用於防噴器的閂鎖機構及方法
2023-05-20 14:16:46
專利名稱：用於防噴器的閂鎖機構及方法
技術領域：
本文中所公開的主題的實施例大體上涉及方法和系統，並且更具體而言，涉及用於將部件附連至閘板式防噴器的主體的機構和技術。
背景技術：
在過去的年月中，隨著化石燃料價格的增加，對開發新的生產場所(fields)的興趣急劇增加。然而，陸基生產場所的可用性是有限的。因此，該產業現已將鑽探延伸至離岸位置(其看來擁有大量的化石燃料)。用於從離岸場所抽取化石燃料的現有技術使用(除了其它事物之外)防噴器(BOP)用於防止井噴。BOP常規地作為閥實現以防止在鑽探作業或完井作業期間在殼體與 鑽井管之間的環狀空間中或在裸眼(即，沒有鑽井管的孔)中的壓力釋放。然而，需要時常替換BOP的各種構件。在圖I中示出了 BOP 20的一個示例。在圖I中示出的BOP 20(除了其它事物之外)還具有兩個防噴器閘板(ram block) 22，它們被各自的活塞杆24和相應的鎖定機構26支持。鎖定機構26配置成將杆24鎖定在期望的位置。這兩個防噴器閘板22配置成沿平行於活塞杆24的縱向軸線的方向移動。防噴器閘板22可切斷跨過BOP 20的豎直井筒30的鑽柱28或其它工具。然而，在多次切割鑽柱28之後，防噴器閘板22和/或它們各自的切割刃需要進行檢查並且有時要重新加工/替換。可選地，如果防噴器閘板22設計為密封井並且不切割工具，則在BOP的一定數目的關閉之後需要替換設在防噴器閘板22的面上的彈性體。由於該原因，圖I的BOP 20對於每個防噴器閘板22設有蓋32，對於特定的BOP設計，蓋32可打開用於提供至防噴器閘板的入口。圖2顯示了具有鉸鏈34的蓋32，該鉸鏈34可旋轉地打開蓋32。然而，本領域技術人員將認識到，BOP的定期維護需要更換附連至防噴器閘板的彈性體和/或刀片。因此，經常需要使BOP蓋從BOP主體分開以便暴露並維護防噴器閘板。使蓋從BOP主體分開的作業並不是容易的任務，並且經常需要定尺寸為適應大直徑螺栓的專用工具。這樣的作業可需要熟練技術人員的若干個八小時輪班。然而，關注的是對於不能在沒有BOP的情況下起作用的整個鑽機的停機時間的量，因為在BOP維護作業期間，數百萬美元的鑽探設備可能閒置。對該問題的一個解決方案是設計帶有無蓋的「門」的B0P。然而，這些設計具有其它不期望的特徵。一種設計使用可移除的棒(參見Brugman等的美國專利No. 5975484,其全部公開通過引用而併入本文)，在接近閘板腔室時必須處理和存儲該可移除的棒，這可在棒的處理期間導致損壞或傷害。其它設計具有使製造成本昂貴的設計特徵。因此，將期望提供這樣的BOP設計，其具有快速打開的特徵但具有不需要移除任何支撐部件的並且不昂貴的鎖定機構。
發明內容
根據一個不例性實施例，存在一種用於密封井的防噴器。該防噴器包括具有第一腔和第二腔的主體，第一腔大致垂直於第二腔延伸並且與第二腔相交，該主體在該主體的面上包括通道；防噴器閘板，該防噴器閘板配置成在第一腔內移動以便使第二腔的第一區域與第二腔的第二區域密封；杆，該杆連接至防噴器閘板並且配置成沿著第一腔延伸；柱體，該柱體配置成附連至主體以便鄰接(border)第一腔；以及，環，該環可旋轉地附連至柱體並且配置成進入該通道，使得柱體可移除地附連至主體。根據另一示例性實施例，存在一種用於密封井的防噴器。該防噴器包括主體，該主體在該主體的面上包括環形通道；防噴器閘板，該防噴器閘板配置成在第一腔內移動以便使第二腔的第一區域與第二腔的第二區域密封，第一腔和第二腔延伸穿過主體並且彼此大致垂直；柱體，該柱體配置成附連至主體的面；環，該環可旋轉地附連至該柱體並且配置成進入該通道，使得該柱體可移除地附連至該主體；圍繞該通道形成的多個凹槽；以及，在該環上的多個齒部，該多個齒部配置成匹配該多個凹槽。在該多個齒部由於環被旋轉預定角度而進入該多個凹槽時，該柱體與主體接合。根據又一示例性實施例，存在一種用於組裝用於密封井的防噴器的方法。該方法包括提供柱體，該柱體包括連接至防噴器閘板的杆；將該柱體附連至形成於防噴器的主 體中的通道，該主體具有第一腔和第二腔，第一腔大致垂直於第二腔延伸並且與第二腔相交，該主體在該主體的面上具有通道；並且使附連至柱體並配置成進入通道的環旋轉，使得該柱體可移除地附連至主體。
被合併在該說明書中並構成該說明書的一部分的附圖顯示了一個或多個實施例，並且與描述一起解釋了這些實施例。在附圖中
圖I是傳統BOP的示意 圖2是處於打開位置的傳統BOP的不意 圖3是根據示例性實施例的無蓋BOP的示意 圖4是根據示例性實施例的附連至BOP的環的示意 圖5是根據示例性實施例的將附連至BOP的柱體的示意 圖6是根據示例性實施例的附連至BOP的柱體的示意 圖7是根據示例性實施例的將附連至BOP的柱體的示意 圖8-圖10是根據示例性實施例的柱體的齒部以及該柱體所附連至的主體的凹槽的詳細視圖；以及
圖11是根據示例性實施例的示出用於將柱體附連至BOP的主體的方法的步驟的流程圖。
具體實施例方式
下面對示例性實施例的描述參考了附圖。不同附圖中的相同附圖標記識別相同或類似的元件。下面的詳細描述不限制本發明。而是，本發明的範圍由所附權利要求限定。為了簡單起見，下面的實施例關於設在海下井口的頂部的閘板BOP的術語和結構來論述。然而，之後將論述的實施例不僅限於這些系統，而是可應用到其它B0P，例如可在內陸使用的BOP。
貫穿該說明書對「示例性實施例」或「另一示例性實施例」的引用意指關於實施例描述的特定特徵、結構或特性被包括在所公開的主題的至少一個實施例中。因此，貫穿該說明書在不同地方出現的用語「在示例性實施例中」或「在另一示例性實施例中」不一定指相同的實施例。此外，該特定的特徵、結構或特性可以以任何合適的方式組合在一個或多個實施例中。根據示例性實施例，防噴器(BOP)具有容納BOP的各種內部部件的柱體，並且這些柱體在不使用螺紋系統或鉸鏈(如傳統地對於蓋所使用的)的情況下附連至BOP的主體。因此，根據該實施例，製造出無蓋B0P。論述了與這種新穎的BOP相關聯的一個或多個優點。應指出，這種新穎的BOP不必具有所有優點。該新穎的BOP可具有這些優點中的一個或多個。無蓋BOP的一個優點是縮短用於到達防噴器閘板的時間。另一個優點是柱體附連至BOP的主體的簡單性。又一個優點是用於製造在柱體與主體之間的這種鎖定機構的低成本。另一個優點可以是缺乏在BOP的拆裝期間移除和存儲的部件。根據圖3中所示的示例性實施例，BOP 40系統包括主體42和附連至該主體42的柱體44。在主體42的另一側，柱體44具有配對柱體(未示出)。主體42附連至凸緣46，凸緣46被用來將整個BOP系統40附連至井口。柱體44在該圖中被顯示為在側48處打開。然而，在組裝時，帽(未示出)關閉側48使得柱體44內的液體不向外逸出。BOP系統40的各個部件設在柱體44內，例如閉合腔、開放腔、隔開這些腔的柱塞、啟動防噴器閘板的杆等。這些部件為本領域技術人員所公知並且也已在圖I中示出。由於這些原因，這裡不再顯示和描述這些部件。環50可附連至柱體44，從而環50可相對於柱體44旋轉。兩個或更多個齒部52附連至環50，如之後所論述的那樣。圖4顯示了環50和齒部52的更詳細的視圖。雖然圖4顯示了環50的一半和兩個齒部52，但是，取決於應用、環的直徑、齒部不得不承受的柱體內的壓力、用於主體42以及齒部52的材料等，可存在其它數目的齒部，例如，介於2與12之間。環50可被製造為單個部件或配置為組裝在一起的多個部件。在圖4中所示的示例性實施例中，環50由在點54處連接在一起的兩個部分製成。齒部52可被製造成與環50整體地形成或者可單獨製造並且然後通過螺栓、焊接等附連至環50。如圖4中所示，齒部52的形狀可為圓的，即，每個齒部可為完整的環的一個部段。在一個應用中，齒部52可與環50 的側50a偏置形成，例如偏置預定的距離dl。齒部52也可延伸超出環50的側50b，例如超出預定的距離d2。齒部52的高度h基於組成齒部的材料的強度、柱體內的壓力、柱體外的壓力而確定，使得在內部與外部之間的壓力差不使齒部屈服並且不損害柱體和/或主體。根據圖5中所示的示例性實施例，凹槽56可形成於柱體44的一端以容納環50。為了便於環50相對於柱體44的旋轉，軸承系統58可設在凹槽56內，介於凹槽56與環50之間。軸承系統58可包括多個滾動柱體，這些柱體配置成在軸承架(未示出)或另一系統(可如本領域技術人員所公知地那樣提供)內滾動。回到圖3，柱體44包括配置成進入主體42的第一腔62的密封件載體60。主體42還具有在第一腔62上大致垂直延伸的第二腔64。第一腔配置成容納防噴器閘板(未示出)並且第二腔容納將引入井的工具(未示出)。密封件載體60被配置成承載密封件68，如圖6中所示的那樣，以使第一腔62的內部與主體42的外部密封。因此，防止處於壓力(在第一腔62內提供)下的工作流體洩漏到主體42外。出於完整性起見，在圖6中還示出了杆70和連接至杆72的防噴器閘板72以及柱體44的帽74。柱體44、環50和密封件載體60中的每一種均具有中空部分，杆70配置成通過該中空部分沿軸線X移動。圖7中示出了柱體44和密封件載體60的不同視圖。在該圖中，密封件載體60被顯示為具有孔76，杆70配置成通過該孔76移動。密封件載體60在圖7中顯示為具有特定的形狀，例如，從中切出兩個部分以便使剩餘部分具有兩個相對的平坦面的柱體。然而，只要主體42中的相應孔與密封件載體60的形狀匹配，則密封件載體60可具有其它形狀。然後，關於圖8論述了形成於主體42中用於容納齒部52的相應通道80。圖8顯示了主體42的面42a以及形成於該面中的通道80。通道80的形狀是不均勻的，因為通道80必須容納齒部52和環50。因此，通道80具有匹配齒部52的形狀的凹槽82以及比齒部52更窄的環接收部分84。環接收部分84配置成接收環50。使環接收部分84的尺寸比齒部52的尺寸更窄的原因是為了防止齒部52在進入相應的凹槽82並且旋轉至面部84之後離開通道80，因此，從而保持柱體44附連至主體42。圖8中所示的裝置使每個環接收部分84夾在兩個凹槽82之間。圖9顯示了齒部52 (當進入通道80的凹槽82內時)並且圖10顯示了相同的齒部52 (在被旋轉預定角度以便與通道80的通路(tunnel) 88對準之後)。通路88形成於通道80的周向上在相鄰凹槽82之間。主體42的部分86防止柱體44在齒部52接合於通道88中時從主體42脫離。部分86設計為使得其在腔62內的壓力大於主體42外的壓力時承受由齒部52施加的力，即，淨力將柱體44拉離主體42。因此，根據示例性實施例，用於密封井的防噴器可包括下述元件具有第一腔和第二腔的主體，第一腔大致垂直於第二腔延伸並且還與第二腔相交，主體包括在主體的第一面上的第一通道以及在主體的第二面上的第二通道，第一面與第二面相對，第一防噴器閘板和第二防噴器閘板配置成在第一腔內移動以使第二腔的第一區域與第二腔的第二區域密封；第一桿和第二桿，其連接至第一和第二防噴器閘板並配置成沿第一腔延伸；第一柱體和第二柱體，其配置為附連至主體以便鄰接第一腔，其中第一桿配置為滑進和滑出第一柱體並且第二桿配置為滑進和滑出第二柱體；並且第一環和第二環分別附連至第一柱體和第二柱體，並且配置為進入第一通道和第二通道，使得第一柱體和第二柱體可移除地附連至主體。 防噴器的主體可包括圍繞第一腔並且還圍繞每個通道形成的多個凹槽。在防噴器的每個環上的多個齒部可配置成匹配該多個凹槽。該多個齒部形成於第一環和第二環的直接面對主體的第一面和第二面的側上。在一個應用中，該多個齒部附連至第一環和第二環。主體可包括在主體的第一面和第二面下方形成的多個通路，每個通路配置成與該多個凹槽的兩個相鄰凹槽連通並且每個通路沿第一或第二通道的周向延伸。在一個實施例中，第一柱體和第二柱體與第一腔流體地連通。在另一實施例中，存在第一鎖定機構和第二鎖定機構，它們布置在第一柱體和第二柱體內並且配置成將第一桿和第二桿鎖定在期望位置。在一個應用中,第一柱體和第二柱體在BOP沒有蓋時與環境直接接觸。在一個實施例中，兩個導軌90(在圖3中示出)可附連至主體42的第一面和第二面並且配置成在第一和第二柱體不與主體42接合時保持或滑動第一和第二柱體44。換句話說，由於柱體44的重量可在數百千克的量級，所以懸置機構(未示出)可附連至導軌90以將柱體44提升至所期望的高度，以便部分地適配在第一腔62內。導軌90可永久附連至主體42。關於圖3，手柄100被顯示為附連至環50並且這些手柄被作業者使用以將柱體44鎖定至主體42從主體42解鎖(lock out)。可選地或者另外地，可使用液壓機構(未示出)將環50鎖定或解鎖。根據圖11中所示的示例性實施例，存在一種用於組裝防噴器以用於密封井的方法。該方法包括步驟1100、步驟1102和步驟1104，步驟1100提供柱體，該柱體包括連接至防噴器閘板的杆，步驟1102將該柱體附連至形成於防噴器的主體中的通道，該主體包括第一腔和第二腔，第一腔大致垂直於第二腔延伸並且與第二腔相交，主體在該主體的面上具有通道，步驟1104使附連至柱體並配置成進入通道的環旋轉，使得該柱體可移除地附連至 主體。所公開的示例性實施例提供了 BOP系統以及在不使用鉸鏈、螺釘、螺栓或其它類似機構的情況下將柱體附連至BOP的主體的方法。應當理解，該描述不意圖限制本發明。相反，示例性實施例意圖覆蓋被包括在由所附權利要求所限定的本發明的精神和範圍內的替代物、變型和等同物。此外，在示例性實施例的詳細描述中，闡述了許多具體細節以便提供對主張權利的本發明的全面理解。然而，本領域技術人員應當理解，許多實施例可在沒有這些具體細節的情況下實施。雖然本示例性實施例的特徵和元件在實施例中以特定組合描述，但是，每個特徵或元件可單獨使用而不帶有實施例的其它特徵和元件，或者在不同組合中帶有或不帶有本文中所公開的其它特徵和元件。該書面描述使用所公開的主題的示例來使本領域技術人員能實施本發明，包括製成和使用任何裝置或系統以及執行任何合併的方法。本主題的可專利範圍由權利要求限定，並且可包括本領域技術人員所想到的其它示例。這些其它示例意圖在權利要求的範圍內。
權利要求
1.一種防噴器，包括 主體，所述主體具有第一腔和第二腔，所述第一腔大致垂直於所述第二腔延伸並且與所述第二腔相交，所述主體在所述主體的面上包括通道； 防噴器閘板，所述防噴器閘板配置成在所述第一腔內移動以使所述第二腔的第一區域與所述第二腔的第二區域密封； 杆，所述杆連接至所述防噴器閘板並且配置成沿著所述第一腔延伸； 柱體，所述柱體配置成附連至所述主體以鄰接所述第一腔，其中，所述杆配置成滑進和滑出所述柱體；以及 環，所述環可旋轉地附連至所述柱體並且配置成進入所述通道，使得所述柱體可移除地附連至所述主體。
2.根據權利要求I所述的防噴器，其特徵在於，所述防噴器還包括 多個凹槽，所述多個凹槽圍繞所述第一腔並且還圍繞所述通道在所述主體上形成。
3.根據權利要求2所述的防噴器，其特徵在於，所述防噴器還包括 在所述環上的多個齒部，所述多個齒部配置成匹配所述多個凹槽。
4.根據權利要求3所述的防噴器，其特徵在於，所述多個齒部形成於所述環的直接面對所述主體的面的側上。
5.根據權利要求3所述的防噴器，其特徵在於，所述多個齒部附連至所述環。
6.根據權利要求3所述的防噴器，其特徵在於，所述防噴器還包括 在所述主體的面的下方形成的多個通路，每個通路配置成與所述多個凹槽的兩個相鄰凹槽連通並且每個通路沿所述通道的周向方向延伸。
7.根據權利要求6所述的防噴器，其特徵在於，所述環配置成相對於所述柱體旋轉，使得所述多個齒部在將所述柱體固連至所述主體的通路內移動。
8.根據權利要求I所述的防噴器，其特徵在於，所述防噴器還包括 附連至所述柱體的密封件載體；以及 密封件，所述密封件附連至所述密封件載體，使得處於所述柱體內的壓力下的流體不從所述柱體逸出。
9.根據權利要求I所述的防噴器，其特徵在於，所述柱體與所述第一腔流體地連通。
10.根據權利要求I所述的防噴器，其特徵在於，所述防噴器還包括 鎖定機構，所述鎖定機構布置在所述柱體內並且配置成將所述杆鎖定在期望的位置。
11.根據權利要求I所述的防噴器，其特徵在於，所述柱體在沒有蓋時與所述主體的外部環境處於直接接觸。
12.根據權利要求I所述的防噴器，其特徵在於，所述柱體包括在所述柱體的相應端的周向凹槽。
13.根據權利要求12所述的防噴器，其特徵在於，所述環配置成設置在所述柱體的凹槽內。
14.根據權利要求12所述的防噴器，其特徵在於，所述防噴器還包括 軸承，所述軸承設置在所述凹槽內並且配置成便於所述環相對於所述柱體的旋轉。
15.根據權利要求I所述的防噴器，其特徵在於，所述防噴器還包括 多個導軌，所述多個導軌附連至所述主體的面並且配置成在所述柱體不與所述主體接合時保持或滑動所述柱體。
16.根據權利要求I所述的防噴器，其特徵在於，所述通道是環形的並且環繞所述第一腔。
17.一種防噴器，包括 主體，所述主體在所述主體的面上包括環形通道； 防噴器閘板，所述防噴器閘板配置成在第一腔內移動以使第二腔的第一區域與第二腔的第二區域密封，所述第一腔和第二腔延伸穿過所述主體並且彼此大致垂直； 柱體，所述柱體配置成附連至所述主體的面； 環，所述環可旋轉地附連至所述柱體並且配置成進入所述通道，使得所述柱體可移除 地附連至所述主體； 圍繞所述通道形成的多個凹槽；以及 在所述環上的多個齒部，所述多個齒部配置成匹配所述多個凹槽， 其中，在所述多個齒部由於所述環被旋轉預定角度而進入所述多個凹槽時，所述柱體與所述主體接合。
18.一種用於組裝防噴器的方法，所述方法包括 提供柱體，所述柱體包括聯接至防噴器閘板的杆； 將所述柱體附連至形成於所述防噴器的主體中的通道，所述主體具有第一腔和第二腔，所述第一腔大致垂直於所述第二腔延伸並且與所述第二腔相交，所述主體在所述主體的面上包括通道；以及 使環旋轉，所述環附連至所述柱體並且配置成進入所述通道，使得所述柱體可移除地附連至所述主體。
19.根據權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括 使圍繞所述第一腔並且還圍繞所述通道形成的多個凹槽與所述環上的多個齒部匹配。
20.根據權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括 使所述環旋轉，從而所述多個齒部進入形成於所述主體的面的下方的多個通路，每個通路配置成與所述多個凹槽的兩個相鄰凹槽連通，並且每個通路沿著所述通道的周向延伸。
全文摘要
一種用於密封井的防噴器，該防噴器包括具有第一腔和第二腔的主體，該主體在該主體的面上包括通道；防噴器閘板，該防噴器閘板配置成在第一腔內移動以使第二腔的第一區域與第二腔的第二區域密封；杆，該杆連接至防噴器閘板並且配置成沿第一腔延伸；柱體，該柱體配置成附連至主體以鄰接第一腔；以及，環，該環可旋轉地附連至柱體用於將柱體附連至主體。
文檔編號E21B33/06GK102713136SQ201080062327
公開日2012年10月3日 申請日期2010年10月18日 優先權日2009年11月25日
發明者R.朱奇, S.亞達夫 申請人:海德裡爾美國製造業有限責任公司