防噴鎖定門組件及其使用方法
2023-10-19 23:26:57 4
防噴鎖定門組件及其使用方法
【專利摘要】提供了一種鎖定門組件、防噴器及方法。所述防噴器用於圍繞從井場的井筒延伸的管進行密封。所述防噴器包括具有孔和從中穿過的通道的殼體。所述管可定位成穿過該孔並接合在其中。所述防噴器還包括門組件，該門組件包括門(242)和鎖，所述門沿著通道的軸線可滑動地定位並提供選擇性地接近該通道。所述鎖包括至少一個鎖定構件(248)，該鎖定構件具有在垂直於所述通道的軸線的方向上沿著所述(門242)組件延伸的至少一個凸起部分(246)。所述鎖定構件(242)可延伸到所述殼體的至少一個相應的容座(458)中，並且可以沿其在未鎖定和鎖定位置之間移動，由此，所述門組件可選擇性地從所述殼體縮回。
【專利說明】防噴鎖定門組件及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明總體涉及執行井場作業的技術。更具體地，本發明涉及防止井噴的技術，例如涉及防噴器、柱塞組件、門組件、和/或鎖。
【背景技術】
[0002]可以進行油田作業來定位和收集有價值的井下流體。石油鑽井平臺定位於井場，井下工具比如鑽具置於地面中以到達地下儲層。一旦井下工具形成井筒以達到期望的儲層，套管就可以在井筒內膠合就位，並且所述井筒完成來自儲層的流體的初始生產。井下管狀裝置可以定位在井筒中，以使得地下流體能夠通至表面。
[0003]如果從井筒釋放的地下流體洩漏的話，則可能對環境造成威脅。設備比如防噴器(BOP)可被定位在井筒周圍以形成圍繞其中管的密封來防止隨著流體被帶至表面時的洩漏。BOP可以具有選擇性可致動的柱塞或柱塞閥蓋，比如管子柱塞或剪切柱塞，其可以被驅動來密封和/或切斷井筒中的管。在美國專利/申請第20110000670 ；7814979 ;和7367396號中提供了 BOP的一些示例。
[0004]所期望的是使BOP具有各種特徵，比如密封件、柱塞塊、門和/或鎖定機構等，用於井場作業。BOP和/或特徵的示例可以提供在專利申請號US13/018217 (在提交申請時尚未公布)、US2010/0243926、US2011/0012311、US5897094、US7044430、US7051989、US5575452、W02012/012192、W02012/012193、US7195224 和 US7798466 中。
【發明內容】
[0005]在至少一個方面，本發明涉及一種用於接近井場防噴器的門組件。所述防噴器用於圍繞從井場的井筒延伸的管進行密封，並且包括具有孔和從中穿過的通道的殼體。所述管可定位成穿過該孔並且可在其中切割。所述門組件包括門和鎖。所述門沿著通道的軸線可滑動地定位並提供選擇性地接近該通道。所述鎖包括至少一個鎖定構件，該鎖定構件具有在垂直於所述通道的軸線的方向上沿著所述門組件延伸的至少一個凸起部分。所述鎖定構件可延伸到所述殼體的至少一個相應的容座中，並且可以沿其在未鎖定和鎖定位置之間移動，由此，所述門組件可選擇性地從所述殼體縮回。
[0006]所述鎖定構件可以包括具有多個齒的至少一個鎖定板，所述多個齒在其中相對側上包括多個門齒和多個殼體齒。所述門齒可與所述門接合。所述殼體齒可與所述殼體接合。所述齒可以以離散的排分布。所述離散的排可以在其間具有溝槽。所述鎖定構件可在鎖定位置與未鎖定位置之間可滑動地移動，在鎖定位置，所述鎖定構件的齒未與所述殼體或所述門組件的溝槽對準，在未鎖定位置，所述鎖定構件的齒與所述殼體或所述門組件的齒的溝槽對準。
[0007]所述殼體的齒的數量與所述鎖定構件的齒的數量可以相同或不同。所述齒可以具有多邊形形狀、三角形形狀、梯形形狀、和/或圓形形狀。所述多個齒可以與所述通道的軸線成銳角。所述鎖定構件在所述門的相對側上可以包括成對的鎖定構件。所述鎖還可以包括圍繞所述門組件可操作地連接所述成對的鎖定板的成對的鎖支承件。所述鎖定構件可以包括鎖定球。
[0008]在另一方面，本發明涉及一種用於圍繞從井場的井筒延伸的管進行密封的防噴器。所述防噴器包括:殼體，其具有孔和從中穿過的通道；管，其可定位成穿過該孔並可在其中切割；以及門組件，其可圍繞所述殼體的通道的開口定位。
[0009]所述防噴器還可以包括帶有柱塞軸的柱塞塊，柱塞軸從其延伸穿過所述門組件並進入柱塞式油缸。所述柱塞塊可以可滑動地移動通過所述殼體的通道並且與所述管密封地接合。所述防噴器還可以包括可操作地連接至所述柱塞式油缸的致動器。
[0010]在另一方面，本發明涉及一種接近井場防噴器的方法。所述方法包括繞著所述防噴器設置門組件、通過將所述至少一個凸起部分沿著所述殼體的至少一個相應的容座可動地定位在鎖定和未鎖定位置之間來將所述門組件選擇性地從所述殼體縮回。
[0011]所述凸起部分可以包括多個齒，並且所述選擇性地縮回可以包括使所述鎖定構件的多個齒在未與所述殼體的多個齒的溝槽對準的鎖定位置和與殼體中的溝槽對準的未鎖定位置之間可滑動地移動。所述方法還可以包括將柱塞組件可滑動地定位在所述殼體的通道中。所述柱塞組件包括帶有柱塞軸的柱塞塊，柱塞軸從其延伸穿過所述門組件並進入柱塞式油缸。所述方法還包括通過縮回門組件來接近柱塞組件。所述方法還可以包括使所述柱塞塊可滑動地移動穿過所述殼體的通道並且與所述管密封接合。
[0012]本發明還可以涉及一種用於圍繞管進行密封的防噴器。所述防噴器包括殼體和門組件。所述殼體具有孔和從中穿過的通道，管可定位成穿過該孔。所述門組件可圍繞所述殼體的開口定位，並且提供選擇性地接近其中的通道。所述門組件包括可延伸到所述殼體中並與其鎖定地接合的多個齒。
[0013]本發明還可以涉及一種密封管的方法。所述方法包括圍繞井筒定位所述防噴器、將所述管定位成穿過殼體的孔、以及圍繞殼體的開口定位門組件，使得所述齒延伸到殼體中並與其鎖定地接合。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]因此，本發明的上述特徵和優點可以得到詳細地理解，可以通過參照其中在附圖中示出的實施例對本發明進行更具體地說明(上面進行了簡要概括)。然而要指出的是，附圖僅示出了典型的實施例，因此不應被認為是限制其範圍。附圖不一定按比例繪製，並且為了清楚簡明起見，某些特徵及附圖的某些視圖可能以誇大的比例或示意性地示出。
[0015]圖1示出了具有帶有柱塞組件和鎖定門組件的防噴器(BOP)的近海井場的示意圖。
[0016]圖2A-2B示出了分別處於密封和非密封位置的帶有柱塞組件的BOP的垂直剖視圖。
[0017]圖3示出了處於非密封位置的帶有柱塞組件的BOP的水平剖視圖。
[0018]圖4A-4B示出了分別處於鎖定和未鎖定位置的帶有門組件的BOP的透視圖。
[0019]圖5A-5B分別示出了圖4B的門組件的鎖定構件的頂視圖和底視圖。
[0020]圖6A-6E示出了帶有各種鎖配置的BOP的一部分的豎向剖視圖。
【具體實施方式】
[0021]下面的說明書包括體現本發明主題的技術的示例性裝置、方法、技術、和/或指令序列。然而，應該理解的是，所描述的實施例可以在沒有這些具體細節的情況下實踐。
[0022]防噴器(BOP)可以繞著管定位來隨其提供密封，例如在井噴時。為了接近BOP的部分和/或其中的部件，BOP可以設置有門組件，以對其提供選擇性的接近。例如，由於操作條件時的高壓力和溫度，該門組件可以設置有鎖，其提供選擇性的接近並且保持門組件在BOP的操作過程中處於密封封閉位置。該鎖可以是以成對的鎖定板的形式，具有的多個齒可滑動地定位成與BOP殼體選擇性地鎖定接合。
[0023]圖1示出了近海井場100，其具有海底系統104和表面系統102。表面系統102可以用來便於在近海井場100的油田作業。表面系統102可以包括鑽機105、平臺106 (或容器)和控制器108。
[0024]海底系統104包括導管(例如，提升管)110，其從平臺106延伸到海底112。該海底系統還包括帶有延伸到井筒118中的管116的井口 114、B0P 120和控制器108。BOP 120具有不同的BOP部件，比如柱塞組件124，其用於剪切管116和密封井筒118。柱塞組件124可以與管116接合，以形成繞著該管的密封件和/或以切斷該管116。BOP 120還具有帶有鎖的門組件125，用於提供選擇性接近到BOP中，如本文下面將更全面地進行說明。
[0025]表面系統102和海底系統104可以設置有位於不同地點的一個或多個控制器108，以控制表面系統102和/或海底系統104。通信鏈路126可以被提供用於控制器108和井場100的各個部分之間的通信。
[0026]雖然BOP 120在此被描述為用於海底作業，但應該理解的是，井場100可以基於陸地或水，且BOP 120和/或門組件125可用於任何井場環境。BOP 120可以切斷和/或密封管裝置，比如管116。如本文所用的「管裝置」是指管狀構件或裝置，比如管道、某些井下工具、套管、鑽杆、襯墊、連續油管、生產管道、電纜、鋼絲繩、或定位在井筒中的其它管狀構件、以及相關的部件，比如鑽鋌、鑽杆接頭、鑽頭、測井工具、封隔器等，(稱為「管」或「管柱」)。
[0027]圖2A、2B和3示出了具有柱塞組件和帶有鎖的門組件的BOP 220的各個視圖。圖2A、2B示出了分別處於密封和非密封位置的BOP 220的縱向剖視圖。圖3示出了 BOP的一部分的縱向剖視圖，更詳細地示出了門和鎖組件。
[0028]BOP 220包括殼體228，帶有孔230和穿過其中的通道232。該BOP還包括柱塞組件224和門組件225。柱塞組件224包括柱塞塊234、柱塞軸236、柱塞式油缸238和致動器240。柱塞軸236延伸穿過柱塞通道232。圖2A和2B的BOP示出為帶有兩個相對的柱塞組件224，但是可以在任何方向上設置任何的數量。柱塞塊234可以密封和/或切斷管216。在美國專利第5735502號中描述了可以與BOP —起使用的柱塞組件的示例。
[0029]門組件225包括門242，其提供對通道232和BOP 220的部件的接近。柱塞軸236延伸穿過門242並直達在其外部的柱塞式油缸238。門組件225還設置有帶有齒246的鎖244，用於與殼體228的鎖定接合。所示的鎖244包括成對的鎖定構件(板)248，其位於門242和殼體228之間，用於與其互鎖接合。鎖244可以任選地與門242或殼體228成為一體。
[0030]圖4A和4B分別示出了圖2A和圖2B中處於鎖定和未鎖定位置的BOP 220的一部分的透視圖。這些圖更詳細地示出了門組件225的操作。鎖244包括定位在門242的相對側上的上下鎖定構件248。成對的鎖支承件450定位在成對鎖定構件248的每個端部上，並且將它們繞著門242固定在適當位置。螺栓和/或其它緊固件451可被任選地提供，以將鎖定構件248固定在所需的位置。
[0031]鎖定構件248示出為彼此平行且具有相同的配置。每個鎖定構件248在可定位成鄰近於殼體228的殼體表面452上具有多個齒246。齒246沿著殼體表面452成排地定位，鎖定溝槽454位於其間。齒246與殼體220中的相應的狹槽456和齒457鎖定地接合。
[0032]殼體220還可以設置有對應於鎖定構件248的成排鎖定溝槽454的殼體溝槽458。狹槽456與齒246配合地接合。在一些版本中，狹槽456可以限定在殼體228中的齒457之間。殼體228中的齒457可以與齒246具有相同的形狀，用於在其間配合接合。
[0033]當與齒246和狹槽456布置成如圖4A所示互鎖時，門242保持在關閉位置。當鎖244沿著門242在由雙箭頭所指示的任一方向上(例如，在垂直於柱塞組件行進的方向上)移動至齒246與殼體溝槽458對準的脫離位置時，門242被釋放並且可移動至如圖4B所示的縮回位置。齒246和鎖定溝槽454成形為與狹槽456和殼體溝槽458相對應，使得當鎖定構件248處於鎖定位置時，齒246處於與狹槽456的鎖定接合，以防止門242的釋放。
[0034]當鎖定構件248移動至未鎖定位置時，齒246移動成與殼體的殼體溝槽458對準，殼體的齒457移動成與鎖定溝槽454對準。在該位置，齒246和457可自由移動，且該鎖定構件可相對於此滑動。門242從而被釋放，以移動到打開位置。這樣，鎖244通過沿著門242在由雙箭頭所指示的方向(其垂直於如由單向箭頭所指示的柱塞組件行進的縮回方向D)上行進而在鎖定和未鎖定位置之間移動。
[0035]鎖定構件248可以配置成用於在門組件225與BOP殼體220之間選擇性移動。在某些情況下，鎖定構件248可以製成與門組件225和BOP殼體220中的一個或另一個是一體的。在某些情況下，鎖定構件248可以固定至門組件225和BOP殼體220中的一個或另一個，或者與其製成一體的。例如，門組件225的部分可以具有可與BOP殼體220的齒相接合的齒，或者BOP殼體220的部分可以設置有可與門組件225的齒相接合的齒。
[0036]圖5A和5B示出了鎖定構件248的頂視圖和底視圖。如在這些視圖中所示，齒246以成排的平行的齒246圍繞著殼體表面452布置，鎖定溝槽454在其間。在此版本中，板248僅需要行進板的長度的距離的一部分，以提供與相鄰的BOP殼體分離。
[0037]如圖5B所示，多個齒559示出在鎖定構件248的門側560上並且沿著其整個長度延伸。鎖定構件248的門側560上的齒559可用於提供鎖定構件248和門242之間的鎖定接合。在此版本中，板248必須在可能會發生分離之前經過相鄰門的整個長度。
[0038]儘管示出了齒246的具體配置，但是還可以提供各種配置，其允許門242和殼體228之間的選擇性互鎖接合。例如，齒246可以具有如圖5A所示的溝槽454，以便選擇性地打開鎖，如圖5B所示，或者防止打開。還可以提供其它配置來將鎖定構件248與所述門和/或BOP殼體選擇性分離。
[0039]圖6A-6E示出了可用作門組件225的各個配置的門組件的剖視圖。如每個視圖所示，鎖可以是各種配置的，用於提供門242和BOP殼體228之間的鎖定接合。鎖和/或齒246的形狀可以具有多種形狀，比如多邊形、三角形、梯形、圓形等。
[0040]圖6A更詳細地示出了圖4A-5B中的鎖244。如該圖所示，鎖定構件248的殼體表面452上的鎖定齒246是三角形的形狀，該三角形的傾斜側相對於柱塞門242的水平軸線X成銳角Θ，該三角形的豎直側垂直於柱塞門242的水平軸線X。齒246的這種斜梯形配置阻止門242在對於門242的行程的縮回方向D上的運動。
[0041]同樣如該圖所示，狹槽456可接收地接合齒246。狹槽456將齒457限定在斜梯形配置中，以提供鎖定構件248和BOP殼體228之間相應的互鎖配置。沿著鎖定構件248的門表面560的齒559還可以設置成各種形狀，比如就齒246所描述的那些。門242設置有狹槽660和/或相應的齒662，用於接收齒559。
[0042]可以沿著BOP殼體、門和/或鎖定構件提供各種數量的齒來實現對運動的所需的阻止。例如，如圖6Β所示，鎖244a可以具有鎖定構件(或球)248a，殼體228a和門242a可以具有成形為接收鎖244a的狹槽456a和660a。在這種情況下，在殼體228a和門242a的每個中存在單個狹槽。在圖6C的版本中，鎖244b包括鎖定構件248b，其在殼體228b的殼體表面452b上具有矩形齒246b，並且在門242b的門表面560b上具有矩形齒559b。鎖定構件248b具有非對稱配置，在其中的每一側上具有不同數量的齒。
[0043]在圖6D的版本中，鎖244c包括鎖定構件248c，該鎖248c的殼體表面452c上的矩形齒246c用於接合殼體228c和門242C的門表面560c上的單個矩形齒559c。鎖定構件248c具有非對稱配置，在殼體表面452c上比在門表面560c上具有更多的齒246c。在圖6E的版本中，鎖244d包括設置在門242d與殼體228d之間的多個鎖定構件248d或齒246d。每個鎖244d都是對稱的，並且具有矩形橫截面。
[0044]本領域技術人員應當理解的是，本文所公開的技術可以通過配置成帶有算法來執行所需功能的軟體而實施於自動化/獨立應用。這些方面可以通過對具有適當硬體的一個或多個合適的通用計算機進行編程來實現。編程可通過使用可由處理器讀取的一個或多個程序存儲設備並且對可由計算機執行的指令的一個或多個程序進行編碼來實現，用於執行本文所述的操作。該程序存儲設備可以採取這樣的形式，例如一個或多個軟盤；CD ROM或其它光碟；只讀存儲器晶片(ROM);以及本領域公知或以後開發的其他形式。指令的程序可以是「目標代碼」，即以二進位形式，其可由計算機或多或少地直接執行；以「原始碼」的形式，其需要在執行前編譯或解釋；或者以某些中間形式，比如部分編譯的代碼。程序存儲設備及指令編碼的精確形式在這裡是無關緊要的。本發明的各方面還可以配置成(通過適當的硬體/軟體)僅在現場執行所描述的功能和/或經由擴展的通信(例如，無線、網際網路、衛星等)網絡來進行遠程控制。
[0045]雖然參照各種實施方式及開發對各實施例進行了說明，但應當理解的是，這些實施例是說明性的，且本發明主題的範圍並不局限於此。可以進行許多變化、修改、增加和改進。例如，可以將任一側上具有一個或多個齒的以及各種配置中的一個或多個鎖圍繞著所述門和/或殼體定位，並且與之製成一體或與其獨立。
[0046]多個實例可以被提供用於作為單一實例的本文所述的部件、操作或結構。一般而言，在示例性配置中表現為單獨部件的結構和功能可以被實施為組合的結構或部件。同樣地，表現為單一部件的結構和功能可以被實施為單獨的部件。這些和其他變化、修改、增加、以及改進可以落入本發明主題的範圍內。
【權利要求】
1.一種用於接近井場防噴器的門組件，所述防噴器用於圍繞從井場的井筒延伸的管進行密封，所述防噴器包括具有孔和從中穿過的通道的殼體，所述管可定位成穿過該孔並接合在其中，所述門組件包括: 門，其沿著所述通道的軸線可滑動地定位並提供選擇性地接近該通道；以及鎖，其包括至少一個鎖定構件，該鎖定構件具有在垂直於所述通道的軸線的方向上沿著所述門組件延伸的至少一個凸起部分，所述至少一個鎖定構件可延伸到所述殼體的至少一個相應的容座中，並且可以沿其在未鎖定和鎖定位置之間移動，由此，所述門組件可選擇性地從所述殼體縮回。
2.如權利要求1所述的門組件，其中，所述至少一個鎖定構件包括具有多個齒的至少一個鎖定板，所述多個齒在其相對側上包括多個門齒和多個殼體齒，所述多個門齒可與所述門接合，所述多個殼體齒可與所述殼體接合。
3.如權利要求2所述的門組件，其中，所述殼體具有可與所述多個殼體齒接合的多個齒。
4.如權利要求2所述的門組件，其中，所述多個齒具有多邊形形狀、三角形形狀、梯形形狀、圓形形狀及它們的組合中的一個。
5.如權利要求2所述的門組件，其中，所述多個齒與所述通道的軸線成銳角。
6.如權利要求2所述的門組件，其中，所述多個齒以離散的排分布。
7.如權利要求6所述的門組件，其中，所述離散的排在其間具有溝槽。
8.如權利要求7所述的門組件，其中，所述至少一個鎖定構件可在鎖定位置與未鎖定位置之間可滑動地移動，在鎖定位置，所述殼體和所述門組件中的一個的多個齒未與所述殼體和所述門組件中的另一個的多個齒的溝槽對準，在未鎖定位置，所述殼體和所述門組件中的一個的多個齒與所述殼體和所述門組件中的另一個的多個齒的溝槽對準。
9.如權利要求6所述的門組件，其中，所述殼體的多個齒的數量與所述鎖定板的多個殼體齒的數量是相同的。
10.如權利要求6所述的門組件，其中，所述鎖定構件的多個殼體齒的數量與所述殼體的多個齒的數量是不同的。
11.如權利要求1所述的門組件，其中，所述鎖在所述門的相對側上包括成對的鎖定構件。
12.如權利要求11所述的門組件，其中，所述鎖還包括圍繞所述門組件可操作地連接所述成對的鎖定構件的成對的鎖支承件。
13.如權利要求1所述的門組件，其中，所述至少一個鎖定構件包括鎖定球。
14.一種用於圍繞從井場的井筒延伸的管進行密封的防噴器，所述防噴器包括: 殼體，其具有孔和從中穿過的通道，所述管可定位成穿過該孔並接合在其中；以及 門組件，其可圍繞所述殼體的通道的開口定位，所述門組件包括: 門，其沿著所述通道的軸線可滑動地定位並提供選擇性地接近該通道；以及鎖，其包括至少一個鎖定構件，該鎖定構件具有在垂直於所述通道的軸線的方向上沿著所述門組件延伸的至少一個凸起部分，所述至少一個鎖定構件可延伸到所述殼體的至少一個相應的容座中，並且可以沿其在未鎖定和鎖定位置之間移動，由此，所述門組件可選擇性地從所述殼體縮回。
15.如權利要求14所述的防噴器，還包括帶有柱塞軸的柱塞塊，柱塞軸從其延伸穿過所述門組件並進入柱塞式油缸，所述柱塞塊可滑動地移動通過所述殼體的通道並且與所述管密封地接合。
16.如權利要求15所述的防噴器，還包括可操作地連接至所述柱塞式油缸的致動器。
17.一種接近井場防噴器的方法，所述防噴器用於圍繞從井場的井筒延伸的管進行密封，所述防噴器包括具有孔和從中穿過的通道的殼體，所述管可定位成穿過該孔並接合在其中，所述方法包括: 繞著所述防噴器設置門組件，所述門組件包括: 門，其沿著所述通道的軸線可滑動地定位並提供選擇性地接近該通道；以及 鎖，其包括至少一個鎖定構件，該鎖定構件具有在垂直於所述通道的軸線的方向上沿著所述門組件延伸的至少一個凸起部分，所述至少一個鎖定構件可延伸到所述殼體的至少一個相應的容座中，並且可以沿其在未鎖定和鎖定位置之間移動； 通過將所述至少一個凸起部分沿著所述殼體的至少一個相應的容座可動地定位在鎖定和未鎖定位置之間來將所述門組件選擇性地從所述殼體縮回。
18.如權利要求17所述的方法，其中，所述至少一個凸起部分包括多個齒，並且其中，所述選擇性地縮回包括使所述多個齒在未與所述殼體的多個齒的溝槽對準的鎖定位置和與所述溝槽對準的未鎖定位置之間可滑動地移動。
19.如權利要求17所述的方法，還包括將柱塞組件可滑動地定位在所述殼體的通道中，所述柱塞組件包括帶有柱塞軸的柱塞塊，柱塞軸從其延伸穿過所述門組件並進入柱塞式油缸，所述方法還包括通過縮回門組件來接近柱塞組件。
20.如權利要求19所述的方法，還包括使所述柱塞塊可滑動地移動穿過所述殼體的通道並且與所述管密封接合。
【文檔編號】E21B33/06GK104285030SQ201380023264
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年4月10日 優先權日:2012年4月10日
【發明者】D.A.揚克 申請人:國民油井華高公司