CN105275416A - 钻杆装载组件、水平定向钻机及其装杆方法 - Google Patents

Abstract

钻杆装载组件、水平定向钻机及其装杆方法。本发明涉及一种钻杆装载组件，其包括至少一个钻杆装载机构、驱动装置以及装载指示装置。钻杆装载机构构造成在第一位置和第二位置之间输送钻杆，其中，在第一位置处钻杆位于钻杆装卸装置和夹钳装置之间以便将钻杆连接至钻柱或从钻柱上卸载钻杆，而在第二位置处钻杆远离钻杆装卸装置和夹钳装置以便装载或卸载钻杆。驱动装置构造成使得钻杆装载机构在第一位置和第二位置之间运动。装载指示装置构造成当在第二位置处装载钻杆时指示出钻杆是否被正确夹持和定位，以防止钻杆在被传送至第一位置时与钻杆装卸装置以及夹钳装置发生干涉。本发明还涉及一种水平定向钻机以及一种装杆的方法。

Description

钻杆装载组件、水平定向钻机及其装杆方法

技术领域

本发明涉及一种钻杆装载组件、一种包括该钻杆装载组件的水平定向钻机以及一种在具有该钻杆装载组件的水平定向钻机中进行装杆的方法。

背景技术

本部分的内容仅提供了与本公开相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。

钻机是带动钻具向地下钻进以获取地下资源或提供地下通道的机械设备。在钻机的操作中，将钻头附接至钻柱的前端，并且通过旋转和推进钻柱而使钻头穿过地层。钻柱是通过将钻杆首尾相连而形成。另一方面，当钻机的钻进过程完成后，需要逐个地断开且卸载钻杆而从地层中收回钻柱。

通常，这些工作需要钻杆装卸装置、夹钳装置以及钻杆装载机构相互配合地完成。具体地，钻杆装卸装置构造成使钻杆旋转以将钻杆拧入到钻柱中或从钻柱中拧出钻杆，并且还可以使钻柱旋转以驱动钻头旋转和钻进。夹钳装置构造成有助于组装和拆分钻柱。夹钳装置可以固定钻杆的下端并且固定钻柱的上端。此处，“上”、“下”是根据钻柱或钻杆下入地层中的方向来定义的，也就是说，“下端”指的是同一钻杆或钻柱的首先下入地层中的一端，而“上端”指的是随后下入地层中的一端。钻杆装载组件构造成将钻杆输送至钻杆装卸装置与夹钳装置之间以便钻杆装卸装置将该钻杆连接至钻柱并下入地层中。

在上述操作中，正确地装载钻杆以及将钻杆正确地加载到钻杆装卸装置和夹钳装置之间的步骤很重要。目前，主要有三种方式将钻杆加载到即将与钻柱相连接的位置处，即，全自动装载方式、完全手动装载方式以及半自动装载方式。已开发出与钻机相配套的全自动装杆装置，但是这种装置成本很高，占用空间大且仅适用于特定的钻机。如果由站在钻机旁操作人员完全手动地将钻杆放置在钻杆装卸装置与夹钳装置之间，则操作人员因距离钻机太近而存在危险。

考虑到成本和安全性，可以采用半自动的钻杆装载机构来装载钻杆。具体地，在远离钻机的位置，手动地将钻杆放在半自动的钻杆装载机构上，然后，该钻杆装载机构将钻杆输送至钻机的钻杆装卸装置与夹钳装置之间。该半自动钻杆装载机构既可以节约成本又可以兼顾安全。

然而，由于在远离钻机的位置处手动地装载钻杆，因此往往会因为视觉误差而导致钻杆水平装载位置不正确，致使装载后的钻杆在到达钻杆装卸装置与夹钳装置之间的位置时或者与钻杆装卸装置碰撞或者与夹钳装置碰撞，可能发生事故且降低装杆效率。另一方面，如果在装载钻杆时，没有将钻杆正确地放置在钻杆装载机构上，比如，钻杆没有水平地放置，即，在竖直方向上是倾斜的，则可能导致钻杆装载机构不能正确地夹持钻杆。结果，在运送钻杆的过程中，可能会掉杆。

因此，需要一种在装载钻杆时能够使钻杆正确装载和定位的钻杆装载组件。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够在装载钻杆时使钻杆正确定位的钻杆装载组件。

本发明的另一个目的是提供一种能够在装载钻杆时使钻杆正确装载的钻杆装载组件。

本发明的另一个目的是提供一种成本相对低廉的钻杆装载组件。

本发明的另一个目的是提供一种安全性改善的钻杆装载组件。

上述目的中的一个或多个可以通过下述方案实现：一种钻杆装载组件包括至少一个钻杆装载机构、驱动装置以及装载指示装置。钻杆装载机构构造成在第一位置和第二位置之间输送钻杆，其中，在第一位置处钻杆位于钻杆装卸装置和夹钳装置之间以便将钻杆连接至钻柱或从钻柱上卸载钻杆，而在第二位置处钻杆远离钻杆装卸装置和夹钳装置以便装载或卸载钻杆。驱动装置构造成使得钻杆装载机构在第一位置和第二位置之间运动。装载指示装置构造成当在第二位置处装载钻杆时指示出钻杆是否被正确夹持和定位，以防止钻杆在被传送至第一位置时与钻杆装卸装置以及夹钳装置发生干涉。

上述结构中，由于设置了装载指示装置，因此当将钻杆放置在钻杆装载机构上时，可以以该装载指示装置作为参照物，视觉观察钻杆是否与该装载指示装置对齐，由此正确地装载和定位钻杆。这样，正确地装载和定位钻杆可以避免后续运动过程中的掉杆或与钻机的其它部件相碰撞的潜在事故，提高了钻杆装载机构的稳定性、可靠性和安全性，由此提高了整个钻井过程的工作效率。

另外，对于上述钻杆装载组件而言，钻杆装载机构构造成在第一位置和第二位置之间输送钻杆，其中，在第一位置处钻杆位于钻杆装卸装置和夹钳装置之间以便将钻杆连接至钻柱或从钻柱上卸载钻杆，而在第二位置处钻杆远离钻杆装卸装置和夹钳装置以便装载或卸载钻杆。因此，操作人员可以在远离钻机的第二位置处将钻杆放置到钻杆装载机构上或从钻杆装载机构上取下钻杆，由此提高了操作人员的安全性。

优选地，装载指示装置具有端部指示特征，端部指示特征设置成在将钻杆装载至钻杆装载组件上时通过指示钻杆的端部是否正确定位来确定钻杆是否正确定位。当操作人员将钻杆放置在钻杆装载机构上时，可以视觉地观察钻杆的一个端部是否与装载指示装置的端部指示特征基本对齐。如果钻杆的一个端部与端部指示特征的一个端部基本对齐，则表明放置在钻杆装载组件上的钻杆在钻杆的纵向方向上已正确定位。此时，在将钻杆运送至第一位置时，钻杆不会与钻杆装卸装置和夹钳装置发生干涉，比如碰撞。

优选地，装载指示装置具有纵向指示特征，纵向指示特征设置成在将钻杆装载至钻杆装载组件上时通过参照纵向指示特征来判断装载钻杆的纵向轴线是否正确定位。例如，当操作人员将钻杆放置在钻杆夹持机构上时，操作人员可以视觉地观察钻杆是否与装载指示装置基本平行，由此判断钻杆在高度水平上是否正确定位。如果钻杆与装载指示装置基本平行，则表明钻杆例如在高度方向上已正确放置而不是歪斜地放置，正确放置的钻杆不易掉落。

优选地，端部指示特征可以包括下列项中的至少一者：装载指示装置的端部、设置在装载指示装置上的凹部、突出部、台阶以及标记线。另外，纵向指示特征可以包括下列项中的至少一者：装载指示装置的边缘、设置在装载指示装置上的长形的凹部、突出部以及标记线。

优选地，凹部、突出部以及标记线可以沿装载钻杆的纵向轴线连续地或者间断地延伸。

优选地，可以在端部指示特征和/或纵向指示特征上涂覆有彩色材料、发光材料或反光材料。这样，有利于操作人员进行视觉观察，甚至有利于在夜间进行观察。

优选地，装载指示装置是可伸缩的，以适于各种长度的钻杆。

优选地，至少一个钻杆装载机构可以由第一和第二钻杆装载机构组成。每个钻杆装载机构均可以包括：安装座，该安装座构造成用于将钻杆装载机构固定安装至钻机的本体上；第一臂构件，该第一臂构件与安装座固定连接；第二臂构件，该第二臂构件与第一臂构件可枢转地联接；以及钻杆夹持构件，该夹持构件与第二臂构件连接并且能够夹持或松开放置在其中的钻杆。

优选地，装载指示装置可以在第二臂构件的靠近装载钻杆的一端位置处与第二臂构件连接。在该结构中，由于装载指示装置靠近即将装载的钻杆，因此可以较准确地定位和装载钻杆。另外，通常第二臂构件相比于钻杆夹持构件更靠近组件本体，因此设置在第二臂构件上的装载指示装置一般不会影响钻杆的放置过程，这是因为装载指示装置并不处于将钻杆放置到钻杆夹持机构上的路径上。

优选地，装载指示装置与钻杆装载机构可以通过下述方式之一连接：焊接、铰接、凸缘连接、螺纹连接、旋转卡接、紧配合、粘结。

优选地，装载指示装置为细长圆杆、细长多边形杆、平板或角钢。

优选地，装载指示装置设置成：当沿与已装载的钻杆的纵向相垂直的方向观察时，装载指示装置的端部指示特征与钻杆装卸装置或夹钳装置的靠内侧的端部对齐或者略微向内。

优选地，装载指示装置设置成：纵向指示特征的纵向轴线平行于延伸通过钻杆装卸装置和夹钳装置的轴向轴线。这样，当钻杆被运送至钻杆装卸装置和夹钳装置之间时，钻杆与延伸通过钻杆装卸装置和夹钳装置的轴向轴线重叠。此时，钻杆处于即将可以连接至钻柱的较精确位置处。

优选地，装载指示装置设置在第一钻杆装载机构与第二钻杆装载机构中的至少一者上。

优选地，第一钻杆装载机构与第二钻杆装载机构依次布置在夹钳装置与钻杆装卸装置之间使得第一钻杆装载机构与第二钻杆装载机构协同地在第一位置与第二位置之间输送钻杆。

优选地，驱动装置可以采用液压缸驱动、机械驱动、电机驱动中的任一方式。

本发明还提供一种包括上述钻杆装载组件的水平定向钻机。

本发明还提供一种在具有上述钻杆装载组件的水平定向钻机中进行装杆的方法。该方法包括：将钻杆装载机构移动至第二位置；松开钻杆装载机构，手动装杆；装钻杆时通过参照装载指示装置使钻杆正确定位；夹紧钻杆装载机构；以及致动驱动装置使钻杆装载机构移动到第一位置，使钻杆位于钻杆装卸装置和夹钳装置之间以便使钻杆与前一根钻杆进行连接操作。

附图说明

通过以下参照附图的描述，本发明的一个或几个实施方式的特征和优点将变得更加容易理解，其中：

图1是根据本发明实施方式的钻机的侧视示意图，其中，钻杆装载组件在钻杆装卸装置与夹钳装置之间夹持钻杆；

图2是图1所示的钻机的俯视示意图，其中，钻杆装载组件在远离钻机的位置处夹持有钻杆；

图3是根据本发明实施方式的钻杆装载组件的示意图；

图4是根据本发明实施方式的装载指示装置的近视示意图；

图5是根据本发明实施方式的装载指示装置与钻杆装载机构之间的分解示意图；

图6是根据本发明实施方式的装载指示装置为方形杆的示意图；

图7是根据本发明实施方式的装载指示装置为三角形板的示意图；

图8是根据本发明实施方式的装载指示装置为角钢的示意图；

图9是图7中的装载指示装置上设置有凹部的示意图；以及

图10是图7中的装载指示装置上设置有标记线的示意图。

具体实施方式

下面对优选实施方式的描述仅仅是示范性的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。在各个附图中采用相同的附图标记来表示相同的部件，因此相同部件的构造将不再重复描述。

本文中使用的术语“第一”、“第二”旨在用于区分部件，而非表示特定顺序。另外，本文中使用的术语“外侧”和“内侧”分别指的是指向所描述元件的外部和中心的方向。本文中提及“钻机的纵向”时，通常指的是钻机本体(钻机领域中常称为大梁)的纵向。本文中提及的“钻杆的纵向”通常指的是当钻杆已正确装载到钻杆装载组件上时的纵向轴线的方向。

参照图1和图2，分别示出了根据本发明实施方式的钻机1的侧视图和俯视图，其中钻杆2以及钻杆装载组件10A、10B处于不同的操作位置。具体地，钻杆2在图1中处于第一位置，而在图2中处于第二位置。

如图所示，根据本发明实施方式的钻机1大体包括动力装置60、行走装置50、钻机本体40、夹钳装置30、钻杆装卸装置20、钻杆装载组件10以及控制装置70。

动力装置60主要为整个钻机1的各个组成部分的运动和操作提供动力，例如具体地可以是发动机。行走装置50可以使钻机1的位置发生变化，例如具体地可以是履带。钻机本体40在这里也可以称为大梁，钻杆装卸装置20可以在钻机本体40上滑动以便推进钻柱和拆卸钻柱。夹钳装置30可以固定钻柱的端部以便有助于将钻杆组装至钻柱或者从钻柱上拆下钻杆，钻柱是通过将钻杆首尾相连而形成。钻杆装载组件10用于将钻杆从远离钻机的位置(如图2所示的第二位置)将钻杆运送至夹钳装置30和钻杆装卸装置20之间或者从夹钳装置30和钻杆装卸装置20之间的位置(如图1所示的第一位置)将拆下的钻杆运走。钻杆装卸装置20使位于夹钳装置30和钻杆装卸装置20之间的钻杆旋转以将钻杆拧入到钻柱(未示出)中或者从钻柱中拧出钻杆，并且还可以使钻柱旋转以驱动钻头旋转和钻进。控制装置70用于对钻机1的各个部件的运动和操作进行控制以便完成钻井的整个过程。

图3示出了根据本发明实施方式的钻杆装载组件10。如图所示，根据本发明实施方式的钻杆装载组件10包括第一钻杆装载机构10A和第二钻杆装载机构10B。第一钻杆装载机构10A和第二钻杆装载机构10B在驱动装置的驱动下可以在图1所示的第一位置和图2所示的第二位置之间运动以输送钻杆2。所述驱动装置可以是液压驱动装置、机械驱动装置、电驱动装置或其组合。

如图1所示，在第一位置处，钻杆2定位在钻杆装卸装置20与夹钳装置30之间、在钻机本体40的上方。第一位置处的钻杆2或者将要加载到钻柱(未示出)上或者刚从钻柱上卸下。与第一位置相比，图2所示的第二位置远离钻机本体，以便操作人员在远离钻机本体的安全位置处将钻杆放置在钻杆装载机构上或从钻杆装载机构上卸下钻杆。

在图3所示的优选实施方式中，钻杆装载组件10包括两个钻杆装载机构10A和10B。然而，应理解的是，钻杆装载机构的数量可以根据具体应用情况进行改变，例如可以根据钻机1的大小、钻机本体40的纵向长度或者钻杆的长度来确定钻杆装载机构的数量。当钻机1为小型钻机且钻机本体40的纵向长度较小时，或者当钻杆的长度很短时，则可以仅设置一个钻杆装载机构。相反，如果钻机1为大型钻机且钻机本体40的纵向长度很大，或者如果钻杆的长度很长，则可以设置多于两个的钻杆装载机构。因此，在本文中不对钻杆装载机构的数量进行限制，而是取决于具体应用情况。

操作人员在远离钻机本体的位置处将钻杆放置在钻杆装载机构上或从钻杆装载机构上卸下钻杆，可以提高安全性。然而，由于操作人员距离钻机本体的位置较远，因此在装载钻杆时由于视觉偏差而容易导致钻杆与钻机本体碰撞的问题。为了在装载钻杆时确定钻杆正确定位，根据本发明实施方式的钻杆装载组件10包括装载指示装置500。如图2所示，装载指示装置500安装在钻杆装载机构10A上，且从钻杆装载机构10A沿钻机的纵向向外伸出。装载指示装置500设置成：如果将装载指示装置500投影到钻机本体上，则装载指示装置500的伸出的自由端520靠近或邻近夹钳装置30，但不会与夹钳装置30重叠或干涉。因此，当装载钻杆2时，可以使钻杆2的一端与装载指示装置500的自由端520大致对齐，由此可以防止钻杆2在从第二位置运动到第一位置时与夹钳装置30发生碰撞或干涉。因此，通过适当地设置装载指示装置500，并且在装载钻杆2时通过使钻杆2的一个端部与装载指示装置500的一个端部对齐，可以避免钻杆2运动到第一位置时与夹钳装置30和钻杆装卸装置20发生碰撞或干涉。

另一方面，如图所示，装载指示装置500为细长的圆杆。由于细长的杆具有一定长度，因此，在将钻杆2放置到钻杆装载机构10A、10B上时，可以观察钻杆是否与装载指示装置500基本平行、在某些情况下可以观察钻杆是否与装载指示装置大致平行，由此判断钻杆是否已被正确装夹而不是歪斜地装夹。通过这样的视觉观察，可以大致判断钻杆是否已正确地放置在钻杆装载机构10A、10B上，由此防止在钻杆运送过程中发生掉杆的问题。如果钻杆与装载指示装置明显不平行，则说明钻杆未正确地放置在钻杆装载机构10A、10B上，此时如果将钻杆从第二位置运送至第一位置，则可能发生诸如掉杆等事故。

因此，包括装载指示装置500的钻杆装载组件10可以将钻杆安全、可靠地从第二位置运送至第一位置，而不会与钻机的其它部件发生干涉且不会发生掉杆等事故。

虽然图2至图5中示出了圆杆形式的装载指示装置，然而装载指示装置并不局限于圆杆形式。装载指示装置可以是任意合适的形状，比如图6中示出的方形杆、图7中示出的三角形平板、图8中示出的角钢等形式。

除了装载指示装置500的端部之外，可以在各种形式的装载指示装置500上设置有用于在装载钻杆时指示钻杆的端部是否正确定位的端部指示特征。端部指示特征可以是装载指示装置500的端部520，也就是说，装载指示装置500设置成具有特定的长度使得其端部刚好处于所需的位置处以便正确地指示钻杆的端部位置。另外，也可以在装载指示装置500上的对应于钻杆端部的期望位置处设置有凹部503(如图9所示)、突出部(图未示)、台阶(图未示)、或者标记线505(如图10所示)。凹部503或突出部的尺寸或形状不限，只要其一侧或一端能够为操作人员指示钻杆的端部是否正确定位即可。

也可以在装载指示装置500上沿装载钻杆的纵向设置有多个凹部503、突出部、台阶、或者标记线505。这样，装载指示装置500可以适于指示各种长度的钻杆的端部的正确定位。多个凹部503或突出部、台阶、或者标记线505的间距可以是相等的，也可以是任意的。

在一个实施方式中，还可以使端部指示特征为彩色、发光或反光。比如，可以在端部指示特征上涂覆有彩色材料、发光材料(例如，荧光)、反光材料等，以便操作人员的视觉观察。

另一方面，可以在装载指示装置500上设置用于在装载钻杆时指示钻杆的纵向轴线是否正确定位的纵向指示特征。在将钻杆装载至钻杆装载组件上时，通过参照纵向指示特征来观察钻杆是否与该纵向指示特征平行来判断钻杆的纵向轴线是否正确定位，由此判断是否正确装夹所述钻杆。纵向指示特征的设置可以显著降低掉杆事故的发生几率。

如图2至图5所示，装载指示装置500的纵向指示特征可以是圆杆的长形本体(即，圆杆的整个外轮廓或外边缘)。如图8所示，装载指示装置500的纵向指示特征可以是角钢的边缘。

另外，与端部指示特征相类似，纵向指示特征可以是沿装载钻杆的轴向设置在装载指示装置500上的凹部503(如图9所示)、突出部(图未示)、或者标记线505(如图10所示)。凹部503或突出部的尺寸或形状不限，只要沿装载钻杆的纵向具有一定长度以便能够为操作人员指示钻杆是否与其平行(本文不限于“平行”的指示方式，可以以任何其他合适的方式进行指示)即可。

凹部503、突出部、台阶、或者标记线505沿装载钻杆的纵向轴线可以是连续的或者可以是间断的。还可以使纵向指示特征为彩色、发光或反光。比如，可以在纵向指示特征上涂覆有彩色材料、发光材料(例如，荧光)、反光材料等，以便操作人员进行视觉观察。

如图2所示，第一钻杆装载机构10A与第二钻杆装载机构10B可以沿钻杆本体的纵向方向依次布置在夹钳装置30与钻杆装卸装置20之间，使得第一钻杆装载机构10A与第二钻杆装载机构10B能够协作地在第一位置与第二位置之间输送钻杆。

如图3至图5所示，钻杆装载机构10A可以包括：第一安装座400A，其构造成用于将第一钻杆装载机构10A固定安装至钻机本体40；固定连接至第一安装座400A上的第一臂构件100A；枢转地连接至第一臂构件100A上以便在第一位置与第二位置之间输送钻杆2的第二臂构件200A；以及与第二臂构件200A可枢转地联接以便夹持或松开钻杆的钻杆夹持构件300A。钻杆夹持构件300A可以是指状构件或者可以是具有与钻杆相匹配的形状以便稳定地夹持钻杆的任何构件。这些构件之间的连接可以通过本领域中已知的任何方式实施，只要能够实现本文中所描述的作用，在本文中不作具体限定。

优选地，第一安装座400A可以以可调节的方式将第一钻杆装载机构10A固定至钻机本体40。例如，第一安装座400A可以沿着钻机本体40的纵向方向进行调节，也可以沿着竖直方向进行调节，其中，竖直方向与钻机本体40的纵向方向相垂直。安装座的数量可以对应于钻杆装载机构的数量，也可以不对应于钻杆装载机构的数量。例如，在两个钻杆装载机构的间距较小时，可以仅设置一个安装座。也就是说，两个钻杆装载机构共用一个安装座，反之亦然。

第二钻杆装载机构10B具有与第一钻杆装载机构10A相似的结构。具体地，第二钻杆装载机构10B可以包括第二安装座400B、第一臂构件100B、第二臂构件200B和钻杆夹持构件300B。第二钻杆装载机构10B的上述构件之间的连接关系与第一钻杆装载机构10A的各个构件之间的关系相似，此处不再赘述。可以理解的是，第二钻杆装载机构10B可以具有与第一钻杆装载机构10A不同的结构，而且，第二钻杆装载机构10B的结构也不局限于本文中所描述的结构，可以是任何能够实现上述功能的结构。

在图示的实施方式中，装载指示装置500与第一钻杆装载机构10A的第二臂构件200A连接并且靠近装载钻杆的位置，即靠近第一钻杆装载机构10A的钻杆夹持构件300A。这样，通过使装载指示装置500靠近钻杆2，可以较准确地观察钻杆2的端部是否与装载指示装置500的端部指示特征对齐，且可以较准确地观察钻杆2是否与装载指示装置500的纵向指示特征平行，由此可以较准确地对钻杆2进行装载和定位。

然而，应理解的是，装载指示装置500与第一钻杆装载机构10A的连接位置不局限于图示的位置，例如装载指示装置500可以与第一钻杆装载机构10A的第一臂构件100A或钻杆夹持构件300A相连接。

此外，装载指示装置500从第一钻杆装载机构10A的第二臂构件200A的邻近夹钳装置的一侧伸出。如图所示，装载指示装置500包括与第一钻杆装载机构10A连接的第一端部510和用于指示与钻杆对齐的第二端部520。

作为替代地或者附加地，装载指示装置500可以与第二钻杆装载机构10B相连接，并且从第二钻杆装载机构10B的邻近钻杆装卸装置20的一侧伸出。

还应理解的是，装载指示装置500的形状在本文中不做限制，可以是具有图示的圆形截面，也可以是具有长方形、正方形、多边形等截面。

如图4和图5中清楚地所示，装载指示装置500与第一钻杆装载机构10A通过凸缘方式连接。具体地，在装载指示装置500的第一端部510处设置有凸缘530。在凸缘530上设置有供螺栓穿过的孔或者固定有螺母540，相应地，在与装载指示装置500连接的第二臂构件200A上固定有螺母或者设置有供螺栓穿过的孔。凸缘530与装载指示装置500可以一体地形成，或者凸缘530也可以通过焊接、粘结等方式固定连接至装载指示装置500。

尽管图示实施方式中通过凸缘将装载指示装置500连接至第一钻杆装载机构10A，然而应理解的是，可以通过多种方式将装载指示装置500连接至第一钻杆装载机构10A。例如，可以通过焊接、铰接、螺纹连接、粘结等方式将装载指示装置500连接至第一钻杆装载机构10A。另外，第一钻杆装载机构10A的第二臂构件200A上可以设置用于接收装载指示装置500的孔。优选地，孔的形状与装载指示装置500的外形匹配，但孔的尺寸略小于装载指示装置500的外形尺寸。这样，可以以紧配合的方式将装载指示装置500固定连接至第一钻杆装载机构10A。在另一个示例中，还可以沿着第一钻杆装载机构10A的第二臂构件200A的用于接收装载指示装置500的孔的圆周设置类似L形的凹槽，相应地，在装载指示装置500上设置有突出销。在该示例中，将装载指示装置500上的突出销***L形凹槽中并沿圆周方向旋转，由此可以将装载指示装置500旋转卡接至第一钻杆装载机构10A。

关于装载指示装置500与第一钻杆装载机构10A的连接以及与凸缘的连接，本文中给出的有限的示例仅仅出于说明性的目的，而不是限制本发明。

另外，为了使本发明实施方式的装载指示装置500适应于多种应用情况，可以将装载指示装置500本身设置为可伸缩的构件，或者使装载指示装置500与钻杆装载机构的连接能够调节以改变装载指示装置500从该钻杆装载机构伸出的长度。

本文中提及的“正确地装载钻杆”具有两方面含义。一方面，在装载钻杆2时，可以视觉观察装载指示装置500的端部指示特征是否与钻杆2的端部大致对齐。如果装载指示装置500的端部指示特征和钻杆2的端部大致对齐，则在将钻杆2输送至第一位置时，钻杆2不太可能与钻杆装卸装置或夹钳装置发生干涉。另一方面，通过视觉上观察装载指示装置500的纵向指示特征是否与钻杆2平行而可以判断钻杆2是否在竖直方向上正确定位。

由于根据本发明的钻杆装载组件10设置有上述装载指示装置500，因此可以正确地装载钻杆，减少事故发生率并提高装杆效率。

根据本发明的另一方面，还提供一种包括上述钻杆装载组件10的水平定向钻机1。该水平定向钻机1的钻井效率也因为提高的装杆效率而得以提高。

下面将简单地描述在具有上述钻杆装载组件10的水平定向钻机1中进行装杆的操作过程。首先，将钻杆装载机构10A、10B移动至第二位置以准备装载钻杆2；松开钻杆装载机构10A、10B的钻杆夹持构件300A、300B以接收钻杆2；装钻杆2时使钻杆2的外侧端部与装载指示装置500的端部指示特征大致对齐，且使钻杆2与装载指示装置500的纵向指示特征平行；夹紧钻杆装载机构10A、10B；以及致动驱动装置使钻杆装载机构10A、10B移动到第一位置，使钻杆位于钻杆装卸装置20和夹钳装置30之间以便使钻杆与前一根钻杆(或钻柱)进行连接操作。

在上述操作过程中，操作人员远离组件进行装杆，因此大大提高了安全性。在装杆时，可以通过装载指示装置500来判断钻杆是否正确装载，以避免随后的运送过程中发生诸如掉杆或与钻机的其它部件发生碰撞的事故。因此，本发明的钻机提高了操作安全性、可靠性、减少事故发生率、提高了生产效率且能够减少成本。

尽管在此已详细描述本发明的各种实施方式，但是应该理解本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本发明的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。

Claims (20)

1.一种钻杆装载组件(10)，包括：

至少一个钻杆装载机构(10A、10B)，所述钻杆装载机构(10A、10B)构造成在第一位置和第二位置之间输送钻杆，其中，在所述第一位置处钻杆位于钻杆装卸装置(20)和夹钳装置(30)之间以便将钻杆连接至钻柱或从钻柱上卸载钻杆，而在所述第二位置处钻杆远离钻杆装卸装置(20)和夹钳装置(30)以便装载或卸载钻杆；以及

驱动装置，所述驱动装置构造成使得所述钻杆装载机构(10A、10B)在所述第一位置和所述第二位置之间运动；

其中，所述钻杆装载组件(10)还包括装载指示装置(500)；所述装载指示装置(500)构造成当在所述第二位置处装载钻杆时指示出钻杆是否被正确夹持和定位，以防止钻杆在被传送至所述第一位置时掉落并且防止钻杆与所述钻杆装卸装置以及所述夹钳装置发生干涉。

2.根据权利要求1所述的钻杆装载组件，其中，所述装载指示装置(500)具有端部指示特征，所述端部指示特征设置成在将钻杆装载至所述钻杆装载组件上时通过指示所述钻杆的端部是否正确定位来确定所述钻杆是否正确定位。

3.根据权利要求1所述的钻杆装载组件，其中，所述装载指示装置(500)具有纵向指示特征，所述纵向指示特征设置成在将钻杆装载至所述钻杆装载组件上时通过参照所述纵向指示特征来判断装载钻杆的纵向轴线是否正确定位。

4.根据权利要求2所述的钻杆装载组件，其中，所述端部指示特征包括下列项中的至少一者：所述装载指示装置(500)的端部(520)、设置在所述装载指示装置(500)上的凹部(503)、突出部、台阶以及标记线(505)。

5.根据权利要求3所述的钻杆装载组件，其中，所述纵向指示特征包括下列项中的至少一者：所述装载指示装置(500)的边缘、设置在所述装载指示装置(500)上的长形的凹部(503)、突出部以及标记线(505)。

6.根据权利要求4或5所述的钻杆装载组件，其中，所述凹部(503)、所述突出部以及所述标记线(505)沿所述装载钻杆的纵向轴线连续地或者间断地延伸。

7.根据权利要求2所述的钻杆装载组件，其中，在所述端部指示特征上涂覆有彩色材料、发光材料或反光材料。

8.根据权利要求3所述的钻杆装载组件，其中，在所述纵向指示特征上涂覆有彩色材料、发光材料或反光材料。

9.根据权利要求1所述的钻杆装载组件，其中，所述装载指示装置(500)是可伸缩的。

10.根据权利要求1所述的钻杆装载组件，其中，所述至少一个钻杆装载机构(10A、10B)由第一和第二钻杆装载机构(10A、10B)组成，每个钻杆装载机构(10A、10B)均包括：

安装座(400A、400B)，所述安装座(400A、400B)构造成用于将所述钻杆装载机构(10A、10B)固定安装至钻机的本体(40)上；

第一臂构件(100A、100B)，所述第一臂构件(100A、100B)与所述安装座(400A、400B)固定连接；

第二臂构件(200A、200B)，所述第二臂构件(200A、200B)与所述第一臂构件(100A、200B)可枢转地联接；以及

钻杆夹持构件(300A、300B)，所述夹持构件(300A、300B)与所述第二臂构件(200A、200B)连接并且能够夹持或松开放置在其中的钻杆。

11.根据权利要求10所述的钻杆装载组件，其中，所述装载指示装置(500)在所述第二臂构件(200A)的靠近装载钻杆的一端位置处与所述第二臂构件(200A)连接。

12.根据权利要求1所述的钻杆装载组件，其中，所述装载指示装置(500)与所述钻杆装载机构(10A、10B)通过下述方式之一连接：焊接、铰接、凸缘连接、螺纹连接、旋转卡接、紧配合、粘结。

13.根据权利要求1所述的钻杆装载组件，其中，所述装载指示装置(500)为细长圆杆(500A)、细长多边形杆(500B)、平板(500C)或角钢(500D)。

14.根据权利要求2所述的钻杆装载组件，其中，所述装载指示装置(500)设置成：当沿与所述装载钻杆的纵向轴线相垂直的方向观察时，所述装载指示装置(500)的所述端部指示特征与所述钻杆装卸装置(20)或所述夹钳装置(30)的靠内侧的端部对齐或者略微向内。

15.根据权利要求3所述的钻杆装载组件，其中，所述装载指示装置(500)设置成：所述纵向指示特征的纵向轴线平行于延伸通过所述钻杆装卸装置(20)和所述夹钳装置(30)的轴向轴线。

16.根据权利要求10所述的钻杆装载组件，其中，所述装载指示装置(500)设置在所述第一钻杆装载机构(10A)与所述第二钻杆装载机构(10B)中的至少一者上。

17.根据权利要求10所述的钻杆装载组件，其中，所述第一钻杆装载机构(10A)与所述第二钻杆装载机构(10B)依次布置在所述夹钳装置(30)与所述钻杆装卸装置(20)之间使得所述第一钻杆装载机构(10A)与所述第二钻杆装载机构(10B)协同地在所述第一位置与所述第二位置之间输送钻杆。

18.根据权利要求1所述的钻杆装载组件，其中，所述驱动装置可以采用液压缸驱动、机械驱动、电机驱动中的任一方式。

19.一种水平定向钻机(1)，其包括根据权利要求1至18中任一项所述的钻杆装载组件(10)。

20.一种在具有钻杆装载组件(10)的水平定向钻机(1)中进行装杆的方法，

所述钻杆装载组件(10)包括：

至少一个钻杆装载机构(10A、10B)，所述钻杆装载机构(10A、10B)构造成在第一位置和第二位置之间输送钻杆，其中，在所述第一位置处钻杆位于钻杆装卸装置(20)和夹钳装置(30)之间以便将钻杆连接至钻柱或从钻柱上卸载钻杆，而在所述第二位置处钻杆远离钻杆装卸装置(20)和夹钳装置(30)以便装载或卸载钻杆；以及

驱动装置，所述驱动装置构造成使得所述钻杆装载机构(10A、10B)在所述第一位置和所述第二位置之间运动；

其中，所述钻杆装载组件(10)还包括装载指示装置(500)；所述装载指示装置(500)构造成当在所述第二位置处装载钻杆时指示出钻杆是否被正确夹持和定位，以防止钻杆在被传送至所述第一位置时掉落并且防止钻杆与所述钻杆装卸装置以及所述夹钳装置发生干涉，

所述方法包括：

将所述钻杆装载机构(10A、10B)移动至所述第二位置；

松开所述钻杆装载机构(10A、10B)，手动装杆；

装钻杆时通过参照所述装载指示装置(500)使钻杆正确定位；

夹紧所述钻杆装载机构(10A、10B)；以及

致动所述驱动装置使所述钻杆装载机构(10A、10B)移动到所述第一位置，使钻杆位于钻杆装卸装置(20)和夹钳装置(30)之间以便使钻杆与前一根钻杆进行连接操作。