可沿着齿条移动并且包括由电马达驱动的小齿轮的钻机滑架.pdf

根据一方面，钻机滑架(24、142、200、224)适于沿着钻机井架(18、92、198、222)移动，并且包括：本体结构(146、178)，其具有联接到其的电马达(52a-c、54a-c、148a-d、150a-d、206a-b、232a-b)；和小齿轮(56、58、208a-b、234a-b)，其分别可操作地联接到电马达(52a-c、54a-c、148a-d、150a-d、206a-b、232a-b)，可选地具有联接到本体结构(146、178)的顶部驱动装置(26、100、143)。小齿轮(56、58、208a-b、234a-b)适于接合齿条(36a-b、158、160、162、164、204a-b、230a-b)。另一方面，钻机井架(18、92、198、222)包括纵向延伸的框架(32、156、202、228)，该框架(32、156、202、228)具有第一侧部(146a)和与其隔开的第二侧部(146b)。齿条(36a-b、158、160、162、164、204a-b、230a-b)在第一侧部(146a)处联接到框架(32、156、202、228)。

1.  一种设备(10)，包括：
钻机井架(18、92、198、222)，所述钻机井架包括：
纵向延伸的框架(32、156、202、228)，所述框架具有第一侧部(146a)和第二侧部(146b)，所述第二侧部(146b)以平行关系并且在第一方向上与所述第一侧部(146a)隔开，所述第一方向与所述框架(32、156、202、228)的纵向延伸部垂直；
第一齿条(36a、158、204a、230a)，所述第一齿条在所述框架(32、156、202、228)的第一侧部(146a)处联接到所述框架；和
第二齿条(36b、160、204b、230b)，所述第二齿条在所述框架(32、156、202、228)的第一侧部(146a)处联接到所述框架；
其中，所述第二齿条(36b、160、204b、230b)以平行关系并且在第二方向上与所述第一齿条(36a、158、204a、230a)隔开，所述第二方向与所述第一方向和所述框架(32、156、202、228)的纵向延伸部中的每一个均垂直；和
其中，所述第二齿条(36b、160、204b、230b)背向所述第一齿条(36a、158、204a、230a)；
和
钻机滑架(24、142、200、224)，所述钻机滑架适于沿着所述钻机井架(18、92、198、222)移动，所述钻机滑架(24、142、200、224)包括：
本体结构(146、178)；
联接到所述本体结构(146、178)的第一电马达和第二电马达(52a、54a、148a、150a、206a、232a)；和
分别可操作地联接到所述第一电马达和所述第二电马达(52a、54a、148a、150a、206a、232a)的第一小齿轮和第二小齿轮(56、58、208a-b、234a-b)；
其中，所述第二小齿轮(58、208a、234a)在所述第二方向上与所述第一小齿轮(56、208b、234b)隔开，使得所述第一小齿轮和第二小齿轮(56、58、208a-b、234a-b)分别适于接合所述第一齿条和第二齿条(36a、36b)。

2.  根据权利要求1所述的设备，其中，所述钻机井架进一步包括：
第三齿条，所述第三齿条在所述框架的第二侧部处联接到所述框架；和
第四齿条，所述第四齿条在所述框架的第二侧部处联接到所述框架；
其中，所述第四齿条以平行关系并且在所述第二方向上与所述第三齿条隔开；并且
其中，所述第四齿条背向所述第三齿条；
并且
其中，所述钻机滑架进一步包括：
联接到所述本体结构的第三电马达和第四电马达；和
分别可操作地联接到所述第三电马达和第四电马达的第三小齿轮和第四小齿轮；
其中，所述第三小齿轮和第四小齿轮在所述第一方向上分别与所述第一小齿轮和第二小齿轮隔开；并且
其中，所述第四小齿轮在所述第二方向上与所述第三小齿轮隔开，使得所述第三小齿轮和第四小齿轮分别适于接合所述第三齿条和第四齿条。

3.  根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一齿条和第二齿条在所述第二方向上分别与所述第三齿条和第四齿条对齐；
其中，所述第一电马达和第二电马达沿着所述钻机井架的纵向延伸部对齐；
其中，所述第三电马达和第四电马达沿着所述钻机井架的纵向延伸部对齐；并且
其中，所述第三电马达和第四电马达沿着所述钻机井架的纵向延伸部与所述第一电马达和第二电马达隔开。

4.  根据权利要求3所述的钻机滑架，其中，所述第二电马达沿着所述钻机井架的纵向延伸部进一步与所述第一电马达隔开。

5.  根据权利要求4所述的钻机滑架，其中，所述第四电马达沿着所述钻机井架的纵向延伸部与所述第三电马达隔开。

6.  根据权利要求1至5中的任一项所述的设备，所述设备进一步包括：
用以装配或拆卸成串的管状构件的顶部驱动装置，所述顶部驱动装置能够沿着所述钻机井架的纵向延伸部移动，其中至少所述第一电马达和第二电马达使所述顶部驱动装置沿着第一轴线沿着所述钻机井架的纵向延伸部移动。

7.  根据权利要求6所述的设备，进一步包括：
联结构件，所述联结构件可枢转地联接到所述钻机滑架以允许所述联结构件在第一枢转位置和第二枢转位置之间绕第二轴线枢转，所述第二轴线垂直于所述第一轴线；并且
其中，所述顶部驱动装置以与所述纵向延伸的框架呈平行关系纵向地延伸；并且
其中，所述顶部驱动装置可枢转地联接到所述联结构件以当所述联结构件在所述第一枢转位置与第二枢转位置之间枢转时允许所述顶部驱动装置继续以与所述钻机井架呈平行关系纵向地延伸。

8.  根据权利要求7所述的设备，其中，当所述联结构件在所述第一枢转位置和第二枢转位置中时，所述顶部驱动装置与所述钻机井架分别隔开第一间隔和第二间隔，所述第一间隔和第二间隔在与所述第一轴线垂直的方向上延伸；并且
其中，所述第二间隔大于所述第一间隔。

9.  根据权利要求7所述的装置，进一步包括：
至少一个致动器，所述至少一个致动器在所述滑架与所述联结构件之间延伸以使所述联结构件在所述第一枢转位置与第二枢转位置之间枢转。

10.  根据权利要求7所述的装置，进一步包括：
底座，所述纵向延伸的框架可枢转地联接到所述底座以使所述纵向延伸的框架在第一枢转位置与第二枢转位置之间枢转，所述纵向延伸的框架包括：
第一部分；和
第二部分，所述第二部分可枢转地联接到所述第一部分以当所述纵向延伸的框架处于所述第一枢转位置中时使所述第二部分在第三枢转位置与第四枢转位置之间枢转；并且
其中，当所述第二部分处于所述第四枢转位置中时，所述顶部驱动装置能够沿着所述纵向延伸的框架的第一部分和第二部分中的每一个部分移动。

11.  一种方法，包括：
提供塔(18、92、198、222)，所述塔沿着第一轴线纵向地延伸，所述塔(18、92、198、222)包括以平行关系隔开并且背向彼此的第一齿条和第二齿条(36a、36b)；
提供顶部驱动装置(26、100、143)以装配或拆卸成串的管状构件(72-73、176)，所述顶部驱动装置(26、100、143)能够沿着所述第一轴线并且相对于所述塔(18、92、198、222)移动；
将第一电马达和第二电马达(52a、54a、148a、150a、206a、232a)联接到所述顶部驱动装置(26、100、143)；
将第一小齿轮和第二小齿轮(56、58、208a、208b、234a、234b)分别可操作地联接到所述第一电马达和第二电马达(52a、54a、148a、 150a、206a、232a)；并且
将所述第一小齿轮和第二小齿轮(56、58、208a、208b、234a、234b)分别与所述第一齿条和第二齿条(36a-b、158、160、204a-b、230a-b)接合，以使至少所述顶部驱动装置(26、100、143)和所述第一电马达和第二电马达(52a、54a、148a、150a、206a、232a)沿着所述第一轴线并且相对于所述塔(18、92、198、222)移动。

12.  根据权利要求11所述的方法，所述方法进一步包括：将滑架联接到所述顶部驱动装置和所述第一电马达和第二电马达。

13.  根据权利要求11所述的方法，其中所述第一电马达和第二电马达在与所述第一轴线垂直的方向上彼此隔开；并且
其中，所述第一小齿轮和第二小齿轮在所述方向上彼此隔开。

14.  根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一电马达和第二电马达在与所述第一轴线平行的第一方向上彼此隔开；
其中，所述第一小齿轮和第二小齿轮在所述第一方向上和与所述第一轴线垂直的第二方向上彼此隔开；并且
其中，所述方法进一步包括：将第三小齿轮和第四小齿轮分别与所述第一齿条和第二齿条接合，使得所述第三小齿轮和第四小齿轮在所述第一方向和第二方向中的每一个方向上彼此隔开。

15.  根据权利要求11所述的方法，所述方法进一步包括：
将滑架联接到所述塔；
将联结构件可枢转地联接到所述滑架以允许所述联结构件在第一枢转位置和第二枢转位置之间绕第二轴线枢转，所述第二轴线垂直于所述第一轴线；和
将所述顶部驱动装置可枢转地联接到所述联结构件，使得所述顶部驱动装置以与所述塔呈平行关系纵向地延伸，所述顶部驱动装置可枢转地联接到所述联结构件以当所述联结构件在所述第一枢转位置与 第二枢转位置之间枢转时允许所述顶部驱动装置继续以与所述塔呈平行关系纵向地延伸。

16.  根据权利要求15所述的方法，其中，当所述联结构件分别在所述第一枢转位置和第二枢转位置中时，所述顶部驱动装置与所述塔分别隔开第一间隔和第二间隔，所述第一间隔和第二间隔在与所述第一轴线垂直的方向上延伸；并且
其中，所述第二间隔大于所述第一间隔。

17.  根据权利要求15所述的方法，所述方法进一步包括：
使至少一个致动器在所述滑架与所述联结构件之间延伸以使所述联结构件在所述第一枢转位置与第二枢转位置之间枢转。

18.  根据权利要求11所述的方法，其中，所述塔包括第一部分和第二部分，所述第二部分可枢转地联接到所述第一部分；并且
其中，所述方法进一步包括：
使所述塔在第一枢转位置和第二枢转位置之间枢转；
当所述塔在所述第一枢转位置中时，使所述第二部分在第三枢转位置和第四枢转位置之间枢转；以及
当所述第二部分在所述第四枢转位置中时，使所述顶部驱动装置沿着所述塔的第一部分和第二部分中的每一个部分移动。

可沿着齿条移动并且包括由电马达驱动的小齿轮的钻机滑架
技术领域
本公开大体涉及钻机，并且具体地涉及一种采用可沿着齿条移动的滑架并且包括由电马达驱动的小齿轮的钻机。在几个示例性实施例中，顶部驱动装置联接到滑架。
发明内容
本公开包含多个方面，其中第一方面涉及一种设备，该设备包括：钻机井架，包括纵向延伸的框架，该纵向延伸的框架具有第一侧部和第二侧部，该第二侧部以平行关系并且在与框架的纵向延伸部垂直的第一方向上与第一侧部隔开；在框架的第一侧部处联接到框架的第一齿条；和在框架的第一侧部处联接到框架的第二齿条；其中，第二齿条与第一齿条以平行关系并且在与第一方向和框架的纵向延伸部中的每一个均垂直的第二方向上隔开；并且其中，第二齿条背向第一齿条；和适于沿着钻机井架移动的钻机滑架，该钻机滑架包括：本体结构；联接到本体结构的第一和第二电马达；和分别可操作地联接到第一和第二电马达的第一和第二小齿轮；其中，第二小齿轮在第二方向上与第一小齿轮隔开，使得第一和第二小齿轮分别适于接合第一齿条和第二齿条。
在第二方面中，本公开包含一种方法，该方法包括：提供沿着第一轴线纵向地延伸的塔，该塔包括第一齿条和第二齿条，所述第一齿条和第二齿条以平行关系隔开并且背向彼此；提供用以装配或拆卸成串的管状构件的顶部驱动装置，该顶部驱动装置能够沿着第一轴线并且相对于塔移动；将第一和第二电马达联接到顶部驱动装置；将第一和第二电马达分别可操作地联接到第一和第二小齿轮；并且将第一和第二小齿轮分别与第一齿条和第二齿条接合，以使至少顶部驱动装置 和第一和第二电马达沿着第一轴线并且相对于塔移动。每个方面连同其它方面可以与各实施例组合，如本文进一步描述的。
附图说明
从当结合附图阅读下列详细描述最好地理解本公开。根据在工业中的标准实践，强调的是，各种特征不按比例绘制。事实上，为了讨论的清晰，各种特征的尺寸可以被任意地放大或缩小。
图1为根据本公开的一个或多个方面的设备的侧视图。
图2为根据本公开的一个或多个方面的图1所示的设备的一部分的透视图。
图3为根据本公开的一个或多个方面的图1所示的设备的一部分的透视图。
图4为根据本公开的一个或多个方面的图1所示的设备的一部分的前视图。
图5为根据本公开的一个或多个方面的沿着图4的线5-5截取的截面图。
图6为根据本公开的一个或多个方面的图1所示的设备的部件的截面图。
图7为根据本公开的一个或多个方面的图1所示的设备的部件的后立视图。
图8为根据本公开的一个或多个方面的设备的透视图。
图9为根据本公开的一个或多个方面的图8中所示的设备的一部分的放大图。
图10为根据本公开的一个或多个方面的图8所示的设备的一部分的前视图。
图11为根据本公开的一个或多个方面的图10中所示的部分的侧视图。
图12为根据本公开的一个或多个方面的沿着图10的线12-12截取的截面图。
图13为根据本公开的一个或多个方面的设备的右侧视图。
图14为根据本公开的一个或多个方面的图13所示的设备的钻机滑架的透视图。
图15-18分别为根据本公开的一个或多个方面的图14的钻机滑架的前立视图、左侧立视图、右侧立视图和俯视图。
图19为根据本公开的一个或多个方面的图13所示的设备的一部分的前立视图。
图20为根据本公开的一个或多个方面的沿着图19的线20-20截取的截面图。
图21为根据本公开的一个或多个方面的沿着图19的线21-21截取的截面图。
图22为根据本公开的一个或多个方面的设备的俯视图。
图23为根据本公开的一个或多个方面的设备的俯视图。
具体实施方式
应当理解的是，下列公开内容提供许多不同的实施例或用于实施各实施例的不同特征的示例。下面描述部件和布置的特定示例以简化本公开。当然，这些仅仅是示例并且不旨在为限制性的。此外，本公开可以在各示例中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简单和清晰目的并且在本质上不决定所讨论的各实施例和/或构造之间的关系。而且，在接下来的描述中，第一特征形成在第二特征上方或之上可以包括第一特征和第二特征以直接接触的形式形成的实施例，并且还可以包括可以形成置入第一特征与第二特征之间的附加结构的实施例，使得第一特征和第二特征可以不直接接触。
参照图1，示出设备10的立视图。设备10可以是陆地钻机，包括陆地钻机，或为陆地钻机的一部分。在几个示例性实施例中，代替陆基钻机，设备10可以是任意类型的钻机，包括任意类型的钻机或为任意类型的钻机的一部分，所述任意类型的钻机尤其诸如自升式钻机、半潜式钻机、钻进船、挠性管钻机、平台钻机、斜向钻机、或套管钻 机。设备10包括平台12，该平台12包括钻台14，该钻台14被定位成与井眼16相邻或在井眼16上方。在几个示例性实施例中，平台12可以是几个类型的平台中的中的一个或多个，包括几个类型的平台中的中的一个或多个，或为几个类型的平台中的中的一个或多个的一部分。钻机井架或塔18联接到平台12，并且沿着轴线20纵向地延伸。在一个实施例中，塔18可释放地联接。支撑构件22在平台12与塔18之间延伸。钻机滑架24可移动地联接到塔18。顶部驱动装置26联接到滑架24。顶部驱动装置26以与塔18呈平行关系纵向地延伸。如将在下文中进一步详细地描述的，滑架24和联接到其的顶部驱动装置26能够相对于塔18沿着轴线20移动。如将在下文中进一步详细地描述的，顶部驱动装置26能够相对于塔18在位置28与30之间移动，如图1所示。在几个示例性实施例中，设备10不包括顶部驱动装置26；作为替代，设备10可以是另一种类型的钻机，包括另一种类型的钻机，或为另一种类型的钻机的一部分，所述另一个型的钻机诸如例如旋转回转钻机或动力回转钻机。
参照图2和图3，示出设备10的部分的透视图。塔18包括框架32和在框架32与钻台14之间延伸的支撑支腿34a和34b。齿条36a和36b联接到框架32的相对侧。在另一个实施例(未示出)中，齿条36a和36b通过与框架32一体化形成而联接到框架32。齿条36a和36b以平行关系隔开且背向彼此。齿条36a和36b延伸过由滑架24限定的开口38。框架32包括在齿条36a与36b之间延伸的前面板40。联结构件42在枢轴连接部44处可枢转地联接到滑架24。联结构件42包括平行隔开的弓形构件46a和46b和在所述弓形构件46a和46b之间延伸的多个横向延伸的构件47。致动器48a和48b分别在滑架24与弓形构件46a和46b之间有角度地延伸。在一示例性实施例中，致动器48a和48b是液压缸。在几个示例性实施例中，致动器48a和48b中的每一个为液压致动器、电磁致动器、气动致动器、线性致动器和/或其任意组合，包括液压致动器、电磁致动器、气动致动器、线性致动器和/或其任意组合，或为液压致动器、电磁致动器、气动致动器、线性致 动器和/或其任意组合的一部分。
参照图4，示出设备10的一部分的立视图。如图4所示，顶部驱动装置26在枢轴连接部50处可枢转地联接到联结构件42。电马达52a、52b和52c联接到滑架24并且因此也联接到顶部驱动装置26。同样地，电马达54a、54b和54c联接到滑架24并且因此也联接到顶部驱动装置26，并且在垂直于轴线20的方向上与电马达52a、52b和52c隔开。在一示例性实施例中，电马达52a-52c和54a-54c中的每一个为AC马达并且受到单个变频驱动器(VFD)或多个VFD的控制，其被同步化并且被编程以与其它马达同时工作以提供均匀运动和扭矩。在一示例性实施例中，电马达52a-52c和54a-54c中的一个或多个受到单个VFD的控制。在一示例性实施例中，电马达52a-52c和54a-54c一个或多个受到多个VFD的控制。在一示例性实施例中，电马达52a-52c和54a-54c中的每一个为AC马达并且提供初级动态制动。在一示例性实施例中，电马达52a-52c和54a-54c中的每一个包括齿轮箱和在齿轮箱中或在齿轮箱处的制动器。在一示例性实施例中，电马达52a-52c和54a-54c中的每一个包括译码器，该译码器合并在马达轴上以提供更多精确的VFD控制。
参照图5和图6，分别示出沿着图4的线5-5截取的截面图和框架32的截面图。小齿轮56可操作地联接到电马达52a。小齿轮56与齿条36a接合。同样地，小齿轮58可操作地联接到电马达54a。小齿轮58与齿条36b接合，并且在垂直于轴线20的方向59上与小齿轮56隔开。如图5中所示，滑架24包括中心部分60和从中心部分60延伸的引导部分62a和62b。引导部分62a延伸经过齿条36a，并且缠绕框架32以经引导元件66a接合框架32的板64。类似地，引导部分62b延伸经过齿条36b并且缠绕框架32以经引导元件66b接合板64。电马达52a-52c和54a-54c联接到滑架24的中心部分60。中心部分60经引导元件68a和68b接合框架32的板40。
参照图7，示出小齿轮56、齿条36a、滑架24的中心部分60、和塔18的框架32的板40相应的部分的后视图。如图7所示，小齿轮56的齿56a在齿条36a的相邻的齿36aa和36ab之间延伸并且接合齿条36a的相邻的齿36aa和36ab。虽然在图形中未示出，各自与小齿轮56大致完全相同的小齿轮分别可操作地联接到电马达52b和52c，并且接合齿条36a。同样地，各自与小齿轮58大致完全相同的小齿轮分别可操作地联接到电马达54b和54c，并且接合齿条36b。
在操作中，在继续参照图1-7的一示例性实施例中，采用设备10来装配成串的管状构件(或管件)，诸如作为油气开采作业的部分的钻管或套管。更具体地，至少一个管状构件临时联接到顶部驱动装置26，该顶部驱动装置26工作以将那个管状构件联接到已经在井眼16内延伸或竖直地定位在井眼16与联接到顶部驱动装置26的管状构件之间的另一个管状构件或从该另一个管状构件分离。对于本文所描述的所有实施例，本文所公开的操作可以反向进行以将管松开或将套筒从井眼取出或从成串的管状构件卸下管状构件或成对的管状构件。例如，如图2所示，开口70形成在平台12中，并且开口70接纳来自管状操作装置(未示出)的管状构件72。如图1和图2中所示，管状构件73可以联接到管状构件72，并且可以采用顶部驱动装置26来将管状构件72和73两者联接到已经在井眼16内延伸或竖直地定位在井眼16与管状构件73之间的另一个管状构件；该另一个管状构件可以是钻管或套管柱的部分。
电马达52a-52c促使相应的小齿轮(包括小齿轮56)可操作地联接到其，以使齿条36a的齿旋转并且接合齿条36a的齿。同样地，电马达54a-54c促使相应的小齿轮(包括小齿轮58)可操作地联接到其，以使齿条36b的齿旋转并且接合齿条36b的齿。因此，必要时，滑架24以及因此顶部驱动装置26沿着轴线20并且相对于塔18移动，使得顶部驱动装置26处于沿着轴线20的位置，在该位置处，管状构件72能够联接到顶部驱动装置26。顶部驱动装置26处于沿着轴线20的该 位置之前、期间或之后，致动器48a和48b致动，延伸它们相应的长度。因此，联结构件42绕轴线74(在图4中示出)枢转，该轴线74延伸过枢轴连接部44并且垂直于轴线20。如在图1中看到的，联结构件42绕轴线74沿逆时针方向枢转。联结构件42从与致动器48a和48b的各缩回位置对应的枢转位置枢转到与致动器48a和48b的各延伸位置对应的枢转位置。在该枢转期间，枢轴连接部50绕枢轴连接部44沿逆时针方向枢转，如在图1中看到的。由于顶部驱动装置26在枢轴连接部50处可枢转地联接到联结构件42，所以当联结构件42枢转时，顶部驱动装置26继续以与塔18呈平行关系纵向地延伸。
作为使致动器48a和48b延伸以及因此使联结构件42和顶部驱动装置26中的每一个枢转的结果，顶部驱动装置26在位置28与位置30之间移动，位置28和位置30如图1所示。因此，顶部驱动装置26通过间隔76与塔18隔开，间隔76在与轴线20垂直的方向78上延伸。轴线80由开口70限定，并且以平行关系与轴线20隔开间隔76。在顶部驱动装置26在位置30处之后，顶部驱动装置26沿着轴线80向下移动并且联接到管状构件72。电马达52a-52c和54a-54c使顶部驱动装置26沿着轴线80并且相对于塔18向上移动，提升联接到其的管状构件72和管状构件73。
在管状构件73已经竖直地离开钻台14之后，致动器48a和48b被致动到它们相应的缩回位置。清楚地说，纵使管状构件73随着顶部驱动装置26返回到位置28而略下降，竖向间隙也应足以为管状构件73提供空隙；可替代地，期望随着顶部驱动装置26返回到位置28使得顶部驱动装置沿着轴线80对应地向上运动，如下文进一步讨论的。因此，联结构件42绕轴线74枢转。如在图1中看到的，联结构件42绕轴线74沿顺时针方向枢转。由于顶部驱动装置26在枢轴连接部50处可枢转地联接到联结构件42，所以当联结构件42枢转时，顶部驱动装置26继续以与塔18呈平行关系纵向地延伸。作为使致动器48a和48b缩回以及因此使联结构件42和顶部驱动装置26中的每一个枢转的 结果，顶部驱动装置26与塔18隔开间隔82，间隔82在方向78上延伸。间隔82小于间隔76。在一个示例性实施例中，作为使致动器48a和48b缩回并且因此使联结构件42和顶部驱动装置26枢转的结果，顶部驱动装置26从位置30移动并且返回到位置28。在几个示例性实施例中，作为使致动器48a和48b缩回并且因此使联结构件42和顶部驱动装置26枢转的结果，顶部驱动装置26沿方向78从位置30移动并且返回到位于位置28与30之间的位置。
电马达52a-52c和54a-54c使顶部驱动装置26沿着轴线20并且相对于塔80向下移动，使管状构件72和73通过形成在平台12中的开口84下降。开口84限定轴线86，该轴线86以平行关系与轴线20隔开间隔82。轴线86总体上与井眼16共轴。使管状构件72和73下降之前、期间或之后，顶部驱动装置26操作以将管状构件73联接到要么在井眼16中延伸要么竖直地定位在井眼16与管状构件73之间的另一个管状构件；该另一个管状构件可以是钻管或套管柱的部分。在几个示例性实施例中，在使管状构件72和73下降期间或之后，顶部驱动装置26在方向78上定位在图1所示的位置28处，或在位于位置28与30之间的位置处。
在一示例性实施例中，可以从设备10省去马达52c和54c。在一示例性实施例中，可以从设备10省去马达52b、52c、54b和54c。在一示例性实施例中，除了马达52a-52c和54a-54c，一个或多个附加电马达可以联接到滑架24并且被用来使顶部驱动装置26移动。
参照图8，示出设备88的透视图，该设备88包括底座90和在枢轴连接部94处可枢转地联接到该底座90的钻机井架或塔92。在一示例性实施例中，底座90为移动拖车的部分，或被安装在移动拖车上。塔92包括部分92a和在枢轴连接部96处可枢转地联接到部分92a的部分92b。部分92a沿着轴线97纵向地延伸。当部分92b处于图8所示的枢转位置中时，部分92b也沿着轴线97纵向地延伸。滑架98可移 动地联接到塔92。顶部驱动装置100联接到滑架98。顶部驱动装置100以与塔92呈平行关系纵向地延伸。在几个示例性实施例中，设备88不包括顶部驱动装置100；作为替代，设备88可以是另一种类型的钻机，包括另一种类型的钻机，或为另一种类型的钻机的一部分，所述另一个型的钻机诸如例如旋转回转钻机或动力回转钻机。
电马达104和106联接到滑架98并且因此联接到顶部驱动装置100。电马达104和106在平行于轴线97的方向上彼此竖向隔开。在一示例性实施例中，电马达104和106中的每一个为AC马达并且受到单个变频驱动器(VFD)或多个VFD的控制，其被同步化并且被编程以与其它马达同时工作以提供均匀运动和扭矩。在一示例性实施例中，电马达104和106中的一个或多个受到单个VFD的控制。在一示例性实施例中，电马达104和106中的一个或多个受到多个VFD的控制。在一示例性实施例中，电马达104和106中的每一个为AC马达并且提供一级动态制动。在一示例性实施例中，电马达104和106中的每一个包括齿轮箱和在齿轮箱中或在齿轮箱处的制动器。在一示例性实施例中，电马达104和106中的每一个包括译码器，该译码器合并在马达轴上以提供更多精确的VFD控制。伸缩支撑构件108在底座90与塔92的部分92a之间延伸。
参照图9、图10和图11，示出设备88的一部分的透视图。塔92包括框架110和联接到框架110的相反侧的齿条112a和112b。在另一个实施例中，齿条112a和112b通过与框架110一体化形成而联接到框架110。齿条112a和112b以平行关系隔开且背向彼此。联结构件114在枢轴连接部116处可枢转地联接到滑架98。联结构件114包括平行隔开的弓形构件118a和118b和在所述弓形构件46a和46b之间延伸的多个横向延伸的构件120。致动器122a和122b分别在滑架98与弓形构件118a和118b之间有角度地延伸。在一示例性实施例中，致动器122a和122b是液压缸。在几个示例性实施例中，致动器122a和122b中的每一个为液压致动器、电磁致动器、气动致动器、线性致动 器和/或其任意组合，包括液压致动器、电磁致动器、气动致动器、线性致动器和/或其任意组合，或为液压致动器、电磁致动器、气动致动器、线性致动器和/或其任意组合的一部分。顶部驱动装置100在枢轴连接部124处可枢转地联接到联结构件114。电马达104和106分别包括直角驱动器104a和106a。
参照图12，示出沿着图10的线12-12截取的截面图。小齿轮126可操作地联接到电马达106。虽然未示出，与小齿轮126完全相同的小齿轮以与小齿轮126可操作地联接到电马达106的完全相同方式可操作地联接到电马达104。小齿轮128联接到滑架98并且接合齿条112a。不像小齿轮126，小齿轮128不可操作地联接到电马达并且因此不旋转以促使滑架98相对于塔92移动；作为替代，响应于滑架98相对于塔92的移动，小齿轮128旋转。小齿轮130(在图9中以隐藏线示出)联接到滑架98并且接合齿条112b。不像小齿轮126，小齿轮130不可操作地联接到电马达并且因此不旋转以促使滑架98相对于塔92移动；作为替代，响应于滑架98相对于塔92的移动，小齿轮130旋转。
在继续参照图8-12的一示例性实施例中，在操作中，底座90被定位成与钻机子结构(未示出)相邻。部分92a最初以例如水平布置平行于底座90延伸。塔92的部分92b最初在枢转位置中，在该枢转位置中，部分92b向后折叠到塔92的部分92a上。部分92b在枢轴连接部96处如在图11中看到的沿顺时针方向枢转，以及沿如图8看到的沿逆时针方向延伸到其全长。部分92b继续如此枢转直至部分92b处于图8-12所示的枢转位置为止，在该枢转位置，部分92a和92b平齐并且沿着轴线97纵向地延伸，并且滑架98以及因此顶部驱动装置100能够沿着部分92a和92b中的每一个移动。伸缩支撑构件108被致动，促使塔92并且因此促使滑架98和顶部驱动装置100在枢轴连接部94处沿顺时针方向枢转，如图8中所看到的。
在一示例性实施例中，在操作期间，电马达106促使小齿轮126 旋转并且接合齿条112b的齿。同样地，电马达104促使小齿轮(该小齿轮与小齿轮126完全相同)可操作地联接到其以使齿条112a的齿旋转并且接合齿条112a的齿。因此，必要或需要时，滑架98以及因此顶部驱动装置100沿着轴线97并且相对于塔92向上或向下移动。
在操作期间，在几个示例性实施例中，在顶部驱动装置100处于沿着轴线97的必要的或期望的位置之前、期间或之后，致动器122a和122b可以致动，延伸它们相应的长度。因此，联结构件114在枢轴连接部116处枢转。如在图11中看到的，联结构件114在枢转连接116处沿顺时针方向枢转。联结构件114从与致动器122a和122b的各缩回位置对应的枢转位置枢转到与致动器122a和112b的各延伸位置对应的枢转位置。由于顶部驱动装置100在枢轴连接部124处可枢转地联接到联结构件114，所以当联结构件114枢转时，顶部驱动装置100继续以与塔92呈平行关系纵向地延伸。作为联结构件114从与致动器122a和122b的各缩回位置对应的枢转位置枢转到与致动器122a和112b的各延伸位置对应的枢转位置的结果，塔92与顶部驱动装置100之间的水平间隔增加。
在操作期间，在几个示例性实施例中，在联结构件114已经枢转到与致动器112a和112b的各延伸位置对应的枢转位置之后，致动器112a和112b可以被致动到它们相应的缩回位置。因此，联结构件114沿逆时针方向枢转，如图11所看到的。由于顶部驱动装置100在枢轴连接部124处可枢转地联接到联结构件114，所以当联结构件114枢转时，顶部驱动装置100继续以与塔92呈平行关系纵向地延伸。作为使致动器112a和112b的缩回并且因此使联结构件114和顶部驱动装置100中的每一个枢转的结果，在塔92与顶部驱动装置100之间的水平间隔减小。
在操作中，在一示例性实施例中，采用设备88以与上文描述的采用设备10来装配成串的管状构件类似的方式来装配成串的管状构件， 诸如作为油气开采作业的部分的钻管或套管。在几个示例性实施例中，在操作期间，在通过使部分92b枢转并且使塔92枢转已经将设备88以图8-12所示的构造放置之后，操作设备88的方面大致类似于设备10的上文描述的操作的对应的方面。因此，将不进一步详细地描述图8-12中所示的设备88的实施例的操作。
参照图13，示出设备132的右侧视图。设备132可以是陆基钻机，包括陆基钻机，或为陆基钻机的一部分。在几个示例性实施例中，代替陆基钻机，设备132可以是任意类型的钻机，包括任意类型的钻机或为任意类型的钻机的一部分，所述任意类型的钻机尤其诸如自升式钻机、半潜式钻机、钻进船、挠性管钻机、平台钻机、斜向钻机、或套管钻机。设备132包括平台134，该平台12包括钻台136，该钻台136被定位成与井眼16(在图13中未示出)相邻或在井眼16上方。在几个示例性实施例中，平台134可以是几个类型的平台中的中的一个或多个，包括几个类型的平台中的中的一个或多个，或为几个类型的平台中的中的一个或多个的一部分。塔或钻机井架138联接到平台134，并且沿着轴线140纵向地延伸。在一个实施例中，钻机井架138可释放地联接。在几个示例性实施例中，钻机井架138可以被特征化为传统钻机井架。
钻机滑架142可移动地联接到钻机井架138。顶部驱动装置143联接到钻机滑架142。顶部驱动装置143以与钻机井架138呈平行关系纵向地延伸。如将在下文中进一步详细地描述的，钻机滑架142和联接到其的顶部驱动装置143能够相对于钻进上装桅杆138沿着轴线140移动。在几个示例性实施例中，设备132不包括顶部驱动装置143；作为替代，设备132可以是另一种类型的钻机，包括另一种类型的钻机，或为另一种类型的钻机的一部分，所述另一个型的钻机诸如例如旋转回转钻机或动力回转钻机。平台或二层台144在钻台136上方竖直位置处联接到钻机井架138。平台或中间平台145在钻台136与二层台144之间的竖直位置处联接到钻机井架138。
参照图14-18，示出钻机滑架142的相应的透视前立面视图、左侧立面视图、右侧立面视图和俯视图。本体结构146包括以平行关系隔开的侧部146a和146b。侧部146b在与钻机井架138的纵向延伸部垂直的方向147上与侧部146a隔开。下部146c联接到顶部驱动装置143(在图14-18中未示出)。电马达148a、148b、148c和148d联接到侧部146a。类似地，电马达150a、150b、150c和150d联接到侧部146b。电马达148a和148b沿着钻机井架138的纵向延伸部(或轴线140)竖直地对齐。电马达148c和148d沿着钻机井架138的纵向延伸部竖直地对齐。电马达150a和150b沿着钻机井架138的纵向延伸部竖直地对齐。电马达150ca和150d沿着钻机井架138的纵向延伸部竖直地对齐。每对电马达148a和148b、148c和148d、150a和150b、和150c和150d与沿着钻机井架138的纵向延伸部(或轴线140)的另一对电马达竖向隔开。
在一示例性实施例中，电马达148a-148d和150a-150d中的每一个为AC马达并且受到单个变频驱动器(VFD)或多个VFD的控制，其被同步化并且被编程以与其它马达同时工作以提供均匀运动和扭矩。在一示例性实施例中，电马达148a-148d和150a-150d中的一个或多个受到单个VFD的控制。在一示例性实施例中，电马达148a-148d和150a-150d一个或多个受到多个VFD的控制。在一示例性实施例中，电马达148a-148d和150a-150d中的每一个为AC马达并且提供一级动态制动。在一示例性实施例中，电马达148a-148d和150a-150d中的每一个包括齿轮箱和在齿轮箱中或在齿轮箱处的制动器。在一示例性实施例中，电马达148a-148d和150a-150d中的每一个包括译码器，该译码器合并在马达轴上以提供更精确的VFD控制。
小齿轮152a和152b分别可操作地联接到电马达148a和148b。小齿轮152b在与方向147和钻机井架138的纵向延伸部中的每一个均垂直的方向153上与小齿轮152a隔开。小齿轮152c和152d分别可操作 地联接到电马达148c和148d。小齿轮152d在方向153上与小齿轮152c隔开。类似地，小齿轮154a和154b分别可操作地联接到电马达150a和150b。小齿轮154b在方向153上与小齿轮154a隔开。小齿轮154c和154d分别可操作地联接到电马达150c和150d。小齿轮154d在方向153上与小齿轮154c隔开。小齿轮154a和154b分别在方向147上与小齿轮152a和152b隔开。同样地，小齿轮154c和154d分别在方向147上与小齿轮152c和152d隔开。
参照图19、图20和图21，分别示出设备132的前立视图，沿着图19的线20-20截取的截面图，和沿着图19的线21-21截取的截面图。钻机井架138包括框架156，该框架156包括以平行关系隔开的侧部156a和156b。侧部156b在方向147上与侧部156a隔开。
齿条158和160在框架156a的侧部处联接到框架156a。在一示例性实施例中，齿条158和160通过与框架156一体化形成而联接到框架156。齿条160在方向153上与齿条158隔开。齿条160背向齿条158。小齿轮148b在方向153上与小齿轮148a隔开，使得小齿轮148a和148b分别接合齿条158和160。同样地，小齿轮148d在方向153上与小齿轮148c隔开，使得小齿轮148c和148d分别接合齿条158和160。
类似地，齿条162和164在框架156的侧部156b处联接到框架156。在一示例性实施例中，齿条162和164通过与框架156一体化形成而联接到框架156。齿条164在方向153上与齿条162隔开。齿条164背向齿条162。齿条162和164分别在方向153上对准齿条158和160。小齿轮150b在方向153上与小齿轮150a隔开，使得小齿轮150a和150b分别接合齿条162和164。同样地，小齿轮150d在方向153上与小齿轮150c隔开，使得小齿轮150c和150d分别接合齿条162和164。
多个辊166，包括辊166a、166b、166c和166d，在靠近下部146c的位置处联接到本体结构146的侧部146a。辊166a和166b联接到从 本体结构146的侧部146a延伸的臂168a和168b。辊166a和166b分别与齿条158和160的相应的外侧接合。辊166c和166d联接到侧部146a并且分别接合齿条158和160的相应的径向内侧。在下述条件下，在滑架142使钻机井架138向上和向下移动时，多个辊166促进引导滑架142，并且促进维持小齿轮152a和152c与齿条158之间相应的接合，以及小齿轮152b和152d与齿条160之间相应的接合。
如图19所示，多个辊170在本体结构146的靠近顶部146d的位置处联接到侧部146a。多个辊172和174在靠近下部146c和顶部146d的相应的位置处联接到侧部146b。多个辊170、172和174中的每一个与多个辊166大致完全相同，并且因此将不进一步详细地描述辊170、172和174。
如图20所示，设备132能够排管(racking pipe)，并且因此支撑管状构件(或管件)176，诸如作为油气开采作业的部分的钻管或套管。在几个示例性实施例中，中间平台145和/或二层台144可以被用来支撑管状构件176。在几个示例性实施例中，管状构件176可以是范围Ⅱ三联管体并且因此可以是约93英尺长。在几个示例性实施例中，管状构件176可以是范围III二联管体并且因此可以为约92英尺长。在几个示例性实施例中，管状构件176可以是范围Ⅱ管件并且因此可以为约31英尺长。在几个示例性实施例中，管状构件176可以是范围III管件并且因此可以为约46英尺长。
如图21所示，顶部驱动装置143联接到本体结构178，该本体结构178能够随顶部驱动装置143和钻机滑架142移动。本体结构178包括臂178a和178b，辊180a和180b分别联接到臂178a和178b。辊180a和180b分别接合钻机井架138的框架156的竖直延伸构件156c的相反侧。本体结构178进一步包括臂182a和182b，辊184a和184b分别联接到臂178a和178b。辊184a和184b分别接合钻机井架138的框架156的竖直延伸构件156d的相反侧。臂186a联接在顶部驱动装 置143与臂178a和178b之间，并且臂186b联接在顶部驱动装置143与臂182a和182b之间。辊188a和188b联接到臂186a，并且接合齿条158和160的相应的内侧。辊190a和190b联接到臂186b，并且接合齿条162和164的相应的内侧。在将在下面描述的条件下，随着顶部驱动装置143使钻机井架138向上和向下移动，辊180a、180b、184a、184b、188a、188b、190a和190b促进对顶部驱动装置143的引导，并且促进维持小齿轮152a和152c与齿条158之间相应的接合，小齿轮152b和152d与齿条160之间相应的接合，小齿轮154a和154c与齿条162之间相应的接合，以及小齿轮154b和154d与齿条164之间相应的接合。
在继续参照图13-21的一示例性实施例中，在操作中，采用设备132来装配成串的管状构件176。更具体地，管状构件中的至少一个临时联接到顶部驱动装置143，该顶部驱动装置143工作以将那个管状构件176联接到已经在井眼16内延伸或竖直地定位在井眼16与联接到顶部驱动装置143的管状构件176之间的另一个管状构件176或从该另一个管状构件176分离。对于本文所描述的所有实施例，本文所公开的操作可以反向进行以将管松开或将套筒从井眼取出或从成串的管状构件卸下管状构件或成对的管状构件。如上所指出的，在几个示例性实施例中，管状构件176可以是范围Ⅱ管件，和/或管状构件176可以是范围III管件。
电马达148a和148c促使相应的小齿轮152a和152c旋转并且接合齿条158的齿。电马达148b和148d促使相应的小齿轮152b和152d旋转并且接合齿条160的齿。电马达150a和150c促使相应的小齿轮154a和154c旋转并且接合齿条162的齿。电马达150b和150d促使相应的小齿轮154b和154d旋转并且接合齿条164的齿。因此，必要时，钻机滑架142以及因此顶部驱动装置143沿着轴线40并且相对于钻机井架138向上和/或向下移动，使得顶部驱动装置143在沿着轴线140的位置处，在该位置处，管状构件176中的一个能够联接到顶部驱动 装置143。
电马达148a-148d和150a-150d使顶部驱动装置143沿着轴线140并且相对于钻机井架138移动，使联接到顶部驱动装置143的管状构件176下降。在该下降之前、期间或之后，顶部驱动装置143操作以将联接到顶部驱动装置143管状构件176联接到要么在井眼16中延伸要么竖直地定位在井眼16与联接到顶部驱动装置143的管状构件176之间的另一个管状构件176；该另一个管状构件176可以是钻管或套管柱的部分。
在几个示例性实施例中，在顶部驱动装置143的向上和/或向下运动期间，在滑架142使钻机井架138向上和向下移动时，多个辊166促进引导滑架142，并且促进维持小齿轮152a和152c与齿条158之间相应的接合，以及小齿轮152b和152d与齿条160之间相应的接合。类似地，在几个示例性实施例中，随着顶部驱动装置143使钻机井架138向上和向下移动，辊180a、180b、184a、184b、188a、188b、190a和190b促进对顶部驱动装置143的引导，并且促进维持小齿轮152a和152c与齿条158之间相应的接合，小齿轮152b和152d与齿条160之间相应的接合，小齿轮154a和154c与齿条162之间相应的接合，以及小齿轮154b和154d与齿条164之间相应的接合。
在几个示例性实施例中，在框架156的侧部156a处，齿条158和齿条160背向齿条158的布置减轻齿条158和160经受弯曲和/或扭转加载的程度，因此降低框架156以及齿条158和160中不可接受应力和应变水平的风险。同样地，在几个示例性实施例中，在框架156的侧部156b处，齿条162和齿条164背向齿条162的布置减轻齿条162和164经受弯曲和/或扭转加载的程度，因此降低框架156以及齿条162和164中不可接受应力和应变水平的风险。
在几个示例性实施例中，设备132并不限于使用用于钻机井架的 盒(或框架)风格结构的单管(tubular singles)。替代地，在几个示例性实施例中，设备132能够与传统风格钻机井架一起使用，传统风格钻机井架能够处理管范围Ⅱ三联体或管范围III二联体并且能够排管。在几个示例性实施例中，除其它能力之外，设备132还能够在钻机井架138中排管，从而增加钻进速度，以及提供离线支架构建。
在几个示例性实施例中，设备132或其部件可以在宽范围的钻进应用(包括但不限于水平钻进应用、热钻进应用等)中使用。
参照图22，示出设备196的俯视图。设备196可以是陆基钻机，包括陆基钻机，或为陆基钻机的一部分。在几个示例性实施例中，代替陆基钻机，设备196可以是任意类型的钻机，包括任意类型的钻机或为任意类型的钻机的一部分，所述任意类型的钻机尤其诸如自升式钻机、半潜式钻机、钻进船、挠性管钻机、平台钻机、斜向钻机、或套管钻机。在几个示例性实施例中，设备196包括几个部件的设备132，哪个部件是给定的相同的附图标记。设备196包括平台134(未示出)，塔或钻机井架198联接到该平台134。钻机滑架200可移动地联接到钻机井架198。顶部驱动装置143联接到钻机滑架200。顶部驱动装置143以与钻机井架198呈平行关系纵向地延伸。在几个示例性实施例中，设备196不包括顶部驱动装置143；作为替代，设备196可以是另一种类型的钻机，包括另一种类型的钻机，或为另一种类型的钻机的一部分，所述另一个型的钻机诸如例如旋转回转钻机或动力回转钻机。二层台144(未示出)在平台134上方的竖直位置处联接到钻机井架198。中间平台145平台134与二层台144之间的竖直位置处联接到钻机井架198。以类似于设备132的方式，设备196能够排管，并且因此支撑管状构件176。在几个示例性实施例中，中间平台145和/或二层台144可以被用来支撑管状构件176。在几个示例性实施例中，管状构件176可以是范围Ⅱ三联管体并且因此可以是约93英尺长。在几个示例性实施例中，管状构件176可以是范围III二联管体并且因此可以为约92英尺长。在几个示例性实施例中，管状构件176可以是范围Ⅱ管件并 且因此可以为约31英尺长。在几个示例性实施例中，管状构件176可以是范围III管件并且因此可以为约46英尺长。
如图22所示，钻机井架198包括框架202和联接到框架228的相反侧部的齿条204a和204b。在另一个实施例(未示出)中，齿条204a和204b通过与框架202一体化形成而联接到框架202。齿条204a和204b以平行关系隔开且背向彼此。电马达206a和206b联接到钻机滑架200并且因此还联接到顶部驱动装置143。小齿轮208a和208b分别可操作地联接到电马达206a和206b。小齿轮208a和208b分别接合齿条204a和204b。内部辊210a和210b联接到钻机滑架200并且接合齿条204a的相反侧。内部辊212a和212b联接到钻机滑架200并且接合齿条204b的相反侧。相反的臂214a和214b联接到钻机滑架200。外部辊216a和216b分别联接到臂214a和214b，并且分别接合钻机井架198的框架202的相反侧部202a和202b。结构元件218在臂214a与214b之间延伸。
在几个示例性实施例中，设备196包括与电马达206a和206b、小齿轮208a和208b、内部辊210、210b、212a和212b、相反的臂214a和214b、和外部辊216a和216b大致完全相同的附加电马达、小齿轮、内部辊、相反的臂和外部辊组。在一示例性实施例中，设备196包括至少四个这样的附加组，并且这些附加组可以沿着钻机滑架200竖向地隔开。在几个示例性实施例中，设备196包括与结构元件218大致完全相同的附加结构构件。在一示例性实施例中，设备196包括至少三个这样的附加结构构件，并且这些附加结构构件可以沿着钻机滑架200竖向地隔开。
在操作中，在继续参照图22的一示例性实施例中，采用设备196来装配成串的管状构件176。更具体地，管状构件176中的至少一个临时联接到顶部驱动装置143，该顶部驱动装置143工作以将那个管状构件176联接到已经在井眼16内延伸或竖直地定位在井眼16与联接到 顶部驱动装置143的管状构件176之间的另一个管状构件176或从该另一个管状构件176分离。对于本文所描述的所有实施例，本文所公开的操作可以反向进行以将管松开或将套筒从井眼取出或从成串的管状构件卸下管状构件或成对的管状构件。电马达206a和206b促使相应的小齿轮208a和208b旋转并且接合相应的齿条204a和204b的齿。因此，必要时，钻机滑架200以及因此顶部驱动装置143相对于钻机井架198向上/或向下移动，使得顶部驱动装置143处于这样的位置处，在该位置处，管状构件176中的一个能够联接到顶部驱动装置143。电马达206a和206b使顶部驱动装置143相对于钻机井架138移动，使联接到顶部驱动装置143的管状构件176下降。在该下降之前、期间或之后，顶部驱动装置143操作以将管状构件176联接到要么在井眼16中延伸要么竖直地定位在井眼16与联接到顶部驱动装置143的管状构件176之间的另一个管状构件176；该另一个管状构件176可以是钻管或套管柱的部分。
在几个示例性实施例中，在顶部驱动装置143向上和/或向下运动期间，随着滑架200使钻机井架198向上和向下移动，内部辊210、210b、212a和212b和外部辊216a和216b促进对钻机滑架200的引导，并且促进维持小齿轮208a和208b与齿条204a和204b之间相应的接合。
参照图23，示出俯视图的设备220。设备220可以是陆基钻机，包括陆基钻机，或为陆基钻机的一部分。在几个示例性实施例中，代替陆基钻机，设备220可以是任意类型的钻机，包括任意类型的钻机或为任意类型的钻机的一部分，所述任意类型的钻机尤其诸如自升式钻机、半潜式钻机、钻进船、挠性管钻机、平台钻机、斜向钻机、或套管钻机。在几个示例性实施例中，设备220包括设备132的几个部件，这几个部件以相同的附图标记给定。设备220包括平台134(未示出)，塔或钻机井架222联接到该平台134。钻机滑架224可移动地联接到钻机井架222。顶部驱动装置143联接到钻机滑架224。顶部驱动装置143以与钻机井架222呈平行关系纵向地延伸。在几个示例性实 施例中，设备220不包括顶部驱动装置143；作为替代，设备220可以是另一种类型的钻机，包括另一种类型的钻机，或为另一种类型的钻机的一部分，所述另一个型的钻机诸如例如旋转回转钻机或动力回转钻机。二层台(未示出)在平台134上方的竖直位置处联接到钻机井架222，并且中间平台226在平台134与二层台之间的竖直位置处联接到钻机井架222。以类似于设备132的方式，设备220能够排管，并且因此支撑管状构件176。在几个示例性实施例中，管状构件176可以是范围Ⅱ三联管体并且因此可以是约93英尺长。在几个示例性实施例中，管状构件176可以是范围III二联管体并且因此可以为约92英尺长。在几个示例性实施例中，管状构件176可以是范围Ⅱ管件并且因此可以为约31英尺长。在几个示例性实施例中，管状构件176可以是范围III管件并且因此可以为约46英尺长。
如图23所示，钻机井架222包括框架228和联接到框架228的相反侧部的齿条230a和230b。在另一个实施例(未示出)中，齿条230a和230b通过与框架228一体化形成而联接到框架228。齿条230a和230b以平行关系隔开且背向彼此。电马达232a和232b联接到钻机滑架224并且因此还联接到顶部驱动装置143。小齿轮234a和234b分别可操作地联接到电马达232a和232b。小齿轮234a和234b分别接合齿条230a和230b。辊236a和236b联接到钻机滑架224并且接合齿条230a的相反侧。辊238a和238b联接到钻机滑架224并且接合齿条230b的相反侧。在几个示例性实施例中，设备220包括分别与电马达232a和232b、小齿轮234a和234b、和辊236a、236b、238a和238b大致完全相同的附加电马达、小齿轮、和辊组。
在操作中，在继续参照图23的一示例性实施例中，采用设备220来装配成串的管状构件176。更具体地，管状构件176中的至少一个临时联接到顶部驱动装置143，该顶部驱动装置143工作以将那个管状构件176联接到已经在井眼16内延伸或竖直地定位在井眼16与联接到顶部驱动装置143的管状构件176之间的另一个管状构件176或从该 另一个管状构件176分离。对于本文所描述的所有实施例，本文所公开的操作可以反向进行以将管松开或将套筒从井眼取出或从成串的管状构件卸下管状构件或成对的管状构件。电马达232a和232b促使相应的小齿轮234a和234b旋转并且接合相应的齿条230a和230b的齿。因此，必要时，钻机滑架224以及因此顶部驱动装置143相对于钻机井架222向上/或向下移动，使得顶部驱动装置143处于这样的位置处，在该位置处，管状构件176中的一个能够联接到顶部驱动装置143。电马达232a和232b使顶部驱动装置143相对于钻机井架222移动，使联接到顶部驱动装置143的管状构件176下降。在该下降之前、期间或之后，顶部驱动装置143操作以将管状构件176联接到要么在井眼16中延伸要么竖直地定位在井眼16与联接到顶部驱动装置143的管状构件176之间的另一个管状构件176；该另一个管状构件176可以是钻管或套管柱的部分。在几个示例性实施例中，在顶部驱动装置143向上和/或向下运动期间，随着滑架224使钻机井架222向上和向下移动，辊236a、236b、238a和238b促进对钻机滑架224的引导并且促进维持小齿轮234a和234b与齿条230a和230b之间相应的接合。
鉴于以上内容和图形，本领域的普通技术人员将容易认识到，本公开引入了一种设备，该设备包括：钻机井架，其包括：纵向延伸的框架，该纵向延伸的框架具有第一侧部和第二侧部，该第二侧部以平行关系并且在与框架的纵向延伸部垂直的第一方向上与第一侧部隔开；在框架的第一侧部处联接到框架的第一齿条；和在框架的第一侧部处联接到框架的第二齿条；其中，第二齿条与第一齿条以平行关系并且在与第一方向和框架的纵向延伸部中的每一个均垂直的第二方向上隔开；并且其中，第二齿条背向第一齿条；和适于沿着钻机井架移动的钻机滑架，该钻机滑架包括本体结构；联接到本体结构的第一和第二电马达；和分别可操作地联接到第一和第二电马达的第一和第二小齿轮；其中，第二小齿轮在第二方向上与第一小齿轮隔开，使得第一和第二小齿轮分别适于接合第一齿条和第二齿条。根据一个方面，钻机井架进一步包括：在框架的第二侧部处联接到框架的第三齿条； 和在框架的第二侧部处联接到框架的第四齿条；其中，第四齿条以平行关系并且在第二方向上与第三齿条隔开；并且其中，第四齿条背向第三齿条；并且其中，钻机滑架进一步包括：联接到本体结构的第三和第四电马达；和分别可操作地联接到第三和第四电马达的第三和第四小齿轮；其中，第三和第四小齿轮在第一方向上分别与第一和第二小齿轮隔开；并且其中，第四小齿轮在第二方向上与第三小齿轮隔开，使得第三和第四小齿轮分别适于接合第三和第四齿条。根据另一个方面，第一和第二齿条在第二方向上分别对准第三和第四齿条；其中，第一和第二电马达沿着钻机井架的纵向延伸部对齐；其中，第三和第四电马达沿着钻机井架的纵向延伸部对齐；并且其中，第三和第四电马达沿着钻机井架的纵向延伸部与第一和第二电马达隔开。
本公开还引入了一种适于沿纵向延伸钻机井架移动的钻机滑架，该钻机井架包括：第一齿条和第二齿条，彼此以平行关系并且在与钻机井架的纵向延伸部垂直的第一方向上隔开，第二齿条背向第一齿条，钻机滑架包括本体结构；联接到本体结构的第一和第二电马达；和分别可操作地联接到第一和第二电马达的第一和第二小齿轮；其中，第二小齿轮在第一方向上与第一小齿轮隔开，使得第一和第二小齿轮分别适于接合第一齿条和第二齿条。根据一个方面，钻机滑架包括联接到本体结构的第三电马达和第四电马达；和分别可操作地联接到第三和第四电马达的第三和第四小齿轮；其中，第三和第四小齿轮在与钻机井架的纵向延伸部和第一方向中的每一个均垂直的第二方向上分别与第一和第二小齿轮隔开；并且其中，第四小齿轮与第三小齿轮在第一方向上隔开，使得第三小齿轮适于接合钻机井架的第三齿条，并且第四小齿轮适于接合钻机井架的背向第三齿条的第四齿条。根据另一个方面，第一和第二电马达沿着钻机井架的纵向延伸部对齐；其中，第三和第四电马达沿着钻机井架的纵向延伸部对齐；并且其中，第三和第四电马达沿着钻机井架的纵向延伸部与第一和第二电马达隔开。根据又一个方面，第二电马达沿着钻机井架的纵向延伸部与第一电马达隔开。根据再一个方面，第四电马达沿着钻机井架的纵向延伸部与 第三电马达隔开。
本公开还引入了一种适于供钻机滑架沿着其移动的钻机井架，该钻机井架包括：纵向延伸的框架，该纵向延伸的框架具有第一侧部和第二侧部，该第二侧部以平行关系并且在与框架的纵向延伸部垂直的第一方向上与第一侧部隔开；在框架的第一侧部处联接到框架的第一齿条；和在框架的第一侧部处联接到框架的第二齿条；其中，第二齿条与第一齿条以平行关系并且在与第一方向和框架的纵向延伸部中的每一个均垂直的第二方向上隔开；并且其中，第二齿条背向第一齿条。根据一个方面，钻机井架包括：在框架的第二侧部处联接到框架的第三齿条；和在框架的第二侧部处联接到框架的第四齿条；其中，第四齿条以平行关系并且在第二方向上与第三齿条隔开；并且其中，第四齿条背向第三齿条。根据另一个方面，第一和第二齿条在第二方向上分别对准第三和第四齿条。
本公开还引入了一种设备，该设备包括：沿着第一轴线纵向地延伸的塔，该塔包括第一齿条和第二齿条，所述第一齿条和第二齿条以平行关系隔开并且背向彼此；用以装配或拆卸成串的管状构件的顶部驱动装置，该顶部驱动装置能够沿着第一轴线并且相对于塔移动；联接到顶部驱动装置并且能够随其移动的第一和第二电马达；和第一和第二小齿轮，该第一和第二小齿轮分别可操作地联接到第一和第二电马达，并且分别与第一和第二齿条接合，以使顶部驱动装置沿着第一轴线并且相对于塔移动。根据一个方面，该设备包括滑架，顶部驱动装置和第一和第二电马达中的每一个联接到该滑架。根据另一个方面，第一和第二电马达在与第一轴线垂直的方向上彼此隔开；并且其中，第一和第二小齿轮在所述与第一轴线垂直的方向上彼此隔开。根据又一个方面，第一和第二电马达在平行于第一轴线的第一方向上彼此隔开；其中，第一和第二小齿轮在第一方向上和第二方向上彼此隔开，该第二方向与第一轴线垂直；并且其中，该设备进一步包括分别与第一齿条和第二齿条接合的第三和第四小齿轮，其中，第三和第四小齿 轮在第一和第二方向中的每一个方向上彼此隔开。根据再一个方面，该设备包括联接到塔的滑架；联结构件，该联结构件可枢转地联接到滑架以允许联结构件在第一和第二枢转位置之间绕第二轴线枢转，该第二轴线垂直于第一轴线；并且其中，顶部驱动装置以与塔呈平行关系纵向地延伸；并且其中，当联结构件在第一枢转位置与第二枢转位置之间枢转时，顶部驱动装置可枢转地联接到联结构件以允许顶部驱动装置继续以与塔呈平行关系纵向地延伸。根据还一个方面，当联结构件分别在第一枢转位置和第二枢转位置中时，顶部驱动装置与塔隔开第一间隔和第二间隔，所述第一间隔和第二间隔在与第一轴线垂直的方向上延伸；并且其中，第二间隔大于第一间隔。根据另一个方面，该设备包括至少一个致动器，该至少一个致动器在滑架与联结构件之间延伸以使联结构件在第一枢转位置与第二枢转位置之间枢转。根据又一个方面，该设备包括底座，塔可枢转地联接到该底座以使塔在第一位置与第二位置之间枢转，该塔包括第一部分；和第二部分，该第二部分可枢转地联接到第一部分以当塔处于第一枢转位置中时使第二部分在第三枢转位置与第四枢转位置之间枢转；以及其中，当第二部分处于第四枢转位置时，顶部驱动装置能够沿着第一部分和第二部分中的每一个移动。
本公开还引入了一种方法，该方法包括：提供沿着第一轴线纵向地延伸的塔，该塔包括第一齿条和第二齿条，所述第一齿条和第二齿条以平行关系隔开并且背向彼此；提供用以装配或拆卸成串的管状构件的顶部驱动装置，该顶部驱动装置能够沿着第一轴线并且相对于塔移动；将第一和第二电马达联接到顶部驱动装置；将第一和第二电马达分别可操作地联接到第一和第二小齿轮；与将第一和第二小齿轮分别与第一齿条和第二齿条接合，以使至少顶部驱动装置和第一和第二电马达沿着第一轴线并且相对于塔移动。根据一个方面，该方法包括将滑架联接到顶部驱动装置以及第一和第二电马达。根据另一个方面，第一和第二电马达在与第一轴线垂直的方向上彼此隔开；并且其中，第一和第二小齿轮在所述与第一轴线垂直的方向上彼此隔开。根据又 一个方面，第一和第二电马达在平行于第一轴线的第一方向上彼此隔开；其中，第一和第二小齿轮在第一方向上和在与第一轴线垂直的第二方向上彼此隔开；并且其中，该方法进一步包括将第三和第四小齿轮分别与第一齿条和第二齿条接合，使得第三和第四小齿轮在第一和第二方向中的每一个方向上彼此隔开。根据再一个方面，该方法包括：将滑架联接到塔；将联结构件可枢转地联接到滑架以允许联结构件在第一和第二枢转位置之间绕第二轴线枢转，该第二轴线垂直于第一轴线；和将顶部驱动装置可枢转地联接到联结构件，使得顶部驱动装置以与塔呈平行关系纵向地延伸，顶部驱动装置可枢转地联接到联结构件以当联结构件在第一枢转位置与第二枢转位置之间枢转时允许顶部驱动装置继续以与塔呈平行关系纵向地延伸。根据还一个方面，当联结构件分别在第一枢转位置和第二枢转位置中时，顶部驱动装置与塔隔开第一间隔和第二间隔，所述第一间隔和第二间隔在与第一轴线垂直的方向上延伸；并且其中，第二间隔大于第一间隔。根据另一个方面，该方法包括至少一个致动器，该至少一个致动器在滑架与联结构件之间延伸以使联结构件在第一枢转位置与第二枢转位置之间枢转。根据又一个方面，塔包括第一部分和可枢转地联接到该第一部分的第二部分；并且其中，该方法进一步包括：使塔在第一枢转位置和第二枢转位置之间枢转；当塔在第一枢转位置中时，使第二部分在第三枢转位置和第四枢转位置之间枢转；以及当第二部分在第四枢转位置中时，使顶部驱动装置沿着第一部分和第二部分中的每一个移动。
前述内容概述了几个实施例的特征，使得本领域的普通技术人员可以更好地理解本公开的方面。这样的特征可以用若干等效替代方案中的任一个来替换，本文仅公开这样的特征中的一些。本领域的普通技术人员应明白，他们可以容易地使用本公开作为基础以便设计或修改其它过程和结构以便执行本文引入的实施例的相同的目的和/或实现相同的优点。本领域的普通技术人员还应明认识到，这样的等效结构不脱离本公开的精神和范围，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，他们可以在本文中做出各种改变、替换和变更。