本公开总体上涉及用于可释放地闩锁两个同轴定位且配合的旋转部件的装置和机构，使得当处于闩锁位置时防止旋转部件的相对轴向位移，但是当旋转部件处于解锁位置时允许轴向位移。
背景技术：
1、多年来，动力钳一直用于“上扣”(即，组装)油管的节段(或“接头”)之间的螺纹连接，并且在将油管柱送入或送出石油井时，与钻机的提升系统相协调地“卸扣”(即，拆卸)螺纹连接。油管柱通常包括多个具有外螺纹端的油管部分，通过安装在每个油管部分一端的内螺纹圆柱形联接器端对端地连接，形成通常称为的“阴螺纹”端，而油管部分的另一外螺纹端称为“阳螺纹”端。可以使用动力钳相对有效地组装或拆卸这种油管柱，以在组装操作期间将附加的油管部分拧入油管柱中，或者从正从井筒拉出的油管柱中拧下油管部分(即，拆分操作)。
2、然而，在管段被添加到管柱或从管柱移除之后以及管柱在井筒中下降或上升时，动力钳不同时支持其他有益的功能，例如旋转、推动或流体填充。用钳(无论是动力的还是手动的)运行管件通常还需要将人员部署在相对高危险的位置，例如在钻台上和钻台上方的所谓的“入扣板”上。
3、配备有顶部驱动器的钻机的出现已经实现了使用通常被称为套管运行工具或crt的工具来送入油管柱(特别是套管柱)的另一种方法。这些工具被构造成由顶部驱动套筒承载，并且夹持油管部分的上端并在油管部分的孔与顶部驱动套筒的孔之间进行密封。与顶部驱动器协调，crt支持套管柱的提升、旋转、推动和用钻井流体填充套管柱，同时将套管送入井筒中。
4、理想地，这些工具还支持传统上使用动力钳执行的上扣和卸扣操作，从而完全消除了对动力钳的需要，具有在降低系统复杂性和增加安全性方面的附带益处。然而，实际上，在不负面影响运行速率或一致性的情况下获得这些益处需要使用crt组装连接所花费的时间至少与使用动力钳可实现的运行速率和一致性所需的时间相当。此外，使用crt构成油管柱确实增加了连接螺纹损坏的风险，或者增加了存在连接螺纹的所谓“优质连接”中的密封件的风险，这是一个实际的现实。
5、美国专利no.7,909,120(slack)教导了一种抓握工具形式的crt，其包括主体组件，该主体组件包括：
6、·载荷适配器，所述载荷适配器联接成用于将轴向载荷传递至所述本体组件的其余部分，并且适于在结构上连接至驱动头或反作用框架；
7、·夹持组件，所述夹持组件由所述主体组件承载并且具有夹持表面，其中，所述夹持组件设置有致动装置，以响应于所述主体组件在至少一个方向上相对于所述夹持表面的相对轴向移动或轴向行程而将所述夹持表面从缩回位置径向地行程或移动到接合位置，在所述接合位置，所述夹持表面牵引地接合管状工件的内表面或外表面；和
8、·联动装置，所述联动装置作用在所述主体组件和所述夹持组件之间，其中，所述负载适配器相对于所述夹持表面在至少一个方向上的相对旋转将导致所述主体组件相对于所述夹持组件的轴向位移，以便根据所述致动装置的动作将所述夹持组件从所述缩回位置移动到所述接合位置。
9、出于本专利文件的目的，构造成用于夹持管状工件的内表面的crt将被称为crti，并且构造成用于夹持管状工件的外表面的crt将被称为crte。
10、如美国7,909,120所教导的crt利用机械致动的夹持组件，该夹持组件响应于具有对应轴向行程的轴向载荷(与外部施加的轴向载荷和通过右手或左手旋转施加的外部施加的扭矩载荷一起或独立于外部施加的轴向载荷和通过右手或左手旋转施加的外部施加的扭矩载荷)而产生其夹持力。当施加时，这些负载从主体组件的负载适配器跨过工具承载到夹持组件的夹持表面，与工件牵引接合。
11、另外，这种crt或夹持工具可以设置有作用在主体组件和夹持组件之间的闩锁机构，该闩锁机构呈具有作用在第一闩锁部件和第二闩锁部件之间的钩接纳部布置的旋转j形狭槽闩锁的形式，其中第一闩锁部件由主体组件承载，并且第二闩锁部件由夹持组件承载(例如，参见美国7,909,120中的图1和图14，分别示出了外部夹持式和内部夹持式全工具组件中的闩锁，以及美国7,909,120中的图4至图7，描述了匹配的闩锁齿108和110如何相对于彼此用作钩和接收器)。
12、当处于第一(或闩锁)位置时，在钩处于接收器中的情况下，该闩锁防止主体组件和夹持组件之间的相对轴向移动，以便将夹持机构保持在第一(或缩回)位置。然而，主体组件和夹持组件之间的相对旋转(该旋转通常受到一定量的扭矩的抵抗，该扭矩在本文中将被称为“闩锁致动扭矩”)将使配合的钩和接收器部件移动到第二(或解锁)位置，从而允许主体组件和夹持组件之间的相对轴向移动，其中夹持表面相关地移动到第二(或接合)位置。因此，当处于闩锁位置时，该闩锁机构将支持需要将夹持组件保持在其缩回位置的操作步骤，以使得能够相对于工件定位工具以准备接合夹持表面，并且相反地将夹持表面保持在其缩回位置，使得crt能够与工件分离。
13、在操作上，在crt附接到顶部驱动套筒的情况下实现这种相对运动需要通过当crt的“平台表面”与管状工件的上端接触并且施加轴向“下坐”力时的牵引接合来产生足够的反作用力矩，以抵抗由为了将闩锁移动到解锁位置(通常布置为右手旋转)而施加的旋转引起的闩锁致动扭矩，并且如果需要则引起轴向运动(即，将钩向上移动到j形槽的“槽”)。将闩锁从闩锁位置移动到解锁位置的任何操作步骤被称为“触发”工具，从而允许工具被“设定”。
14、为了重新闩锁，必须满足在工具的平台表面和工件之间具有足够牵引阻力的相同要求，其中施加的扭矩方向相反(即，通常是左旋)以“解除设定”工具。对于诸如美国7,909,120中的机械设置crt，重新闩锁所需的牵引阻力小于解锁所需的牵引阻力。
15、美国专利no.9,869,143(slack)讨论了如何在一些应用中难以在crt的平台表面和工件之间实现足够的牵引阻力，例如在crt平台表面和工件的接触面都是光滑钢的情况下，特别是当旋转以释放这种工具中的闩锁时。美国9,869,143教导了用于在施加压缩负载(即，牵引阻力与施加的负载的比率)的情况下增加作用在工件和工具之间的有效摩擦系数的装置。虽然这些教导公开了用于管理该操作变量并因此减少操作不确定性的有效装置，但是工具的操作仍然需要以下步骤：首先设定稍微受控量的轴向载荷，然后利用顶部驱动器施加旋转以将闩锁移动到其解锁位置。因此，当crt用于组装操作时，在某些钻机上执行这些步骤的时间、负载和旋转控制可能导致比使用动力钳进行组装可实现的循环时间更慢的循环时间。
16、油管柱中的油管部分通常定向为“下部阳螺纹，上部阴螺纹”。因此，在上扣操作期间，由钻台卡瓦或“卡盘”支撑的管柱中的最上段的上端在所谓的“桩”中呈现为“上部阴螺纹”，下一个油管部分(即，工件)的阳螺纹端刺入该桩中。当使用crt进行上扣时，可能难以控制刺入的阳螺纹上的顶部驱动器“下扣”负载的量以及类似地存在下扣负载时施加的旋转量，引入了不期望的情况的可能性，即，在阳螺纹端和阴螺纹端的螺纹正确接合之前，工件的阳螺纹端在桩中的阴螺纹中旋转，伴随着磨损损坏螺纹的风险。虽然这些风险可以通过司钻对顶部驱动器的仔细控制来改善，但是它们导致额外的不确定性和增加的循环时间。
17、因此，需要一种方法和装置，用于在使用crt进行上扣时降低螺纹损坏的风险，并且用于提供与使用动力钳进行上扣和下套管操作的其他方面可实现的循环时间相当或更少的循环时间的更大保证。
技术实现思路
1、在所附独立和从属权利要求中阐述了寻求保护的主题。
2、在一个方面，本公开描述了一种闩锁释放机构，其具有纵向轴线并且作用在上部闩锁组件和下部闩锁组件之间，所述上部闩锁组件和下部闩锁组件与闩锁释放机构同轴对准。上部闩锁组件和下部闩锁组件可响应于沿第一旋转方向在上部闩锁组件和下部闩锁组件之间施加相对旋转和相关联的扭矩而在闩锁位置(其中上部闩锁组件和下部闩锁组件的相对轴向分离被约束)和解锁位置(其中上部闩锁组件和下部闩锁组件的相对轴向运动被允许在限定范围内)之间操作。
3、上部闩锁组件限定一个或多个触发器反作用爪凹口，并且轴向承载具有主体孔的大致圆柱形主体组件。所述闩锁释放机构同轴地设置在所述主体孔内并且包括：
4、·缓冲器元件，所述缓冲器元件联接到所述下部闩锁组件，使得当所述缓冲器元件相对于所述下部闩锁组件轴向移动时，所述缓冲器元件也将相对于所述下部闩锁组件旋转；和
5、·触发器元件，所述触发器元件联接到所述缓冲器元件和所述下部闩锁组件，以便相对于所述缓冲器元件至少轴向地可移动，并且以便相对于所述下部闩锁组件在限定范围内轴向地且旋转地可移动，其中，所述触发器元件限定一个或多个触发器爪齿，所述触发器爪齿被构造成用于与所述上部闩锁组件的所述一个或多个触发器反作用爪凹口轴向接合和脱离接合；
6、使得当所述一个或多个触发器爪齿设置在所述一个或多个触发器反作用爪凹口内时：
7、·向缓冲器元件施加轴向力将倾向于引起缓冲器元件相对于下部闩锁组件的轴向行程，以便促使上部闩锁组件和下部闩锁组件之间在第一旋转方向上的相对旋转，以使上部闩锁组件和下部闩锁组件从闩锁位置移动到解锁位置，其中相关联的扭矩通过触发器元件传递；和
8、·施加额外的轴向力以及缓冲器元件相对于下部闩锁组件的合成的轴向和旋转位移将导致一个或多个触发器爪齿从一个或多个触发器反作用爪凹口撤回。
9、一般而言，本公开描述了旋转闩锁机构(可替代地称为触发器机构)的非限制性实施例，该旋转闩锁机构包括上部闩锁组件和下部闩锁组件，以及闩锁释放机构，该闩锁释放机构包括承载在上部闩锁组件上并旋转地联接到上部闩锁组件的上部旋转闩锁部件，以及承载在下部闩锁组件上并旋转地联接到下部闩锁组件的下部旋转闩锁部件。上部旋转部件和下部旋转部件被构造成响应于下部旋转部件相对于上部旋转部件在第一(或解锁)方向上的旋转而从第一(或轴向闩锁)位置移动到第二(或轴向解锁)位置。这种旋转引起相关联的闩锁致动扭矩的产生。
10、闩锁释放机构具有可移动的平台元件(替代地称为“防护缓冲器”)，该平台元件承载面朝下的平台表面，该平台表面响应于相对轴向位移而起作用，以推动上部旋转闩锁部件和下部旋转闩锁部件之间的相对旋转，以便施加将闩锁部件从闩锁位置移动到解锁位置所需的闩锁致动扭矩。在需要相对轴向压缩移动和旋转两者的闩锁构造(诸如j形狭槽闩锁通常需要的)的情况下，该机构可以被构造成使得可移动平台元件的轴向移动将引起释放闩锁所需的相对轴向移动以及所需的旋转。因此，根据本教导的示例性实施例涉及这样的装置，该装置用于使用由闩锁释放机构承载的可移动平台元件的外部控制的轴向移动来引起将形成旋转闩锁的部件从闩锁位置移动到解锁位置所需的旋转和闩锁致动扭矩，而不需要足以将机构从闩锁位置移动到解锁位置的外部引起的旋转。
11、通过转换管状工件和工具的部件之间的相对轴向运动以便产生释放闩锁所需的相对旋转，如本文所公开的闩锁释放机构在使用诸如机械crt的工具时消除了在施加下坐力之后对外部施加旋转的需要，该机械crt采用j形闩锁型机构从第一(闩锁)位置移动到第二(解锁)位置。与使用动力钳进行这种操作相比，这使得配备有这种闩锁释放机构(或触发机构)的机械crt能够产生相当或更短的循环时间，同时在运行套管时降低连接螺纹损坏的风险。
12、本公开描述了旋转闩锁释放机构的示例，包括：
13、·上部闩锁组件和下部闩锁组件，所述上部闩锁组件和下部闩锁组件轴向对准；
14、·上部旋转闩锁部件和下部旋转闩锁部件，上部旋转闩锁部件承载在上部闩锁组件上并且旋转地联接到上部闩锁组件，下部旋转闩锁部件承载在下部闩锁组件上并且旋转地联接到下部闩锁组件；
15、·缓冲器元件，所述缓冲器元件限定面朝下的平台表面，其中所述缓冲器元件联接到所述下部闩锁组件，以便能够相对于所述下部闩锁组件轴向地移动和旋转地移动；和
16、·触发器元件，所述触发器元件联接到所述缓冲器元件和所述下部闩锁组件，以便能够相对于所述缓冲器元件至少轴向地移动，并且能够相对于所述下部闩锁组件轴向地且旋转地移动；
17、其中：
18、·所述上部旋转闩锁部件和所述下部旋转闩锁部件被构造成响应于所述上部旋转闩锁部件和所述下部旋转闩锁部件之间在第一旋转方向上的相对旋转而从轴向闩锁位置移动到轴向解锁位置；
19、·所述上部闩锁组件限定一个或多个面朝下的触发器反作用爪凹口；和
20、·所述触发器元件限定一个或多个面朝上的触发器爪齿，所述触发器爪齿构造成与所述上部闩锁组件的所述一个或多个触发器反作用爪凹口接合；
21、使得当所述一个或多个触发器爪齿设置在所述一个或多个触发器反作用爪凹口内时，施加到所述缓冲器元件的所述平台表面的向上的力将倾向于引起所述缓冲器的相对轴向向上位移，以便推动所述下部闩锁组件的旋转，其中，所述触发器元件作用在所述缓冲器元件之间并且通过与所述触发器爪的接合与所述上部闩锁组件的接合，以便迫使上部闩锁部件和下部闩锁部件之间的相对旋转，以引起所述上部旋转闩锁部件和下部旋转闩锁部件的轴向脱离，于是继续施加所述向上的力以及所述缓冲器元件相对于所述下部闩锁组件的所产生的轴向和旋转位移将引起所述触发器爪齿从所述触发器爪反作用凹口撤回。
22、旋转闩锁释放机构可以包括第一轴向定向偏置装置和第二轴向定向偏置装置，该第一轴向定向偏置装置作用在上部闩锁组件与下部闩锁组件之间以便将闩锁释放机构朝向闩锁位置偏置，该第二轴向定向偏置装置作用在可移动缓冲器元件与触发器元件之间以便将缓冲器元件相对于触发器元件轴向向下偏置。
23、上部闩锁组件可限定面朝下的上斜面，该面朝下的上斜面可与由下部闩锁组件限定的面朝上的下斜面配合地接合，使得向缓冲器元件的平台表面施加向上的力将使上斜面和下斜面滑动接合，以便约束上部闩锁组件和下部闩锁组件的相对轴向接近，同时允许上部闩锁组件和下部闩锁组件之间的相对旋转。
24、本公开还描述了旋转闩锁释放机构的示例，该旋转闩锁释放机构作用在(1)具有主体孔的大致圆柱形主体和(2)同轴地设置在主体孔内并且可在其中轴向地和可旋转地移动的大致圆柱形负载适配器之间，其中负载适配器的下端可与设置在主体内的轴向负载致动的闩锁联动装置可操作地接合。在一个实施例中，闩锁释放机构包括：
25、·负载适配器延伸部，所述负载适配器延伸部同轴地安装到所述负载适配器的上部区域，并且具有形成裙部的下部，所述裙部限定所述负载适配器延伸部和所述负载适配器的外圆柱形表面之间的第一环形空间；
26、·主触发器元件，所述主触发器元件具有主触发器孔，其中：
27、o所述主触发器元件的上部同轴地设置在所述第一环形空间内，并且安装到所述裙部并由所述裙部承载，以便在限定的约束内相对于所
28、述裙部轴向地和旋转地可移动；
29、o所述主触发器元件的下部在所述主体的上部区域上延伸并且可相
30、对于所述上部区域轴向移动；和
31、o所述主触发器元件承载面朝下的主触发反作用表面；
32、·辅助触发器元件，所述辅助触发器元件同轴地设置在由所述裙部和所述主触发器元件限定的辅助环形空间内，其中：
33、o所述辅助触发器元件安装到所述裙部并由所述裙部承载，以便在限定的约束内相对于所述裙部轴向移动，但相对于所述裙部不可旋转；和
34、o所述辅助触发器元件联接到所述主触发器元件，以便在限定的约
35、束内相对于所述主触发器元件轴向地和旋转地可移动；
36、·辅助触发器延伸部，所述辅助触发器延伸部具有辅助触发器延伸孔并且同轴地安装到所述辅助触发器元件的下端；
37、·主体延伸部，所述主体延伸部同轴地且固定地安装到所述主体的外圆柱形表面，所述主体延伸部具有同轴地设置在所述辅助触发器延伸孔内的圆柱形上部，其中：
38、o所述主体延伸部的圆柱形上部的内径和外径基本上对应于所述主
39、触发器元件的内径和外径；
40、o主体延伸部的圆柱形上部限定了面朝上的第一反作用表面(在本文中可替代地称为“面朝上的卡爪反作用表面”)，其构造成与主触发
41、器反作用表面配合接合；
42、o限定面朝上的第二反作用表面的外部肩部设置在所述主体延伸部的下部区域上；
43、o所述主体延伸部能够相对于所述辅助触发器延伸部轴向移动并且
44、能够与所述辅助触发器延伸部共同旋转；和
45、o辅助触发器延伸部的下端构造成可与第二反作用表面接合。
46、在该实施例中，主触发器元件和辅助触发器元件被构造成使得施加到负载适配器的轴向压缩负载将通过第一反作用表面与主触发器反作用表面以及第二反作用表面与辅助触发器延伸部的接触和接合而反作用，引起负载适配器和主体之间的相应轴向位移，从而引起辅助触发器元件相对于主触发器元件的旋转和轴向移动，从而产生扭矩和相应的旋转以解锁闩锁连接。
47、可选地，在替代实施例中，可以在主触发器元件上的面朝下的反作用表面上设置多个主触发器爪齿，每个主触发器爪齿包括主触发器爪齿负载侧面、主触发器爪齿顶和主触发器爪齿锁定侧面，其中相应的多个配合的反作用爪凹口设置在设置在主体延伸部上的面朝上的爪反作用表面上，每个配合的反作用爪凹口限定反作用凹口负载侧面、反作用凹口顶和反作用凹口锁定侧面。
48、下面描述根据本公开的闩锁释放机构的若干示例性实施例，在与crt一起使用的上下文中，该crt利用j闩锁将crt的夹持表面保持在其缩回位置，并且提供用于通过施加下坐载荷来触发j闩锁的装置，而不需要通过负载适配器施加外部旋转和闩锁致动扭矩。
49、实施例#1：套管摩擦作用下的摩擦式旋转防护缓冲器
50、(crti和crte两者)
51、实施例#1依赖于牵引阻力来反作用于闩锁致动扭矩。在该实施例中，闩锁释放机构由下部闩锁组件(包括crt的夹持组件)承载，并且具有可移动的平台元件(或防护缓冲器)，该平台元件具有适于与管状工件的上端牵引接合的大致面朝下的平台表面。响应于与管状工件的接触，可移动平台元件相对于下部旋转闩锁部件的向上轴向压缩移动使得闩锁释放机构使下部旋转闩锁部件相对于上部旋转闩锁部件在解锁方向上旋转。
52、闩锁释放机构还设置有偏置装置(诸如但不限于弹簧)，用于偏置平台表面以抵抗相对于下部旋转闩锁部件的轴向压缩位移，从而相应地对平台表面和管状工件之间的旋转滑动产生牵引阻力。如此布置，在上部旋转闩锁部件和下部旋转闩锁部件最初处于轴向闩锁位置的情况下，并且在上部闩锁组件(包括crt的主体组件)通过载荷适配器支撑以抵抗相对于管状工件的旋转的情况下，通过载荷适配器相对于管状工件传递到上部旋转闩锁部件的轴向压缩运动倾向于促使下部旋转闩锁部件相对于上部旋转闩锁部件的旋转(以及轴向压缩行程，如果需要的话)，并且在平台表面和管状工件之间的牵引阻力足以超过闩锁致动扭矩的情况下，轴向压缩运动引起相对于上部旋转闩锁部件的旋转，以使下部旋转闩锁部件移动到解锁位置。
53、实施例#2：浮动负载适配器和主体之间的摩擦触发器：带行程的crte
54、类似于实施例#1，实施例#2依赖于牵引阻力来反作用于闩锁致动扭矩。在该实施例中，上部闩锁组件具有负载适配器，该负载适配器滑动地联接到主体以承载轴向负载，同时仍然允许轴向行程。上部旋转闩锁部件由主体轴向承载，但是旋转地联接到载荷适配器。下部闩锁组件由主体承载并且旋转地联接到主体，同时当处于解锁位置时允许在至少一些运动范围内轴向滑动。下部闩锁组件还构造成承载用于与管状工件接触的平台表面，以支撑下坐载荷并提供对旋转的牵引阻力。
55、闩锁释放机构由载荷适配器和主体中的选定的一个承载，并且具有大致轴向面向的可移动离合器表面，该可移动离合器表面适于与载荷适配器和主体中的另一个上的相对的反作用离合器表面牵引接合。在可移动离合器表面与反作用离合器表面接触和接合之后，闩锁释放机构的轴向压缩冲程运动，如由施加到负载适配器的下坐力所推动的，导致闩锁释放机构在解锁方向上推动负载适配器和主体之间的旋转。闩锁释放机构还设置有偏置装置(诸如但不限于弹簧)，用于偏置可移动离合器表面以抵抗相对于承载该可移动离合器表面的部件(即，负载适配器或主体)的轴向压缩位移，从而相应地产生对接触的可移动离合器表面与反作用离合器表面(或离合器界面)之间的旋转滑动的牵引阻力。
56、如此布置，在上部旋转闩锁部件和下部旋转闩锁部件最初处于轴向闩锁位置的情况下，并且在载荷适配器被支撑以大致允许相对于主体并因此相对于管状工件自由旋转的情况下，在载荷适配器相对于主体的轴向行程容限内的轴向压缩运动倾向于促使上部旋转闩锁部件相对于下部旋转闩锁部件旋转(和轴向压缩行程，如果需要的话)。在离合器界面的牵引阻力足以超过闩锁致动扭矩(以及可能是大致自由旋转的负载适配器的一些外部阻力扭矩)的情况下，轴向压缩移动引起上部旋转闩锁部件相对于下部旋转闩锁部件的旋转以移动到解锁位置。
57、在负载适配器的自由旋转被抑制的情况下，由下坐载荷推动的旋转倾向于推动离合器界面处和平台-工件界面处的滑动。因此，在施加足够的下坐载荷时，在这两个界面处引起的对应扭矩将倾向于引起一个界面或另一个界面上的滑动。如果在平台-工件界面上发生滑动，则将发生释放闩锁所需的旋转。然而，如果在离合器界面处发生滑动，则闩锁部件的相对旋转将不会发生，从而使得闩锁释放机构在这些特定情况下不能有效地用于其预期目的。因此，可能有利的是，提供用于增加离合器界面的扭转阻力的装置，以增加在施加轴向载荷下的有效牵引阻力，例如通过将这些配合表面设置为锥形构造的表面，以对于给定的轴向载荷增加驱动旋转牵引阻力的法向力。可以在不存在仿形或其他表面处理的情况下提供这样的修改，或者与仿形或其他表面处理组合提供这样的修改，以增加摩擦阻力。
58、然而，在期望允许重新闩锁的所有情况下，如果需要下坐载荷来实现重新闩锁，则在离合器界面处发生的旋转的牵引阻力将倾向于阻碍上部旋转闩锁部件和下部旋转闩锁部件的相对旋转。对于某些应用，可以通过提供偏压弹簧力、接触表面几何形状以及离合器和平台到工件表面的表面处理的选定组合来可靠地控制这两个界面的牵引响应，与负载控制相协调，该负载控制足以可靠地防止离合器界面滑动以支持第一压缩负载的闩锁释放旋转，同时允许离合器界面滑动而不会导致平台到工件滑动以支持重新闩锁，用于第二选定压缩负载结合施加的旋转。
59、如上所述，实施例#1和#2依赖于在接触部件之间存在足够的牵引接合，以通过下坐移动可靠地解锁。在实施例#1中，唯一的限制性牵引阻力位于管状工件和防护缓冲器之间，附加的约束是闩锁致动扭矩进一步受到承载上部闩锁组件的外部支撑件的抵抗。为了说明这一点，必须在很大程度上防止上部旋转闩锁部件和管状工件之间的相对旋转(至少在解锁方向上)，以在没有外部施加的旋转的情况下支撑夹持接合。
60、在实施例#2中，需要离合器界面的足够的牵引阻力，通常具有对上部闩锁组件的载荷适配器的自由旋转的附加约束。对于可以容易且可靠地满足这些边界条件的应用，实施例#1和#2可以提供更快的循环时间和降低的连接螺纹损坏风险的益处，以及相对机械简单性的益处。然而，对于不能容易地实现这些边界条件的应用，可以提供用于独立于可用的牵引阻力或顶部驱动器旋转的控制来释放j形闩锁的装置，如在下面描述的替代实施例中那样。
61、实施例#3：适用于“基本配置”的闩锁释放机构：包含闭锁三凸轮组件的crt
62、实施例#3被构造为通过闩锁释放机构迫使上部旋转闩锁部件和下部旋转闩锁部件相对旋转。在该实施例中：
63、·上部旋转闩锁部件由上部闩锁组件的主体刚性地承载；
64、·下部旋转闩锁部件由下部闩锁组件旋转地和轴向地约束和承载，下部闩锁组件与主体协调地作用，以防止当上部和下部旋转闩锁部件被闩锁时的相对旋转和轴向移动；
65、·闩锁释放机构作用在上部闩锁组件和下部闩锁组件之间，并且包括四个主要元件，如下：
66、o如国际公开号wo2010/006441(slack)和美国专利号8,424,939中公开的闩锁三凸轮组件；
67、o触发器反作用环，其具有刚性地附接到所述上部闩锁组件的一个或多个面朝下的反作用爪凹口；
68、o触发器元件，所述触发器元件由所述下部闩锁组件承载并且具有一个或多个面朝上的触发器爪齿，所述一个或多个面朝上的触发器爪齿与所述面朝下的反作用爪凹口大致配合并相互作用；和
69、o可移动平台元件也由下部闩锁组件承载，并且设置有适于与管状工件的上端轴向压缩接合的大致面朝下的平台表面。
70、可移动平台元件和触发器元件彼此联接并且联接到下部闩锁组件，使得可移动平台元件相对于下部闩锁组件从第一(或平台)位置到第二(或完全行程)位置的向上轴向压缩移动或行程(如通过与管状工件接触所推动的)将推动触发器爪齿的旋转和向下轴向移动。最初，通过与反作用爪凹口的相互作用来防止触发器爪齿的旋转，这导致下部旋转闩锁部件相对于上部旋转闩锁部件旋转到其解锁位置，并且当可移动平台元件完全行程时，触发器爪齿完全缩回并从反作用爪凹口脱离。触发器爪齿从反作用爪凹口的缩回支持在重新闩锁方向上施加外部旋转的情况下的重新闩锁。该实施例优选地包括偏置装置，该偏置装置倾向于抵抗可移动平台元件的轴向压缩和触发器元件的缩回，使得平台元件和触发器元件在从管状工件卸载和撤回时返回到它们的初始位置。
71、实施例#4：缩回触发器，其作用在浮动载荷适配器和主体之间：带行程的crte
72、与实施例#3类似，实施例#4被构造为通过闩锁释放机构迫使上部旋转闩锁部件和下部旋转闩锁部件相对旋转。在该实施例中：
73、·所述上部闩锁组件包括负载适配器，所述负载适配器联接到主体以便在允许轴向行程的同时承载轴向负载；
74、·所述上部旋转闩锁部件由所述主体轴向承载，但旋转地联接到所述载荷适配器；
75、·下部闩锁组件(包括crt的夹持组件)由主体承载并旋转地联接到主体，同时当闩锁处于其解锁位置时，允许在至少一些运动范围内的轴向移动；和
76、·所述下部闩锁组件还构造成承载用于与管状工件接触的平台表面：
77、o支撑下坐载荷；
78、o如果所述负载适配器在下坐期间由于所述顶部驱动器施加的限制而抵抗旋转，则通过在与所述工件的接触处滑动来实现所述下部闩锁
79、组件与所述上部闩锁组件之间的相对旋转；和
80、o通过提供对旋转的牵引阻力来实现从所述解锁位置到所述闩锁位置的移动。
81、闩锁释放机构被构造成在滑动负载适配器与主体之间起作用，并且类似于实施例#3，闩锁释放机构包括三个主要元件：
82、·反作用爪袋，所述反作用爪袋由所述负载适配器和所述主体中的选定的一个承载；
83、·具有触发器犬齿的主触发器元件；和
84、·辅助触发器元件，所述辅助触发器元件由所述负载适配器和所述主体中的另一个承载。
85、在以下讨论中，假设反作用爪凹口是面朝上的并且由主体承载，并且主触发器元件(具有面朝下的触发器爪齿)和辅助触发器元件(具有面朝下的支座表面)由负载适配器承载。当工具处于闩锁位置时，触发器爪齿和反作用爪凹口构造成用于在负载适配器向下轴向滑动移动通过其轴向行程时对准接合，如通过与管状工件接触所推动的。
86、面朝上的反作用表面也设置有反作用爪凹口，并且因此由主体刚性地承载并且布置成在比触发器爪齿与反作用爪凹口的接合所需的轴向行程位置低的轴向行程位置处接触面朝下的支座表面。辅助触发器元件和主触发器元件彼此联接并且联接到负载适配器组件，使得支座表面相对于负载适配器从第一(平台)位置到第二(完全行程)位置的向下轴向压缩移动或行程(如通过与管状工件接触所促动)将促动触发器爪齿的旋转和向上轴向移动。
87、最初，通过与反作用爪凹口的相互作用来防止触发器爪齿的旋转，这导致下部旋转闩锁部件相对于上部旋转闩锁部件旋转到其解锁位置，并且当辅助触发器元件完全行程时，触发器爪齿将完全缩回并从反作用爪凹口脱离，并且触发器爪齿的这种缩回将在重新闩锁方向上施加外部旋转的情况下支持重新闩锁。该实施例优选地包括偏置装置，该偏置装置倾向于抵抗辅助触发器元件的轴向压缩和主触发器元件的缩回，使得在从管状工件卸载和撤回时，主触发器元件和辅助触发器元件返回到它们的初始位置。
88、为了根据需要进一步支持在下坐载荷下的反向旋转以实现重新闩锁，辅助触发器元件可以设置为辅助触发器组件，该辅助触发器组件包括辅助触发器延伸部，该辅助触发器延伸部具有面朝下的支座表面，螺纹连接到辅助触发器元件但旋转地键接到主体，使得在解锁方向上的旋转倾向于使支座表面移动得更低，导致支座表面和反作用表面在轴向较高位置处的压缩接合，这防止触发器爪齿与反作用爪凹口过早接合，直到已经到达用于重新闩锁的旋转位置。
89、实施例#5：内部触发器crte
90、在实施例#5中，闩锁释放机构具有纵向轴线并且作用在上部闩锁组件和下部闩锁组件之间，所述上部闩锁组件和下部闩锁组件与闩锁释放机构同轴对准，并且其中：
91、(a)响应于沿第一旋转方向在所述上部闩锁组件和所述下部闩锁组件之间施加相对旋转和相关联的扭矩，所述上部闩锁组件和所述下部闩锁组件能够在以下位置之间操作：
92、·闩锁位置，在所述闩锁位置，所述上部闩锁组件和所述下部闩锁
93、组件的相对轴向分离受到约束；和
94、·解锁位置，在所述解锁位置中，允许所述上部闩锁组件和所述下
95、部闩锁组件在限定范围内的相对轴向运动；
96、(b)所述上部闩锁组件限定一个或多个触发器反作用爪凹口；和
97、(c)所述上部闩锁组件轴向承载具有主体孔的大致圆柱形主体组件；
98、其中所述闩锁释放机构同轴地设置在所述主体孔内并且包括：
99、(d)缓冲器元件，所述缓冲器元件联接到所述下部闩锁组件，使得当所述缓冲器元件相对于所述下部闩锁组件轴向移动时，所述缓冲器元件也将相对于所述下部闩锁组件旋转；和
100、(e)触发器元件，所述触发器元件联接到所述缓冲器元件和所述下部闩锁组件，以便相对于所述缓冲器元件至少轴向地可移动，并且以便相对于所述下部闩锁组件在限定范围内轴向地且旋转地可移动，其中，所述触发器元件限定一个或多个触发器爪齿，所述触发器爪齿被构造成用于与所述上部闩锁组件的所述一个或多个触发器反作用爪凹口轴向接合和脱离接合；
101、使得当所述一个或多个触发器爪齿设置在所述一个或多个触发器反作用爪凹口内时：
102、·向缓冲器元件施加轴向力将倾向于引起缓冲器元件相对于下部闩锁组件的轴向行程，以便促使上部闩锁组件和下部闩锁组件之间在第一旋转方向上的相对旋转，以使上部闩锁组件和下部闩锁组件从闩锁位置移动到解锁位置，其中相关联的扭矩通过触发器元件传递；和
103、·施加额外的轴向力以及缓冲器元件相对于下部闩锁组件的合成的轴向和旋转位移将导致一个或多个触发器爪齿从一个或多个触发器反作用爪凹口撤回。
104、在变型实施例中，闩锁释放机构可以进一步包括超越离合器(即，在一个旋转方向上传递扭矩但在相反的旋转方向上不传递扭矩的离合器)，该超越离合器被配置成使得在第一旋转方向上施加至缓冲器元件的扭矩将通过闩锁释放机构传递。
1.一种闩锁释放机构，所述闩锁释放机构具有纵向轴线并且作用在上部闩锁组件和下部闩锁组件之间，所述上部闩锁组件和所述下部闩锁组件与所述闩锁释放机构同轴对准，并且其中：
2.根据权利要求1所述的闩锁释放机构，其中，所述缓冲器元件和所述触发器元件被配置为紧密配合的大致圆柱形部件的同轴嵌套组。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的闩锁释放机构，其中，所述缓冲器元件可借助于花键联接相对于所述触发器元件轴向地移动。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的闩锁释放机构，还包括触发器从动件，所述触发器从动件联接到所述下部闩锁组件并且可移动地设置在形成于所述触发器元件中的触发器凹口内，使得所述触发器元件相对于所述下部闩锁组件的轴向和旋转移动的范围由所述触发器凹口的构造限定。
5.根据权利要求4所述的闩锁释放机构，其中，所述触发器从动件还可移动地设置在形成于所述缓冲器元件中的缓冲器凸轮槽内，使得所述缓冲器元件相对于所述下部闩锁组件的轴向和旋转移动的范围由所述缓冲器凸轮槽的构造限定。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的闩锁释放机构，还包括缓冲器从动件，所述缓冲器从动件联接到所述下部闩锁组件并且可移动地设置在形成于所述缓冲器元件中的缓冲器凸轮槽内，使得所述缓冲器元件相对于所述下部闩锁组件的轴向和旋转移动的范围由所述缓冲器凸轮槽的构造限定。
7.根据权利要求5所述的闩锁释放机构，其中，所述缓冲器凸轮槽被构造为细长槽，所述细长槽相对于所述闩锁释放机构的纵向轴线具有斜面。
8.根据权利要求7所述的闩锁释放机构，其中，所述缓冲器凸轮槽相对于所述纵向轴线的斜度沿着所述缓冲器凸轮槽的长度变化。
9.根据权利要求1-8中的任一项所述的闩锁释放机构，还包括触发器偏置装置，所述触发器偏置装置朝向所述上部闩锁组件轴向向上推动所述触发器元件，并且因此朝向与所述一个或多个触发器反作用爪凹口的接合推动所述一个或多个触发器爪齿。
10.根据权利要求9所述的闩锁释放机构，其中，所述触发器偏置装置作用在所述触发器元件与所述缓冲器元件之间，以便推动所述缓冲器元件轴向向下远离所述触发器元件。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的闩锁释放机构，还包括缓冲器偏置装置，所述缓冲器偏置装置推动所述缓冲器元件轴向向下远离所述触发器元件。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的闩锁释放机构，其中，所述上部闩锁组件联接到配备顶部驱动的钻机的顶部驱动套筒，并且所述下部闩锁组件联接到同轴地设置在所述主体孔内的套管运行工具的夹持组件。
