CN109424324A - 钻机高容量井架 - Google Patents

Abstract

一种架设和操作具有高容量井架的陆基钻机的方法，包括：在计划的钻井位置上方设置折叠于底座上的平台；以及通过将高容量井架的下部连接到平台从而在水平状态下架设高容量井架。高容量井架具有在其中形成的开口，所述开口尺寸可容纳四根Range 2钻杆或三根Range 3钻杆。通过推动高容量井架的侧面以使高容量井架绕平台上的枢轴点枢转，可以将高容量井架从水平状态抬升至垂直状态。可以在底座上方将平台从折叠状态举升至升起状态。一些具体实施包括高容量井架上的双二层台。

Description

钻机高容量井架

背景技术

本公开一般涉及钻机，并具体涉及具有水平组装的高容量井架的钻机。

钻井作业通常需要间歇地从井眼中移出钻柱，有时称为“起钻”。例如，当需要将套管引入井眼时会发生这种情况。在此期间，通常暂停钻柱的旋转和钻井液的循环。然后通过连接到位于井眼上面的井架的提升设备来提升钻柱并将其分解成钻杆立根。当钻杆立根从钻柱中移出时，每个钻杆立根都容纳在连接到井架的二层台内。一般地，位于二层台上的井架人员将每个钻杆立根引导到二层台上的存放位置。“下钻”是在更换钻头后重新组装钻柱的过程，并且，除步骤相反外，其过程非常类似于起钻。在下钻或起钻时钻井作业和伴随的泥浆循环的中断，会损坏井眼的状态。此外，钻井作业的任何延迟都会延迟钻井的进度。

陆基钻机上的常规井架具有使得它们能够容纳长约100英尺的钻杆立根的高度。立根可由3根管子组成，每根管子的长度在30至33英尺的范围内。因此，当起钻或下钻时，大约每100英尺发生与钻柱的连接或断开。下钻和起钻所需的任何时间减少都可以提高井的钻井效率，从而降低成本并提高回报。

本公开涉及悬臂式钻机和克服现有技术中的一个或多个缺点的方法。

附图简略说明

结合附图阅读以下详细描述可以最好地理解本公开。需要强调的是，根据行业的标准实践，各种特征并不是按比例绘制的。事实上，为了论述清楚，各种特征的尺寸可以任意增加或减小。

图1是根据本公开的一个或多个方面示出为钻机的装置的侧视图。

图2是根据本公开的一个或多个方面形成图1装置的一部分的二层台的平面图。

图3是根据本公开的一个或多个方面形成图1装置的一部分的另一个二层台的平面图。

图4是根据本公开的一个或多个方面形成图1装置的一部分的钻台的平面图。

图5A是根据本公开的一个或多个方面的图1的装置的侧视图。

图5B是根据本公开的一个或多个方面的图1的装置的侧视图。

图5C是根据本公开的一个或多个方面的图1的装置的侧视图。

图5D是根据本公开的一个或多个方面的图1的装置的侧视图。

图6是根据本公开的一个或多个方面示出为钻机的另一个装置的侧视图。

图7是根据本公开的一个或多个方面示出为钻机的另一个装置的侧视图。

图8是根据本公开的一个或多个方面的方法的至少一部分的流程图。

具体实施方式

应该理解，以下公开内容提供了用于实现各种实施例的不同特征的许多不同实施例或实例。以下描述组件和布置的具体实例以简化本公开。当然，这些都仅充当实例，并非意在限制本发明。另外，本公开可以在各种实例中重复附图标记和/或字母。这种重复的目的简单和清楚，并且本身不表示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。此外，在以下描述中在第二构件上方或上面形成第一构件可以包括其中第一构件和第二构件以直接接触形式形成的实施例，并且还可以包括其中可以形成插入第一构件和第二构件的附加构件的实施例，使得第一构件和第二构件可不直接接触。

本公开涉及一种装置，其可以形成具有能够以有效的方式执行钻井作业的悬臂井架的陆基钻机的全部或一部分。示例性钻机包括垂直延伸的高容量井架，其布置和构造成容纳由四根API Range 2钻杆或三根API Range3钻杆制成的钻杆立根。单根Range 2钻杆通常长为27至31英尺。单根Range 3钻杆通常长为42至46英尺。因此，本文所述的高效钻机可容纳具有组合长度为108至124英尺范围的四根Range 2钻杆的钻柱立根，或具有组合长度为126至138英尺范围的三根Range 3钻杆的钻柱立根。为此，高容量井架包括一个前开口，其尺寸适合接收超长钻柱立根。由于钻机能够使用四根Range 2钻杆的钻杆立根或三根Range 3钻杆的钻杆立根，因此可以增加作业效率，而传统系统可以设置为仅容纳三根Range 2钻杆的立根或两根Range 3钻杆的立根。

使用总长度约为108至138英尺的钻杆立根比使用具有较短长度的管状立根需要较少的连接(在同轴位置中执行)，同时仍然实现相同的总钻柱长度。因此，钻井、下钻或起钻时钻柱的组装和拆卸更有效、节省时间并降低钻井成本。

在一些实施方案中，高容量井架包括钻柱二层台，其设定尺寸并配置为架起具有总长度约为108英尺至138英尺甚至更长的立根，以及设定尺寸并配置为架起套管立根的套管柱二层台。套管的立根可以由具有总长度约为80至100英尺，更常为85至90英尺的套管立根形成，并且可以由两个或三个套管的钻杆形成。因为钻柱立根的总长度约为108英尺至大约138英尺，能够架起于钻柱二层台中，因此减少了与架起的钻柱立根相关的钻台上的区域覆盖区，同时缩进容量保持不变(或增加)。由于与架起的钻柱立根相关的钻台上的区域覆盖区减少，钻台上可有额外的空间以在套管二层台上垂直地架起套管立根。架起套管柱立根的能力减少了将套管的下一部分定位到井眼上方的同轴位置所需的时间。使用长度约为85英尺至95英尺的套管柱立根比使用长度约为45英尺的单根套管柱部分在同轴位置需要更少的连接，同时仍然实现相同的总套管柱长度。

此外，具有高容量井架的钻机可以以有效和高效的方式建设，同时仍然提供容纳四根Range 2钻杆或三根Range 3钻杆的钻柱立根所需的容量。在一些实施方案中，高容量钻井井架以相对水平的状态组装，从折叠的钻台延伸的距离大于四根Range 2钻杆或三根Range 3钻杆的高度。在一些实施方案中，高容量钻井井架从实质上水平状态枢转到实质上垂直状态。然后可以以允许高容量钻井井架执行钻井作业的方式将钻台从其折叠状态举升到垂直状态。

图1示出了装置10的正视图。装置10可以形成一部分或可以是整个陆基钻机15。在一些实施方案中，钻机可以是具有悬臂井架的钻机，并且在一些实施方案中具有可折叠平台。在一个实施例中，钻机15包括平台20和底座21。底座21包括地面接合基座22和在基座22和平台20之间可枢转地延伸的多个支柱或立柱23。底座21位于垫上方并与垫接触或直接定位在地面24上。在如图1所示的组装状态下，平台20和底座21位于井眼35上方，井眼35可以是现有井眼或计划的井眼。

平台20包括设置在底座21上方的平台底板或钻台25。钻台25布置和配置以支撑钻井设备和附加钻机结构。例如，它可以支撑或包括钻机舱26、铁钻工27、绞车28、旋转台29、井中心30、鼠洞、马达、绞盘、限位锚和其他部件。这些附加结构的部分将在与图4有关的讨论中被确定。

装置10还包括支撑钻台25上方的提升设备41的高容量井架40。井架40包括顶部部分45、上部中间部分50、下部中间部分55和底部部分60。在一个示例性实施例中，下部中间部分55和底部部分60都长约四十至五十五英尺。上部中间部分50长约二十五英尺至四十英尺。井架顶部部分45也长约四十至五十五英尺，并且在一些实施方案中，长约四十至五十英尺。在一个示例性实施例中，上部中间部分50具有配置成联接到顶部部分45的底部的顶部，下部中间部分55具有配置成联接到上部中间部分50的底部的顶部，且所述顶部配置成联接到下中间部分55的底部，以及底部部分60具有配置成联接到下部中间部分55的底部的顶部。

提升设备41包括定滑车80和游动滑车85。定滑车80联接到井架40的顶部部分45，并且游动滑车85通过钻井钢丝绳90从定滑车80悬挂。应当理解，用于布置钻机的其他传统技术不需要钻井钢丝绳，并且这些技术包括在本公开的范围内。挂钩95连接到游动滑车85的底部。顶部驱动装置100悬挂在挂钩95上。另选地或另外地，液压升降机(未示出)使用可用于升高和降低钻柱105的提环(未示出)连接到游动滑车85。

钻柱二层台110或猴板连接到上部中间部分50。然而，钻柱二层台110可在与高容量井架40相邻的位置处连接到高容量井架40的任何部分，使得钻柱二层台110在钻台25上方间隔开距离115。在一些实施例中，距离115大于110英尺且小于125英尺。然而，距离115可以是100英尺至200英尺范围内的任何距离。例如，钻柱二层台110可位于钻台25上方约115至120英尺的范围内。还可以考虑更长和更短的额外距离。

套管柱二层台120或猴板连接到下部中间部分55。然而，套管柱二层台120可在与高容量井架40相邻的位置处连接到井架40的任何部分，使得套管柱二层台120在钻台25上方间隔开距离125。在一些实施例中，距离125大于70英尺且小于100英尺。然而，套管柱二层台120可以位于钻台25上方60英尺至钻台25上方150英尺范围内的任何高度。在一些示例中，套管柱二层台120可位于钻台25上方约75至90英尺处，并且在一些示例中，位于钻台25上方约82至87英尺处。还可以考虑更高和更低的额外高度。在一个示例性实施例中，钻柱二层台110和套管柱二层台120沿着井架40的纵向轴线40a垂直地间隔开距离130。在一些实施例中，距离130约为28至34英尺，但可以大至60英尺且小至15英尺。在一些实施例中，距离130约为22至36英尺。还可以考虑额外的垂直间隔距离。在沿轴线40a垂直间隔的同时，二层台110和120从井架40的同一侧沿相同方向延伸，使得二层台110和120垂直堆叠。也就是说，套管柱二层台120在两个维度上与钻柱二层台110对齐，例如y和z方向，但在x方向上彼此垂直间隔开。

在一个示例性实施例中，钻柱二层台110容纳钻柱部分，或总长度约在100英尺至121英尺范围内的钻柱立根111。在图1中，仅示出了单根钻柱立根111，但是从本文的讨论中可以明显看出，钻机15和钻柱二层台110容纳多根钻柱立根111。在一些实施例中，钻柱立根111包括钻杆的四(4)部分，例如Range 2钻杆，每个部分或单根钻杆具有约27英尺至31英尺的长度，总长度约为108英尺至124英尺。在其他实施例中，钻柱立根111包括钻杆的三(3)部分，例如三根Range 3钻杆，每个钻杆部分具有约42英尺至46英尺的长度，总长度约为126英尺至138英尺，虽然在某些情况下，range 3钻杆可以具有较小的长度，最小长度为114英尺。

一般地，每根钻柱立根111具有：当钻柱立根处于垂直方向时，形成上端的第一端部111a；相对的第二端部111b，其形成下端并且搁置在钻台25上；以及在第一端部和第二端部之间延伸的中部111c。当架起时，第一端部111a联接到钻柱二层台110上，中部111c容纳在套管柱二层台120内，并且第二端部111b搁置在钻台25上。钻柱立根111具有内径和外径。在一些实施例中，外径约为(10％以内)4英寸、4.5英寸、5英寸、5.5英寸或6.0英寸。然而，外径可小于4英寸或大于6英寸。在一个示例性实施例中，钻柱105包括联接在一起的多根钻柱立根111。

在一个示例性实施例中，套管柱二层台120容纳套管或衬套部分，或总长度约在80英尺至100英尺范围内的套管立根121。在图1中，仅示出了单根套管立根121，但是从本文的讨论中可以明显看出，钻机15和套管柱二层台120容纳多根套管立根121。在一些实施例中，套管立根121包括套管的两部分，套管的每个部分具有约40英尺至50英尺的长度，总长度约为80至100英尺。在其他实施例中，套管立根121的总长度约为85至90英尺。一般地，每个套管立根121具有：当套管立根以垂直方向布置时，形成上端的第一端部121a，以及形成下端并且搁置在钻台25上的相对的第二端部121b。当架起时，第一端部121a联接到套管柱二层台120上，并且第二端部121b搁置在钻台25上。套管立根121具有大于钻柱立根111的外径的内径。一般地，套管立根121的内径大于钻柱立根111的外径，使得钻柱立根111可以在限定套管立根121的内径的通道内延伸。在一些实施例中，套管立根121的内径大于4.5英寸、大于5英寸、大于5.5英寸或大于6.0英寸。然而，套管立根121的内径可以小于4.5英寸。在一些实施例中，套管立根121的内径可以是大于4.5英寸且小于22英寸的任何尺寸。在一些实施例中，套管立根121可以是导体套管、表层套管、技术套管、油层套管和油层衬套中的任何一种。

高容量井架40包括从钻台25延伸到井架顶部部分45的开口61。开口61的尺寸适于接收四根Range 2钻杆的钻杆立根和三根Range 3钻杆的钻杆立根。由于在一些实施例中，这些钻杆立根的长度范围可从108至138英尺，开口61可具有在钻台25上方至少145英尺延伸的开口高度62，并且在一些实施方案中，至少180英尺。因此，在一些实施方案中，开口61的尺寸可以在约145至165英尺的范围内。在一些实施方案中，开口61的尺寸可以在约155至220英尺的范围内。其他尺寸，还可以考虑包括大小可达250英尺的开口。

由于开口61从钻台延伸到以容纳钻柱立根的高度，所以应该显而易见的是，井架顶部部分45、井架上部中间部分50、井架下部中间部分55和井架底部部分60都布置以形成开口的一部分。为此，高容量井架40的这些部分可具有C形横截面，其中一个开口侧形成开口61的一部分。因此，在高容量井架40的一些实施方案中，开口61仅在井架的单侧上形成。在这样的实施方案中，井架的三个剩余侧面可以至少部分地由结构支撑件封闭。开口61可面向钻柱二层台110和套管柱二层台120，并且可提供通向井中心30上方的井架40的内部区域的入口。因此，钻机40上的架起装置或钻杆处理机可接入并将钻柱立根或套管柱立根从井架内的井中心物理移位到二层台，反之亦然。

在所示的实施方案中，开口61从为井架顶部部分45提供结构稳定性的十字支撑件63延伸到钻台25。如图1中可见，开口61足够高以不仅容纳钻柱立根111，而且在该示例中，即使在它们被举升到靠近高容量井架40的顶部时，也暴露提升设备41和顶部驱动装置100的至少一部分。在其他实施方案中，开口61的尺寸接近钻柱立根111的实际尺寸。

图2更详细地示出了钻柱二层台110。在示例性实施例中并且如图2所示，二层台110包括底板142和垂直于井架40延伸的悬臂梁145(如图1所示)。指状结构150从每个悬臂梁145延伸以形成容纳钻柱立根111的通道155。该示例示出了钻柱二层台110中的一排钻柱立根111。钻柱立根111通过通道开口160进入和离开每个通道155。在该示例中，钻柱二层台110包括自动立根传送车141，其具有与通道开口160相邻并且平行于悬臂梁145延伸的轨道165。在一些实施例中，第一组指状结构150沿第一方向延伸，第二组指状结构150沿与第一方向相反的第二方向延伸。第一组指状结构150形成钻柱二层台110的第一部分110a，第二组指状结构150形成钻柱二层台110的第二部分110a。一般地，具有上述范围内的总长度的钻柱立根111(例如具有由四根Range 2钻杆或三根Range 3钻杆组成的长度)容纳在部分110a和110b中的一个内，而部分110a和110b中的另一个保持未容纳钻柱立根111。例如，钻柱立根111容纳在钻柱二层台110的第一部分110a内。

图3更详细地示出了套管柱二层台120。在一个示例性实施例中，套管柱二层台120类似于钻柱二层台110，在套管柱二层台120和钻柱二层台110之间共用的元件使用与来自钻柱二层台110的元件相关联的数字进行标识。也就是说，套管柱二层台120还包括形成通道155的指状结构150。在一些实施例中，套管柱二层台120类似于钻柱二层台110，除了套管柱二层台120的设定尺寸并配置成在套管柱二层台120的第一部分120a中容纳钻柱立根111之外，且设定尺寸并配置成在套管柱二层台120的第二部分120b中架起套管立根121。一般地，在第二部分120b中的通道155接收并容纳套管立根121的第一端部121a。在一些实施例中且如所示，从第二部分120b省略了指状结构，并且钻柱立根111容纳在形成于套管柱二层台120中的垂直延伸的开口170内。一般地，钻柱立根111的中部111c容纳在开口170内。在一些实施例中，指状结构150不从套管柱二层台120的部分120a中省略，而是由部分120a中的指状结构150形成的通道160的尺寸以容纳钻柱立根111。

图4示出了钻台25的平面图。如所示，具有中心线175a的鼠洞175从井眼35的中心线35a横向偏移，中心线35a与井中心30共线。因此，钻柱立根111和/或套管柱立根121的立根构建可利用鼠洞175在井外中心发生，所述鼠洞设置在允许立根构建不受井中心钻井设备干扰的位置(例如，顶部驱动装置100)。如本文所用，术语“井外中心”意指包括不干扰井中心钻井设备的位置。这可以包括线外位置的至少一部分和线上位置的至少一部分。在一些实施例中，钻台25具有约20英尺至约40英尺的第一尺寸180和约40英尺至约60英尺的第二尺寸185，使得钻台表面的面积约为800平方英尺至约2,400平方英尺。在一些实施例中，钻台表面的面积约为1,055平方英尺。还可以考虑更大和更小的钻台面积。如所示，套管柱二层台120将套管柱立根121存放或架起在平方英尺或钻台25上的区域覆盖区190内，并且钻柱二层台110将钻柱立根111存放或架起在平方英尺或在钻台25上的第二区域覆盖区195内。在一个示例性实施例中，区域覆盖区190约为43平方英尺，但可以是约35平方英尺至55平方英尺的任何平方英尺。还可以考虑更大和更小的额外尺寸。在一个示例性实施例中，区域覆盖区195约为65平方英尺，但可以是55平方英尺至75平方英尺之间的任何平方英尺。还可以考虑更大和更小的额外尺寸。在一个示例性实施例中，区域覆盖区190的平方英尺与区域覆盖区195的平方英尺的比率约在1比2之间。

图5A-5D是示出组装和安装包括高容量井架40的钻机15的方法的一系列附图。图5A示出了平台20、底座21和高容量井架40。在该位置，底座21设置成与基座22与接触并搁置在可以代表井场的地面24上。基座22包括主基座22a和与主基座22a的侧面连接并设置在其上的液压滑板部22b。主基座22a可以是多个分部，并且可以布置以支撑平台20、高容量井架40的重量，以及钻柱立根111和套管柱立根121的重量。主基座22a设置在待钻探井的上方。

此处，平台20在底座21上以折叠状态示出。底座21的支柱或立柱23从主基座22a上的可枢转的枢轴节延伸到平台20上的可枢转的枢轴节。因此，当主基座22a设置在待钻探井的上方时，平台20在处于折叠状态时横向偏离待钻探井。

在平台20和底座21处于折叠状态下，通过将井架底部部分60本身以及独立于顶部部分45、上部中间部分50、下部中间部分55，连接到平台20上的钻台25，可以将高容量井架40组装成水平状态。井架底部部分60可以在可枢转的枢轴节处连接到钻台25。在所示的示例中，吊索202可以与井架底部部分60连接，并且起重机(未示出)可以连接到吊索202，以便操纵井架底部部分60并将其保持就位直到它可以被固定在平台20的钻台25上的可枢转的枢轴节。

由液压滑板部22b承载并由液压泵205支撑的液压缸204可以布置成支撑井架底部部分60的一部分重量。因此，在底部部分60就位的情况下，液压缸204可以延伸并连接到底部部分60的一侧。如本文将描述的，液压缸204可用于在组装期间和处于水平位置时支撑井架40，并且还用于将井架从水平状态举升到垂直状态。

在井架底部部分60固定在可枢转的枢轴节底端的情况下，吊索202可从井架底部部分60移除并连接到下部中间部分55。然后，下部中间部分55可由起重机提升并定位在井架底部部分60附近。然后可以以本领域已知的方式使用紧固件或其他连接件将下部中间部分55连接到井架底部部分60。在一些实施方案中，套管柱二层台120可已经预先连接到井架下部中间部分55。在其他实施方案中，下部中间部分55首先在连接套管柱二层台120之前连接到井架底部部分60。然后吊索202可以从下部中间部分55移除，以便与高容量井架40的其余结构一起使用。

然后可以将吊索202放置在井架上部中间部分50上，并且起重机可以将井架上部中间部分50提升并定位在其可以连接到下部中间部分55的位置。类似于井架下部中间部分55，当上部中间部分50连接到下部中间部分55时，所述上部中间部分可包括或可不包括钻柱二层台110。最后，井架顶部部分45由吊索202提升并连接到井架上部中间部分50。在一些实施方案中，井架顶部部分45由支撑立根206支撑，并同时连接到上部中间部分50。在其他实施方案中，井架顶部部分45首先连接到由液压缸204支撑的井架上部中间部分50。然后，在井架顶部部分45就位的情况下，可通过调节液压缸204来降低将由液压缸、平台20和支撑立根206支撑的完整高容量井架40。如普通技术人员所理解的，高容量的构建还包括对准每个井架部分中的开口以形成开口61。在高容量井架40的部分处于组装构造的情况下，如果没有预先连接，则钻柱二层台110和套管柱二层台120可分别连接到上部中间部分50和下部中间部分55。

图5B示出处于部分举升状态的高容量井架40。此处，液压缸204延伸以使高容量井架40围绕钻台25上的枢轴节枢转。图5C示出了在折叠平台20上处于实质上垂直状态的高容量井架40。利用处于这种状态的高容量井架40，井架底部部分60可以以防止井架向水平位置倾斜的方式固定到钻台25上。因此，从二层台110、120和通向高容量井架40的开口160穿过钻杆和套管立根可以在相对于钻台所期望高度处引入。图5D示出了在折叠平台20上处于垂直状态的高容量井架40。液压缸204已经与井架40断开连接，旋转并连接到折叠平台20。

利用高容量井架40和垂直方向，可以在钻台25上引入并固定附加设备。例如，可以将钻机舱26、铁钻工27、绞车28和其他设备引入并固定在钻台25上的适当位置。

如图5D所示，液压缸204然后可以连接到折叠平台20，并且可以延伸以使平台20围绕支柱或立柱23枢转，以将平台举升到图1所示的组装状态。然后液压缸204可与平台断开连接，并且高容量井架40可备好待用。在一些实施方案中，并非使用液压缸204来举升井架，而是可使用起重机将井架从其水平组装状态枢转到垂直作业位置。

图6和图7示出装置300的另一种实施方案，所述装置可以是具有包括钻柱二层台310和套管柱二层台320的高容量井架302的钻机。高容量井架302从具有钻台306和底座308的平台304延伸。该实施方案中的高容量井架302还包括四个主要部分，其中钻柱二层台310由井架上部中间部分支撑，而套管柱二层台320由下部中间部分支撑。该实施方案类似于参考图1-4和图5A-5B描述的实施方案，因此，将不再详细描述。然而，值得注意的是，在该实施方案中，当高容量井架302处于水平位置时，钻柱二层台110和套管柱二层台120设置在高容量井架302的上侧。因此，在该实施方案中，当高容量井架302处于水平位置时，高容量井架302内的开口309通过四根Range 2钻杆的立根和三根Range 3钻杆的立根也设置在高容量井架302面朝上的一侧。

图8给出了使用具有两个指板的高容量井架的吊索式钻机的示例性方法。参考图1-4、图5A-5D描述了该方法，尽管该方法也适用于参考图6和图7描述的装置300。操作装置10的方法通常用参考数字400表示。在根据参考图5A-5D描述的方法设置之后，该方法可以包括设备10的操作。

在405处，该方法可包括使用鼠洞175构建钻柱立根111。这可以包括构建长度在108至138英尺范围内的钻柱立根。这可以包括架设一根具有四根Range 2钻杆或三根Range3钻杆的钻柱立根。在一些实施方案中，这可以包括构建108至138英尺范围内的钻柱立根。在其他实施方案中，这可以包括构建108至200英尺范围内的钻柱立根。

在410处，钻柱立根111中的一根在钻柱二层台110中架起。在一些实施方案中，第一端部111a固定到钻柱二层台110，而中间部分111c延伸穿过套管柱二层台120的开口170或者容纳有套管柱二层台120。在一些实施例中，第二端部111b搁置在钻台25的区域195内。

在415处，该方法包括执行钻井作业，诸如使用一根或多根钻柱立根111钻探井眼或“下钻”。该步骤包括将钻柱立根111中的一根从钻柱二层台110移动到井眼35上方的同轴位置。这可包括将钻柱立根通过开口引入井架的中心区域内。在接上或连接钻柱期间，钻柱立根可设置在井中心上方。然后可以使用顶部驱动装置将钻柱推进井眼中。

在420处，可以使用鼠洞175构建套管柱立根121。在示例性实施例中，套管部分在其远离钻台25的位置处从其水平位置转移并且通过狭小通道或其他运输工具提供到垂直位置。然后将套管部分转移到鼠洞175中以构建套管立根121。在一些实施例中，可同时架设和架起套管立根121和/或钻柱立根111以在井中心进行钻井作业。在一些实施方案中，套管柱立根121的长度可在约80至100英尺的范围内。在其他实施方案中，套管柱立根121可具有更长的长度，例如约长达150英尺。因此，套管柱立根的长度可以短于从钻台到钻柱二层台110的距离。

在425处，套管柱立根121架起于套管柱二层台120中。在一些实施例中，套管柱立根121的第一端部121a架起于套管柱二层台120的通道160内，而第二相对端部121b搁置于钻台25的区域190内。

在430处，操作员可以决定执行另一个钻井作业，例如起钻钻柱105。该作业可以用于维护目的、完成钻井运行或其他目的。

在435处，套管立根121从套管柱二层台120移动到井眼35上方的同轴位置。该作业可以包括将套管立根121穿过井眼上方的高容量井架的开口引入。

在440处，套管立根121连接到从井眼延伸的另一根套管立根121。

在445处，套管立根121和另一根套管立根121牢贴于井眼35的壁上。因此，套管立根121配置以牢贴于井眼35的壁上。在一些实施例中，套管立根121牢贴于井眼35的壁上以：防止淡水井区的污染，防止不稳定的上部地层塌陷并粘附到钻柱105或形成大溶腔，隔离不同区域，密封来自表面的高压区域，防止流体流失或生产区域的污染和/或提供光滑的内孔以安装生产设备。

在450处，钻柱105下钻，使得钻柱立根111中的一根在套管柱立根121内延伸。在一些实施例中，在套管柱立根121牢贴于井眼壁之后，钻柱105下钻。

在一个示例性实施例中，方法400可以使用钻柱立根111用以组装或拆卸钻柱105。由于钻柱立根111的总长度大于传统的钻柱立根，在使用较短长度的钻柱立根时，钻台25容纳21,000英尺钻杆的缩进所需区域195小于容纳类似缩进所需区域。例如，当区域195大约65平方英尺时，可以在区域195内存放21,000英尺的钻杆的缩进。由于钻台25的缩减区域用于提供21,000英尺的缩进，套管柱立根121能够使用套管柱二层台120架起于(垂直布置)钻台25上。因此，套管可以比套管的各个部分一个接一个地定向成垂直方向时更快地安装。而且，由于需要较少的连接(由于两个套管部分形成套管立根121)，所以可以使安装套管的速度增加。在一个示例性实施例中，方法400可以在套管操作期间(即，将套管放入井眼中)提高效率。在示例性实施例中，方法400可能导致日工资率增加。

一般地，每个二层台110和120将立根111和121存放于垂直位置或大致垂直(10度范围内)位置。钻杆立根可以是套管立根121或钻柱立根111。由于钻机15包括钻柱二层台110和套管柱二层台120，所以钻机15是双二层台钻机。

鉴于上述所有以及附图，本领域普通技术人员将容易认识到，本公开引入了钻井设备和方法。

本公开涉及架设陆基钻机的方法，其包括在所计划的钻井位置上提供在底座上折叠的平台；通过将高容量井架的下部连接到平台上，在水平状态下架设高容量井架，高容量井架具有在其中形成的开口，其尺寸适于容纳四根Range 2钻杆或三根Range 3钻杆；通过推动高容量井架侧面，使高容量井架绕平台上的枢轴点枢转从而将高容量井架从水平状态举升至垂直状态；并且将平台从折叠状态举升至底座上方的升起状态并且在升起状态安全固定住平台。

在一些方面，在水平状态下架设高容量井架包括：在枢轴节处将井架底部部分连接到平台；将井架下部中间部分连接到井架底部部分；将井架上部中间部分连接到井架底部中间部分；将井架顶部部分连接到井架上部中间部分；将第一二层板连接到上部中间部分；并将第二二层台连接到下部中间部分。该方法可以包括将第一二层台连接到高容量井架上，并将第二二层台连接到沿着井架从第一二层台移位的位置处的高容量井架。该方法可以包括将四根Range 2钻杆的钻杆立根引入到高容量井架中的开口内以执行钻井作业。该方法可以包括在执行钻井作业时从高容量井架中的开口移除四根Range 2钻杆的钻杆立根。在一些方面中，高容量井架中的开口具有距离平台的钻台145至250英尺范围内的高度。在一些方面中，四根Range 2钻杆的钻杆立根的总长度约为108至124英尺。在一些方面，第一二层台与第二二层台沿高容量井架间隔约15至40英尺的距离。在一些方面，高容量井架中的开口在井架处于水平状态时朝向上面。在一些方面，高容量井架中的开口在井架处于水平状态时朝向侧面。该方法可以包括将多根钻杆立根引到钻机以在二层台中垂直存放，多根钻杆立根中的每一根具有约108至138英尺的长度。该方法包括将多根套管立根引到钻机以在存放多根钻杆立根的同时在二层台中垂直存放，多根套管立根中的每一根具有约80至100英尺的长度。

在一些示例性方面，本公开涉及架设和使用陆基钻机的方法，包括：在计划的钻井位置上方设置折叠于底座上方的平台，该平台具有钻台；架设高容量井架，方法是在枢轴节处将井架底部部分连接到平台，将井架下部中间部分连接到井架底部部分，将井架上部中间部分连接到井架下部中间部分，将井架顶部部分连接到井架上部中间部分，以及将第一二层台连接到上部中间部分，该二层台设置在距离井架底部部分的底部约100至200英尺处，并且其中井架底部部分、下部中间部分、上部中间部分和顶部部分各自在其侧面具有开口，该开口尺寸约在145至250英尺的范围内；通过将高容量井架绕平台上的枢轴点枢转，将高容量井架从水平状态举升至垂直状态；并且将平台从折叠状态举升至底座上方的升起状态并且在升起状态安全固定住平台。

该方法可以包括将第二二层台连接到下部中间部分，第二二层台设置于钻台上方约60至150英尺高度处。在一些方面，第一二层台和第二二层台中的每个都具有形成通道的指状结构，第一二层台和第二二层台中的每一个的指状结构参差间隔以形成不同尺寸的通道。在一些方面，第一二层台和第二二层台沿着二层台的长度设置在15至40英尺之间。在一些方面，支撑高容量井架的平台尺寸小于2400英尺。在一些方面，将长度约为108至138英尺的钻杆立根引入开口中以执行钻井作业。

在一些示例性方面，本发明涉及一种钻机设备，包括：可在计划的钻井位置上方的底座上折叠的平台，该平台包含小于2400平方英尺的有限尺寸的钻台；可绕枢轴节枢转的高容量井架，该枢轴节在水平状态和垂直状态之间将高容量井架的下部连接到平台，高容量井架具有在其中形成的开口，该开口尺寸可容纳四根Range 2钻杆或三根Range 3钻杆；致动机构，其配置以将高容量井架从水平状态枢转到垂直状态并且将平台枢转到底座上方的升起位置；以及连接到高容量井架的指板，其位于沿井架距离井架底部约100至200英尺的位置。

在一些方面，高容量井架包括以串联方式连接的四个部分以形成开口。

在若干示例性实施例中，各种说明性示例性实施例的元件和教导可以整体或部分地组合在一些或所有说明性示例性实施例中。另外，各种说明性实施例的一个或多个元件和教导可以至少部分地省略，以及/并且至少部分地与一个或多个其他元件和各种说明性示例性实施例的教导相结合。

任何空间参考，例如“上”、“下”、“上方”、“下方”、“之间”、“底部”、“垂直”、“水平”、“某角度”、“向上”、“向下”、“从左到右”、“从左到右”、“从右到左”、“从上到下”、“从下到上”、“顶部”、“底部”、“自下而上”、“自上而下”等仅用于说明目的，并不限制上述结构的具体取向或位置。

在若干示例性实施例中，虽然不同的步骤、过程和流程被描述为表现为不同的操作，但是一个或多个步骤、一个或多个过程、和/或一个或多个流程也可能以不同的顺序、在同时和/或按一定顺序执行。在若干示例性实施例中，步骤、过程和/或流程可以合并为一个或多个步骤、过程和/或流程。

在若干示例性实施例中，可以省略每个实施例中的一个或多个操作步骤。此外，在一些情况下，可以在未使用相应其他特征情况下采用本公开的某些特征。此外，一个或多个上述实施例和/或变型可以整体或部分地与任何一个或多个其他上述实施例和/或变型结合。

尽管上面已经详细描述了若干示例性实施例，但是所描述的实施例仅是示例性的而非限制性的，并且本领域技术人员将容易理解，在示例性实施例中可以进行许多其他修改、改变和/或替换，而本质上不偏离本发明的新颖性教导和优点。因此，所有这些修改、改变和/或替换旨在包括在以下权利要求书所限定的本公开的范围内。在权利要求中，任何功能性限定的条款旨在覆盖本文所描述的执行所述功能的结构，并且不仅包括结构等同物，还包括等同结构。

以上概述了若干实施例的特征，使得本领域普通技术人员可以更好地理解本公开的各方面。这些特征可以由许多等同替代方案中的任何一个替代，本文仅公开了其中一部分。本领域的普通技术人员应该理解，他们可以容易地使用本公开作为用于设计或修改基于执行相同目的和/或实现本文中介绍的实施例的相同优点的其他过程和结构的基础。本领域的普通技术人员还应该认识到，此类等同构造不偏离本公开的范围，并且它们可以在不脱离本公开范围的情况下进行各种改变、替换和变更。

本公开文末所提供的摘要允许读者快速确定技术公开的本质。摘要按以下理解而提交，即，它将不被用于解释或者限制权利要求的范围或含义。

Claims (20)

1.一种架设弹弓式陆基钻机的方法，包括：

在计划的钻井位置上方设置折叠于底座(21)上的平台(20)；

通过将高容量井架的下部连接到所述平台从而在水平状态下架设高容量井架(40)，所述高容量井架具有在其中形成的开口(61)，所述开口尺寸可容纳四根Range 2钻杆或三根Range 3钻杆；

通过推动所述高容量井架的侧面使所述高容量井架绕所述平台上的枢轴点枢转，将所述高容量井架从所述水平状态举升至垂直状态。

在所述底座上方将所述平台从折叠状态举升至升起状态并在所述升起状态下安全固定住所述平台。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述水平状态下架设所述高容量井架包括：

在枢轴节处将井架底部部分连接到所述平台；

将井架下部中间部分连接到所述井架底部部分；

将井架上部中间部分连接到所述井架下部中间部分；

将井架顶部部分连接到所述井架上部中间部分；

将第一二层台连接到所述上部中间部分；以及

将第二二层台连接到所述下部中间部分。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一二层台沿着所述高容量井架设置在距所述第二二层台约15至40英尺处。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括将第一二层台连接到所述高容量井架，并在沿着所述井架从所述第一二层台移位的位置处将第二二层台连接到所述高容量井架。

5.根据权利要求1至4所述的方法，包括将四根Range 2钻杆的钻杆立根引入所述高容量井架中的所述开口中以执行钻井作业。

6.根据权利要求1至4所述的方法，包括在执行钻井作业时从所述高容量井架中的所述开口拆除四根Range 2钻杆的钻杆立根。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述大型井架中的所述开口具有距所述平台的钻台约145至250英尺的范围内的高度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述四根Range 2钻杆的总长度约为108至124英尺。

9.根据权利要求1至4所述的方法，其中当所述井架处于所述水平状态时，所述高容量井架中的所述开口朝上。

10.根据权利要求1至4所述的方法，其中当所述井架处于所述水平状态时，所述高容量井架中的所述开口朝向侧面。

11.根据权利要求1所述的方法，包括将多根钻杆立根引到所述钻机以便在二层台中垂直存放，所述多根钻杆立根中的每一根具有约108至138英尺的长度。

12.根据权利要求11所述的方法，包括将多根套管立根引到所述钻机以便在存放多根钻杆立根的同时在二层台中垂直存放，所述多根套管立根中的每一根具有约80至100英尺的长度。

13.一种架设和使用陆基钻机的方法，包括：

在计划的钻井位置上方设置折叠于底座(21)上方的平台(20)，所述平台具有钻台；

架设高容量井架(40)，方法是在枢轴节处将井架底部部分(60)连接到所述平台，将井架下部中间部分(55)连接到所述井架底部部分，将井架上部中间部分(50)连接到所述井架下部中间部分，将井架顶部部分(45)连接到所述井架上部中间部分，以及将第一二层台(110)连接到所述上部中间部分，所述二层台设置在距离所述井架底部部分的底部约100至200英尺处，并且其中所述井架底部部分、下部中间部分、上部中间部分和顶部部分各自在其侧面具有开口(61)，所述开口尺寸约在145至250英尺的范围内；

通过将所述高容量井架绕所述平台上的枢轴点枢转，将所述高容量井架从水平状态举升至垂直状态；以及

在所述底座上方将所述平台从折叠状态举升至升起状态并在所述升起状态下安全固定住所述平台。

14.根据权利要求13所述的方法，包括将第二二层台(120)连接到所述下部中间部分，所述第二二层台设置在所述钻台上方约60至150英尺的高度处。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一二层台和所述第二二层台各自具有形成通道的指状结构，所述第一二层台和所述第二二层台中每一个的所述指状结构参差间隔以形成不同尺寸的通道。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一二层台和所述第二二层台沿着所述高容量井架的长度间隔约15至40英尺进行设置。

17.根据权利要求13所述的方法，其中支撑所述高容量井架的所述平台尺寸小于2400英尺。

18.根据权利要求13所述的方法，包括将具有约108至138英尺长度的钻杆立根引入所述开口中以执行钻井作业。

19.一种钻机装置，包括：

可在计划的钻井位置上方的底座(21)上折叠的平台(20)，所述平台包含小于2400平方英尺的有限尺寸的钻台(25)；

可绕枢轴节枢转的高容量井架(40)，所述枢轴节在水平状态和垂直状态之间将所述高容量井架的下部连接到所述平台，所述高容量井架具有在其中形成的开口(61)，所述开口尺寸可容纳四根Range 2钻杆或三根Range 3钻杆；

致动机构，配置成将所述高容量井架从所述水平状态枢转到所述垂直状态并将所述平台枢转到底座上方的升起位置；以及

指板(110)，在沿着距离所述井架底部约100至200英尺的所述井架的位置处连接到所述高容量井架。

20.根据权利要求19所述的钻机装置，其中所述高容量井架包含以串联方式连接的四个部分以形成所述开口。