БУРОВАЯ УСТАНОВКА И СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ
DRILLING RIG AND METHOD OF APPLICATION OF DRILLING RIG

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА СВЯЗАННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Данная заявка является заявкой па патент, которая испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США № 62/700,704, поданной 19 июля 2018 г., которая полностью включена в данное описание посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Данное раскрытие в целом относится к буровым установкам, а именно к конструкциям буровых установок для бурения при разведке нефти и газа и добывающей промышленности.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0003] Наземные буровые установки могут быть выполнены с возможностью перемещения в разные места для бурения нескольких скважин в пределах одной и той же области, традиционно известной как буровая площадка. В определенных ситуациях наземные буровые установки могут перемещаться через уже пробуренную скважину, для которой имеется установленный на месте оголовок скважины. Кроме того, размещение мачтовой вышки на наземных буровых установках может оказать влияние на буровую деятельность. Например, в зависимости от расположения мачтовой вышки на буровой установке, существующий оголовок скважины может мешать расположению наземного оборудования, такого как, например, существующие оголовки скважины, а также может мешать подъему и опусканию оборудования, необходимого для работ. В заявке на патент США 2014/0224543 А1, кл. Е21В 7/02, опубл. 14.08.2014, описана буровая установка, которая является ближайшим аналогом заявленной буровой установки. Эта буровая установка содержит пол, имеющий V-образную дверь, сторону пола, включающую в себя V-образную дверь, определяющую сторону V-образной двери пола буровой установки, причем V-образная дверь имеет ось V-образной двери, определенную как перпендикуляр к стороне V-образной двери пола буровой установки; первую опорную конструкцию и вторую опорную конструкцию, при этом пол буровой установки поддерживается первой и второй опорными конструкциями, причем пол буровой установки, первая опорная конструкция и вторая опорная конструкция образуют стоечно-балочную конструкцию, а открытое пространство между первой и второй опорными конструкциями и ниже пола буровой установки определяет поперечный коридор, имеющий ось поперечного коридора, при этом ось поперечного коридора является перпендикулярной к оси V-образной двери; и мачтовую вышку, механически соединенную в одной или большем количестве точек крепления мачтовой вышки с одним или большим количеством из следующего: пол буровой установки, первая опорная конструкция или вторая опорная конструкция, при этом мачтовая вышка содержит несущий каркас, имеющий открытую сторону, определяющую сторону V-образной двери мачтовой вышки, причем сторона V-образной двери мачтовой вышки совпадает по направлению с V-образной дверью, при этом мачтовая вышка содержит одну или большее количество стоек, соединенных с несущим каркасом на стороне V-образной двери. В этой буровой установке существующий оголовок скважины может мешать расположению наземного оборудования, а также он может мешать подъему и опусканию оборудования, необходимого для работ. Также в этой заявке описан способ применения буровой установки, описанной выше.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] Данное раскрытие обеспечивает буровую установку. Буровая установка может содержать пол буровой установки, имеющий V-образную дверь. Сторона пола буровой установки, содержащая V-образную дверь, может определять сторону V-образной двери пола буровой установки. Указанная V-образная дверь может иметь ось V-образной двери, определенную как перпендикуляр к стороне V-образной двери пола буровой установки. Буровая установка может содержать первую опорную конструкцию и вторую опорную конструкцию. Пол буровой установки может поддерживаться первой и второй опорными конструкциями. Пол буровой установки, первая опорная конструкция и вторая опорная конструкция могут образовывать стоечно-балочную конструкцию. Открытое пространство между первой и второй опорными конструкциями и под полом буровой установки может определять поперечный коридор, имеющий ось поперечного коридора. Ось поперечного коридора может быть перпендикулярна оси V-образной двери. Буровая установка может содержать мачтовую вышку, механически соединенную в одной или большем количестве точек крепления мачтовой вышки с одним или большим количеством из следующего: пол буровой установки, первая опорная конструкция или вторая опорная конструкция. Мачтовая вышка может содержать несущий каркас, имеющий открытую сторону, определяющую сторону V-образной двери мачтовой вышки, совпадающую по направлению с V-образной дверью. Мачтовая вышка может содержать одну или большее количество стоек, соединенных с несущим каркасом на стороне V-образной двери. Буровая установка может содержать нижнюю буровую машину (НЕМ), соединенную с мачтовой вышкой и перемещаемую относительно нее в вертикальном направлении. Буровая установка может содержать блок непрерывного бурения (БНБ), механически связанный с НБМ. Буровая установка может содержать верхнюю буровую машину (ВБМ), соединенную с мачтовой вышкой и перемещаемую относительно нее в вертикальном направлении. Буровая установка может содержать верхний узел бурового раствора (УБР), соединенный с мачтовой вышкой и перемещаемый относительно нее в вертикальном направлении. Указанный УБР может содержать трубу для подачи бурового раствора, выполненную с возможностью подачи бурового раствора в трубный элемент, удерживаемый с помощью указанной ВБМ, определяющей верхний путь потока.
[0005] Данное раскрытие также предоставляет способ. Указанный способ может включать в себя размещение буровой установки на буровой площадке. Буровая установка может содержать пол буровой установки, имеющий V-образную дверь. Сторона пола буровой установки, содержащая V-образную дверь, может определять сторону V-образной двери пола буровой установки. Указанная V-образная дверь может иметь ось V-образной двери, определенную как перпендикуляр к стороне V-образной двери пола буровой установки. Буровая установка может содержать первую опорную конструкцию и вторую опорную конструкцию. Пол буровой установки может поддерживаться первой и второй опорными конструкциями. Пол буровой установки, первая опорная конструкция и вторая опорная конструкция могут образовывать стоечно-балочную конструкцию. Открытое пространство между первой и второй опорными конструкциями и под полом буровой установки может определять поперечный коридор, имеющий ось поперечного коридора. Ось поперечного коридора может быть перпендикулярна оси V-образной двери. Буровая установка может содержать мачтовую вышку, механически соединенную в одной или большем количестве точек крепления мачтовой вышки с одним или большим количеством из следующего: буровая площадка, первая опорная конструкция или вторая опорная конструкция. Мачтовая вышка может содержать несущий каркас, имеющий открытую сторону, определяющую сторону V-образной двери мачтовой вышки, совпадающую по направлению с V-образной дверью. Мачтовая вышка может содержать одну или большее количество стоек, соединенных с несущим каркасом со стороны V-образной двери. Буровая установка может содержать нижнюю буровую машину (НБМ), соединенную с мачтовой вышкой и перемещаемую относительно нее в вертикальном направлении. Буровая установка может содержать блок непрерывного бурения (БНБ), механически связанный с НБМ. Буровая установка может содержать верхнюю буровую машину (ВБМ), соединенную с мачтовой вышкой и перемещаемую относительно нее в вертикальном направлении. Буровая установка может содержать верхний узел бурового раствора (УБР), соединенный с мачтовой вышкой и перемещаемый относительно нее в вертикальном направлении. Указанный УБР может содержать трубу для подачи бурового раствора, выполненную с возможностью подачи бурового раствора в трубный элемент, удерживаемый с помощью указанной ВБМ, определяющей верхний путь потока. Способ также может включать в себя непрерывное бурение ствола скважины с использованием буровой установки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0006] Данное раскрытие лучше всего понято из следующего подробного описания при чтении с сопровождающими фигурами. Подчеркивается, что в соответствии с общепринятой практикой в отрасли различные отличительные признаки не изображены в масштабе. Фактически, размеры различных отличительных признаков могут быть произвольно увеличены или уменьшены для ясности обсуждения.
[0007] На фиг. 1-3 показаны виды в перспективе буровой установки, соответствующие по меньшей мере одному варианту реализации данного изобретения.
[0008] На фиг. 4 показан вертикальный вид со стороны V-образной двери буровой установки в соответствии с фиг. 1-3.
[0009] На фиг. 5 показан вертикальный вид со стороны кабины бурильщика буровой установки в соответствии с фиг. 1-3.
[0010] На фиг. 6 показан вертикальный вид задней части буровой установки в соответствии с фиг. 1-3.
[0011] На фиг. 7 показан вертикальный вид с нерабочей стороны буровой установки боковой части бурильной установки в соответствии с фиг. 1-3.
[0012] На фиг. 8 показан вид сверху буровой установки в соответствии с фиг. 1-3.
[0013] На фиг. 9 показан вид сверху в разрезе опорных конструкций буровой установки в соответствии с фиг. 1-3.
[0014] На фиг. 10 показан частичный вид сбоку мачтовой вышки и вспомогательной мачтовой вышки буровой установки в соответствии с фиг. 1-3.
[0015] На фиг. 11 показан вид в поперечном разрезе блока непрерывного бурения (БНБ), соответствующий по меньшей мере одному варианту реализации данного раскрытия.
[0016] На фиг. 12-21А показана буровая установка в соответствии с фиг. 1 на различных этапах непрерывных буровых работ.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0017] Следует понимать, что нижеследующее раскрытие предоставляет множество различных вариантов реализации изобретения или примеров для реализации различных отличительных признаков различных вариантов реализации изобретения. Конкретные примеры компонентов и устройств описаны ниже для упрощения данного раскрытия. Это, конечно, всего лишь примеры и они не предназначены для ограничения. Кроме того, данное раскрытие может повторять ссылочные позиции и/или буквы в различных примерах. Это повторение предназначено для простоты и ясности и само по себе не диктует отношения между различными вариантами осуществления изобретения и/или конфигурациями, которые обсуждались.
[0018] На фиг. 1-10 показаны виды в перспективе буровой установки 10. Буровая установка 10 может быть расположена на буровой площадке 5. Буровая площадка 5 может содержать один или большее количество оголовков 7 скважины. В некоторых случаях оголовки 7 скважины могут располагаться линейно вдоль буровой площадки 5. Каждый оголовок 7 скважины может быть верхним концом ствола скважины, проходящей вглубь Земли, или может представлять собой место, в котором такой ствол скважины будет пробурен буровой установкой 10. В некоторых вариантах реализации изобретения каждый оголовок 7 скважины может содержать один или большее количество компонентов, таких как фонтанная арматура 8 или противовыбросовый превентор (ПВП) 9. В некоторых вариантах реализации изобретения, как дополнительно обсуждается в данном документе ниже, буровая установка 10 может быть выполнена с возможностью перемещения внутри буровой площадки 5, например и без ограничения, для использования с каждым оголовком 7 скважины при буровых работах или иным образом.
[0019] Буровая установка 10 может содержать пол 12 буровой установки и одну или большее количество опорных конструкций 14. Опорные конструкции 14 могут быть расположены для поддержки пола 12 буровой установки и других компонентов буровой установки 10, как дополнительно обсуждается ниже, над уровнем земли. В некоторых вариантах реализации изобретения опорные конструкции 14 могут содержать компоненты, обеспечивающие возможность буровой установке 10 проходить через буровую площадку 5, как более подробно обсуждается в данном документе ниже.
[0020] В некоторых вариантах реализации изобретения опорные конструкции 14 могут быть расположены таким образом, что опорные конструкции 14 и пол 12 буровой установки образуют стоечно-балочную конструкцию. Открытое пространство между опорными конструкциями 14 и под полом 12 буровой установки может определять по меньшей мере один поперечный коридор 16, обозначенный на фиг. 1-10 осью 18 поперечного коридора. В некоторых вариантах реализации изобретения буровая установка 10 может быть ориентирована таким образом, чтобы ось 18 поперечного коридора являлась по существу совпадающей по направлению с оголовками 7 скважин буровой площадки 5. При таком расположении, когда буровая установка 10 движется через буровую площадку 5 вдоль линии оголовков 7 скважин, таким образом, например и без ограничения, чтобы перейти от бурения первого оголовка 7 скважины к бурению второго оголовка 7 скважины, буровая установка 10 может двигаться линейно в направлении оси 18 поперечного коридора. Поскольку в поперечном коридоре 16 расположены не зафиксированные компоненты опорных конструкций 14 или пола 12 буровой установки, буровая установка 10 может не задевать какие-либо компоненты оголовков 7 скважин, такие как, например, и без ограничений, фонтанная арматура 8. В некоторых вариантах реализации изобретения, показанных на фиг. 1-10, буровая установка 10 может содержать две опорные конструкции 14, которые определяют один поперечный коридор 16. В некоторых вариантах реализации изобретения буровая установка 10 может содержать большее количество опорных конструкций 14, предназначенных для определения двух или более поперечных коридоров 16, каждый из которых имеет отдельную ось 18 поперечного коридора, вдоль которой буровая установка 10 может линейно перемещаться и избегать нежелательного контакта с любыми компонентами оголовков 7 скважин.
[0021] В некоторых вариантах реализации изобретения пол 12 буровой установки может содержать V-образную дверь 20. V-образная дверь 20 может быть открытой частью одной стороны пола 12 буровой установки, через которую проходят трубные элементы, такие как обсадная колонна, бурильная труба или другие инструменты, когда они поднимаются или опускаются из буровой установки 10. V-образная дверь 20 может быть физическим отверстием в полу 12 буровой установки или в противном случае может быть обозначенной областью пола 12 буровой установки без другого оборудования, которое будет препятствовать движению трубных элементов и других инструментов. В некоторых вариантах реализации изобретения трубные элементы могут быть введены в буровую установку 10 с использованием опорного устройства 22 системы 24 мостков. Опорное устройство 22 или другая соответствующая конструкция, например, скользящая направляющая системы 24 мостков может механически соединяться со стороной пола 12 буровой установки, которая содержит V-образную дверь 20, определенную как сторона 26 V-образной двери пола 12 буровой установки. Система 24 мостков может использоваться для хранения трубных элементов и других инструментов на уровне земли до того, как трубные элементы и другие инструменты вводятся в буровую установку 10 через V-образную дверь 20. В некоторых вариантах реализации изобретения опорное устройство 22 и система 24 мостков могут проходить от V-образной двери 20 пола 12 буровой установки в направлении по существу перпендикулярном стороне 26 V-образной двери пола 12 буровой установки, при этом указанное направление определяет ось 28 V-образной двери. В некоторых вариантах реализации изобретения пол 12 буровой установки и опорные конструкции 14 могут быть расположены таким образом, что ось 28 V-образной двери по существу перпендикулярна оси 18 поперечного коридора. В такой конструкции система 24 мостков расположена в месте на буровой площадке 5 рядом с буровой установкой 10, но не в соответствии с линией оголовков 7 скважин, что позволяет избежать нежелательного контакта между системой 24 мостков и оголовками 7 скважин.
[0022] В некоторых вариантах реализации изобретения каждая опорная конструкция 14 может быть выполнена с возможностью перемещения между поднятым положением и опущенным положением. В таком варианте реализации изобретения пол 12 буровой установки и другие компоненты буровой установки 10 соединенные с ним могут перемещаться между поднятым положением и опущенным положением. В некоторых вариантах реализации изобретения поднятое положение, как показано на фиг. 1-10, может использоваться, когда буровая установка 10 находится в эксплуатации, так что существует достаточный зазор между уровнем земли и полом 12 буровой установки, чтобы позволить полу 12 буровой установки проходить без задевания любого оборудования, необходимого для операции бурения, такого как, например, и без ограничения, ПВП 9, расположенный на оголовке 7 скважины. В некоторых вариантах реализации изобретения опущенное положение может использоваться при «монтаже» или «демонтаже» буровой установки 10 после транспортировки или при подготовке к транспортировке. Опускание пола 12 буровой установки может, например, и без ограничения, облегчать доступ к компонентам пола 12 буровой установки или оборудованию или конструкциям, связанных с полом 12 буровой установки, с уровня земли. В некоторых вариантах реализации изобретения путем опускания опорных конструкций 14 общая высота опорных конструкций 14 может быть уменьшена для транспортировки.
[0023] В некоторых вариантах реализации изобретения каждая опорная конструкция 14 может содержать нижний постамент 50. Нижний постамент 50 может находиться в контакте с землей и может выдержать вес остальной части опорной конструкции 14 и буровой установки 10. В некоторых вариантах реализации изобретения, каждая опорная конструкция 14 может содержать одну или большее количество опорных балок 52. Каждая опорная балка 52 может шарнирно соединяться с нижним постаментом 50 в нижнем шарнирном узле 54 и с полом 12 буровой установки в верхнем шарнирном узле 56. В некоторых вариантах реализации изобретения опорные балки 52 могут образовывать связи между нижним постаментом 50 и полом 12 буровой установки, которые позволяют полу 12 буровой установки перемещаться между опущенным положением и поднятым положением при повороте опорных балок 52 относительно нижнего постамента 50 и пола 12 буровой установки. В некоторых вариантах реализации изобретения опорные балки 52 могут быть расположены таким образом, что пол 12 буровой установки остается в целом параллельным земле во время перехода между опущенным и поднятым положениями. В таком варианте реализации изобретения опорные балки 52, нижний постамент 50 и пол 12 буровой установки могут представлять собой звенья в параллелограммной связи.
[0024] В некоторых вариантах реализации изобретения одна или большее количество диагональных опорных балок 58 могут проходить между нижними постаментами 50 и полом 12 буровой установки, чтобы, например, и без ограничения, удерживать пол 12 буровой установки в поднятом положении.
[0025] В некоторых вариантах реализации изобретения опорные конструкции 14 могут содержать один или большее количество механизмов для перемещения буровой установки 10 через буровую площадку 5. Например, и без ограничения, в некоторых вариантах реализации изобретения опорные конструкции 14 могут содержать исполнительные механизмы 30 для шагания, как наиболее четко изображено на фиг. 9. Исполнительные механизмы 30 для шагания могут быть расположены в нижних постаментах 50. В некоторых вариантах реализации изобретения исполнительные механизмы 30 для шагания могут быть выполнены с возможностью подъема нижних постаментов 50 от земли, перемещения буровой установки 10 на небольшое расстояние и опускания нижних постаментов 50 на землю. Посредством многократного приведения в действие исполнительных механизмов 30 для шагания указанным образом, буровая установка 10 может перемещаться через буровую площадку 5. В некоторых вариантах реализации изобретения исполнительные механизмы 30 для шагания могут использоваться для перемещения буровой установки 10 между оголовками 7 скважин. В некоторых вариантах реализации изобретения исполнительные механизмы 30 для шагания могут использоваться для перемещения буровой установки 10 вдоль оси 18 поперечного коридора. В некоторых вариантах реализации изобретения исполнительные механизмы 30 для шагания могут вращаться, позволяя исполнительным механизмам 30 для шагания перемещать буровую установку 10 в направлениях, отличных от оси 18 поперечного коридора.
[0026] В некоторых вариантах реализации изобретения буровая установка 10 может содержать дополнительное оборудование, механически соединенное с полом 12 буровой установки, опорными конструкциями 14 или обоими из них. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения одна или большее количество из кабины 40 бурильщика и штуцерной 42 могут быть расположены на или быть консольно-закрепленными на полу 12 буровой установки. В некоторых вариантах реализации изобретения блок 44 дегазатора бурового раствора и блок 46 лестницы шахтного типа могут механически соединяться с полом 12 буровой установки и проходить вертикально вниз от пола 12 буровой установки до уровня земли. В некоторых вариантах реализации изобретения блок 47 силовой гидравлической установки и аккумуляторный блок 48 могут механически соединяться с опорными конструкциями 14 и могут быть консольно-закрепленными или иным образом поддерживаться опорными конструкциями 14. В некоторых вариантах реализации изобретения к буровой установке 10 может быть присоединено дополнительное оборудование, включающее в себя, например, и без ограничения, емкости для бурового раствора, емкости для долива, технологические емкости, технологическое оборудование для бурового раствора, компрессоры, приводы с регулируемой частотой или катушки для подъемного каната. В некоторых вариантах реализации изобретения оборудование, соединенное с буровой установкой 10, включающее, например, и без ограничения, кабину 40 бурильщика, штуцерную 42, блок 44 дегазатора бурового раствора, блок 46 лестницы шахтного типа, блок 47 силовой гидравлической установки и аккумуляторный блок 48 могут перемещаться вместе с буровой установкой 10 при ее перемещении через буровую площадку 5. В некоторых вариантах реализации изобретения буровая установка 10 может содержать один или большее количество подъемников или другого оборудования, соединенного с нижней стороной пола 12 буровой установки, для транспортировки ПВП 9 вместе с буровой установкой 10 при ее перемещении через буровую площадку 5.
[0027] В некоторых вариантах реализации изобретения пол 12 буровой установки может перемещаться между поднятым и опущенным положением с помощью одного или большего количества гидравлических цилиндров. В некоторых вариантах реализации изобретения гидравлические цилиндры могут проходить между одним или большим количеством нижних постаментов 50 и полом 12 буровой установки. В некоторых вариантах реализации изобретения подъемный блок 70 может быть механически связан с буровой установкой 10. В некоторых вариантах реализации изобретения подъемный блок 70 может содержать основание 72 подъемного блока. Основание 72 подъемного блока может механически соединяться с одной или большим количеством опорных конструкций 14. Подъемный блок 70 может содержать один или большее количество подъемных исполнительных механизмов 74, которые могут быть гидравлическими цилиндрами, соединенными с основанием 72 подъемного блока. Подъемные исполнительные механизмы 74 могут быть шарнирно соединены с основанием 72 подъемного блока. В некоторых вариантах реализации изобретения каждый из подъемных исполнительных механизмов 74 может быть механически соединен с одной или большим количеством соответствующих точек 76 для подъема пола буровой установки для пола 12 буровой установки, например, и без ограничения, посредством штифтового соединения. Подъемные исполнительные механизмы 74 могут быть выдвинуты или втянуты для перемещения пола 12 буровой установки в поднятое или опущенное положение соответственно. В некоторых вариантах реализации изобретения подъемный блок 70 может использоваться для перемещения мачтовой вышки 100 между опущенным положением и поднятым положением, как дополнительно обсуждается в данном документе ниже. В некоторых вариантах реализации изобретения подъемный блок 70 может быть отсоединен от буровой установки 10 после завершения требуемой операции подъема или опускания. В некоторых вариантах реализации изобретения подъемный блок 70 может содержать один или большее количество управляющих узлов 78 для управления работой подъемного блока 70. В некоторых вариантах реализации изобретения подъемный блок 70 может содержать гидравлический силовой узел 80, расположенный для обеспечения гидравлического давления для выдвижения или втягивания подъемных исполнительных механизмов 74.
[0028] Буровая установка 10 может содержать мачтовую вышку 100. Мачтовая вышка 100 может быть механически соединена с полом 12 буровой установки и/или опорными конструкциями 14. В некоторых вариантах реализации изобретения мачтовая вышка 100 может содержать одну или большее количество вертикальных конструкций, которые определяют несущий каркас 102 мачтовой вышки 100. В некоторых вариантах реализации изобретения мачтовая вышка 100 может иметь прямоугольное поперечное сечение. В некоторых вариантах реализации изобретения несущий каркас 102 мачтовой вышки 100 может включать в себя открытую сторону, определяющую сторону 104 V-образной двери мачтовой вышки. В некоторых вариантах реализации изобретения сторона 104 V-образной двери мачтовой вышки может быть по существу открытой, так что трубные элементы и другие инструменты, вводимые через V-образную дверь 20 пола 12 буровой установки, могут входить в мачтовую вышку 100, когда они поднимаются в буровую установку 10. Сторона 104 V-образной двери мачтовой вышки может быть ориентирована таким образом, что она обращена к оси 28 V-образной двери, так что сторона 104 V-образной двери мачтовой вышки совпадает по направлению с V-образной дверью 20 пола 12 буровой установки.
[0029] В некоторых вариантах реализации изобретения буровая установка 10 может содержать трубный подсвечник 90. Трубный подсвечник 90 может быть механически соединен с мачтовой вышкой 100. Трубный подсвечник 90 может, например, и без ограничения, использоваться для хранения трубных элементов в вертикальном положении на буровой установке 10. В некоторых вариантах реализации изобретения трубный подсвечник 90 может содержать одну или большее количество площадок 92 для установки свечей бурильных труб, расположенных для определения прорезей 94 в трубном подсвечнике 90, в которые могут быть помещены трубные элементы для хранения. В некоторых вариантах реализации изобретения площадки 92 для установки свечей бурильных труб могут быть расположены таким образом, чтобы прорези 94 проходили в радиальном направлении от открытой середины трубного подсвечника 90, так что трубные элементы могут быть расположены радиально в трубном подсвечнике 90 относительно положения в середине трубного подсвечника 90.
[0030] В некоторых вариантах реализации изобретения буровая установка 10 может содержать узел 60 трубного манипулятора. Узел 60 трубного манипулятора может содержать вспомогательную мачтовую вышку 62. Вспомогательная мачтовая вышка 62 может механически соединяться с полом 12 буровой установки. В некоторых вариантах реализации изобретения вспомогательная мачтовая вышка 62 может механически соединяться с мачтовой вышкой 100. В некоторых вариантах реализации изобретения узел 60 трубного манипулятора может быть расположен на полу 12 буровой установки в месте, соответствующем V-образной двери 20. Узел 60 трубного манипулятора может содержать трубный манипулятор 64. Трубный манипулятор 64 может содержать трубный захват 66. Трубный захват 66 может быть механически соединен с вспомогательной мачтой 62 при помощи рычага 67 трубного манипулятора. Рычаг 67 трубного манипулятора может механически соединяться с кареткой 68 трубного манипулятора. Трубный захват 66 трубного манипулятора 64 может использоваться для захвата трубного элемента или другого инструмента из системы 24 мостков в качестве трубного элемента или другого инструмента, входящего в V-образную дверь 20. Трубный манипулятор 64 может поднять трубный элемент или другой инструмент с помощью перемещения трубного захвата 66 и рычага 67 трубного манипулятора вертикально, перемещая каретку 68 трубного манипулятора относительно вспомогательной мачтовой вышки 62. В некоторых вариантах реализации изобретения каретка 68 трубного манипулятора может содержать один или большее количество двигателей 61, используемых для перемещения каретки 68 трубного манипулятора вдоль вспомогательной мачтовой вышки 62. В некоторых вариантах реализации изобретения двигатели 61 могут использоваться для вращения шестерен 63, которые зацепляются со стойками 65, соединенными с вспомогательной мачтовой вышкой 62. В некоторых вариантах реализации изобретения трубный манипулятор 64 может размещать трубные элементы или другие инструменты внутри буровой установки 10 таким образом, как, например, и без ограничения, на одной линии с центром скважины внутри мачтовой вышки 100, в положении для хранения в трубном подсвечнике 90 или для выравнивания при добавлении или удалении из бурильной колонны в стволе скважины.
[0031] В некоторых вариантах реализации изобретения мачтовая вышка 100 может содержать стойки 106, механически соединенные с несущим каркасом 102. Стойки 106 могут быть расположены на несущем каркасе 102 мачтовой вышки 100 на стороне 104 V-образной двери мачтовой вышки. Стойки 106 могут проходить вертикально по существу по всей длине мачтовой вышки. 100. Стойки 106 могут использоваться как часть одной или большего количества реечно-шестеренчатых подъемных систем, как более подробно обсуждается ниже.
[0032] В некоторых вариантах реализации изобретения мачтовая вышка 100 может быть механически соединена с остальной частью буровой установки 10 в одной или большем количестве точек 108, 110 крепления мачтовой вышки. Точки 108, 110 крепления мачтовой вышки могут быть соединены с полом 12 буровой установки или могут быть соединены с опорной конструкцией 14. В некоторых вариантах реализации изобретения мачтовая вышка 100 может шарнирно соединяться с точками 108, 110 крепления мачтовой вышки посредством штифтового соединения. В некоторых вариантах реализации изобретения мачтовая вышка 100 может быть шарнирно соединена с поднабором точек 108, 110 крепления мачтовой вышки, таких как точки 108 крепления мачтовой вышки, так что мачтовая вышка 100 может шарнирно подниматься или опускаться при подъеме или опускании буровой установки 10 соответственно. В некоторых вариантах реализации изобретения мачтовая вышка 100 может быть механически соединена с точками 108 крепления мачтовой вышки в опущенном или горизонтальном расположении. В некоторых вариантах реализации изобретения мачтовая вышка 100 может быть механически соединена с точками 108 крепления мачтовой вышки, когда пол 12 буровой установки находится в опущенном положении. В некоторых вариантах реализации изобретения мачтовая вышка 100 может перемещаться между поднятым или вертикальным положением и опущенным или горизонтальным положением с помощью подъемного блока 70. В некоторых таких вариантах реализации изобретения подъемные исполнительные механизмы 74 подъемного блока 70 могут каждый механически соединяться с одной или большим количеством соответствующих точек 112 подъема мачтовой вышки для мачтовой вышки 100, например, и без ограничения, штифтовым соединением. Подъемные исполнительные механизмы 74 могут быть выдвинуты или втянуты для перемещения мачтовой вышки 100 в поднятое или опущенное положение соответственно. В некоторых вариантах реализации изобретения мачтовая вышка 100 может быть опущена в направлении по существу параллельном поперечной оси 18 поперечного коридора или по существу перпендикулярной оси 18 поперечного коридора.
[0033] В некоторых вариантах реализации изобретения мачтовая вышка 100 может быть собрана из двух или более подкомпонентов мачтовой вышки, изображенных на фиг. 1-10 в качестве подкомпонентов 100а-d мачтовой вышки. В некоторых вариантах реализации изобретения для транспортировки мачтовой вышки 100 подкомпоненты 100а-d мачтовой вышки могут быть отделены друг от друга, когда мачтовая вышка 100 находится в опущенном положении, и каждый из них может транспортироваться отдельно. В некоторых вариантах реализации изобретения, как дополнительно обсуждается ниже, одна или большее количество частей оборудования, соединенных с мачтовой вышкой 100, могут оставаться в одном или большем количестве подкомпонентов 100а-d мачтовой вышки во время транспортировки, чтобы, например, и без ограничения, уменьшить количество грузов необходимых для перевозки и уменьшить время необходимое для установки или демонтажа буровой установки 10. В некоторых вариантах реализации изобретения подкомпоненты 100а-d мачтовой вышки могут быть механически соединены с образованием мачтовой вышки 100 как только они поступят на буровую площадку 5. В некоторых вариантах реализации изобретения подкомпоненты 100а-d мачтовой вышки могут быть механически связаны, используя, например, и без ограничения, штифтовые соединения 114.
[0034] В некоторых вариантах реализации изобретения одна или большее количество буровых машин могут быть механически соединены с мачтовой вышкой 100 и могут использоваться для подъема и опускания бурильной колонны, используемой для бурения ствола скважины, для вращения бурильной колонны, для позиционирования трубных элементов или других инструментов, добавляемых или удаляемых из бурильной колонны, а также для свинчивания или развинчивания соединений между трубными элементами. В некоторых вариантах реализации изобретения такие машины могут содержать верхний привод, элеватор или другой подъемный механизм.
[0035] В некоторых вариантах реализации изобретения буровая установка 10 может содержать верхнюю буровую машину (ВБМ) 121. ВБМ 121 может использоваться во время буровых работ, например, для поднятия и опускания трубных элементов. В контексте данного документа, трубные элементы могут включать в себя бурильную трубу, утяжеленные бурильные трубы, обсадную трубу или другие компоненты бурильной колонны или компоненты, добавляемые или удаляемые из бурильной колонны. В некоторых вариантах реализации изобретения ВБМ 121 может содержать зажимы 123 ВБМ. Зажимы 123 ВБМ могут использоваться, например, и без ограничения, для зацепления трубного элемента во время буровых работ. ВБМ 121 может быть выполнена с возможностью вращения трубного элемента, зацепленного зажимами 123 ВБМ. В некоторых вариантах реализации изобретения ВБМ 121 может содержать клиновые плашки 125 ВБМ. Клиновые плашки 125 ВБМ могут быть расположены таким образом, чтобы зацеплять трубный элемент, чтобы, например, и без ограничения, обеспечивать возможность ВБМ 121 перемещать трубный элемент вертикально относительно мачтовой вышки 100. В некоторых вариантах реализации изобретения ВБМ 121 может содержать шестерни 127 ВБМ. Шестерни 127 ВБМ могут зацепляться со стойками 106 мачтовой вышки 100. Шестерни 127 ВБМ могут приводиться в действие одним или большим количеством двигателей, включая, например, и без ограничения, гидравлические или электрические двигатели для перемещения ВБМ 121 вертикально вдоль мачтовой вышки 100.
[0036] В некоторых вариантах реализации изобретения мачтовая вышка 100 может содержать нижнюю буровую машину (НБМ) 131. НБМ 131 может использоваться во время буровых работ, например, и без ограничения, для поднятия и опускания трубных элементов. В контексте данного документа, трубные элементы могут включать в себя бурильную трубу, утяжеленные бурильные трубы, обсадную трубу или другие компоненты бурильной колонны или компоненты, добавляемые или удаляемые из бурильной колонны. В некоторых вариантах реализации изобретения НБМ 131 может содержать зажимы 133 НБМ. Зажимы 133 НБМ могут использоваться, например, и без ограничения, для зацепления трубного элемента во время буровых работ. НБМ 131 может быть выполнена с возможностью вращения трубного элемента, зацепленного зажимами 133 НБМ. В некоторых вариантах реализации изобретения НБМ 131 может содержать клиновые плашки 135 НБМ. Клиновые плашки 135 НБМ могут быть расположены таким образом, чтобы зацеплять трубный элемент, например, и без ограничения, чтобы, обеспечивая возможность НБМ 131 перемещать трубный элемент в вертикальном направлении относительно мачтовой вышки 100. В некоторых вариантах реализации изобретения НБМ 131 может содержать шестерни 137 НБМ. Шестерни 137 НБМ могут зацепляться со стойками 106 мачтовой вышки 100. Шестерни 137 НБМ могут приводиться в действие одним или большим количеством двигателей, включая, например, и без ограничения, гидравлические или электрические двигатели, для перемещения НБМ 131 в вертикальном направлении вдоль мачтовой вышки 100.
[0037] Ссылаясь кратко на фиг. 12, в некоторых вариантах реализации изобретения мачтовая вышка 100 также может содержать блок 161 непрерывного бурения (БНБ). БНБ 161 может быть механически соединен с верхним концом НБМ 131. Конструкция и работа БНБ 161 дополнительно описаны ниже в данном документе.
[0038] Снова ссылаясь на фиг. 2, в некоторых вариантах реализации изобретения каждая из ВБМ 121 и НБМ 131 могут перемещаться независимо друг от друга относительно мачтовой вышки 100. В некоторых вариантах реализации изобретения ВБМ 121 и НБМ 131 могут эксплуатироваться для свинчивания и развинчивания соединений между трубными элементами во время работ на буровой установке, включая, например, и без ограничения, бурение, осуществление спуска бурильной колонны и осуществление подъема бурильной колонны. В некоторых вариантах реализации изобретения каждая из ВБМ 121 и НБМ 131 может быть расположена таким образом, чтобы трубы, поддерживаемые или удерживаемые ВБМ 121 или НБМ 131, были совпадающими по направлению с передней частью мачтовой вышки 100 и, следовательно, совпадающими по направлению со стойками 106 мачтовой вышки 100.
[0039] В некоторых вариантах реализации изобретения мачтовая вышка 100 может содержать верхний узел 141 бурового раствора (УБР). УБР 141 может содержать трубу 143 для подачи бурового раствора, выполненную с возможностью подачи бурового раствора в трубный элемент, удерживаемый с помощью ВБМ 121. Труба 143 для подачи бурового раствора может гидравлически присоединяться к трубному элементу, удерживаемому ВБМ 121, и может, например, и без ограничения, использоваться для подачи бурового раствора в бурильную колонну во время этапов буровых работ. В некоторых вариантах реализации изобретения УБР 141 может содержать шестерни 145 узла бурового раствора (показанные на фиг. 12). Шестерни 145 узла бурового раствора могут зацепляться со стойками 106 мачтовой вышки 100. В некоторых вариантах реализации изобретения шестерни 145 узла бурового раствора могут приводиться в действие одним или большим количеством двигателей, включая, например, и без ограничения, гидравлические или электрические двигатели для перемещения УБР 141 в вертикальном направлении вдоль мачтовой вышки 100. В других вариантах реализации изобретения УБР 141 может перемещаться посредством ВБМ 121. В других вариантах реализации изобретения УБР 141 может перемещаться с использованием отдельного подъемника, такого как подъемника, управляемого сжатым воздухом. Такой подъемник может содержать шкивы, расположенные на мачтовой вышке 100.
[0040] В некоторых вариантах реализации изобретения для того, чтобы демонтировать мачтовую вышку 100 для транспортировки, компоненты мачтовой вышки 100 могут быть переустановлены внутри мачтовой вышки 100 таким образом, что каждый из них будет расположен в пределах определенных подкомпонентов 100а-d мачтовой вышки, как обсуждено ниже. Нижеследующее обсуждение предназначено в качестве примера такой операции демонтажа и не предназначено для ограничения объема этого раскрытия, поскольку в рамках этого раскрытия рассматриваются другие размещения компонентов и подкомпонентов мачтовой вышки.
[0041] При такой операции демонтажа все трубные элементы могут быть удалены со всех компонентов мачтовой вышки 100. В некоторых вариантах реализации изобретения НБМ 131 может быть опущена в первый подкомпонент 100а мачтовой вышки. Первый подкомпонент 100а мачтовой вышки может, в некоторых вариантах реализации изобретения, быть самым нижним из подкомпонентов 100а-d мачтовой вышки. НБМ 131 может быть опущена с использованием шестерен 137 НБМ. В некоторых вариантах реализации изобретения БНБ 161 может быть удален из НБМ 131 и может транспортироваться отдельно от остальной части мачтовой вышки 100.
[0042] В некоторых вариантах реализации изобретения ВБМ 121 может быть опущен внутрь второго подкомпонента 100b мачтовой вышки. Второй подкомпонент 100b мачтовой вышки может, в некоторых вариантах реализации изобретения, быть вторым самым нижним из подкомпонентов 100а-d мачтовой вышки. ВБМ 121 может быть опущена с использованием шестерен 127 ВБМ. В некоторых вариантах реализации изобретения УБР 141 может быть размещена в третьем подкомпоненте 100с мачтовой вышки. Третий подкомпонент 100 с мачтовой вышки в некоторых вариантах реализации изобретения может быть третьим самым нижним из подкомпонентов 100а-d мачтовой вышки. В некоторых вариантах реализации изобретения УБР 141 может быть позиционирован с использованием одного или большего количества из следующего: ВБМ 121, шестерен 145 узла бурового раствора или другого подъемника, такого как подъемник, управляемый сжатым воздухом.
[0043] В некоторых вариантах реализации изобретения подкомпоненты 100a-100d мачтовой вышки для мачтовой вышки 100 могут быть разъединены, как описано в данном документе выше, так что каждый подкомпонент 100а-100d мачтовой вышки, содержащий любые компоненты мачтовой вышки 100, расположенные в нем, может транспортироваться отдельно. Каждый подкомпонент 100а-100d мачтовой вышки может транспортироваться, например, и без ограничений, на прицепе грузовика. В таком варианте реализации изобретения первый подкомпонент 100а мачтовой вышки может транспортироваться с НБМ 131, второй подкомпонент 100b мачтовой вышки может транспортироваться с ВБМ 121, а третий подкомпонент 100с мачтовой вышки может транспортироваться с УБР 141. В некоторых вариантах реализации изобретения длины каждого подкомпонента 100а-100d мачтовой вышки могут быть выбраны таким образом, чтобы общий вес транспортируемой секции находился в пределах желаемого максимального веса. В некоторых вариантах реализации изобретения длины каждого подкомпонента 100а-100d мачтовой вышки могут быть выбраны таким образом, чтобы их длина и вес соответствовали одному или большему количеству правил перевозки, включая, например, и без ограничения, допустимую грузоподъемность. В некоторых вариантах реализации изобретения такая компоновка может позволить разделить компоненты на несколько грузов, которые в противном случае были бы слишком тяжелыми для транспортировки в виде одного груза.
[0044] В некоторых вариантах реализации изобретения БНБ 161 может быть механически соединен с верхним концом НБМ 131 после того, как мачтовая вышка 100 полностью смонтирована с буровой установкой 10. Как показано в поперечном разрезе на фиг. 11, БНБ 161 может содержать корпус 163 нижнего уплотнения. Корпус 163 нижнего уплотнения может механически соединять БНБ 161 с НБМ 131. Нижнее уплотнение 165 может быть расположено внутри корпуса 163 нижнего уплотнения и может быть расположено таким образом, чтобы плотно прижиматься к верхнему концу трубного элемента 200. В некоторых вариантах реализации изобретения трубный элемент 200 может быть самым верхним трубным элементом бурильной колонны. В некоторых вариантах реализации изобретения нижнее уплотнение 165 может быть расположено таким образом, чтобы плотно прижиматься к трубному элементу 200, в то время как трубный элемент 200 захватывается одним или обоими из зажимов 133 НБМ и клиновыми плашками 135 НБМ (не показаны на фиг. 11) во время буровых работ. Корпус 163 нижнего уплотнения может механически соединяться с корпусом 167 для циркуляции. Корпус 167 для циркуляции может содержать одно или большее количество впускных отверстий 169 для флюида, расположенных таким образом, чтобы позволить буровому раствору проникать внутрь корпуса 167 для циркуляции и течь в трубный элемент 200, определяя нижний путь потока.
[0045] Корпус 167 для циркуляции может механически соединяться с корпусом 171 клапана. Корпус 171 клапана вмещает в себя клапан 173, расположенный, когда он закрыт, для изоляции внутренней части БНБ 161 ниже клапана 173, определяя нижнюю камеру 175, а также внутренней части БНБ 161 над клапаном 173, определяя верхнюю камеру 177. Нижняя камера 175 может быть образована между клапаном 173 и нижним уплотнением 165 и может быть гидравлически связана с впускными отверстиями 169. В некоторых вариантах реализации изобретения клапан 173 может быть створчатым клапаном.
[0046] Корпус 171 клапана может механически соединяться с наружным удлинительным стаканом 179. Наружный удлинительный стакан 179 может быть расположен вокруг внутреннего удлинительного стакана 181. Внутренний удлинительный стакан 181 может телескопически скользить в наружном удлинительном стакане 179 между втянутой конфигурацией (как показано на фиг. 11) и выдвинутой конфигурацией, как дополнительно обсуждается ниже.
[0047] Верхний конец внутреннего удлинительного стакана 181 может быть механически соединен с узлом 183 перевернутых клиновых плашек. Узел 183 перевернутых клиновых плашек может содержать раструб 185 под клиновые плашки и одну или большее количество скользящих клиновых плашек 187, расположенных для удержания с трубным элементом, как дополнительно обсуждается ниже. Внутренний удлинительный стакан 181 также может быть механически соединен с верхним уплотнением 189. Верхнее уплотнение 189 может быть расположено таким образом, чтобы плотно прижиматься к наружной поверхности трубного элемента, удерживаемого узлом 183 перевернутых клиновых плашек. Верхнее уплотнение 189 может определять верхний конец верхней камеры 177. В некоторых вариантах реализации изобретения корпус 163 нижнего уплотнения, нижнее уплотнение 165, корпус 167 для циркуляции, корпус 171 клапана, клапан 173, наружный удлинительный стакан 179, внутренний удлинительный цилиндр 181, узел 183 перевернутых клиновых плашек и верхнее уплотнение 189 могут определять вращающуюся часть БНБ 161, и могут вращаться как единый узел путем вращения трубного элемента, удерживаемого узлом 183 перевернутых клиновых плашек.
[0048] В некоторых вариантах реализации изобретения БНБ 161 может содержать невращающийся узел 191 наружного корпуса. Узел 191 наружного корпуса может содержать нижний корпус 193 и верхний корпус 195. Как и корпус 163 нижнего уплотнения, нижний корпус 193 может быть механически связан с НБМ 131. Верхний корпус 195 может быть соединен с нижним корпусом 193 одним или большим количеством линейных исполнительных механизмов 197 для перемещения верхнего корпуса 195 в осевом направлении относительно нижнего корпуса 193. В некоторых вариантах реализации изобретения линейные исполнительные механизмы 197 могут быть гидравлическими поршнями, электромеханическими исполнительными механизмами или любыми другими подходящими устройствами.
[0049] В некоторых вариантах реализации изобретения корпус 163 нижнего уплотнения, нижнее уплотнение 165, корпус 167 для циркуляции, корпус 171 клапана, клапан 173 и наружный удлинительный стакан 179 могут быть механически соединены с возможностью вращения с нижним корпусом 193. В некоторых вариантах реализации изобретения внутренний удлинительный стакан 181, узел 183 перевернутых клиновых плашек и верхнее уплотнение 189 могут быть механически соединены с верхним корпусом 195. В некоторых вариантах реализации изобретения один или большее количество подшипников могут быть расположены между компонентами вращающейся части БНБ 161 и компонентами узла 191 внешнего корпуса.
[0050] Верхний корпус 195 может перемещаться в осевом направлении между выдвинутой конфигурацией и втянутой конфигурацией, определяя выдвинутую конфигурацию и втянутую конфигурацию БНБ 161. Когда верхний корпус 195 перемещается, внутренний удлинительный стакан 181 перемещается относительно наружного удлинительного стакана 179, сохраняя при этом уплотнение и тем самым поддерживая верхнюю камеру 177.
[0051] Во время работы трубный элемент может быть вставлен в БНБ 161 таким образом, что нижний конец трубного элемента расположен над клапаном 173 внутри верхней камеры 177, в то время как верхний корпус 195 находится в выдвинутой конфигурации и захвачен узлом 183 перевернутых клиновых плашек и верхним уплотнением 189. Верхний корпус 195 может затем перемещаться в осевом направлении относительно нижнего корпуса 193 во втянутую конфигурацию, тем самым проталкивая нижний конец трубного элемента через клапан 173 в нижнюю камеру 175. В некоторых вариантах реализации изобретения нижний конец трубного элемента может быть расположен в контакте с трубным элементом 200 с целью свинчивания резьбового соединения между ними. Аналогичным образом, после развинчивания соединения верхний корпус 195 может быть перемещен в выдвинутую конфигурацию, перемещая нижний конец верхнего трубного элемента из нижней камеры 175 в верхнюю камеру 177, обеспечивая возможность клапану 173 закрываться и изолировать нижнюю камеру 175 от верхней камеры 177.
[0052] В некоторых вариантах реализации изобретения буровая установка 10 с мачтовой вышкой 100, как описано выше, может использоваться во время обычных буровых работ, включая, например, и без ограничения, обычное бурение, осуществление спуска и подъема бурильной колонны или другие работы. В некоторых таких вариантах реализации изобретения ВБМ 121 или НБМ 131 могут использоваться для подъема, позиционирования и вращения бурильной колонны. В некоторых вариантах реализации изобретения ВБМ 121 и НБМ 131 могут использоваться для свинчивания или развинчивания трубных соединений для добавления или удаления трубных элементов из бурильной колонны, как обсуждается в данном документе ниже, с использованием или без использования УБР 141 и БНБ 161. Узел 60 трубного манипулятора может использоваться для добавления или удаления труб во время таких операций.
[0053] В некоторых вариантах реализации изобретения буровая установка 10 может использоваться во время непрерывных буровых работ. В таком варианте реализации изобретения ВБМ 121, НБМ 131, УБР 141 и БНБ 161 могут использоваться для непрерывной циркуляции бурового раствора через бурильную колонну во время буровых работ без остановки или замедления вращения бурильной колонны или проникновения бурильной колонны в подземный пласт во время добавления дополнительных трубных элементов к бурильной колонне.
[0054] Например, на фиг. 12-21 изображены непрерывные буровые работы в соответствии с вариантами осуществления данного раскрытия, как дополнительно описано ниже.
[0055] На фиг. 12 изображена буровая установка 10 во время непрерывных буровых работ на этапе в цикле, на котором ВБМ 121 осуществляет операцию бурения. В некоторых вариантах реализации изобретения шпиндельный удлинитель 151 может быть расположен в ВБМ 121. Шпиндельный удлинитель 151 может быть зацеплен зажимами 123 ВБМ и клиновыми плашками 125 ВБМ. Шпиндельный удлинитель 151 может быть соединен с УБР 141 таким образом, что УБР 141 обеспечивает возможность буровому раствору поступать в шпиндельный удлинитель 151, определяя верхний путь потока. Как показано на фиг. 12, шпиндельный удлинитель 151 соединен с помощью резьбы с верхним концом бурильной колонны 201, так что вращение шпиндельного удлинителя 151 с помощью ВБМ 121 передается бурильной колонне 201 и таким образом, что буровой раствор из УБР 141 циркулирует через бурильную колонну 201. В некоторых вариантах реализации изобретения, например, когда буровая установка 10 используется для обычного бурения, УБР 141 может подавать буровой раствор непосредственно в бурильную колонну 201. ВБМ 121 вращает бурильную колонну 201 с желаемой скоростью бурения и перемещается вниз, когда бурильная колонна 201 проникает дальше в подземный пласт. На этом этапе НБМ 131 и БНБ 161 не зацепляются с бурильной колонной 201. В частности, зажимы 133 НБМ, клиновые плашки 135 НБМ, нижнее уплотнение 165, узел 183 перевернутых клиновых плашек и верхнее уплотнение 189 являются отсоединенными от бурильной колонны 201. БНБ 161 может быть во втянутой конфигурации. Подача жидкости из нижнего пути потока во впускные отверстия 169 закрыта, и вес бурильной колонны 201 поддерживается ВБМ 121.
[0056] Как показано на фиг. 13 и 13А, НБМ 131 может перемещаться вверх в положение, в котором верхний конец бурильной колонны 201 расположен в нижней камере 175 БНБ 161, в то время как шпиндельный удлинитель 151 проходит через верхнюю камеру 177 и в нижнюю камеру 175 БНБ 161. НБМ 131 может быть перемещена вниз, так что это выравнивание сохраняется, несмотря на нисходящее движение бурильной колонны 201 и ВБМ 121 во время буровых работ.
[0057] Как только НБМ 131 выровнен таким образом, НБМ 131 может начать вращать зажимы 133 НБМ и клиновые плашки 135 НБМ со скоростью, соответствующей скорости вращения бурильной колонны 201, то есть скорости бурения. Как только скорость вращения согласована, каждое из зажимов 133 НБМ и клиновых плашек 135 НБМ может приводиться в действие для зацепления бурильной колонны 201. Таким образом, вес бурильной колонны 201 может передаваться от ВБМ 121 к НБМ 131, в то время как оба зацепляют бурильную колонну 201. Узел 183 перевернутых клиновых плашек и верхнее уплотнение 189 может приводиться в действие для зацепления шпиндельного удлинения 151, а нижнее уплотнение 165 может приводиться в действие для зацепления бурильной колонны 201, как показано на фиг. 13В. Вращающиеся компоненты БНБ 161 могут вращаться путем вращения шпиндельного удлинителя 151 со скоростью бурения. Затем нижний путь потока может быть открыт для введения бурового раствора в верхнюю камеру 177 и нижнюю камеру 175 БНБ 161 через впускные отверстия 169, выравнивая давление в них с давлением в бурильной колонне 201, как показано на фиг. 13С.
[0058] Резьбовое соединение между шпиндельным удлинителем 151 и бурильной колонной 201 может быть затем развинчено. Поскольку НБМ 131 вращает бурильную колонну 201 со скоростью бурения, ВБМ 121 может замедлять вращение шпиндельного удлинителя 151, вызывая развинчивание резьбового соединения между бурильной колонной 201 и шпиндельным удлинителем 151, как показано на фиг. 14 и 14А. ВБМ 121 может перемещаться вверх относительно НБМ 131, чтобы учесть разъединение резьбового соединения. Аналогично, БНБ 161 может частично расширяться, чтобы учесть разъединение резьбового соединения. В других вариантах реализации изобретения один или большее количество вертикальных цилиндров могут быть включены как часть ВБМ 121 или НБМ 131, чтобы учесть разъединение резьбового соединения. Как только бурильная колонна 201 отсоединена от шпиндельного удлинителя 151, буровой раствор может поступать в бурильную колонну 201 из нижнего пути потока через впускные отверстия 169, а верхний путь потока через УБР 141 может быть закрыт. Вращение шпиндельного удлинителя 151 с помощью ВБМ 121 может быть остановлено сразу после развинчивания соединения. В этот момент НБМ 131 несет весь вес и обеспечивает вращательное усилие на бурильной колонне 201.
[0059] Затем БНБ 161 может полностью выдвинуться таким образом, что нижний конец шпиндельного удлинителя 151 перемещается вверх из нижней камеры 175 в верхнюю камеру 177 БНБ 161, как показано на фиг. 15 и 15А. Клапан 173 может закрыться, изолируя нижнюю камеру 175 от верхней камеры 177. В верхней камере 177 может быть сброшено давление, а жидкость в верхней камере 177 и шпиндельном удлинителе 151 может быть слита. Узел 183 перевернутых клиновых плашек и верхнее уплотнение 189 могут быть отсоединены от шпиндельного удлинителя 151, как показано на фиг. 15В. ВБМ 121 отсоединяется от бурильной колонны 201 и может перемещаться в поднятое положение относительно мачтовой вышки 100, в то время как НБМ 131 выполняет буровые работы, как показано на фиг. 16.
[0060] Узел 60 трубного манипулятора может перемещать трубу, подлежащую добавлению в бурильную колонну 201, определенную как следующая бурильная труба 203, в положение и обеспечивать возможность ее резьбового соединения с нижним концом шпиндельного удлинителя 151, как показано на фиг. 17. В некоторых вариантах реализации изобретения соединение между шпиндельным удлинителем 151 и следующей бурильной трубой 203 может быть выполнено путем поворота шпиндельного удлинителя 151 посредством ВБМ 121. В других вариантах реализации изобретения узел 60 трубного манипулятора может вращать следующую бурильную трубу 203 относительно шпиндельного удлинителя 151.
[0061] ВБМ 121 может перемещаться вниз таким образом, что нижний конец следующей бурильной трубы 203 заводится в верхнюю камеру 177 БНБ 161, как показано на фиг. 18 и 18А. Узел 183 перевернутых клиновых плашек и верхнее уплотнение 189 могут зацепляться со следующей бурильной трубой 203, как показано на фиг. 18В. Верхний путь потока через УБР 141 может быть открыт, вводя буровой раствор в верхнюю камеру 177 БНБ 161 и выравнивая давление в верхней камере 177 с давлением в нижней камере 175, как показано на фиг. 18С.
[0062] Затем БНБ 161 может быть частично втянут, выдвигая нижний конец следующей бурильной трубы 203 в нижнюю камеру 175 и открывая клапан 173, как показано на фиг. 19 и 19А.
[0063] Затем может быть выполнено резьбовое соединение между следующей бурильной трубой 203 и бурильной колонной 201. ВБМ 121 может вращать шпиндельный удлинитель 151 и следующую бурильную трубу 203 со скоростью, превышающей скорость бурения, на которой бурильная колонна 201 вращается посредством НБМ 131, определяя скорость свинчивания. ВБМ 121 может опускаться, а БНБ 161 может втягиваться, когда следующая бурильная труба 203 соединена с помощью резьбы с бурильной колонной 201, как показано на фиг. 20 и 20А. Как только резьбовое соединение осуществлено, ВБМ 121 может быть замедлена для вращения шпиндельного удлинителя 151 и бурильной колонны 201, включающей теперь в себя следующую бурильную трубу 203, на скорости бурения. Нижний путь потока через впускные отверстия 169 может быть закрыт, и буровой раствор может сливаться из верхней камеры 177 и нижней камеры 175 БНБ 161, как показано на фиг. 20В. Вес бурильной колонны 201 может быть перенесен с НБМ 131 на ВБМ 121, пока обе являются сцепленными. ВБМ 121 и БНБ 161 затем могут быть отсоединены от бурильной колонны 201, как показано на фиг. 21 и 21А. В частности, зажимы 133 НБМ, клиновые плашки 135 НБМ, нижнее уплотнение 165, узел 183 перевернутых клиновых плашек и верхнее уплотнение 189 могут быть отсоединены от бурильной колонны 201. Вращение НБМ 131 может быть остановлено. Эта операция может повторяться каждый раз, когда к бурильной колонне 201 добавляется дополнительная бурильная труба.
[0064] В некоторых вариантах реализации изобретения аналогичная операция может выполняться во время операций по спуску или подъему бурильной колонны при поддержании непрерывной циркуляции бурового раствора или вращения бурильной колонны.
[0065] Вышеизложенное описывает особенности нескольких вариантов реализации изобретения, так что специалист в данной области техники может лучше понять аспекты данного раскрытия. Такие признаки могут быть заменены любой из многочисленных эквивалентных альтернатив, только некоторые из которых раскрыты в данном документе. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что они могут легко использовать данное раскрытие в качестве основы для разработки или модификации других технологических процессов и конструкций для выполнения тех же целей и/или достижения тех же преимуществ вариантов реализации изобретения, представленных в данном документе. Специалист в данной области техники должен также понимать, что такие эквивалентные конструкции не выходят за пределы сущности и объема данного раскрытия и что они могут вносить различные изменения, замены и изменения в данном документе, не отступая от сущности и объема данного раскрытия.