顶部驱动模块连接器以及方法
【技术领域】
[0001]整体上，本公开涉及用于在油气井钻孔期间钻或穿透地层的顶部驱动装置。
【背景技术】
[0002]顶部驱动装置被用在油气井钻孔中。顶部驱动装置是悬挂在移动滑车上的钻井工具。顶部驱动装置包括一个或者更多个马达以向驱动轴提供动力，钻柱被附接到该驱动轴。顶部驱动装置还包括旋转和类似扭矩扳手的功能。另外，顶部驱动装置具有用于移动管或管子的接头的链接升降机。越来越多地，顶部驱动装置已经被做成更加模块化。模块化顶部驱动装置通常包括多个模块。因而，在本领域中存在对于促进模块化部件之间的改善的连接的需求，并且本公开意在提供这样的顶部驱动模块连接器。
【附图说明】
[0003]在阅读以下详细描述时结合附图最好地理解本公开。强调的是，根据工业中的标准惯例，各种特征不是等比例画出的。事实上，为了论述的清晰，各种特征的尺寸可以被任意地放大或缩小。
[0004]图1是根据本公开的一个或更多个方面的顶部驱动装置的正面视图。
[0005]图2是根据本公开的一个或更多个方面的两个模块的透视图。
[0006]图3是根据本公开的一个或更多个方面的三个模块的透视图。
[0007]图4-1是根据本公开的一个或更多个方面的三个被连接的模块的透视图。
[0008]图4-2是根据本公开的一个或更多个方面的图4-1的三个被连接的模块的正面视图。
[0009]图4-3是根据本公开的一个或更多个方面的图4-1的三个被连接的模块的侧视图。
[0010]图5更加详细地示出根据本公开的一个或更多个方面的在图1中标出的区域。
[0011]图6是根据本公开的一个或更多个方面的第一连接器、第二连接器和第三连接器的分解视图。
[0012]图7是根据本公开的一个或更多个方面的被连接的第一连接器、第二连接器和第三连接器的剖视图。
[0013]图8-1是根据本公开的一个或更多个方面的被连接和被紧固的第一连接器、第二连接器和第三连接器的透视图。
[0014]图8-2是根据本公开的一个或更多个方面的被连接和被紧固的第一连接器、第二连接器和第三连接器的剖视图。
[0015]图9-1是根据本公开的一个或更多个方面的工具的透视图。
[0016]图9-2是根据本公开的一个或更多个方面的图9-1的工具的另一个透视图。
[0017]图10是根据本公开的一个或更多个方面的被安装在第二连接器上的图9-1的工具的透视图。
[0018]图11-1是根据本公开的一个或更多个方面的被安装在第二连接器上的图9-1的工具的分解局部视图。
[0019]图11-2是根据本公开的一个或更多个方面的被安装在第二连接器上的图9-1的工具的剖视图。
[0020]图12-1是根据本公开的一个或更多个方面的紧固销的透视图。
[0021]图12-2是根据本公开的一个或更多个方面的紧固销的侧视图。
[0022]图12-3是根据本公开的一个或更多个方面的相对于图12-2绕其横向轴线旋转的紧固销的侧视图。
[0023]图12-4是根据本公开的一个或更多个方面的紧固销的正面视图。
[0024]图13是根据本公开的一个或更多个方面的图9-1的工具的杆的侧视图。
[0025]图14-1是根据本公开的一个或更多个方面的用于组装顶部驱动装置的过程的流程图。
[0026]图14-2是根据本公开的一个或更多个方面的用于插入至少一个紧固销的过程的流程图。
[0027]图15是根据本公开的一个或更多个方面的用于拆卸顶部驱动装置的过程的流程图。
【具体实施方式】
[0028]要理解的是，以下公开提供用于实施各种实施例的不同特征的许多不同实施例或者示例。以下描述部件和布置的具体示例以简化本公开。当然，这些仅仅是示例并且不旨在是限制性的。另外，本公开在各个示例中可以重复附图标记和/或字母。该重复是为了简化和清晰的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或构造之间的关系。并且，在下面的描述中，第一特征形成在第二特征上方或第一特征形成在第二特征上可以包括这样的实施例，在该实施例中，第一特征和第二特征被形成为直接接触；并且也可以包括这样的实施例，在该实施例中，另外的特征可以被形成为介于第一特征和第二特征之间，使得第一特征和第二特征可以不直接接触。
[0029]根据本公开的一个或更多个方面，示出并描述用于连接和拆卸顶部驱动装置的模块的设备和方法。设备和/或方法可以被实施在模块化顶部驱动装置中，例如，在美国专利N0.7，828，085和N0.8，151，909中描述的模块化顶部驱动装置，这些专利属于CanrigDrilling Technology Ltd.(坎里格钻探技术有限公司)，并且在此通过引用将这些专利以其整体各自并入。
[0030]顶部驱动装置可以是模块化的，使得一个或更多个部件，例如，主轴承座、齿轮箱和管处理器，是通过连接器附接的单独模块，所述连接器可以出于各种原因快速切换进/出关键路径，所述原因非限制性地包括维修、替换性钻井能力等。根据本公开的一个或更多个方面，连接器包括被设置在主轴承座和齿轮箱之间的一组第一连接器。连接器可以包括被设置在齿轮箱上的一组第二连接器。连接器可以包括被设置在齿轮箱和管处理器之间的一组第三连接器。紧固销可以被安装在连接器中，以将模块彼此紧固。尽管参考主轴承座、齿轮箱和管处理器，但是应理解的是，本公开的连接器可被用于将任意两个或任意三个模块连接在一起。
[0031]根据本公开的一个或更多个方面，被设置在主轴承座和齿轮箱之间的一组第一连接器被附接到主轴承座的下端。齿轮箱包括一组第二连接器，这一组第二连接器中的每一个第二连接器均具有允许对应的第一连接器插入的开口。插入/移除工具可以推动紧固销穿过各个连接器，以便于主轴承座和齿轮箱的紧固。各连接器的特征可以有助于方位角和仰角定位。
[0032]根据本公开的一个或更多个方面，被设置在齿轮箱和管处理器之间的该组第三连接器可以被附接到管处理器。齿轮箱包括一组第二连接器，这一组第二连接器中的每一个第二连接器均具有允许对应的第一连接器和可选的第三连接器插入的开口。插入/移除工具可以被用于便于穿过各连接器布置紧固销，以紧固例如主轴承座、齿轮箱和管处理器。各连接器的特征可以有助于方位角和仰角定位。
[0033]根据本公开的一个或更多个方面，当移除、安装或更换顶部驱动装置的一个或更多个模块时，这里所述的连接器有利地允许节省时间。当模块化顶部驱动装置的一个模块需要调整/维修/更换(例如，快速改变传动比或更换损坏的部件)时，相对于整个顶部驱动装置，该一个模块可以被更换出来。这里所述的模块之间的连接器提供快速连接/拆卸布置，允许更高效地更换模块。在模块更换期间，通过允许较少的操作人员极为靠近顶部驱动装置和在设备附件，这里所述的连接器也可以有利地降低受伤的风险。
[0034]参考图1，根据本公开的一个或更多个方面，示出顶部驱动装置的正面视图。顶部驱动装置100可以被描述成模块化，使得该顶部驱动装置100包括多个模块。顶部驱动装置100可以被描述成组件(即，一个或更多个模块的组件)。例如，顶部驱动装置100包括第一模块120、第二模块140和第三模块160。在各个实施例中，顶部驱动装置100可以包括更多或更少的模块和/或其它结构。在图1中，模块120、140和160被连接。第一模块120可以被描述成第一模块或上模块。根据示例性实施例，第一模块120是主轴承座模块或核心模块。第二模块140可以被描述成第二模块或中间模块。根据示例性实施例，第二模块140是齿轮箱模块。第三模块160可以被描述成第三模块或下模块。根据示例性实施例，第三模块160是管处理器模块。虽然用“第一”、“第二”、“第三”、“上”、“中间”和“下”描述图1中的模块，但是，在各个实施例中，各个模块的相对取向和定位可以不同。模块120、140、160中的任意一个模块或所有模块可以起除了主轴承座、齿轮箱和管处理器之外的作用。
[0035]模块120、140、160可以通过如这里所述的一个或更多个连接器连接。如所示的，区域500标识了顶部驱动装置的模块120、140、160被连接的位置。区域500的更近距离的视图被示出在图5中，并且被更详细地在其讨论中描述。根据本公开的一个或更多个方面，模块120、140、160可以在多个位置处被连接。例如，模块120、140、160可以包括四组连接器，并且在顶部驱动装置100上的四个位置处被连接。这里的讨论总体上描述了一组连接器的特征；需理解的是，该讨论适用于其它组连接器的相似特征。在各个实施例中，模块120、140、160可以更多或者更少次以及在不同的位置处被连接。图1示出工具900，在这里详细地描述了该工具900。
[0036]参考图2，根据本公开的一个或更多个方面，示出两个模块的透视图。第一模块120和第二模块140被示出为模块120、140连接之前。第一模块120包括多个第一连接器224。每一个第一连接器224可以被描述成第一紧固构件。第一模块120可以包括例如四个第一连接器224( —个未被在图2中示出)。第一连接器224可以绕第一模块120分布。第一连接器224的近端可以从第一模块120延伸。例如，第一连接器224可以与模块120一体地形成、螺栓连接在模块120上、焊接在模块120上或者以其它方式联接到模块120。
[0037]第二模块140包括多个第二连接器226。每一个第二连接器226可以被描述成第二紧固构件。第二模块140可以包括例如四个第二连接器226。第二连接器226可以绕第二模块140分布。第二连接器226可以从第二模块140延伸。例如，第二连接器226可以与第二模块140 —体地形成、螺栓连接在第二模块140上、焊接在第二模块140上或者以其它方式联接到第二模块140。根据示例性实施例，第一连接器224和第二连接器226被构造成可拆卸地联接，以将第一模块120和第二模块140彼此连接。在一些实施例中，第一连接器224和第二连接器226是当第一模块120和第二模块140被连接时被彼此相邻放置的部件。在一些实施例中，第二连接器226可以包括在第二连接器226中纵向延伸的腔体228。腔体228被限定大小和形状，以当模块120、140、160被连接时，接收第一连接器224的至少一部分和第三连接器318 (图3)的至少一部分。在一些实施例中，腔体228是通孔，并且从每个第二连接器226的顶部到底部贯穿整个纵向方向地延伸。在一些实施例中，即使在腔体未被贯穿地连接时，足以接收第一连接器224的至少一部分和第三连接器318的至少一部分的腔体也存在于每个第二连接器226的顶部和底部。因而，如所示的，多个第二连接器228被布置和调整成对向地连接到多个第一连接器224。
[0038]为了将第一模块120和第二模块140连结，第一模块120和/或第二模块140可以被更靠近彼此地移动，使得延伸构件220穿过开口 222。根据示例性实施例，第一模块120被降低到第二模块140上。在一些实施例中，可以经由不同的方法将模块更靠近彼此地移动。每个第一