阅读说明：本技术 侧部鞍形弹弓式连续运动钻机 (Side saddle-shaped catapult type continuous motion drilling machine ) 是由 阿希什·古普塔 帕迪拉·雷迪 当韦尔·利 于 2019-07-19 设计创作，主要内容包括：本公开涉及一种钻机,所述钻机包括钻机钻台、第一支撑结构和第二支撑结构、井架、下部钻探机、连续钻探单元、上部钻探机和上部井架组件。所述钻机钻台包括V型门,所述V型门限定V型门轴线,所述V型门轴线从所述钻机钻台的包括所述V型门的侧面垂直延伸。所述第一支撑结构和所述第二支撑结构限定具有横向廊道轴线的横向廊道,其中所述横向廊道轴线垂直于所述V型门轴线。所述钻机可用于对井眼的连续钻探。(The present disclosure relates to drilling rigs including a rig floor, and second support structures, a derrick, a lower drill, a continuous drilling unit, an upper drill and an upper derrick assembly the rig floor includes a V-shaped , the V-shaped defines a V-shaped axis, the V-shaped axis extends vertically from a side of the rig floor including the V-shaped , the and second support structures define a lateral corridor having a lateral corridor axis, wherein the lateral corridor axis is perpendicular to the V-shaped axis.)

侧部鞍形弹弓式连续运动钻机

美国非临时专利申请：

侧部鞍形弹弓式连续运动钻机

发明人：

ASHISH GUPTA

(休斯顿，得克萨斯州)

PADIRA REDDY

(里士满，得克萨斯州)

DENVER LEE

(休斯顿，得克萨斯州)

申请人：

NABORS DRILLING TECHNOLOGIES USA,INC.

侧部鞍形弹弓式连续运动钻机

相关申请的交叉引用

本申请是要求于2018年7月19日提交的美国临时申请号62/700,704 的优先权的非临时申请，其通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及钻机，并且具体地涉及用于石油勘探与生产工业中钻井的钻机结构。

背景技术

陆基钻机可以配置为移动到不同位置以在相同区域内(传统上称为井场)对多个井进行钻探。在某些情形下，陆基钻机可以行进跨过存在就位井口的已钻井。此外，陆地钻机上的井架放置对钻井活动可能有影响。例如，取决于钻机上的井架放置，现有的井口可能干扰位于陆地的设备(例如，现有的(多个)井口)的位置，还可能干扰操作所需的设备的提升和下降。

发明内容

本公开提供一种钻机。该钻机可以包括具有V型门的钻机钻台。钻机钻台的包括V型门的侧面可以限定钻机钻台的V型门侧面。V型门可以具有限定为垂直于钻机钻台的V型门侧面的V型门轴线。钻机可以包括第一支撑结构和第二支撑结构。钻机钻台可以由第一支撑结构和第二支撑结构支撑。钻机钻台、第一支撑结构和第二支撑结构可以形成横梁式结构。在第一支撑结构和第二支撑结构之间以及在钻机钻台下方的开放空间可以限定具有横向廊道轴线的横向廊道。横向廊道轴线可以垂直于V型门轴线。钻机可以包括井架，该井架在一个或多个井架安装点处机械地联接至钻机钻台、第一支撑结构或第二支撑结构中的一个或多个。井架可以包括框架，该框架具有限定井架V型门侧面的开口侧，该井架V型门侧面与V 型门对齐。井架可以包括在V型门侧面处联接至框架的一个或多个齿条。钻机可以包括下部钻探机(LDM)，该LDM联接至井架且可相对于井架垂直地移动。钻机可以包括连续钻探单元(CDU)，该CDU机械地联接至 LDM。钻机可以包括上部钻探机(UDM)，该UDM联接至井架且可相对于井架垂直地移动。钻机可以包括上部泥浆组件(UMA)，该UMA联接至井架且可相对于井架垂直地移动。UMA可以包括钻探泥浆供给管，该钻探泥浆供给管适合于将钻井液供应到由UDM夹持的限定上部流动路径的管状构件。

本公开还提供一种方法。该方法可以包括将钻机定位在井场处。该钻机可以包括具有V型门的钻机钻台。钻机钻台的包括V型门的侧面可以限定钻机钻台的V型门侧面。V型门可以具有限定为垂直于钻机钻台的V型门侧面的V型门轴线。钻机可以包括第一支撑结构和第二支撑结构。钻机钻台可以由第一支撑结构和第二支撑结构支撑。钻机钻台、第一支撑结构和第二支撑结构可以形成横梁式结构。在第一支撑结构和第二支撑结构之间以及在钻机钻台下方的开放空间可以限定具有横向廊道轴线的横向廊道。横向廊道轴线可以垂直于V型门轴线。钻机可以包括井架，该井架在一个或多个井架安装点处机械地联接至钻机钻台、第一支撑结构或第二支撑结构中的一个或多个。井架可以包括框架，该框架具有限定井架V型门侧面的开口侧，该井架V型门侧面与V型门对齐。井架可以包括在V型门侧面处联接至框架的一个或多个齿条。钻机可以包括下部钻探机 (LDM)，该LDM联接至井架且可相对于井架垂直地移动。钻机可以包括连续钻探单元(CDU)，该CDU机械地联接至LDM。钻机可以包括上部钻探机(UDM)，该UDM联接至井架且可相对于井架垂直地移动。钻机可以包括上部泥浆组件(UMA)，该UMA联接至井架且可相对于井架垂直地移动。UMA可以包括钻探泥浆供给管，该钻探泥浆供给管适合于将钻井液供应到由UDM夹持的限定上部流动路径的管状构件。该方法还可以包括使用钻机对井眼进行连续地钻探。

附图简要说明

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，各种特征的比例尺寸可以任意增加或减小。

图1至图3描绘了与本公开的至少一个实施例一致的钻机的透视图。

图4描绘了图1至图3的钻机的V型门侧面的正视图。

图5描绘了图1至图3的钻机的司钻房侧面的正视图。

图6描绘了图1至图3的钻机的背面的正视图。

图7描绘了图1至图3的钻机的司钻对侧的正视图。

图8描绘了图1至图3的钻机的俯视图。

图9描绘了图1至图3的钻机的支撑结构的剖视俯视图。

图10描绘了图1至图3的钻机的井架和二级井架的局部侧视图。

图11描绘了与本公开的至少一个实施例一致的连续钻探单元(CDU) 的横截面视图。

图12至图21A描绘了处于连续钻探操作的各个阶段的图1的钻机。

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。下方描述了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，并非意在限制本公开。另外，本公开可以在各种实例中重复附图标记和/或字母。这种重复是为了简单和清楚，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。

图1至图10描绘了钻机10的透视图。钻机10可以定位在井场5 中。井场5可以包括一个或多个井口7。在一些情况下，井口7可以沿着井场5以线性方式布置。每个井口7都可以是延伸到地面下方的井眼的上端，或者可以表示钻机10将钻出这种井眼的位置。在一些实施例中，每个井口7都可以包括一个或多个部件，诸如采油树8或防喷器(BOP)9。在一些实施例中，如本文在下面进一步讨论的，钻机10可以适合于在井场5内行进，以例如但不限于在钻探操作或在其他操作中与每个井口7一起使用。

钻机10可以包括钻机钻台12和一个或多个支撑结构14。支撑结构 14可以定位成支撑钻机钻台12和钻机10的在地平面以上的其他部件，如下面进一步讨论的。在一些实施例中，支撑结构14可以包括允许钻机10 行进穿过井场5的部件，如下文进一步讨论的。

在一些实施例中，支撑结构14可以布置成使得支撑结构14和钻机钻台12形成横梁式结构。在支撑结构14之间以及在钻机钻台12下方的开放空间可以限定至少一个横向廊道16，由图1至图10中的横向廊道轴线 18表示。在一些实施例中，钻机10可以取向成使得横向廊道轴线18与井场5的井口7基本上对齐。在这样的布置方式中，随着钻机10沿着井口7 的线行进穿过井场5以例如但不限于从钻探第一井口7移动到钻探第二井口7，钻机10可以在横向廊道轴线18的方向上线性行进。由于支撑结构 14或钻机钻台12无固定部件定位在横向廊道16中，因此钻机10可能不会干扰井口7的任何部件，例如但不限于采油树8。在一些实施例中，如图1至图10所描绘，钻机10可以包括两个支撑结构14，该两个支撑结构限定单个横向廊道16。在一些实施例中，钻机10可以包括更多数量的支撑结构14，该更多数量的支撑结构布置成限定两个或更多个横向廊道 16，该两个或更多个横向廊道各自具有单独的横向廊道轴线18，钻机10 可以沿着该横向廊道轴线线性地行进并且避免干扰井口7的任何部件。

在一些实施例中，钻机钻台12可以包括V型门20。V型门20可以是钻机钻台12的一个侧面的开口部分，管状构件诸如套管、钻杆或其他工具在被提升到钻机10中或下降到钻机10外时穿过该开口部分。V型门 20可以是钻机钻台12中的物理开口或者可以是钻机钻台12的另外指定区域，而不存在会妨碍管状构件和其他工具移动的其他设备。在一些实施例中，可以使用狭小通道系统24的滑架22将管状构件引入钻机10。滑架 22或狭小通道系统24的其他对应结构(诸如滑道)可以机械地联接至钻机钻台12的包括V型门20的侧面，该侧面被定义为钻机钻台12的V型门侧面26。在管状构件和其他工具通过V型门20引入钻机10之前，狭小通道系统24可以用于将管状构件和其他工具存放在地平面上。在一些实施例中，滑架22和狭小通道系统24可以从钻机钻台12的V型门20沿基本上垂直于钻机钻台12的V型门侧面26的方向延伸，该方向限定V型门轴线28。在一些实施例中，钻机钻台12和支撑结构14可以定位成使得V 型门轴线28基本上垂直于横向廊道轴线18。在这样的布置方式中，狭小通道系统24定位在井场5中与钻机10相邻但不与井口7的线成一直线的位置处，因此避免了狭小通道系统24和井口7之间的干扰。

在一些实施例中，每个支撑结构14都可以适合于在升起位置和降下位置之间移动。在这样的实施例中，钻机钻台12和钻机10的与其联接的其他部件可以在升起位置和降下位置之间移动。在一些实施例中，当钻机 10在操作中时，可以使用升起位置，如图1至图10所描绘，使得在地平面和钻机钻台12之间存在足够的间隙，以允许钻机钻台12清除钻探操作所需的任何设备，例如但不限于定位在井口7上的BOP 9。在一些实施例中，当在运输之后或准备运输时“装配”或“拆下”钻机10时，可以使用降下位置。降下钻机钻台12可以例如但不限于允许从地平面更容易地接近钻机钻台12的部件或者联接至钻机钻台12的设备或结构。在一些实施例中，通过降下支撑结构14，可以减小支撑结构14的总高度以便运输。

在一些实施例中，每个支撑结构14都可以包括下箱体50。下箱体50 可以与地面接触并且可以支撑支撑结构14和钻机10的其余部分的重量。在一些实施例中，每个支撑结构14都可以包括一个或多个支撑梁52。每个支撑梁52都可以在下部枢转点54处可枢转地联接至下箱体50并且在上部枢转点56处可枢转地联接至钻机钻台12。在一些实施例中，支撑梁52可以在下箱体50和钻机钻台12之间形成连杆机构，该连杆机构允许钻机钻台12随着支撑梁52相对于下箱体50和钻机钻台12枢转而在降下位置和升起位置之间移动。在一些实施例中，支撑梁52可以布置成使得钻机钻台12在降下位置和升起位置之间的过渡期间保持大致平行于地面。在这样的实施例中，支撑梁52、下箱体50和钻机钻台12可以对应于平行四边形连杆机构中的连杆。

在一些实施例中，一个或多个斜支撑梁58可以在下箱体50和钻机钻台12之间延伸，以例如但不限于将钻机钻台12保持在升起位置。

在一些实施例中，支撑结构14可以包括用于使钻机10行进穿过井场 5的一个或多个机构。例如但不限于，在一些实施例中，支撑结构14可以包括行进致动器30，如图9中最清楚地描绘的那样。行进致动器30可以定位在下箱体50内。在一些实施例中，行进致动器30可以适合于将下箱体50抬离地面，将钻机10移动一小段距离，以及将下箱体50下降到地面。通过以这种方式重复致动行进致动器30，钻机10可以移动穿过井场 5。在一些实施例中，行进致动器30可以用于使钻机10在井口7之间移动。在一些实施例中，行进致动器30可以用于使钻机10沿着横向廊道轴线18移动。在一些实施例中，行进致动器30可以旋转，从而允许行进致动器30使钻机10在沿着横向廊道轴线18以外的方向上移动。

在一些实施例中，钻机10可以包括机械地联接至钻机钻台12、支撑结构14或两者的附加设备。例如，在一些实施例中，司钻房40和节流室 42中的一个或多个可以定位在钻机钻台12上或从钻机钻台12悬臂伸出。在一些实施例中，泥浆气体分离器滑橇44和楼梯塔滑橇46可以机械地联接至钻机钻台12并且从钻机钻台12垂直向下延伸至地平面。在一些实施例中，液压动力单元滑橇47和蓄能器滑橇48可以机械地联接至支撑结构 14并且可以由支撑结构14悬臂或以其他方式支撑。在一些实施例中，可以将包括例如但不限于泥浆罐、补给罐、处理罐、泥浆处理设备、压缩机、变频驱动器或钻探钢丝绳卷绕机的附加设备联接至钻机10。在一些实施例中，联接至钻机10(包括例如但不限于司钻房40、节流室42、泥浆气体分离器滑橇44、楼梯塔滑橇46、液压动力单元滑橇47和蓄能器滑橇 48)的设备可以随着钻机10移动穿过井场5而与其一起行进。在一些实施例中，钻机10可以包括一个或多个起重机或联接至钻机钻台12的下侧以随着钻机10移动穿过井场5而与钻机10一起运输BOP 9的其他设备。

在一些实施例中，钻机钻台12可以通过一个或多个液压缸在升起位置和降下位置之间移动。在一些实施例中，液压缸可以在一个或多个下箱体50和钻机钻台12之间延伸。在一些实施例中，提升滑橇70可以机械地联接至钻机10。在一些实施例中，提升滑撬70可以包括提升滑撬底座 72。提升滑撬底座72可以机械地联接至支撑结构14中的一个或多个。提升滑撬70可以包括一个或多个提升致动器74，该一个或多个提升致动器可以是联接至提升滑撬底座72的液压缸。提升致动器74可以可枢转地联接至提升滑撬底座72。在一些实施例中，提升致动器74可以各自通过例如但不限于销连接而机械地联接至钻机钻台12的一个或多个对应的钻台提升点76。提升致动器74可以伸出或缩回以将钻机钻台12分别移动到升起位置或降下位置。在一些实施例中，提升滑撬70可以用于使井架100 在降下位置和升起位置之间移动，如下文进一步讨论的。在一些实施例中，一旦完成期望的升起或降下操作，提升滑撬70可以从钻机10脱离。在一些实施例中，提升滑撬70可以包括用于控制提升滑橇70的操作的一个或多个控制单元78。在一些实施例中，提升滑撬70可以包括液压动力单元80，该液压动力单元定位成供应液压以使提升致动器74伸出或缩回。

钻机10可以包括井架100。井架100可以机械地联接至钻机钻台12 和/或支撑结构14。在一些实施例中，井架100可以包括限定井架100的框架102的一个或多个直立结构。在一些实施例中，井架100的横截面可以是矩形的。在一些实施例中，井架100的框架102可以包括限定井架V 型门侧面104的开口侧。在一些实施例中，井架V型门侧面104可以基本上是开口的，使得通过钻机钻台12的V型门20引入的管状构件和其他工具可以随着它们被提升到钻机10中而进入井架100。井架V型门侧面104 可以取向成与V型门轴线28相对，使得井架V型门侧面104与钻机钻台 12的V型门20对齐。

在一些实施例中，钻机10可以包括二层台90。二层台90可以机械地联接至井架100。二层台90可以例如但不限于用于将管状构件存放在钻机 10上的垂直位置。在一些实施例中，二层台90可以包括一个或多个指板 92，该一个或多个指板定位成在二层台90中限定可以将管状构件定位到其中进行存放的槽94。在一些实施例中，指板92可以布置成使得槽94从二层台90的开口中部径向延伸，使得管状构件可以相对于二层台90的中间位置径向地定位到二层台90中。

在一些实施例中，钻机10可以包括钻杆处理机组件60。钻杆处理机组件60可以包括二级井架62。二级井架62可以机械地联接至钻机钻台 12。在一些实施例中，二级井架62可以机械地联接至井架100。在一些实施例中，钻杆处理机组件60可以定位在钻机钻台12上与V型门20相对应的位置处。钻杆处理机组件60可以包括钻杆处理机64。钻杆处理机64 可以包括钻杆夹持器66。钻杆夹持器66可以通过钻杆处理机臂67机械地联接至二级井架62。钻杆处理机臂67可以机械地联接至钻杆处理机滑架 68。钻杆处理机64的钻杆夹持器66可以用于随着管状构件或其他工具进入V型门20而从狭小通道系统24夹持该管状构件或其他工具。钻杆处理机64可以通过使钻杆处理机滑架68相对于二级井架62移动而使钻杆夹持器66和钻杆处理机臂67垂直移动来升起管状构件或其他工具。在一些实施例中，钻杆处理机滑架68可以包括一个或多个马达61，该一个或多个马达用于使钻杆处理机滑架68沿着二级井架62移动。在一些实施例中，马达61可以用于使小齿轮63旋转，这些小齿轮与联接至二级井架62 的齿条65接合。在一些实施例中，钻杆处理机64可以将管状构件或其他工具定位在钻机10内，例如但不限于，定位成在井架100内与井中心对齐，定位到二层台90中的存放位置中，或者定位成对齐以添加到井眼内的钻柱或从井眼内的钻柱移除。

在一些实施例中，井架100可以包括机械地联接至框架102的齿条 106。齿条106可以在井架V型门侧面104处定位在井架100的框架102 上。齿条106可以沿着井架100的整个长度基本上垂直地延伸。齿条106 可以用作一个或多个齿条和小齿轮提升系统的一部分，如下面进一步讨论的。

在一些实施例中，井架100可以在一个或多个井架安装点108、110 处机械地联接至钻机10的其余部分。井架安装点108、110可以联接至钻机钻台12，或者可以联接至支撑结构14。在一些实施例中，井架100可以通过销连接机械地联接至井架安装点108、110。在一些实施例中，井架 100可以可枢转地联接至井架安装点108、110的子组，诸如井架安装点108，使得井架100可以分别在装配或拆卸钻机10时可枢转地升起或降下。在一些实施例中，井架100可以以降下的或水平的布置方式机械地联接至井架安装点108。在一些实施例中，当钻机钻台12处于降下位置时，井架100可以机械地联接至井架安装点108。在一些实施例中，井架100 可以通过提升滑撬70在升起或垂直位置与降下或水平位置之间移动。在一些这样的实施例中，提升滑撬70的提升致动器74可以各自通过例如但不限于销连接而机械地联接至井架100的一个或多个对应的井架提升点112。提升致动器74可以伸出或缩回以将井架100分别移动到升起位置或降下位置。在一些实施例中，井架100可以在基本上平行于横向廊道轴线 18或基本上垂直于横向廊道轴线18的方向上降下。

在一些实施例中，井架100可以由两个或更多个井架子部件构成，在图1至图10中描绘为井架子部件100a-d。在一些实施例中，为了运输井架100，井架子部件100a-d可以在井架100处于降下位置时彼此脱离并且可以各自单独地运输。在一些实施例中，如下面进一步讨论的，联接至井架100的一件或多件设备可以在运输期间保留在井架子部件100a-d的一个或多个中，以例如但不限于减少需要运输的负载的数量并减少装配或拆卸钻机10所花费的时间。在一些实施例中，井架子部件100a-d可以在到达井场5时机械地联接以形成井架100。在一些实施例中，井架子部件100a- d可以使用例如但不限于销连接114来机械地联接。

在一些实施例中，一个或多个钻探机可以机械地联接至井架100，并且可以用于升起和降下正用于钻探井眼的钻柱，用于使钻柱旋转，用于定位要添加到钻柱或从钻柱移除的管状构件或其他工具，以及用于构成或断开管状构件之间的连接。在一些实施例中，这样的机器可以包括顶部驱动器、升降机或其他提升机构。

在一些实施例中，钻机10可以包括上部钻探机(UDM)121。可以在钻探操作期间使用UDM 121，以例如但不限于升起和降下管状构件。如本文所用，管状构件可以包括钻杆、钻铤、套管或钻柱的其他部件或添加到钻柱或从钻柱移除的部件。在一些实施例中，UDM 121可以包括UDM夹具123。UDM夹具123可以用于例如但不限于在钻探操作期间接合管状构件。UDM 121可以适合于使由UDM夹具123接合的管状构件旋转。在一些实施例中，UDM 121可以包括UDM卡瓦125。UDM卡瓦125可以定位成接合管状构件，以例如但不限于允许UDM 121使管状构件相对于井架 100垂直移动。在一些实施例中，UDM 121可以包括UDM小齿轮127。 UDM小齿轮127可以接合井架100的齿条106。UDM小齿轮127可以由一个或多个马达(包括例如但不限于液压马达或电动马达)驱动，以便使 UDM 121沿着井架100垂直移动。

在一些实施例中，井架100可以包括下部钻探机(LDM)131。可以在钻探操作期间使用LDM 131，以例如但不限于升起和降下管状构件。如本文所用，管状构件可以包括钻杆、钻铤、套管或钻柱的其他部件或添加到钻柱或从钻柱移除的部件。在一些实施例中，LDM 131可以包括LDM夹具133。LDM夹具133可以用于例如但不限于在钻探操作期间接合管状构件。LDM 131可以适合于使由LDM夹具133接合的管状构件旋转。在一些实施例中，LDM 131可以包括LDM卡瓦135。LDM卡瓦135可以定位成接合管状构件，以例如但不限于允许LDM 131使管状构件相对于井架 100垂直移动。在一些实施例中，LDM 131可以包括LDM小齿轮137。 LDM小齿轮137可以接合井架100的齿条106。LDM小齿轮137可以由一个或多个马达(包括例如但不限于液压马达或电动马达)驱动，以便使 LDM 131沿着井架100垂直移动。

简要地参考图12，在一些实施例中，井架100还可以包括连续钻探单元(CDU)161。CDU 161可以机械地联接至LDM 131的上端。CDU 161的构造和操作在下文中进一步描述。

再次参考图2，在一些实施例中，UDM 121和LDM 131可以各自相对于井架100独立地移动。在一些实施例中，可以操作UDM 121和LDM 131以在钻机操作(包括例如但不限于钻探、下钻和起钻操作)期间构成和断开管状构件之间的连接。在一些实施例中，UDM 121和LDM 131可以各自定位成使得由UDM 121或由LDM 131支撑或夹持的管件与井架 100的前部对齐，且因此与井架100的齿条106对齐。

在一些实施例中，井架100可以包括上部泥浆组件(UMA)141。UMA 141可以包括钻探泥浆供给管143，该钻探泥浆供给管适合于将钻井液供应到由UDM 121夹持的管状构件。钻探泥浆供给管143可以流体地联接至由UDM 121夹持的管状构件，并且可以例如但不限于用于在钻探操作的各部分期间将钻井液供应到钻柱。在一些实施例中，UMA 141可以包括泥浆组件小齿轮145(在图12中示出)。泥浆组件小齿轮145可以接合井架100的齿条106。在一些实施例中，泥浆组件小齿轮145可以由一个或多个马达(包括例如但不限于液压马达或电动马达)驱动，以便使UMA 141沿着井架100垂直移动。在其他实施例中，UMA 141可以由UDM121 移动。在其他实施例中，UMA 141可以使用单独的起重机(诸如气动起重机)来移动。这种起重机可以包括定位在井架100上的滑车轮。

在一些实施例中，为了折卸井架100以便运输，可以将井架100的各部件重新定位在井架100内，使得每个部件都定位在特定的井架子部件 100a-d内，如下所述。以下讨论意味着这种折卸操作的示例，并且不旨在限制本公开的范围，因为在本公开的范围内可以考虑部件和井架子部件的其他布置方式。

在这种拆卸操作中，可以从井架100的所有部件移除任何管状构件。在一些实施例中，LDM 131可以下降到第一井架子部件100a中。在一些实施例中，第一井架子部件100a可以是井架子部件100a-d中的最下面的一个。可以使用LDM小齿轮137来降下LDM 131。在一些实施例中，可以将CDU 161从LDM 131移除，并且可以将其与井架100的其余部分分开运输。

在一些实施例中，UDM 121可以下降到第二井架子部件100b中。在一些实施例中，第二井架子部件100b可以是井架子部件100a-d中的第二最下面的一个。可以使用UDM小齿轮127来降下UDM 121。在一些实施例中，UMA 141可以定位在第三井架子部件100c内。在一些实施例中，第三井架子部件100c可以是井架子部件100a-d中的第三最下面的一个。在一些实施例中，可以使用UDM 121、泥浆组件小齿轮145或另一起重机 (诸如气动起重机)中的一个或多个来定位UMA 141。

在一些实施例中，如本文在上面所讨论的，井架100的井架子部件 100a-100d可以脱离，使得每个井架子部件100a-100d，包括定位在其中的井架100的任何部件，都可以单独地运输。每个井架子部件100a-100d可以例如但不限于由卡车拖曳拖车运输。在这样的实施例中，第一井架子部件100a可以用LDM 131运输，第二井架子部件100b可以用UDM 121运输，并且第三井架子部件100c可以用UMA 141运输。在一些实施例中，每个井架子部件100a-100d的长度都可以选择成使得被输送部分的总重量在期望的最大重量内。在一些实施例中，每个井架子部件100a-100d的长度都可以选择成使得其长度和重量符合一个或多个运输规则，包括例如但不限于允许负载额定值。在一些实施例中，这样的布置方式可以允许另外太重而不能作为单个负载运输的部件被分成多个负载。

在一些实施例中，一旦井架100完全装配到钻机10，则CDU 161可以机械地联接至LDM 131的上端。如图11中的横截面所示，CDU 161可以包括下部密封件壳体163。下部密封件壳体163可以将CDU 161机械地联接至LDM 131。下部密封件165可以定位在下部密封件壳体163内，并且可以定位成抵靠管状构件200的上端密封。在一些实施例中，管状构件 200可以是钻柱的最上面的管状构件。在一些实施例中，下部密封件165 可以定位成抵靠管状构件200密封，而管状构件200在钻探操作期间被 LDM夹具133和LDM卡瓦135中的一个或两个夹持(图11中未示出)。下部密封件壳体163可以机械地联接至循环壳体167。循环壳体 167可以包括一个或多个流体入口169，该一个或多个流体入口定位成允许钻井液进入循环壳体167的内部并流入管状构件200中，从而限定下部流动路径。

循环壳体167可以机械地联接至阀壳体171。阀壳体171容纳阀 173，该阀定位成在关闭时将CDU 161的内部的在阀173下方的部分(限定下部腔室175)与CDU 161的内部的在阀173上方的部分(限定上部腔室177)隔开。下部腔室175可以限定在阀173和下部密封件165之间，并且可以与入口169流体连通。在一些实施例中，阀173可以为挡板阀。

阀壳体171可以机械地联接至外部延伸筒179。外部延伸筒179可以围绕内部延伸筒181定位。内部延伸筒181可以在外部延伸筒179内在缩回构型(如图11所示)和伸出构型之间可伸缩地滑动，如下面进一步讨论的。

内部延伸筒181的上端可以机械地联接至倒置卡瓦组件183。倒置卡瓦组件183可以包括卡瓦座185和一个或多个楔形物187，该一个或多个楔形物定位成夹持管状构件，如下面进一步讨论的。内部延伸筒181也可以机械地联接至上部密封件189。上部密封件189可以定位成抵靠由倒置卡瓦组件183保持的管状构件的外表面密封。上部密封件189可以限定上部腔室177的上端。在一些实施例中，下部密封件壳体163、下部密封件 165、循环壳体167、阀壳体171、阀173、外部延伸筒179、内部延伸筒181、倒置卡瓦组件183和上部密封件189可以限定CDU 161的旋转部分并且可以通过由倒置卡瓦组件183保持的管状构件的旋转而作为一个单元旋转。

在一些实施例中，CDU 161可以包括非旋转外壳组件191。外壳组件 191可以包括下部壳体193和上部壳体195。与下部密封件壳体163类似，下部壳体193可以机械地联接至LDM 131。上部壳体195可以通过一个或多个线性致动器197联接至下部壳体193，以使上部壳体195相对于下部壳体193轴向地移动。在一些实施例中，线性致动器197可以是液压活塞、机电致动器或任何其他合适的装置。

在一些实施例中，下部密封件壳体163、下部密封件165、循环壳体 167、阀壳体171、阀173和外部延伸筒179可以可旋转地机械地联接至下部壳体193。在一些实施例中，内部延伸筒181、倒置卡瓦组件183和上部密封件189可以机械地联接至上部壳体195。在一些实施例中，一个或多个轴承可以定位在CDU 161的旋转部分的部件和外壳组件191的部件之间。

上部壳体195可以在伸出构型和缩回构型之间轴向地移动，以限定 CDU 161的伸出构型和缩回构型。随着上部壳体195移动，内部延伸筒 181相对于外部延伸筒179移动，同时保持密封件，从而保持上部腔室 177。

在操作期间，管状构件可以***到CDU 161中，使得管状构件的下端定位在阀173上方在上部腔室177内，而上部壳体195处于伸出构型并被倒置卡瓦组件183和上部密封件189夹持。然后，上部壳体195可以相对于下部壳体193轴向地移动到缩回构型，从而将管状构件的下端推动穿过阀173进入下部腔室175。在一些实施例中，管状构件的下端可以定位成与管状构件200接触，以便在它们之间构成螺纹连接。同样，一旦连接断开，则上部壳体195可以移动到伸出构型，从而将上部管状构件的下端从下部腔室175移动到上部腔室177中，因而允许阀173关闭并将下部腔室 175与上部腔室177隔离。

在一些实施例中，如上所述，具有井架100的钻机10可以在正常钻探操作期间使用，包括例如但不限于常规钻探、下钻和起钻或其他操作。在一些这样的实施例中，UDM 121或LDM 131可以用于提升钻柱、定位钻柱和使钻柱旋转。在一些实施例中，UDM 121或LDM131可以用于构成或断开钻杆连接，以在使用或不使用UMA 141和CDU 161的情况下相对于钻柱添加或移除管状构件，如下文所述。钻杆处理机组件60可以用于在这样的操作期间添加或移除管件。

在一些实施例中，可以在连续钻探操作期间使用钻机10。在这样的实施例中，UDM121、LDM 131、UMA 141和CDU 161可以用于在钻探操作期间使钻井液连续地循环通过钻柱，而不会在将附加管状构件添加到钻柱的过程中，停止或减缓钻柱的旋转或穿透地下地层。

例如，图12至图21描绘了与本公开的实施例一致的连续钻探操作，如下进一步描述的。

图12描绘了在连续钻探操作期间，在UDM 121正在处理钻探操作的循环阶段中的钻机10。在一些实施例中，钻轴延伸部151可以定位在 UDM 121内。钻轴延伸部151可以由UDM夹具123和UDM卡瓦125接合。钻轴延伸部151可以联接至UMA 141，使得UMA 141允许钻井液流入钻轴延伸部151中，从而限定上部流动路径。如图12所示，钻轴延伸部151螺纹地联接至钻柱201的上端，使得UDM 121对钻轴延伸部151 的旋转传递到钻柱201，并且使得来自UMA 141的钻井液循环通过钻柱 201。在一些实施例中，诸如在钻机10用于常规钻探的实施例中，UMA 141可以直接向钻柱201供应钻井液。UDM 121使钻柱201以期望的钻探速度旋转并随着钻柱201穿透到地下地层中更远而向下移动。在此阶段， LDM 131和CDU 161不与钻柱201接合。具体地，LDM夹具133、LDM 卡瓦135、下部密封件165、倒置卡瓦组件183和上部密封件189从钻柱 201脱离。CDU 161可以处于缩回构型。从下部流动路径到入口169的流体供应关闭，并且钻柱201的重量由UDM 121支撑。

如图13和图13A所示，LDM 131可以向上移动到钻柱201的上端位于CDU 161的下部腔室175内的位置，同时钻轴延伸部151延伸穿过上部腔室177并进入CDU 161的下部腔室175。LDM 131可以向下移动，使得尽管在钻探操作期间钻柱201和UDM 121向下运动，但仍保持这种对齐。

一旦LDM 131如此对齐，LDM 131可以开始使LDM夹具133和 LDM卡瓦135以一定速度旋转，以与钻柱201的旋转(即，钻探速度)匹配。一旦旋转速率匹配，则LDM夹具133和LDM卡瓦135可以各自被致动以接合钻柱201。因此，钻柱201的重量可以从UDM 121传递到LDM131，同时两者都接合钻柱201。可以致动倒置卡瓦组件183和上部密封件 189以接合钻轴延伸部151，并且可以致动下部密封件165以接合钻柱 201，如图13B所示。CDU 161的旋转部件可以通过钻轴延伸部151以钻探速度的旋转来旋转。然后，可以打开下部流动路径以将钻井液通过入口 169引入CDU 161的上部腔室177和下部腔室175中，从而使其中的压力与钻柱201中的压力相等，如图13C所示。

然后，钻轴延伸部151和钻柱201之间的螺纹连接可以断开。随着 LDM 131使钻柱201以钻探速度旋转，UDM 121可以减慢钻轴延伸部151 的旋转，从而导致钻柱201和钻轴延伸部151之间的螺纹连接断开，如图 14和图14A所示。UDM 121可以相对于LDM 131向上移动以解决螺纹连接的脱离。同样地，CDU 161可以部分地延伸以解决螺纹连接的脱离。在其他实施例中，一个或多个垂直缸可以作为UDM 121或LDM 131的一部分而被包括在内，以解决螺纹连接的脱离。一旦钻柱201与钻轴延伸部 151断开连接，则钻井液可以经由入口169从下部流动路径进入钻柱 201，并且可以关闭通过UMA 141的上部流动路径。一旦连接断开，则 UDM 121对钻轴延伸部151的旋转可以停止。此时，LDM 131承受所有重量并在钻柱201上提供旋转力。

然后，CDU 161可以充分延伸，使得钻轴延伸部151的下端向上移出下部腔室175并进入CDU 161的上部腔室177，如图15和图15A所示。阀173可以关闭，从而将下部腔室175与上部腔室177隔离。可以使上部腔室177减压并且可以排出上部腔室177和钻轴延伸部151内的流体。倒置卡瓦组件183和上部密封件189可以从钻轴延伸部151脱离，如图15B 所示。UDM121从钻柱201脱离并且可以相对于井架100移动到升起位置，同时LDM 131运行钻探操作，如图16所示。

钻杆处理机组件60可以将要添加到钻柱201的管件(被定义为下一个钻杆203)移动到适当位置并允许其螺纹联接至钻轴延伸部151的下端，如图17所示。在一些实施例中，钻轴延伸部151和下一个钻杆203 之间的连接可以通过UDM 121对钻轴延伸部151的旋转来构成。在其他实施例中，钻杆处理机组件60可以使下一个钻杆203相对于钻轴延伸部 151旋转。

UDM 121可以向下移动成使得下一个钻杆203的下端被***CDU 161的上部腔室177中，如图18和图18A所示。倒置卡瓦组件183和上部密封件189可以抵靠下一个钻杆203接合，如图18B所示。可以打开通过 UMA 141的上部流动路径，从而将钻井液引入CDU 161的上部腔室177 中，并使上部腔室177内的压力与下部腔室175内的压力相等，如图18C 所示。

然后，CDU 161可以部分地缩回，从而使下一个钻杆203的下端延伸到下部腔室175中并打开阀173，如图19和图19A所示。

然后，可以构成下一个钻杆203和钻柱201之间的螺纹连接。UDM 121可以使钻轴延伸部151和下一个钻杆203以高于钻柱201由LDM 131 旋转的钻探速度的速度旋转，从而限定构成速度。随着下一个钻杆203螺纹联接至钻柱201，UDM 121可以降下并且CDU 161可以缩回，如图20 和图20A所示。一旦螺纹连接完成，UDM 121可以减慢以使钻轴延伸部 151和钻柱201(现在包括下一个钻杆203)以钻探速度旋转。可以关闭通过入口169的下部流动路径，并且可以从CDU 161的上部腔室177和下部腔室175排出钻井液，如图20B所示。钻柱201的重量可以从LDM 131 传递到UDM 121，同时两者都被接合。然后，UDM 121和CDU 161可以从钻柱201脱离，如图21和图21A所示。具体地，LDM夹具133、LDM 卡瓦135、下部密封件165、倒置卡瓦组件183和上部密封件189可以从钻柱201脱离。LDM 131的旋转可以停止。可以在每次将附加钻杆添加到钻柱201时，重复该操作。

在一些实施例中，可以在下钻或起钻操作期间进行类似的操作，同时保持钻柱的连续泥浆循环或旋转。

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精神和范围，并且它们可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下进行各种改变、替换和变更。