一種用於防噴器的電磁致動器的製造方法
2023-08-22 18:29:01 3
一種用於防噴器的電磁致動器的製造方法
【專利摘要】一種防噴器，包括：主體，該主體包括貫穿其中的孔；空腔，其布置在主體中並且和所述孔相交；第一封閉部件和第二封閉部件，兩者可移動地布置在上述空腔內、位於所述孔的相對兩側；第一桿，其具有一定長度，並且包括聯接至第一封閉部件的第一端部；第二桿，其具有一定長度，並且包括聯接至第二封閉組件的第一端部；第一滑行組件，其中，第一桿的第二端部至少部分地布置在第一滑行組件內；以及第二滑行組件，其中，第二桿的第二端部至少部分地布置在第二滑行組件內；其中，第一桿和第二桿具有沿各杆的長度的至少一部分分布的磁體；第一滑行組件和第二滑行組件位於所述孔的相對兩側；並且，第一滑行組件和第二滑行組件均包括用於產生電磁場的裝置。
【專利說明】一種用於防噴器的電磁致動器
[0001]相關申請的交叉參照
[0002]本申請要求了 2012年6月20日提交的美國臨時專利申請N0.61/661，918的權益，以上提到的專利申請內容通過參考被併入本發明的說明書。
【技術領域】
[0003]本發明涉及一種油田封閉裝置，也已知為防噴器(防噴器)以及用於關閉防噴器的電磁致動器。
【背景技術】
[0004]當針對陸地和海上的油氣的進行鑽井時，需要大量的安全措施，並且一種關鍵性的安全措施就是使用防噴器。防噴器基本上是大型的閥，其封閉、隔離和密封井眼，以在發生井湧或其他事件的過程中阻止加壓油氣從鑽井噴出。廣泛使用的一種類型的防噴器是閘板型防噴器。該類型的防噴器使用兩個相對的閘板，所述兩個相對的閘板通過一起運動來閉合，以圍繞管道進行封閉，或者截斷管道並且密封井眼。
[0005]防噴器典型地通過使用加壓液壓流體來進行操作，以控制閘板的位置。大多數防噴器聯接至流體泵或其他加壓液壓流體源。在大多數的應用情況中，多個防噴器被組合以形成防噴器組，並且該防噴器組可以包括使用多種類型的防噴器。在一些應用情況中，可能需要在防噴器處儲存幾百加侖的加壓液壓流體以能夠對防噴器進行操作。
[0006]美國專利US7338027描述了一種閘板型防噴器，其被設計成使用較少的流體來解決存儲並且加壓大量液壓流體的問題。上述專利提供了一種防噴器的概述及其操作方法。
[0007]傳統的液壓防噴器需要大量的空間，主要是由於液壓存儲箱以及用作液壓流體的驅動力來源的關聯的增壓器。此外，這些系統十分沉重，並且當在深水海底的條件下使用時，由於海水的靜水壓力，這些系統變得更加難以操作，並且變得更低效。此外，基於用於閉合防噴器的控制計劃，液壓防噴器需要花費一些時間來進行閉合。因此，需要提供一種不具有上述缺點的防噴器。
【發明內容】
[0008]本發明提供了一種防噴器，其包括:主體，該主體包括貫穿其中的孔；空腔，該空腔布置在所述主體中並且和所述孔相交；第一封閉部件和第二封閉部件，兩者可移動地布置在上述空腔內、位於所述孔的相對兩側；第一桿，其具有一定長度，並且包括聯接至第一封閉部件的第一端部；第二桿，其具有一定長度，並且包括聯接至第二封閉部件的第一端部；第一滑行組件，其中，第一桿的第二端部至少部分地布置在第一滑行組件內；以及第二滑行組件，其中，第二桿的第二端部至少部分地布置在第二滑行組件內；其中，第一桿和第二桿具有沿各杆的長度的至少一部分布置的磁體；第一滑行組件和第二滑行組件位於所述孔的相對兩側上；並且，第一滑行組件和第二滑行組件均包括用於產生電磁場的裝置。
[0009]本發明還提供了一種密封井眼並阻止油氣流動通過井眼的方法，所述方法包括:在井眼中設置防噴器，該防噴器包括:主體，該主體包括貫穿其中的孔，該孔與井眼對準；空腔，其布置在所述主體中並且與上述孔相交；第一封閉部件和第二封閉部件，兩者可移動地布置在上述空腔內、位於所述孔的相對兩側；第一桿，其具有一定長度，並且包括聯接至第一封閉部件的第一端部；第二桿，其具有一定長度，並且包括聯接至第二封閉部件的第一端部；第一滑行組件，其中，第一桿的第二端部至少部分地布置在第一滑行組件內；以及第二滑行組件，其中，第二桿的第二端部至少部分地布置在第二滑行組件內；其中，第一桿和第二桿具有沿各杆的長度的至少一部分布置的磁體；第一滑行組件和第二滑行組件位於所述孔的相對兩側上；並且，第一滑行組件和第二滑行組件均包括用於產生電磁場的裝置；以及，使在第一滑行組件和第二滑行組件中產生的電磁場與沿第一桿和第二桿布置的磁體相互作用，導致第一、第二桿以及聯接至所述第一、第二桿的封閉部件向著所述孔的中心運動，使得第一封閉部件接觸第二封閉部件，從而密封該孔。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1顯示了處於開啟位置的、具有閘板的防噴器的實施例；
[0011]圖2顯示了處於閉合位置的、具有閘板的防噴器的實施例；
[0012]圖3顯示了當防噴器閉合時，系統的操作的示意圖。
【具體實施方式】
[0013]本文描述的電磁致動防噴器克服了上述的這些缺點，並且提供了一種更加緊湊、更加輕便以及更加有效的防噴器。這些防噴器將藉助參考附圖被更加詳細的描述，但需要指出的是，這些附圖顯示的是針對電磁致動防噴器的使用的多個可行的實施例中的一個實施例。
[0014]圖1顯示了根據本發明的防噴器的一個實施例。該防噴器顯示為處於開啟的位置。該防噴器10可以在頂部12和底部14連接至管狀管道、井眼或者另外的防噴器以形成防噴器組(未顯示)。管道16穿過防噴器孔18，並且該管道可以是用於從井眼生產油氣的立管、鑽柱，或者可以是在鑽井、完井、修井、生產或在從地下巖層生產油氣的其他步驟中使用的任何其他管道。
[0015]對於水下鑽井而言，防噴器可以布置在海底或靠近海底，或者布置在位於海面上或靠近海面的鑽井船或生產船上，或者對於陸地鑽井的應用情況而言，防噴器可以布置在陸地上。
[0016]防噴器包括空腔20，該空腔在此顯示為從防噴器的一側延伸至另一側的水平空腔。第一封閉部件22位於所述孔的左側，而第二封閉部件32位於所述孔的右側。這些封閉部件典型地被稱為閘板，並且這些閘板可以是管杆閘板、盲板、剪切閘板或者剪切盲板。管杆閘板通常在最靠近所述孔的邊緣處具有半圓形開口，使得當管杆閘板向著管道16運動時，管杆閘板彼此接觸並且形成圍繞管道的密封。管杆閘板僅限制流體在圍繞管道的環形空間中的流動，但不限制流體在管道中的流動。盲板沒有用於管道的開口，並且這些盲板用於當鑽井不包括任何管或管道時來封閉鑽井。剪切閘板通常具有設計成用於截斷管道16的硬化鋼刀頭。剪切盲板旨在當井眼包括管時，通過在所述閘板封閉鑽井時截斷所述管道來密封井眼。電磁致動器能夠和這些類型的封閉部件中的任何一種或多種一起使用。
[0017]第一封閉部件聯接至第一桿26的第一端部24。第一桿具有沿第一桿的長度，或者至少沿第一桿的長度的一部分布置的磁體28 (優選地為永磁體)。第二封閉部件聯接至第二桿36的第一端部34。第二桿具有沿第二桿的長度，或者至少沿第二桿的長度的一部分布置的磁體38 (優選地為永磁體)。
[0018]所述磁體優選地布置成使得磁體的磁場沿杆交變分布。例如，第一行磁體可以布置成使得磁場沿一個方向分布，而第二行磁體可以布置成使得磁場沿相反的方向分布。這樣的一個實施例使用相同類型的磁體，但是使磁體自杆面朝外的一側呈交變布置的狀態。所述杆可以具有環形的或者具有很多其他形狀(包括三角形、正方形、五邊形、六邊形、七邊形或者八邊形)中的一種形狀的橫截面區域。具有平整側邊的形狀可以更容易地構造，因為不同於弧形表面，磁體可以附接至平整的表面。
[0019]所述杆中的每個杆布置成使得杆的第二端部至少部分地布置在滑行組件內部。第一桿的第二端部25至少部分地布置在第一滑行組件29內部。第二桿的第二端部35至少部分地布置在第二滑行組件39的內部。
[0020]第一滑行組件和第二滑行組件包括用於產生電磁場的裝置。該電磁場可以由沿滑行組件的長度布置的導線線圈產生。該電磁場的方向由流過導線的電流的方向確定。此外，鐵磁體或其他材料可以布置在線圈內以提升由線圈產生的磁場的強度。
[0021]圖2顯示了處於封閉位置的防噴器。系統的元件用圖1中的相同的附圖標記表示。該圖顯示了封閉部件(在該圖中為管杆閘板)已圍繞管道16閉合以密封圍繞管道的井眼的環形空間。甚至當封閉組件已閉合時，所述杆仍至少部分地布置在滑行組件內。這允許防噴器能夠開啟，並且在防噴器閉合時保持杆的穩定。
[0022]閉合防噴器的操作的方法將藉助參考圖3(該圖顯示了系統的簡圖以說明其操作)被進一步地描述。圖3顯示了一個永磁體50，如將在所述杆上發現的，該永磁體處於南極面朝滑行組件52的一部分的狀態。在圖中顯示的四個階段顯示了所述滑行組件的磁場是如何變化以使杆加速並隨後使杆減速的過程。
[0023]階段I顯示了當杆上的磁體被吸引至滑行組件上的電磁體時杆的加速過程。在階段2中，在杆上的磁體被其剛剛經過的電磁體排斥開的同時被吸引至下一個電磁體。在相應的導線線圈中的電流被改變以使產生的磁場變化。在階段3中，由於所述杆上的磁體剛經過的磁體的吸引力以及由於在杆上的磁體前面的磁體的排斥力，所述杆開始減速。該過程在階段4中繼續，直到杆上的磁體(以及杆)停止運動。這發生在當第一封閉部件和第二封閉部件已發生接觸以密封鑽井時。
[0024]基於磁體沿杆布置的位置，電流僅施加至與杆上的永磁體相鄰的電磁體。在磁體沿杆的整個長度布置的情況下，那麼當每個磁體經過滑行組件上的電磁體時，如圖3所示的操作將依次施加給杆上的每個磁體。在磁體僅沿杆的長度的一部分布置的情況下，那麼電磁體將僅在杆上的磁體靠近時才被提供電力。
[0025]由於產生了電磁場，所述杆將開始運動穿過滑行組件，從而將導致封閉部件以足夠大的力閉合以克服井眼的壓力，並且在使用剪切閘板的情況中截斷管道並且承受住井眼的壓力。當封閉部件與另一個封閉部件發生接觸時，鎖定部件將接合，由此將封閉部件和/或杆鎖定就位，以在即使通向電磁體的電流關閉的情況下阻止防噴器開啟。
[0026]該防噴器的一個實施例還包括有助於杆的啟動運動的裝置或系統。基於系統的設計，可能需要花費一些時間來產生足夠的電磁場來給杆加速。存在很多可行的方法或裝置來有助於啟動系統，而隨後繼續使杆運動的力將是電磁場以及其與杆上的磁體相互作用的結果。
[0027]用於杆的啟動運動的可行的系統包括使用爆炸物藥或推進劑。小的爆炸物或推進劑可以布置在杆的第二端部的外部，並且當被引爆時將提供足夠的力以使杆開始運動。可以在杆的端部可選地布置活塞以幫助吸收爆炸物或推進劑產生的衝擊力。
[0028]可選地，類似於軌道炮並且與軌道炮的使用原理相同的系統可以用於杆的啟動運動。在該實施例中，第一桿和第二桿中的每個杆的第二端部可以與分離的導電軌道組接觸。當將足夠大的電流施加至軌道時，所述杆將受力向防噴器的孔運動。
【權利要求】
1.一種防噴器，所述防噴器包括: a.主體，所述主體包括貫穿其中的孔； b.空腔，所述空腔布置在所述主體中並且與所述孔相交； c.第一封閉部件和第二封閉部件，所述第一封閉部件和第封閉部件能夠運動地布置在所述空腔內且位於所述孔的相對的兩側上； d.第一桿，所述第一桿具有一定長度，並且所述第一桿包括聯接至所述第一封閉部件的第一端部； e.第二桿，所述第二桿具有一定長度，並且所述第二桿包括聯接至所述第二封閉部件的第一端部； f.第一滑行組件，其中，所述第一桿的第二端部至少部分地布置在所述第一滑行組件內；以及 g.第二滑行組件，其中，所述第二桿的第二端部至少部分地布置在所述第二滑行組件內； 其中，所述第一桿和第二桿具有沿各杆的長度的至少一部分布置的磁體；所述第一滑行組件和第二滑行組件位於所述孔的相對兩側上；以及，所述第一滑行組件和第二滑行組件均包括用於產生電磁場的裝置。
2.根據權利要求1所述的防噴器，其中，所述第一封閉部件和第二封閉部件是管杆閘板、剪切閘板或剪切盲板。
3.根據權利要求1所述的防噴器，其中，所述第一滑行組件和第二滑行組件均包括線圈，所述線圈連接至用於將電流施加至所述線圈以產生電磁場的電源。
4.一種密封井眼並且阻止油氣流動通過井眼的方法，所述方法包括: a.在所述鑽井中設置防噴器，所述防噴器包括: 1.主體，所述主體包括貫穿其中且與所述井眼對準的孔； ?.空腔，所述空腔布置在所述主體內並且與所述孔相交； ii1.第一封閉部件和第二封閉部件，所述第一封閉部件和第二封閉部件能夠運動地布置在所述空腔內且位於所述孔的相對的兩側； iv.第一桿，所述第一桿具有一定長度，並且所述第一桿包括聯接至所述第一封閉部件的第一端部； V.第二桿，所述第二桿具有一定長度，並且所述第二桿包括聯接至第二封閉部件的第一端部； V1.第一滑行組件，其中，所述第一桿的第二端部至少部分地布置在所述第一滑行組件內；以及 Vi1.第二滑行組件，其中，所述第二桿的第二端部至少部分地布置在所述第二滑行組件內； 其中，所述第一桿和第二桿具有沿各杆的長度的至少一部分布置的磁體；所述第一滑行組件和第二滑行組件位於所述孔的相對的兩側上；以及，所述第一滑行組件和第二滑行組件均包括用於產生電磁場的裝置；以及 b.在第一滑行組件和第二滑行組件中產生電磁場，所述電磁場與沿所述第一桿和第二桿布置的所述磁體相互作用，導致所述第一桿和第二桿以及連接至所述第一桿、第二桿的所述第一封閉部件、第二封閉部件向所述孔的中心運動，使得所述第一封閉部件接觸所述第二封閉部件，從而密封所述孔。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述第一滑行組件和第二滑行組件包括線圈，所述線圈連接至電源以產生電磁場。
6.根據權利要求4所述的方法，所述方法還包括提供鎖定機構，以當不再產生電磁場時，阻止所述第一桿和第二桿回到它們的初始位置。
7.根據權利要求4所述的方法，所述方法還包括提供用於使所述第一封閉部件和第二封閉部件停止運動的裝置，使得它們在彼此接觸後不會繼續行進。
8.根據權利要求4所述的方法，所述方法還包括使所述第一封閉部件和第二封閉部件或所連接的所述第一桿和第二桿的運動啟動的方法，該用於使運動啟動的所述方法不包括使用電磁場。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，使運動啟動的所述方法可以包括使用爆炸物或推進劑。
10.根據權利要求4所述的方法，其中，所述第一桿的第二端部和第二桿的第二端部連接至用作軌道槍的分離的導電軌道組，以向所述孔的中心驅動所述第一桿和第二桿。
【文檔編號】E21B33/06GK104411917SQ201380032431
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年6月18日 優先權日:2012年6月20日
【發明者】W·羅莎, C·L·維利 申請人:國際殼牌研究有限公司