夹紧设备的俯视图；
[0034]图6C是如图6A所示的夹紧设备的一部分的放大图，其中钻柱防喷阀的一部分装配在夹具的下齿组中；
[0035]图7A是依照本发明的夹具的透视图；
[0036]图7B是图7A中所示夹具的分解图；
[0037]图8A是依照本发明的零件的截面图；
[0038]图8B是依照本发明的零件的截面图；
[0039]图8C是依照本发明的零件的截面图；
[0040]图8D是依照本发明的零件的截面图；
[0041]图8E是依照本发明的零件的截面图；
【具体实施方式】
[0042]图1A和IB显示了依照本发明的顶驱设备TD，所述顶驱设备TD利用联接件14从支撑件、例如环索(未显示)和游动滑车(未显示)上悬吊起来。
[0043]一马达或多个马达30与齿轮系统20耦合在一起。可以使用任何适当的马达或多个马达；例如但不限于，市场上可买到的交流电空心孔永磁电动机。
[0044]马达30具有输出轴，所述输出轴与齿轮系统20驱动地啮合，而所述齿轮系统20与主驱动轴50相配合。联接件72从联接件适配器70上悬吊一升降机(未显示)。
[0045]依照本发明的夹紧设备10将主驱动轴50和钻柱防喷阀组件90 (或泥浆护罩)夹紧在一起，以保持主驱动轴50和钻柱防喷阀组件(〃IB0P〃)90之间的螺纹连接。IBOP组件90可以起到泥浆护罩的作用。任选地，依照本发明，另一个夹紧设备10将IBOP组件90和护罩接头92夹紧在一起。一抓爪组件40连接于扭矩支腿16 (在这种情况下为两个扭矩支腿)，所述扭矩支腿16又连接于管子操纵机械手，所述管子操纵机械手在管子操纵机械手轴承19下方具有接头板18。
[0046]夹紧设备10将主驱动轴50和IBOP组件90夹紧在一起，提供了主驱动轴50与IBOP组件90的可释放的强制锁定。当夹紧设备10位于适当位置时，顶驱不能从主驱动轴50上旋开IBOP组件90。因而，在主驱动轴50没有与IBOP组件90分开而且顶驱设备也没有对连接施加过大扭矩的情况下，可以进行与顶驱设备TD的连接和断开。在对接合处已经施加到一所希望的上紧扭矩之后，必须施加大于上紧扭矩的附加扭矩才能改变扭矩设定。连接夹具将吸收该附加扭矩，使得无论附加扭矩的方向如何，其也不能传递至接合处。不管接合处在IBOP组套(带有IBOP的零件组)的位置如何，都是这样的。
[0047]图2A显示了依照本发明的夹具100、101和102。夹具100将顶驱设备TS (图中示意显示)的主轴104夹紧到上钻柱防喷阀106上。上钻柱防喷阀106由例如但不限于致动器108致动。在该实施例中，空气转环112例如从不旋转的管子操纵机械手(未显示)向旋转的上钻柱防喷阀106传送用于上钻柱防喷阀的致动器108的控制流体。转环112可以连接于抓爪(未显示)的支撑件。夹具101将上钻柱防喷阀106和下钻柱防喷阀110夹紧在一起。夹具102将下钻柱防喷阀110和护罩接头103夹紧在一起。图2B显示了图2A中移除夹具100、101、102之后的零件。
[0048]利用夹紧设备被夹紧在一起的两个管材或零件中的每一个均具有由其端部形成的一系列齿。夹紧设备具有与管材或零件的齿相啮合的相应的齿。由于管材的齿与夹紧设备的齿相啮合，防止了螺纹连接的两管材或零件的相对旋转。
[0049]如图3A和3B所示，驱动轴104在其下端116周围具有一系列齿114，上钻柱防喷阀106在其上端119周围具有一系列齿118。图3B显示了在安装夹紧设备之前螺纹连接于上钻柱防喷阀106的驱动轴104。
[0050]在管材上径向向外突出超过管材表面的齿也在本发明的范围之内；例如，参见管材124上的齿122和管材123上的齿121 (参见图3C)。任选地，如图3A和3B所示，管材的齿可以相对于管材外表面设置，使得齿径向突出不超过管材外表面。齿114突出至主轴104的表面117，但不向外突出超过主轴104的表面117 ;齿118不突出超过上钻柱防喷阀106的表面115。这样的凹齿很少会被其他物体和设备接触；例如，能够防止钳口或大钳牙板接触这些齿。
[0051]图4A和4B显示了依照本发明的夹紧设备130 (其可以用作依照本发明任何系统中的夹紧设备以及图1A、2和3A中所示的实施例中的夹紧设备)。夹紧设备130具有三个利用销141a、141b ;142a、142b ;和143a、143b销合在一起的区段131、132、133，所述这些销141a、141b、142a、142b 和 143a、143b 贯穿多对块夹持器 131a、131b、132a、132b、133a、133b上的孔131c、131d、132c、132d、133c、133d并贯穿连接块134上的相应孔。在依照本发明的一种方法中，区段131-133靠着待夹紧在一起的管材(或零件)放置，使得区段上的花键(齿)啮合管材上的花键(齿)，然后将区段连接在一起。
[0052]夹紧设备130具有一系列上齿或花键136和一系列下齿或花键138。齿136与螺纹连接于下管材的上管材的相应齿啮合。下管材具有对应并啮合于系列下齿138的齿。在夹紧设备130夹紧在两个螺纹连接的管材上的情况下，利用与上管材的相应齿啮合的齿136和与下管材的相应齿啮合的齿138，就能够防止上管材与下管材之间的相对旋转。凸耳139保护锁定结构171 (如下所述)。
[0053]图5显示了依照本发明的夹紧设备160，其可以用作依照本发明任何设备中的夹紧设备以及图1A、2和3A中所示实施例中的夹紧设备。夹紧设备160具有三个铰接的区段161、162、163，这些区段利用铰接结构164、165连接。设有一系列上齿176和一系列下齿178。各铰接结构164、165具有销166，所述销166贯穿一个区段上的元件167并贯穿相邻区段上的间隔开的元件168a、168b。锁定结构171将区段161和163可释放地保持在一起。带有拉环169a的销169贯穿凸耳169b、169c (与图4A中的凸耳139 —样)，并防止锁定结构171的肘节夹杆173旋转出锁定位置。而移除销169，就容许该旋转，所以可以从已经夹紧在一起的两个零件移除夹紧设备160。对在图4A、4B和5的区段周围都存在齿或可选地如图所示在区段径向分散有齿的情形都在本发明的范围之内(在某些方面，为便于松开，径向分散不超过花键或齿的压力角)。
[0054]两个螺纹连接的管材的径向位置由用于连接两个管材的上紧扭矩决定。在本发明的某些实施例中，这意味着管材不必连接在一起以使一个管材上的齿与另一个管材上的齿对正；例如，如果具有同样外径的两个管材具有相同数量的类似齿，在两个管材的连接达到所期望的上紧扭矩时，一个管材的齿可能不与另一个管材的齿对齐。一旦两个管材已经螺纹连接至所期望的上紧扭矩，它们就不能进一步旋转以使各管材上的齿对齐。在某些实施例中，为了实现一个管材上的至少一个齿与另一个管材上的齿(或一对间隔开的齿)的对齐，无论管材的最终位置如何，管材上都要使用不同数量的齿，从而确保，当在一个管材上使用N个齿而在另一个管材上使用N-1个齿时,一个管材上的至少一个齿能够与另一个管材上的一个齿(或一对间隔开的齿)对齐。类似地，通过对夹具上的两系列齿使用不同数量的齿，夹具的齿就能够相对容易地与管材上的齿相啮合，以及夹具就能够更容易地夹紧在管材上。例如，参照图3A，如果顶驱轴104具有N个齿114、上钻柱防喷阀106具有N-1 (N减I)个齿118 ;以及如图4A所示的夹紧设备具有N个齿136和N-1个齿138，则在其中一个齿114与其中一个齿118对齐的位置，夹具就能够夹紧在两个管材104、106上(或者参照图5的夹紧设备160，如果设有N个齿176和N-1个齿178)。在某些实施例中，如果区段的圆弧角不超过花键(或齿)的压力角的两倍，则花键(或齿)就可以延伸整个夹具。对于30度压力角花键来说，产生六个区段。在某些实施例中，表示花键长度的区段圆弧长度形成每个区段，相应于区段的中心角。为便于夹具的始终如一的正确安装和移除，区段的中心角不超过花键的压力角的两倍。而且通过使用例如30度压力角花键(或其他合适角度)，夹具的花键(或突起或齿)不会钻入(和可能锁入)管材的花键内，从而防止或阻止夹具从管材移除。
[0055]任选地，在依照本发明的夹具上可使用可视指示器，以指示夹具上哪里存在两个对齐的齿(一系列上齿中的一个齿与一系列下齿中的一个齿对齐)；例如图4A中的线140或图5中的点179)。
[0056]在其他方面，为了在管材螺纹连接至所期望的上紧扭矩时使管材实现X个齿对齐，在一个管材上设置N个齿,而在另一个管材上设置N-X(N减X)个齿。例如，为了实现两个齿对齐，一个管材具有N个齿，而另一个管材具有N-2个齿；为了实现三个齿对齐，一个管材具有N个齿，而另一个管材具有N-3个齿；以此类推。在N-2个齿的情况下，这两对对齐齿直径方向相对地成对出现。
[0057]图6A到6C显示了依照本发明的夹紧设备200，其具有用销205、206销合起来的区段201、202和用销207、208销合起来的区段201、203。区段202、203利用一锁定结构210可释放地锁定在一起，所述锁定结构210包括利用销212可旋转地安装到区段203上的锁杆211和在锁杆211上可活动和固定的可动锁定元件213。在区段202、203处于适当位置的情况下(如图6A所示)，旋转锁杆，使得可动锁定元件压在凹坑214内，并固定于适当位置。
[0058]从整体来看，区段201-203具有N个上齿220和N-1个下齿222。一个上齿、即齿220a与下齿、即齿222a对齐。一可视指示器，例如圆224指示两个对齐齿的位置。
[0059]图6C显示了装配在夹紧设备200的下组齿222中的钻柱防喷阀210’的上部分。应该注意，一组齿240环绕钻柱防喷阀210’的顶部。齿240包括一台肩，所述台肩具有从一凹部一直引到一台肩的平缓斜侧和从所述凹部一直引到所述台肩的尖锐斜侧。
[0060]图7A和7B显示了依照本发明的夹具300，其具有三个可连接区段301、302、303。联接件304和销305将区段301与303保持在一起以及将区段302与303保持在一起。各个区段具有一系列顶齿(301a，302a，303a)和一系列底齿(示出了 301b，302b，如图所示)，所有这些齿从各自区段的内表面向外突出。
[0061]一可释放的锁定机构320将区段301可释放地固定到区段302上。任选地，一安全索或安全绳306绕夹具300延伸，其端部保持在保持架308的凹坑307内部。旋转螺栓309，将安全索端部夹紧在保持架308中。一槽形螺母310保持螺栓309并使之固定在适当位置，开口销311将槽形螺母310保持在适当位置。
[0062]锁定机构320包括一活节螺栓321 (swing bolt)，所述活节螺栓321利用销322可枢转地安装到区段301上。一可动锁定套筒323环绕活节螺栓321的螺纹头324。组装区段301、302、303时，可动锁定套筒323移入区段302的板302c、302d的凹坑25内，一槽形螺母326螺旋接合在活节螺栓321的螺纹头324上，并绕该螺纹头324旋转，以将活节螺栓321保持在适当位置，从而将区段301、302锁定在一起。一开口销329将槽形螺母326保持在适当位置。
[0063]利用从轴、缸、管、待与另一个零件等夹紧在一起的零件的外表面伸出的一个或多个突起(齿、多个齿、花键、多个花键、节块、多个节块、指状部、多个指状部、突出形状或多个突出形状)以使两个零件等之间的相对旋转受到限制或没有相对旋转在本发明的范围之内。突起或多个突起可以具有所期望的任何合适的形状或横截面。
[0064]如图8A所示，零件400具有单个突起401。如图8B所示，零件402具有单个突起403。图8C显示了带有两个突起405的零件404。图8D显示了带有四个突起407的零件406。图8E显示了带有突起412的零件410，所述突起412与夹具上的相应结构一起使用。依照本发明的任何零件可以具有在此所示的一个、两个、三个、四个或更多个任何突起。依照本发明，用于图8A-8E的零件的夹具具有用于邻接零件的突起或多个突起的相应突起或多个突起。
[0065]在某些方面，依照本发明的夹具及其部件，例如突起，有意制作成带有余隙容许误差，以便于将夹具在至少一个位置(径向)应用于管材，无论管材的最终构成位置如何。
[0066]所以，在至少某些实施例中，本发明提供了一种用于夹紧两管材的夹具，所述两管材为例如任意的两个螺纹连接的管材或者每一管材均是顶驱设备的一部件，两管材螺纹连接在一起，所述夹具用于防止两管材的相对旋转，所述两管材中的每一管材均具有至少一个从其突出的管材突起，夹具包括:夹具主体，所述夹具主体具有内表面；从夹具主体的内表面向内突出的多个夹具突起，用于抵接从所述两管材中的每一管材突出的所述至少一个管材突起，以防止两管材之间的旋转。这样的系统可以具有下列中的一个或多个特征(任意可能的组合):其中两管材包括第一管材和第二管材，第一管材具有第一管材突起，第二管材具有第二管材突起，夹具包括多个夹具突起，所述多个夹具突起包括用于定位成邻接第一管材突起的多个第一夹具突起和用于定位成邻接第二管材突起的多个第二夹具突起，所述多个第一夹具突起位于所述多个第二夹具突起的上方；其中两管材包括第一管材和第二管材，第一管材上的至少一个突起是第一系列管材突起，第二管材上的至少一个突起是第二系列管材突起，夹具还包括夹具主体，所述夹具主体具有第一水平(level)和第二水平、第一水平上的第一系列夹具突起、第二水平上的第二系列夹具突起，第一系列夹具突起用于定位成邻接第一系列管材突起并与之相啮合，第二系列夹具突起用于定位成邻接第二系列管材突起并与之相啮合；其中第二系列夹具突起的数量与第一系列夹具突起的数量相差一个；其中夹具主体是可释放地固定在一起的多个夹具区段；锁定设备用于将所述多个夹具区段中的两个相邻夹具区段可释放地锁定在一起；两管材包括第一管材和第二管材，第一管材是顶驱轴，第二管材是钻柱防喷阀；两管材包括第一管材和第二管材，第一管材是泥浆护罩，第二管材是护罩接头；和/或夹具主体具有外表面，所述多个夹具突起向外突出，且不超过所述外表面。
[0067]所以，在至少某些实施例中，本发明提供了一种用于夹紧两管材的夹具，所述两管材中的每一管材均是顶驱设备的一部件，两管材螺纹连接在一起，所述夹具用于防止两管材的相对旋转，所述两管材中的每一管材均具有至少一个从其突出的管材突起，夹具包括:一夹具主体，所述夹具主体具有内表面；从夹具主体的内表面向内突出的多个夹具突起，用于抵接从所述两管材中的每一管材突出的所述至少一个管材突起；其中两管材包括第一管材和第二管材，第一管材上的所述至少一个突起是第一系列管材突起，第二管材上的至少一个突起是第二系列管材突起，所述夹具主体具有第一水平和第二水平；第一水平上的第一系列夹具突起；第二水平上的第二系列夹具突起；第一系列夹具突起用于定位成邻接第一系列管材突起并与之相啮合；第二系列夹具突起用于定位成邻接第二系列管材突起并与之相啮合；其中第二系列夹具突起的数量与第一系列夹具突起的数量相差一个；其中夹具主体具有:可释放地固定在一起的多个夹具区段；和用于将所述多个夹具区段中的两个相邻夹具区段可释放地锁定在一起的锁定设备。在这样的夹具中，第一管材可以是顶驱轴，第二管材可以是钻柱防喷阀；或者第一管材可以是泥浆护罩，第二管材可以是护罩接头。
[0068]所以，在至少某些实施例中，本发明提供了一种用于夹紧螺纹连接在一起的两管材以防止两管材的相对旋转的夹紧设备，所述两管材中的每一管材均具有从其突出的至少一个突起，夹紧设备包括:一夹具主体，所述夹具主体具有一内表面；和从夹具主体的内表面向内突出的多个突起，用于抵接从所述两管材中的每一管材突出的所述至少一个突起。
[0069]所以，在至少某些实施例中，本发明提供了一种用于将两管材夹紧在一起以防止两管材之间的相对旋转的方法，所述两管材中的每一管材均是顶驱设备的一带螺纹部件，两管材螺纹连接在一起，该方法包括利用夹具夹紧两管材，所述夹具具有夹具主体，所述夹具主体具有内表面，多个夹具突起从夹具主体的内表面向内突出，用于抵接从所述两管材中的每一管材突出的所述至少一个管材突起。这样的方法可以具有下列中的一个或多个特征(任意可能的组合):其中两管材包括第一管材和第二管材，第一管材上的至少一个突起是第一系列管材突起，第二管材上的至少一个突起是第二系列管材突起，所述多个夹具突起包括第一系列夹具突起和第二系列夹具突起，该方法还包括:使第一系列夹具突起与第一系列管材突起相啮合，以及使第二系列夹具突起与第二系列管材突起相啮合；两管材包括第一管材和第二管材，第一管材是顶驱轴，第二管材是钻柱防喷阀；两管材包括第一管材和第二管材，第一管材是泥浆护罩，第二管材是护罩接头；第一管材上的至少一个突起是第一系列管材突起，第二管材上的至少一个突起是第二系列管材突起，所述夹具主体具有第一水平和第二水平、第一水平上的第一系列夹具突起、第二水平上的第二系列夹具突起，第一系列夹具突起用于定位成邻接第一系列管材突起并与之相啮合，第二系列夹具突起用于定位成邻接第二系列管材突起并与之相啮合，该方法还包括:使第一系列夹具突起与第一系列管材突起相啮合，以及使第二系列夹具突起与第二系列管材突起相啮合；其中第二系列夹具突起的数量与第一系列夹具突起的数量相差一个，其中第二系列管材突起的数量与第一系列夹具突起的数量相差一个，以及其中第二系列管材突起的数量与第二系列夹具突起的数量相同；和/或夹具是多个可连接区段，该方法还包括将多个可连接区段中的两个可释放地锁定在一起，以将夹具可释放地锁定到所述两管材上。
【权利要求】
1.一种顶驱设备，其包括:马达(30)、转子(50)和螺纹连接于所述转子(50)的零件(90，103，106，110)，所述顶驱设备还包括用于防止所述转子(50)与所述零件(90，103，106,110)之间的旋转的夹具(100，101，102)，其中，所述转子(50)具有突起(122)，所述零件(90，103，106，110)具有另一突起(121)，所述夹具(100，101，102)具有接收器，用于接收所述突起(122)和所述另一突起(121)，以防止所述转子(50)与所述零件(90，103，106，110)之间的旋转，其特征在于，所述接收器包括用于接触所述突起(122)的至少第一组齿(176)和用于接触所述另一突起(121)的至少第二组齿(178)； 其中，所述第二组齿的突起数量与第一组齿的突起数量相差至少一个。
2.如权利要求1所述的顶驱设备，其中，所述突起(122)和所述另一突起(121)均是齿。
3.如权利要求1所述的顶驱设备，其中，所述突起(122)和所述另一突起(121)均是多个齿。
4.如权利要求1所述的顶驱设备，其中，所述转子(50)具有外径，所述突起(122)从所述转子的具有比所述外径小的较小直径的部分突出。
5.如权利要求4所述的顶驱设备，其中，所述突起(122)从所述较小直径突出到小于所述外径的直径。
6.如权利要求4所述的顶驱设备，其中，所述突起(122)从所述较小直径突出到等于所述外径的直径。
7.如权利要求4所述的顶驱设备，其中，所述突起(122)从所述较小直径突出到大于所述外径的直径。
8.如权利要求1所述的顶驱设备，其中，所述第一组齿(176)和第二组齿(178)布置在所述夹具的主体(201)上，用于抵抗所述转子(50)与所述零件(90，103，106，110)之间的扭矩。
9.如权利要求8所述的顶驱设备，其中，所述主体(201)具有基本上圆形的内面，所述主体(201)包括至少两个区段(161，162，163)，所述区段(161，162，163)是能够动的，以打开一喉部，所述转子和零件能够坐落在所述喉部内。
10.如权利要求9所述的顶驱设备，还包括用于将多个夹具区段中的两个相邻夹具区段可释放地锁定在一起的锁定设备(173，169)。
11.如权利要求1所述的顶驱设备，其中，转子(50)包括驱动轴、钻柱防喷阀组件和泥浆护罩中的任意一个。
12.如权利要求1所述的顶驱设备，其中，所述零件(90，103，106，110)包括钻柱防喷阀组件、泥浆护罩和护罩接头中的任意一个。
13.一种如前述任一权利要求所述的顶驱设备的夹具，其中，夹具包括一主体，所述主体具有基本上圆形的内面，所述内面具有用于接触所述转子(50)的突起(122)的至少第一组齿(176)和用于接触所述零件(90，103，106，110)的所述另一突起(121)的至少第二组齿(178)； 其中，所述第二组齿的突起数量与第一组齿的突起数量相差至少一个。
14.一种用于将顶驱设备的转子和与之螺纹连接的零件夹紧在一起以防止所述转子与零件之间的相对旋转的方法，所述方法包括利用夹具将所述转子(50)夹紧在零件上的步骤，所述转子(50)具有突起(122)，所述零件(90，103，106，110)具有另一突起(121)，所述夹具(100，101，102)具有一接收器，用于接收所述突起(122)和另一突起(121)，以防止所述转子(50)与所述零件(90，103，106，110)之间的旋转，所述接收器包括用于接触所述突起(122)的至少第一组齿(176)和用于接触所述另一突起(121)的至少第二组齿(178)；其中，所述第二组齿的突起数量与第一组齿的突起数量相差至少一个。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述突起(122)和所述另一突起(121)均是多个齿，该方法还包括使第一组齿和第二组齿与所述转子和所述零件的所述多个齿相啮合的步骤。
【文档编号】E21B19/16GK104278947SQ201410352577
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2008年3月14日 优先权日:2007年3月28日
【发明者】R·W·耶特, L·E·韦尔斯, N·E·韦斯特, C·斯翁特克, H·欧文 申请人:国民油井华高有限合伙公司