專利名稱：刀具模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型總體涉及刀具模塊。
背景技術：
在相對深水中用于井作業(yè)的離岸系統(tǒng)(offshore system)通常包括立管 (riser),其把水面船只設備與水下井口的防噴器組連接起來。離岸立管提供 了一管道，通過該管道工具和流體可以在水面船只與水下井之間傳送。
用于井測試作業(yè)的離岸系統(tǒng)也一般包括安全關閉系統(tǒng)，其在出現(xiàn)緊急情 況時，例如失去船只定位能力時，自動防止井與水面船只之間的流體連通。 典型地，安全關閉系統(tǒng)包括處于套管(pipe string)上的防噴器組內的水下測試 樹。
水下測試樹通常包括閥部分，該部分具有一個或多個能自動關井的常閉 閥。水下測試樹也包括鎖部分，其能使水下測試樹上面的套管部分與水下測 試樹分離。
如果在盤管上布置的工具過程中出現(xiàn)了緊急情況，例如，安全關閉系統(tǒng) 首先被用于切斷盤管。在典型的安全關閉系統(tǒng)中，球閥執(zhí)行切斷盤管和關閉 流動兩種功能。
盡管在某種程度上有效，使用球閥來切斷盤管已證明對于較大尺寸的盤 管來說是困難的。此外，使用球閥來執(zhí)行切斷操作對于閥的密封表面具有有 害的密封效果。具體來說，密封表面變得留下傷痕，從而降低密封效率。
因此，需要有效的管子切割。

實用新型內容
本實用新型為一種刀具模塊，要解決以下技術問題使用球閥來切斷盤 管已證明對于較大尺寸的盤管來說是困難的，此外，使用球閥來執(zhí)行切斷操 作對于閥的密封表面具有有害的密封效果。具體來說，密封表面變得留下傷 痕，從而降低密封效率。因此，需要有效的管子切割。
4在本實用新型的一個實施例中，提供一種在井中切斷管子的刀具模塊，
其特征在于，包括第一活塞，其包括至少兩個可移動的伸縮式元件，該伸 縮式元件用于把第一活塞從收縮長度展開到展開長度；和第一剪切刀片，其 連接到第一活塞上，以響應于第一活塞從收縮長度到展開長度的展開而切斷 管子，其中，第一剪切刀片具有半徑大于0.01英寸的切削刃。
在本實用新型的另一個實施例中，提供一種系統(tǒng)，其特征在于，包括 用于密封和容納井內壓力的防噴器組，該防噴器具有通道，套管通過所述通 道延伸進入井中；水下井口；安全關閉系統(tǒng)，其具有用于控制流動和用于允 許工具在管子上下降通過的閥組件；和刀具模塊，其用于運行進入通道，并 用于允許工具在管子上被下降至通道內，所述刀具模塊包括活塞，其包括 至少兩個可移動的伸縮式元件，所述伸縮式元件用于把活塞從收縮長M開 到展開長度；和剪切刀片，其連接到所述活塞上，以響應于活塞從收縮長度 到展開長度的展開而切斷管子，其中，剪切刀片具有半徑大于0.01英寸的切 削刃。
在本實用新型的另一個實施例中，提供一種裝置，其特征在于，包括 刀具模塊，其包括可相對的剪切刀片，以在井內切斷管子；和不同尺寸的隔 板，其用于被選擇性地安裝在刀具模塊內，以在剪切刀片之間產(chǎn)生不同的偏 移以適應不同特性的管子。
本實用新型具有以下有益效果可以按需要用于切斷線纜、平直管線 (slickline)或其它生產(chǎn)或連通管線。
本實用新型的優(yōu)點和其它特征將從下面的說明書、附圖和權利要求中變 得很明顯。


附圖l顯示了具有水下樹的離岸系統(tǒng)，該水下樹具有本實用新型一個實 施例的刀具模塊。
附圖2顯示了具有水下樹的水下系統(tǒng)，該水下樹具有本實用新型一個實 施例的刀具模塊。
附圖3顯示了本實用新型的刀具模塊的一實施例，其刀片在張開位置。 附圖4顯示了容納在水下樹中的刀具模塊的一實施例，其刀片在收縮位置。附圖5提供了切削刀片的一個實施例的V形結構的俯^L圖。 附圖6提供了切削刀片的 一個實施例的彎曲半徑結構的俯視圖。 附圖7提供了具有伸縮活塞的切削刀片的一個實施例的俯視圖。 附圖8提供了具有伸縮活塞的刀具模塊的一個實施例的側視圖。 附圖9顯示了刀具模塊的一個實施例，其中刀具模塊位于球閥之下。 附圖10是根據(jù)本實用新型的實施例的刀具模塊組件的示意圖，其刀片 是收縮的。
附圖ll是根據(jù)本實用新型的實施例的附圖IO中的刀具模塊的剪切刀片 的更詳細示圖。
附圖12是4艮據(jù)本實用新型的實施例的附圖IO中的小活塞元件和刀具才莫
塊的相關組件的更詳細示圖。
附圖13是根據(jù)本實用新型的實施例的剪切刀片的透視圖。
附圖14是根據(jù)本實用新型的實施例的沿附圖13中14-14線所取的橫
截面4見圖。
具體實施方式
應當清楚本實用新型不限于與所示的水下系統(tǒng)的具體實施例一起使用，
而是可等同地用于需要進行切斷盤管、線纜、平直管線、或其它生產(chǎn)或連通 管線的任何其它井系統(tǒng)。
此外，盡管本實用新型主要參照設置在盤管上設置的修井工具 (intervention tools)進行描述，應當認識到本實用新型可以按需要用于切斷線 纜、平直管線(sliddine)、或其它生產(chǎn)或連通管線。
參照附圖，其中在幾個圖中類似的附圖標記被用于表示類似的部件，附 圖l描述了穿過流體儲藏12的井IO和用于測試井IO的生產(chǎn)率的離岸系統(tǒng) 14。離岸系統(tǒng)14包括水面系統(tǒng)16和水下系統(tǒng)20,該水面系統(tǒng)16包括生產(chǎn) 船18,該水下系統(tǒng)20包括防噴器組22和水下井口 24。
水下井口 24被固定在水底26，防噴器組22安裝在水下井口 24上。防 噴器組22包括閘板式防噴器28和環(huán)形防噴器30,其被運行以密封和容納井 IO內的壓力。離岸立管32把防噴器組22與船只18連接起來，并提供了通 道34，工具和流體可以通過該通道34在船只18和井IO之間傳送。在顯示 的實施例中，套管36位于離岸立管32內，以幫助巖層流體從流體儲藏12
6;虎向船只18。
水下系統(tǒng)20包括安全關閉系統(tǒng)38，當船只18上或井10內的條件偏離 預置的界限時，安全關閉系統(tǒng)38提供井IO的自動關閉。安全關閉系統(tǒng)38 包括處于套管36上并位于防噴器組22內的水下樹40。套管36的下部42 可以由槽型懸掛器44支撐，或可供選擇地通過管子懸掛器運行工具固定到 井口 24。
水下樹40具有閥組件46和鎖48。在井10的測試過程中閥組件46用作 主控制閥。閥組件46包括常閉擋板閥50和常閉球閥52。擋板閥50和球閥 52可以串聯(lián)操作。如果需要，鎖48允許套管36的上部分54從水下樹40 分離。
在本實用新型的一實施例中，水下樹40還包括具有相對的剪切刀片58 的刀具模塊56。刀具模塊56位于閥組件46下面。在盤管上通過套管36下 降的修井工具的布置過程中，如果出現(xiàn)緊急情況，刀具模塊56上的刀片58 被致動以在關井前切斷盤管。
附圖2顯示了具有本實用新型的刀具模塊56的實施例的水下系統(tǒng)。水 下系統(tǒng)20用于幫助從井IO到離岸船只(未示出)的生產(chǎn)。水下系統(tǒng)包括防 噴器組22、水下井口 24和安全關閉系統(tǒng)38。水下井口 24被固定在水底26, 防噴器組22安裝在水下井口 24上。防噴器組22包括閘板式防噴器28和環(huán) 形防噴器30，其被運行以密封和容納井10內的壓力。離岸立管32把防噴器 組22與離岸船只連接起來，并提供了通道，工具和流體可以通過該通道在 船只和井IO之間傳送。在顯示的實施例中，套管36位于離岸立管32內， 以幫助巖層流體從流體儲藏流向船只。
當船只上的條件偏離預置的界限時，水下系統(tǒng)20的安全關閉系統(tǒng)38提 供井10的自動關閉。安全關閉系統(tǒng)38包括處于套管36上并位于防噴器組 22內的水下樹40。套管36的下部42可以由槽型懸掛器44支撐，或通過管 子懸掛器運行工具固定到井口 24。水下樹40具有閥組件46和鎖48。在井 10的測試過程中閥組件46用作主控制閥。閥組件46包括常閉擋板閥50和 常閉球閥52。擋板閥50和球閥52可以串聯(lián)地被運行。如果需要，鎖48允 許套管36的上部分54從水下樹40分離。
容納在水下樹40內的是本實用新型的刀具模塊56的一個實施例。刀具 模塊56位于閥組件46下面，其在附圖2中被顯示為其刀片58處于它們的打開4立置。在盤管上通過套管36下降的4務井工具的布置過禾呈中，如果出現(xiàn) 緊急情況，刀具模塊56上的刀片58被致動以在關井前切斷盤管。
附圖3顯示了本實用新型的刀具模塊56的一實施例，其中其刀片58在 它們的打開位置。修井工具60在盤管62上下降通過刀具模塊56。
刀片58被顯示處于其打開位置并被固定在位于活塞殼體66內的活塞64 上。壓力艙68由活塞殼體66和刀具模塊56的外壁70限定。 一個或多個壓 力口 72位于刀具模塊56的外壁70內，該壓力口 72能使得流體(例如氣體、 液體等)壓力通過控制管線(未示出)進入壓力艙68。
附圖3所示的壓力口 (或多個壓力口 ) 72位于刀具模塊56的側面。但 是，在本實用新型另一個實施例中，因為在刀具模塊56的側面用于壓力口 (或多個壓力口 ) 72的空間很小或沒有，所以壓力口 (或多個壓力口 ) 72 位于刀具模塊56的頂部表面上。更具體地說，在本實用新型的這些壓力口 (或多個壓力口 ) 72位于刀具模塊56的頂部表面的實施例中，壓力口 (或 多個壓力口 ) 72通過在外壁70上形成的通道以與壓力艙62連通。
為了致動或展開刀片58,流體壓力由控制管線供給到一個或多個壓力口 72。流體壓力運行以把活塞64推向盤管62直到刀片58剪切斷在其內部運 行的盤管62。在盤管62已經(jīng)被刀片58切斷后，由控制管線供給的流體壓力 停止，因為高得多的鉆孔壓力存在于套管36內，被施加壓力的活塞64和刀 片58恢復到其打開狀態(tài)。當在沒有鉆孔壓力的表面測試時，可以通過給備 用的控制管線加壓使活塞64和刀片58恢復到其打開狀態(tài)。
在一些實施例中，為了容許刀片58的收縮，從大活塞或活塞殼體66的 支撐側移走材料。該材料從整個直徑被移走以便大活塞或活塞殼體66的旋 轉不影響刀具刀片。
附圖4顯示了切割刀片58收縮時的刀具模塊56的實施例。刀具模塊56 容納在水下樹40內，該水下樹40包括具有球閥52的閥組件46。刀具模塊 56位于J求閥52下面。
在通過向活塞64施加壓力而被致動時，切割刀片58用于切斷位于刀具 模塊56內的任何盤管。當盤管已經(jīng)被切斷并從水下樹40移走后，球閥52 被關閉以關井。
刀具模塊56使用的刀片58被設計為專門用于切割，因此比例如球閥之 類的用于切割盤管的傳統(tǒng)設備提供更有效率的切割。在斯倫貝謝實驗室進行的測試中，在切割中J求閥的效率相對于基本的剪切近似值大約為20%。作為 對比，刀具模塊56的切割刀片58已經(jīng)顯示了超過100%的效率。
此外，利用球閥切割大直徑的盤管需要盤管經(jīng)受大量的張力。作為對比， 本實用新型的刀具模塊56在沒有張力的情況下可以切割大直徑盤管。
刀具模塊56的刀片58被設計為防止被切割的盤管碎裂。因此，切割的 盤管在切斷工藝后非常容易打撈。雖然本實用新型可以使用許多種刀片幾何 形狀以使優(yōu)點突出，為了闡述的目的，兩種例子的幾何形狀在附圖5和6中 被顯示。
在附圖5的俯視圖中，切割表面74具有V型幾何形狀，其用于防止被 切割的盤管的碎裂。類似地，在附圖6的俯視圖顯示中，刀片58的切割表 面74具有曲率半徑，其緊密地匹配設置在其中的盤管的直徑。兩種幾何形 狀用于防止盤管的破裂以確保打撈作業(yè)更容易。
正如上面所迷的，許多種刀片幾何形狀可被用于切割而不使盤管破裂以 使優(yōu)點突出。事實上，除了扁平刀片端部之外的大多數(shù)形狀也能實現(xiàn)同樣的 目的。
在其它實施例中，刀具模塊56使用伸縮活塞。由于用于其中容納切割 設備的套管36的有限尺寸，伸縮活塞的使用使活塞進而連接的刀片比傳統(tǒng) 的活塞能移動的更遠。
伸縮活塞76的實施例被顯示在附圖7和8中。附圖7提供了伸縮式活 塞76的俯視圖，附圖8提供了側面視圖。
伸縮式活塞76使用多個活塞層和切割刀片58。在顯示的實施例中，切 割刀片58的切割表面74是V-型幾何形狀。但是，應當理解到曲率半徑或 其它可應用的幾何形狀可以被使用以突出優(yōu)點。
刀具模塊56使用兩個互相相對的伸縮活塞76。在被施加壓力時，活塞 層開始其沖程并展開到比使用傳統(tǒng)的活塞能實現(xiàn)的長度更長的長度。伸縮活 塞76展開直到它們交迭并且刀片58剪切斷在它們之間通過的任何材料。為 了允許交迭，刀片58使材料從特定區(qū)域移走以容納相對的刀片幾何形狀。 例如，在本實用新型一些實施例中，中空的狹槽78被設置在活塞76的表面 上在刀片58之一之上并在配合的刀片58之下。
在切割程序后，供給的壓力停止，因為套管內高得多的鉆孔壓力存在， 伸縮活塞76的非加壓的活塞層恢復到其非展開位置。當在沒有鉆孔壓力的
9表面測試時，可以通過給備用的控制管線加壓^f吏活塞76和刀片58收縮到其 打開狀態(tài)。
在操作中，參照附圖1,水下樹40位于套管36的防噴器組22中，該防 噴器組22包括閘板式防噴器28和環(huán)形防噴器30。水下樹40上的擋板閥50 和球閥52打開以允許流體從套管36的下面部分42流到套管36的上面部分 54。此外，打開的閥50、 52允許工具經(jīng)由盤管(或線纜、平直管線、通訊 管線等)通過套管36下降以執(zhí)行修井作業(yè)。
在修井作業(yè)過程中出現(xiàn)緊急情況時，刀具模塊56被致動以切斷盤管。 一旦被切斷，保留在套管36的上面部分54中的盤管被舉升直到其被切斷的 端部跳過閥組件46的球閥52和擋板閥50。此時，閥50、 52可以被自動關 閉以防止流體從套管36的下面部分42流到套管36的上面部分54。 一旦閥 50、 52被關閉，鎖48被釋放，以使得套管36的上面部分54從水下樹40 分離并收回到船只18上或被舉升到如果需要允許船只18開走的高度。
在緊急情況之后，船只18可以返回到井場，離岸立管32被重新連接到 防噴器組22。安全關閉系統(tǒng)38可以被重新布置，保留在套管36的下面部分 42的盤管通過各種打撈作業(yè)可以被回收。
注意到上面的實施例在垂直井和水平井中都是有用的是重要的。因為刀 具模塊56切斷閥50、 52下面的盤管，盤管的切斷部分將不干擾閥50、 52 的關閉。
本實用新型的另一個實施例顯示在附圖9中。在這個實施例中，刀具模 塊56位于擋板閥50和球閥52的上面。這樣，這個實施例在垂直井中是有 用的。
在操作中，水下樹40位于套管36的防噴器組22中，該防噴器組22包 括閘板式防噴器28和環(huán)形防噴器30。水下樹40中的擋板閥50和球閥52 打開以允許流體從套管36的下面部分42流到套管36的上面部分54。此外， 打開的閥50、 52允許工具經(jīng)由盤管(或線纜、平直管線、通訊管線等)通 過套管36下降以執(zhí)行修井作業(yè)。
在修井作業(yè)過程中出現(xiàn)緊急情況時，刀具模塊56被致動以切斷盤管。 一旦被切斷，保留在套管36的下面部分42中的盤管在垂直井中降落直到其 跳過閥組件46的球閥52和擋板閥50。此時，閥50、 52被自動關閉以防止 流體從套管36的下面部分42流到套管36的上面部分54。 一旦閥50、 52
10被關閉，鎖48被釋放，以使得套管36的上面部分54從水下樹40分離并收 回到船只(未示出)上或被舉升到如果需要允許船只開走的高度。
在緊急情況之后，船只可以返回到井場，離岸立管32被重新連接到防 噴器組22。安全關閉系統(tǒng)38可以被重新布置，保留在套管36的下面部分 42的盤管通過各種打撈作業(yè)可以被回收。
參考附圖10,根據(jù)本實用新型的一些實施例，刀具模塊組件100可以被 安裝在例如水下樹40之類的水下套管或樹中以取代上面描述的刀具^^塊56 或76。在本實用新型的另一個實施例中，刀具模塊組件100可以用在地下井 中。刀具模塊100的縱軸110通常與安裝刀具模塊組件100的水下樹40的 縱軸對齊。刀具模塊組件100包括兩個相對的刀具模塊115A和115B，每個 都具有類似的設計并包括伸縮活塞。當致動壓力同時被施加到兩個刀具模塊 115A和115B上時，每個伸縮活塞展開(例如每個從大約五英寸的長度到大 約九英寸的長度)以相應地展開兩個相對的切割刀片或剪切刀片160,以剪 切延伸通過刀具模塊組件100的中央通道102的管子。剪切刀片160被圍繞 縱軸110彎曲以引導降^f皮切割的管子進入剪切刀片160中。
正如下面描述的，刀具;f莫塊組件IOO具有特定特征以防止其它與切割管 子有關的發(fā)生在切割刀片上的破壞和/或損害。
更具體地說，根據(jù)本實用新型的一些實施例，每個剪切刀片160由S53 不銹鋼制成，該不銹鋼是高強度、高硬度的非常容易延展的不銹鋼。S53不 銹鋼的使用允許剪切刀片160執(zhí)行多個切割而具有非常小的磨損或變形。
結合附圖IO參考附圖11，根據(jù)本實用新型的一些實施例，剪切刀片160 可具有大致V-型橫截面的剖面，其促使切割的管子塊分開。剪切刀片160 也包括有目的地制為倒圓的切削刃210。具體來說，根據(jù)本實用新型的一些 實施例，切削刃210的半徑R可至少為0.01英寸，可以為0.06英寸(作為 更具體的例子)。其它半徑是可能的并且在所附的權利要求的范圍中。
半徑R足夠小以便管子被切割而不是被碎裂。但是，半徑R被保持足 夠大以防止剪切刀片160的片在切割過程中折斷，而這在其它情況下會發(fā)生 在更銳利的切削刃上。此外，切削刃210的倒圓形狀(rounded shape)在剪切 刀片160內改善了應力分布。更具體地說，切削刃210的倒圓剖面防止沿著 切削刃210的高應力，這種情況與更銳利的切割剖面有關而發(fā)生。
返回來參照附圖10，刀具模塊組件IOO具有附加特征，該附加特征涉及防止剪切刀片160的石皮壞。轉向更加具體的細節(jié)，刀具才莫塊115A和115B 被置于刀具模塊組件100的耐壓殼體120內。中央通道102延伸通過殼體120 以構成水下樹40的整個中央通道的一部分。殼體120包括徑向設置的開口 或槽122，其容納刀具模塊115A和115B。根據(jù)本實用新型的一些實施例， 殼體120可以由合金718材料制成。
刀具模塊115A根據(jù)本實用新型的一些實施例在下面被描述，應當理解 刀具模塊115B具有類似的設計。根據(jù)本實用新型的一些實施例，刀具模塊 115A的伸縮活塞由兩個活塞層形成，盡管根據(jù)本實用新型其它實施例伸縮 活塞可以由超過兩個活塞層構成。在附圖IO描述的特定例子中，活塞層包 括小的活塞元件140 (構成一個活塞層)，其被置于大的活塞元件130 (構成 另一個活塞層)的內部缸體132內。O形圈用于形成小活塞元件130和大活 塞元件140之間的密封。
結合附圖IO參考附圖12,小活塞元件140包括活塞頭230，所述活塞 頭230具有上表面231，當施加流體壓力以致動刀具模塊115A時，上表面 231形成用于驅動元件140的力?；钊^230與大活塞元件130的內部缸體 132同中心，與內部缸體132的直徑非常接近地設定尺寸，并且通常構造成 在內部缸體132內運行。小活塞元件140也包括桿236，桿236從活塞頭230 徑向延伸通過更大的活塞元件130的開口 131 (參見附圖10)。正如附圖10 描述的，0形圏形成活塞桿236的外表面和開口 131之間的密封。
桿236的離活塞頭230最遠的端部包括開口 238,開口 238與桿236同 中心，用于把小活塞元件140連接到剪切刀片160上。更具體地說，根據(jù)本 實用新型的一些實施例，剪切刀片160具有軸142 (參見附圖11),軸l42 包括外部螺紋，其與內襯于開口 238的相應螺紋嚙合。
在小活塞元件140的其它特征中，4艮據(jù)本實用新型的一些實施例，小活 塞元件140由合金718材料制成，正如下面討論的，其活塞頭230可以包括 剖面232 (參見附圖12)，在拆卸刀具模塊115A的過程中，剖面232利于移 走小活塞元件140 (并連接到剪切刀片160上)。
從在前的描述中可以看出，在切割4乘作過程中，小活塞元件140轉化和 傳遞液壓力進入剪切刀片160內。
參考附圖10，根據(jù)本實用新型的一些實施例，大活塞元件130也被構造 為響應于施加以致動切割模塊115A的壓力而移動。正如附圖IO所示的，大
12活塞元件130通常凈皮置于殼體120的槽122內，并且通常圍繞小活塞元件 140?；钊w124封閉另外暴露的槽122的開口。因此，槽122和蓋124構 成大活塞元件130和小活塞元件140運行在其中的活塞腔室。
根據(jù)本實用新型的一些實施例，活塞蓋124徑向延伸進入槽122中，以 便活塞蓋124的圓柱壁125在大活塞元件130的活塞頭131和限定槽122的 (殼體120的)內壁之間延伸。 一個或多個O形圈形成在活塞頭131和活塞 蓋124的壁125之間的密封。此外，O形圏可以形成在活塞蓋124和槽122 的內壁之間的密封。根據(jù)本實用新型的一些實施例，活塞蓋124由合金718 材料形成。
正如附圖IO描述的，刀具殼體120包括槽122和中央通道102之間的 開口 123,當?shù)毒吣K115A被致動時，大活塞元件130通過中央通道102 延伸。O形圈在開口 123處形成殼體122和大活塞元件130的外表面之間的 密封。因此，大活塞元件130響應于壓力而徑向向里移動；大活塞元件130 的運動也帶動小活塞元件140,其與連接的剪切刀片160 —起進一步延伸(由 于伸縮布置)。根據(jù)本實用新型的一些實施例，大活塞元件130由合金718 材料形成。
為了致動伸縮活塞，才艮據(jù)本實用新型的一些實施例，為了向大活塞元件 130和小活塞元件140連通流體壓力的目的，刀具模塊115A包括至少一個 通道126。更具體地說，根據(jù)本實用新型的一些實施例，通道(或多個通道) 126設定的路線通過活塞蓋124,為了密封通道O形圈跨過通道(或多個通 道)126。通道(或多個通道)126把壓力輸送到大活塞元件130的活塞頭的 外表面。
在其它特征中，為了當驅動壓力被釋放時重新設定伸縮活塞位置的目 的，大活塞元件130可以還包括一個或多個通道133。更具體地說，根據(jù)本 實用新型的一些實施例，通道133從大活塞元件130的活塞頭下面的區(qū)域延 伸到小活塞元件140的活塞頭下面的區(qū)域132(在內部缸體內)。因此，在伸 縮活塞上的驅動壓力被釋放之后，通道133連通壓力以把小活塞元件140恢 復回到其凹入位置。
根據(jù)本實用新型的一些實施例，刀具模塊組件IOO可以具有一個或多個 附加的特征以限定或防止剪切刀片160的損壞。例如，正如附圖IO描述的， 更具體地說，根據(jù)本實用新型的一些實施例，刀具模塊115A包括活塞隔板150，例如，通常隔板150為環(huán)，其圍繞小活塞元件140的桿236 (也參見附 圖12)。
通常，在刀具模塊115A的操作過程中，活塞隔板150限制剪切刀片160 的展開。更具體地說，隔板150在切割操作過程中限制小活塞元件140相對 于大活塞元件130的移動，因為隔板150在小活塞元件140的活塞頭230的 底部233 (參見附圖12)和大活塞元件130的其它接觸表面161 (參見附圖 10)之間建立了固定的偏移。因為這個移動的限制，相對的剪切刀片160之 間的最小的偏移或間隙可以基于將被切割的管子的尺寸而控制。
更具體地說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當剪切刀片160移動通過管子被切割的點時，刀 片和管子互相沖擊，這造成刀片160內的過度的橫向應力(在實際的切割操 作中沒有出現(xiàn))。這些橫向應力反過來使得刀片160斷裂。因此，通過限制 剪切刀片160的移動，可以實現(xiàn)成功的管子切割，同時防止了剪切刀片160 的斷裂。
因此，根據(jù)本實用新型的一些實施例， 一組或一套不同尺寸(也就是不 同厚度)的活塞隔板150可以提供給刀具模塊組件100，以便基于被切割的 管子的一個或多個特性(例如管子的尺寸和/或展延性)在刀具模塊115A和 115B上選擇并安裝合適的隔板150 (也就是具有合適厚度的活塞隔板150 )。 根據(jù)本實用新型的一些實施例，為了具體的切割應用同樣厚度的隔板150可 以安裝在每個刀具模塊115A和115B上。
例如，活塞隔板150的合適厚度由測試切割利用作業(yè)特有(job - specific) 管子樣品確定。在這點上，通過重復成功切割管子的測量結果，該測量結果 可以被用于選擇正確的隔板厚度，以便隔板150的合適尺寸的組(也就是每 個刀具模塊115A、 115B—個)被選擇用于向下鉆進的需要被切割的管子。 才艮據(jù)本實用新型的一些實施例，活塞隔板150可以由316不《秀鋼制成。
結合附圖10參考附圖12，根據(jù)本實用新型的一些實施例，在刀具模塊 115A的其它特征中，為了在拆卸刀具模塊115A的過程中限制小活塞元件 140 (以及其附帶的剪切刀片160)的運動的目的，刀具模塊115A可以包括 擋圈138 (參見附圖12)。在這點上，當?shù)毒吣K115A被拆卸和活塞蓋124 被移走時，小活塞元件140必須用大的力拉動以移走整個小活塞元件140、 大活塞元件130和剪切刀片子組件(剪切刀片160、軸142)。在這個過程中 擋圈138防止剪切刀片160與大活塞元件130接觸，從而保護剪切刀片160
14免受損害或破裂。
為了防止小活塞元件140從刀具模塊115A提前脫離，擋圈138形成了 止擋以把小活塞元件140保持在大活塞元件130內。更具體地說，根據(jù)本實 用新型的一些實施例，小活塞元件140包括環(huán)形臺肩250 (參見附圖12), 臺肩250被構造以接觸擋圏138的內部環(huán)形部分。擋圈138的外部環(huán)形部分 260延伸進入相應的環(huán)形槽中，這些環(huán)形槽在大活塞元件的內部缸體132的 內壁上形成。
因此，當?shù)毒吣K115A被完全組裝時，擋圈138連接到大活塞元件130 上以產(chǎn)生用于小活塞元件140的收縮最遠點。當?shù)毒吣K115A被拆卸時， 在擋圏138被移走之前， 一工具可以被用于嚙合到小活塞組件140的剖面 232，以允許小活塞元件140和附帶的剪切刀片160的拉出。根據(jù)本實用新 型的一些實施例，擋圈138可以由300系列不銹鋼制成。
返回來參見附圖10，根據(jù)本實用新型的一些實施例，在刀具模塊組件 IOO的其它特征中，為了在剪切刀片160伸展和收縮時引導和支撐剪切刀片 的目的，導向槽171 ( —個導向槽171被描繪在附圖10中)被用加工在刀具 殼體122中。導向槽171保持剪切刀片160恰當排列用于切割，垂直于鉆孔。 在本實用新型的一些實施例中，為了在剪切刀片整個打開/關閉循環(huán)過程中為 剪切刀片提供額外的支撐的目的，刀片鍵170 (例如由合金718材料制成) 被組裝在每個導向槽171中。
根據(jù)本實用新型的一些實施例，刀具模塊組件IOO也可以包括鉆孔密封 接頭190，其與刀具組件殼體122的一端形成密封連接(例如通過O形圈)。 此外，刀具才莫塊組件100可以包括套筒螺母連接器180 (例如由高強度鋼制 成)，其為了把刀具模塊組件100連接到水下套管的目的而使用。螺殼體連 接器180為刀具模塊組件IOO提供結構支撐，承載了懸掛在刀具模塊組件100 下面的任何載荷并當組件IOO被運行進出孔時用作定中心裝置。刀具模塊組 件100的組裝此外還可以由一個或多個調整銷181協(xié)助，調整銷181引導組 件100與套管或樹的其余部分7于準。
附圖13描繪了根據(jù)本實用新型的一些實施例的剪切刀片400的透視圖。 附圖14描繪了沿著附圖13的14-14線取的相應的橫截面圖。正如能夠看 到的，剪切刀片400包括具有大致彎曲剖面410的切割表面414，其部分圍 繞刀具模塊組件的縱軸延伸。參考附圖14,切割表面414也相對于刀具模塊組件的縱軸傾斜以形成相應的V形對黃截面。盡管在附圖13和14中沒有描繪， 剪切刀片400的切削刃418具有圓形半徑，例如至少0.01英寸的半徑(例如 0.06英寸)，如附圖11所示。在其它特征中，剪切刀片400可以包括軸402, 為了把剪切刀片400連接到小活塞元件140的目的，軸402包括螺紋塞孔 420。應當注意到剪切刀片400是許多可能實施例之一，這將落入所附的權 利要求的范圍內。
其它實施例也在所附的權利要求的范圍內。例如，根據(jù)本實用新型的一 些實施例，為了舉升及操作刀具模塊組件100以把組件100組裝成樹的目的， 刀具殼體120 (例如參見附圖10)可以在其外部表面包括環(huán)形槽。環(huán)形槽允
許具有相應臺肩的夾具^爪住刀具jf:莫塊組件100,以^使在操作過程中組件100
不會滑動。因此，刀具模塊組件IOO可以水平運輸而垂直使用。操作齒輪把 測試樹從水平旋轉到垂直，因為測試樹的尺寸和重量(作為例子大約20,000 英磅和20 +英寸的尺寸)，這將是量大的操作。
雖然本實用新型相對于有限數(shù)量的實施例進行了披露，借助于本公開， 本領域技術人員應理解為可從中得出的大量變化和改變。所附的權利要求意 欲覆蓋所有這些落入本實用新型本質的精神和范圍內的變化和改變。
權利要求1、一種在井中切斷管子的刀具模塊，其特征在于，包括第一活塞，其包括至少兩個可移動的伸縮式元件，該伸縮式元件用于把第一活塞從收縮長度展開到展開長度；和第一剪切刀片，其連接到第一活塞上，以響應于第一活塞從收縮長度到展開長度的展開而切斷管子，其中，第一剪切刀片具有半徑大于0.01英寸的切削刃。
2、 如權利要求1所述的刀具模塊，其特征在于，所述切削刃的半徑為 0.06英寸。
3、 如權利要求1所述的刀具模塊，其特征在于，所述第一剪切刀片包 括S53不銹鋼。
4、 如權利要求1所述的刀具模塊，其特征在于，所述至少兩個可移動 的伸縮式元件包括設置在第二伸縮式元件中的第 一伸縮式元件，所述刀具模 塊還包括擋圈，其用于保護第一剪切刀片和第一活塞的收縮以及刀具模塊的拆卸。
5、 如權利要求4所述的刀具模塊，其特征在于，所述擋圈包括備用機 構，以防止如果第一剪切刀片斷裂時第一伸縮式元件從第二伸縮式元件中出來。
6、 如權利要求4所述的刀具模塊，其特征在于，所述擋圈用于防止第 一剪切刀片接觸第二伸縮式元件。
7、 如權利要求4所述的刀具模塊，其特征在于，所述擋圈包括環(huán)。
8、 如權利要求1所述的刀具模塊，其特征在于，所述至少兩個可移動 的伸縮式元件之一包括在靜止管狀體內伸縮的第一伸縮式元件和在第一伸 縮式元件內伸縮的第二伸縮式元件。
9、 如權利要求1所述的刀具模塊，其特征在于，還包括 與第一活塞相對的另一個活塞； 連接到所述另一個活塞的第二剪切刀片，其中，所述另一個活塞用于與第一活塞協(xié)作移動，以使得第一和第二剪 切刀片切斷管子。
10、 如權利要求1所述的刀具模塊，其特征在于，還包括容納第一剪切刀片的殼體，該殼體包括槽，以在第一剪切刀片展開和收縮時引導第一剪切刀片。
11、 一種系統(tǒng)，其特征在于，包括用于密封和容納井內壓力的防噴器組，該防噴器具有通道，套管通過所述通道延伸進入井中；水下井口；安全關閉系統(tǒng)，其具有用于控制流動和用于允許工具在管子上下降通過的閥紐L件；和刀具模塊，其用于運行進入通道，并用于允許工具在管子上被下降至通道內，所述刀具模塊包括活塞，其包括至少兩個可移動的伸縮式元件，所述伸縮式元件用于把活塞從收縮長度展開到展開長度；和剪切刀片，其連接到所述活塞上，以響應于活塞從收縮長度到展開長度的展開而切斷管子，其中，剪切刀片具有半徑大于0.01英寸的切削刃。
12、 一種裝置，其特征在于，包括刀具模塊，其包括可相對的剪切刀片，以在井內切斷管子；和不同尺寸的隔板，其用于被選擇性地安裝在刀具模塊內，以在剪切刀片之間產(chǎn)生不同的偏移以適應不同特性的管子。
13、 如權利要求12所述的裝置，其特征在于所述刀具模塊包括至少兩個可移動的伸縮式元件，其包括在靜止管狀體內伸縮的第 一伸縮式元件和在所述第 一伸縮式元件內伸縮的第二伸縮式元件，和隔板用于產(chǎn)生第 一伸縮式元件相對于第二伸縮式元件移動的不同距離。
14、 如權利要求13所述的裝置，其特征在于所述第一個伸縮式元件包括延伸到剪切刀片之一的軸，和每個隔板用于圍繞軸安裝。
專利摘要本實用新型涉及一種刀具模塊，其包括第一活塞和第一剪切刀片。第一活塞包括至少兩個可移動的伸縮式元件，其用于從第一收縮長度展開到第二展開長度。第一剪切刀片連接到第一活塞上以響應于第一活塞從收縮長度到第二展開長度的展開而切斷管子。第一剪切刀片具有半徑大于0.01英寸的切削刃。
文檔編號E21B29/00GK201265382SQ20082000712
公開日2009年7月1日 申請日期2008年2月25日 優(yōu)先權日2008年2月25日
發(fā)明者保羅·莫利納, 約翰·亞諾爾德, 阿林·普拉特 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司