專利名稱：防噴器刀片組件及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于進(jìn)行井場作業(yè)的技術(shù)。更確切地說，本發(fā)明涉及比如管道定心裝置和/或防噴器(BOP)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
通常進(jìn)行油田作業(yè)以定位和收集有價值的井下流體。石油鉆塔可定位于井場，比如鉆具之類的井下工具可布置進(jìn)入地面，以到達(dá)地下儲層。當(dāng)井下工具形成井眼以到達(dá)期望的儲層時，套管便在井眼內(nèi)粘結(jié)到位，完成井眼以開始從儲層開采流體。管道或管柱可定位在井眼中，以獲得地下流體從儲層到地面的通道。如果地下流體從井眼釋放時泄漏，那么會造成重大的環(huán)境威脅。比如防噴器的器材可定位在井眼 周圍，以在井眼中的管道周圍形成密封，以便例如當(dāng)流體被帶到地面時，防止流體泄漏。防噴器可具有可選擇性致動的閘板(ram)或閘板罩蓋(ram bonnet),例如管式閘板(接觸、接合和/或包圍管道來密封井眼)或剪切閘板(接觸并物理剪切管道)，閘板或閘板罩蓋可以被啟動，以切斷和/或密封井眼中的管道。美國專利/申請 3554278、4647002、5025708、7051989、5575452、6374925、7798466、5735502、5897094 和2009/0056132提供了閘板防噴器和/或閘板塊的一些示例。還已經(jīng)提供了用于切割防噴器中的管子的技術(shù)，如美國專利 3946806、4043389、4313496、4132267、2752119、3272222、3744749、4523639、5056418、5918851、5360061、4923005、4537250、5515916、6173770、3863667、6158505、4057887、5515426、3955622、7234530 和 5013005 所公開的。一些防噴器可提供有引導(dǎo)件，如美國專利5400857、7243713和7464765所述。盡管用于切割管道的技術(shù)得到發(fā)展，但是仍需要提供先進(jìn)技術(shù)來更有效地密封和/或切斷管道。本發(fā)明旨在完成本領(lǐng)域的這些需求。

發(fā)明內(nèi)容
本文中公開了一種用于將管道定心在防噴器中的方法和設(shè)備。在至少一方面中，本公開涉及一種防噴器的刀片組件，用于剪切穿透地層的井眼的管道。防噴器包括殼體，所述殼體具有通過其中的、用于容納管道的孔。刀片組件包括閘板塊，所述閘板塊可在管道周圍在非接合位置和接合位置之間移動。刀片組件還包括由閘板塊支承的用于切割地接合管道的刀片。刀片組件還包括可縮回的引導(dǎo)件，引導(dǎo)件由閘板塊支承，并可沿閘板塊滑動地移動?？煽s回的引導(dǎo)件具有引導(dǎo)面，用于當(dāng)閘板塊移向接合位置時將管道推到防噴器中的期望位置。
引導(dǎo)面可以是凹的，具有沿其中央部分的頂點(diǎn)，可縮回的引導(dǎo)件可具有延伸通過頂點(diǎn)的凹口，刀片的穿刺點(diǎn)延伸超出凹口，用于刺穿管道?？煽s回的引導(dǎo)件可由一對操作性地連接到刀片接合端的角鏈(angled link)制成?？煽s回的引導(dǎo)件可由沿刀片接合端定位的脆性材料制成，當(dāng)?shù)镀雍瞎艿罆r，脆性材料可從刀片釋放。可縮回的引導(dǎo)件可由剪式鏈接臂(scissor link)制成,剪式鏈接臂可由一對十字板制成,這對十字板在其中具有狹槽，銷延伸穿過狹槽，以在其間可滑動地移動?？煽s回的引導(dǎo)件可由防滑板(skid plate)制成，至少一個臂可樞轉(zhuǎn)地連接到防滑板，或者防滑板上的氣袋在管道周圍脹大。刀片組件可具有唇緣，用于選擇性地釋放可縮回的引導(dǎo)件，以在用于接合管道的引導(dǎo)位置和在刀片接合端后方縮回一距離處的切割位置之間移動。在另一方面，本公開可涉及用于剪切穿透地層的井眼的管道的防噴器，該防噴器具有殼體和一對刀片組件。殼體具有穿過其中的、用于接收管道的孔。各對刀片組件具有閘板塊、刀片和可縮回的引導(dǎo)件。閘板塊可在管道周圍在非接合位置和接合位置之間移動。刀片由閘板塊支承，用于切割地接合管道?？煽s回的引導(dǎo)件支承在閘板塊上，并可沿閘板塊可滑動地移動?？煽s回的引導(dǎo)件具有引導(dǎo)面，用于當(dāng)閘板塊移向接合位置時將管道推到防噴器中的期望位置。各對刀片組件的可縮回的引導(dǎo)件和/或刀片可以相同或不同。防噴器可還具有至少一個致動器，用于致動各刀片組件的閘板塊。最終，在另一方面，本公開涉及用于剪切穿透地層的井眼的管道的方法。該方法包括提供防噴器。防噴器包括殼體(具有穿過其中的、用于接收管道的孔)和一對刀片組件。每個刀片組件具有閘板塊、支承在閘板塊上的刀片和可縮回的引導(dǎo)件，引導(dǎo)件在其上具有由閘板塊支承的引導(dǎo)面。該方法還涉及通過各個可縮回的引導(dǎo)件的引導(dǎo)面將管道推到防噴器中的期望位置，同時在管道周圍將各閘板塊從非接合位置移至接合位置；沿閘板塊可滑動地移動可縮回的 引導(dǎo)件；以及當(dāng)閘板塊移向接合位置時，使管道與刀片對切割地接合。該方法還涉及選擇性地釋放可縮回的引導(dǎo)件，以在用于接合管道的引導(dǎo)位置和位于刀片接合端后方一距離處的切割位置之間移動；朝向引導(dǎo)位置偏置引導(dǎo)件；沿引導(dǎo)件的彎曲表面朝向沿彎曲表面中心的頂點(diǎn)推動管道和/或通過可縮回的引導(dǎo)件使管道前進(jìn)到防噴器的中央部分。各刀片組件可定位在管道的相對側(cè)上。在本發(fā)明的某些方面，提供了一種防噴器，包括:引導(dǎo)件，安裝在閘板塊上，用于朝向防噴器內(nèi)的切割或剪切位置引導(dǎo)管道；以及用于切割/剪切管道刀片；布置是這樣的，在使用時，在所述管道到達(dá)所述切割或剪切位置之前，所述引導(dǎo)件防止所述刀片與所述管道之間接觸。在一些實(shí)施例中，引導(dǎo)件可停留在與管道接觸的位置，同時刀片切割/剪切管道。在其它實(shí)施例中，在刀片剛好與管道接觸之前或之后，引導(dǎo)件可收縮遠(yuǎn)離與管道的接觸。在任一情況下，當(dāng)在刀片能夠切割/剪切管道之前引導(dǎo)件被推靠在管道上時，存在一閘板塊必須克服的偏置和/或斷開力。


參考本發(fā)明的在附圖中所示的實(shí)施來更詳細(xì)地說明上面簡要概述的本發(fā)明，從而詳細(xì)地理解本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖僅示出本發(fā)明的示例實(shí)施例，因此，并不認(rèn)為限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸竟_可包括其它同樣有效的實(shí)施例。附圖不一定按比例繪制，為了清楚簡明，附圖的某些特征和某些視圖顯示成依比例地或示意性地?cái)U(kuò)大。圖1是具有防噴器(BOP)的近海井場的示意圖，該防噴器具有刀片組件。圖2是圖1的防噴器在開始防噴器操作前的示意圖，部分為橫截面視圖。圖3-6是圖1的具有刀片和管道定心系統(tǒng)的刀片組件的一部分的各示意圖。圖7-17是圖2的防噴器104沿線7_7截取的橫視面的一部分的示意圖，示出刀片組件切斷管道。圖18-24是圖7的具有不同替代管道定心系統(tǒng)的防噴器的示意圖。圖25是示出用于剪切井眼的管道的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下說明包括示例性設(shè)備、方法、技術(shù)和體現(xiàn)本發(fā)明主題的技術(shù)的指令序列。然而，應(yīng)理解的是，可在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施所述實(shí)施例。本文中的技術(shù)涉及用于防噴器的刀片組件。這些刀片組件構(gòu)造成提供管道定心和剪切能力。可縮回的引導(dǎo)件和/或釋放機(jī)構(gòu)可用于在剪切期間定位管道。期望提供用于在切斷管道之前定位管道的技術(shù)。還期望可在任意尺寸的管道上執(zhí)行這樣的技術(shù)，比如那些具有高達(dá)約872英寸(21.59cm)或更大直徑的管道。這樣的技術(shù)可涉及下列內(nèi)容中的一個或多個，其中:定位管道、有效的部件更換、減少刀片上的磨損、需要較小的力來切斷管道、有效的切斷以及用于部件更換的維護(hù)時間較少。圖1示出具有位于·防噴器(BOP) 104的殼體105中的刀片組件102的近海井場100。刀片組件102可構(gòu)造成在切斷管道106之前或同時將管道106定心在防噴器104中。管道106可被供給通過防噴器104，進(jìn)入穿透地層109的井眼108中。防噴器104可以是定位在海床112上的水下系統(tǒng)110的一部分。水下系統(tǒng)110可還包括從井眼108延伸的管道(或管子)106、圍繞井眼108的井口 114、從井眼108延伸的導(dǎo)管116以及其它水下裝置，比如沖孔模板(stripper)和輸送系統(tǒng)(未示出)。刀片組件102可具有至少一個管道定心系統(tǒng)118和至少一個刀片120。管道定心系統(tǒng)118可構(gòu)造成在刀片120接合管道106之前和/或同時將管道106定心在防噴器104內(nèi)，如下更詳細(xì)所討論的。管道定心系統(tǒng)118可以聯(lián)接至刀片120，或與刀片120—起移動，從而允許在不使用額外致動器或不需要機(jī)加工防噴器104體的情況下將管道106定心。雖然近海井場100顯示為海底作業(yè)，但是應(yīng)當(dāng)明白的是，井場100可基于陸地或水，刀片組件102可用于任何井場環(huán)境。管道106可以是用于將工具下到井眼108中的任何合適的管道和/或運(yùn)輸工具，比如某些井下工具、管子、套管、鉆管、襯板(liner)、撓性管、生產(chǎn)油管、測井電纜、平直管線或其它定位在井眼和相關(guān)部件中的管道構(gòu)件，相關(guān)部件是比如鉆環(huán)、鉆桿接頭、鉆頭、測井儀、封隔器等(本文中指的是“管道”或“管柱”)。地面系統(tǒng)122可用于使在近海井場100處的操作便利。地面系統(tǒng)122可包括鉆塔124、平臺126 (或船舶)和地面控制器128。此外，還可存在一個或多個水下控制器130。雖然地面控制器128顯示為位于地面位置的地面系統(tǒng)122的一部分，水下控制器130顯示為位于水下位置的水下系統(tǒng)110的一部分，但是應(yīng)當(dāng)明白的是，一個或多個地面控制器128和水下控制器130可位于不同位置，以控制地面和/或水下系統(tǒng)。為了操作刀片組件102和/或其它與井場100相關(guān)聯(lián)的裝置，地面控制器128和/或水下控制器130可放置成彼此連通。位于井場100的地面控制器128、水下控制器130和/或任何裝置可經(jīng)由一個或多個通信鏈路132連通。通信鏈路132可以是任何合適的通信系統(tǒng)和/或裝置，比如液壓線路、氣動線路、接線、光纖、遙測通信、聲通信、無線通信、任何它們的組合等。經(jīng)由地面控制器128和/或水下控制器130可自動地、手動地和/或選擇性地操作位于井場100的刀片組件102、防噴器104和/或其它裝置。圖2示出圖1的防噴器104的示意性橫截面視圖，該防噴器具有刀片組件102和密封組件200。如所示，防噴器104具有穿過防噴器104的中心軸線204的孔202。孔202可以用于接收管道106。防噴器104可具有一個或多個溝道206，用于接收刀片組件102和/或密封組件200。如所示，有兩個溝道206，一個在其中具有刀片組件102，另一個在其中具有密封組件200。盡管有兩個溝道206，但是應(yīng)當(dāng)明白的是，可以有任意數(shù)量的溝道206來容納任意數(shù)量的刀片組件102和/或密封組件200。溝道206可構(gòu)造成朝向和遠(yuǎn)離管道106沿徑向引導(dǎo)刀片組件102和/或密封組件200。防噴器104可允許管道106在例如插入(run in)、鉆孔、測井等正常操作期間穿過防噴器104。在擾動(upset)、壓力波動或其它觸發(fā)事件的情況下，防噴器104可切斷管道106和/或密封孔202以防止流體從井眼108釋放出來。雖然防噴器104顯示為具有特定的構(gòu)造，但是應(yīng)當(dāng)明白的是，防噴器104可具有多種形狀，并可具有其它裝置，比如傳感器(未示出)。美國專利5735502描述了可以使用的防噴器的示例，該美國專利的全部內(nèi)容通過引入并入本文。刀片組件102可具有均固定到閘板塊208的管道定心系統(tǒng)118和刀片120。每個閘板塊208可構(gòu)造成當(dāng)?shù)镀?20在防噴器104內(nèi)移動時保持(和支承)刀片120和/或管道定心系統(tǒng)118。閘板塊208可經(jīng)由閘板軸212聯(lián)接到致動器210，以在溝道206內(nèi)移動刀片組件102。致動器210可構(gòu)造成使閘板軸212和閘板塊208在如圖2所示的操作(或非接合)位置和致動(或接合)位置之間移動，在致動位置，閘板塊208已接合和/或切斷管道106和/或密封孔202。致動器210可以是任何合適的致動器，比如液壓致動器、氣動致動器、伺服機(jī)等。除了管道定心系統(tǒng)118或作為管道定心系統(tǒng)118的替代例，密封組件200也可用于使管道106定心。圖3是刀片組件102的一部分的示意性透視圖，該刀片組件具有刀片120和管道定心系統(tǒng)118。刀片120和管道定心系統(tǒng)118由閘板塊208之一支撐。應(yīng)當(dāng)明白的是，可以有另一個閘板塊208來保持彼此協(xié)作的另一個刀片120和/或管道定心系統(tǒng)118，如圖2所示。如所示，刀片120構(gòu)造成使用多相剪切來切斷管道106。刀片120可具有穿刺點(diǎn)300和一個或多個沿刀片接合端的槽302。而且，用于切斷管道106的任何合適的刀片可用在刀片組件 102 中，比如美國專利 / 申請Nos.7367396、7814979、12/883469、13/118200、13/118252和/或13/118289公開的刀片，這些專利的所有內(nèi)容作為引用并入本文。管道定心系統(tǒng)118可構(gòu)造成將管道106定位在防噴器104的中央位置處(如圖2所示)。中央位置是這樣的位置，其中，穿刺點(diǎn)300可與管道106的中央部分304對準(zhǔn)。在中央位置，穿刺點(diǎn)300可刺穿管道106的鄰近管道106中央部分304的管道壁306。為了使穿刺點(diǎn)300如所期望般刺穿 管道106，需要在管道106接合刀片120之前或同時將管道106定心。如圖3所示，管道定心系統(tǒng)118可具有可縮回的引導(dǎo)件308，該引導(dǎo)件構(gòu)造成比刀片120先接合管道106。引導(dǎo)件308可具有用于在閘板塊208朝向管道106移動時接合管道106并使管道106朝向中央位置移動(推動)的任何合適形狀。如所示，引導(dǎo)件308是彎曲的、凹的或C形的，表面310具有頂點(diǎn)312，該頂點(diǎn)在表面310的接合端沿表面310的中央部分與穿刺點(diǎn)300基本對準(zhǔn)。當(dāng)閘板塊208使刀片組件102朝向管道106沿徑向移動時，彎曲表面310可比刀片120先接合管道106。彎曲表面310可通過閘板塊208的連續(xù)徑向移動朝向頂點(diǎn)312引導(dǎo)管道,直到管道106鄰近頂點(diǎn)312為止。管道定心系統(tǒng)118可具有一個或多個偏置構(gòu)件314和/或一個或多個易卸構(gòu)件(frangible member) 316。偏置構(gòu)件314和/或易卸構(gòu)件316可構(gòu)造成當(dāng)?shù)镀?20繼續(xù)朝向管道106移動和/或接合管道106時，允許引導(dǎo)件308相對于刀片120塌陷(collapse)和/或移動。因此，引導(dǎo)件308可接合管道106并將其對準(zhǔn)到防噴器104的中央位置(如圖1和2所示)。當(dāng)?shù)镀?20接合并切斷管道106時，偏置構(gòu)件314或易卸構(gòu)件316可隨后允許引導(dǎo)件308移動。偏置構(gòu)件314或易卸構(gòu)件316可用于允許引導(dǎo)件308相對于刀片120移動。而且，偏置構(gòu)件314和易卸構(gòu)件316可一起用作冗余系統(tǒng)，以確保不會損壞閘板塊208。在一起使用偏置構(gòu)件314和易卸構(gòu)件316的情況下，偏置構(gòu)件314可需要引導(dǎo)力來移動引導(dǎo)件308,該引導(dǎo)力大于分離(break)易卸構(gòu)件316所需的引導(dǎo)力。偏置構(gòu)件314可以是任何合適的裝置，其用于在閘板塊208連續(xù)徑向移動的情況下允許引導(dǎo)件308使管道106定心并相對于刀片120移動。由偏置構(gòu)件314產(chǎn)生的偏置力可足夠大以維持引導(dǎo)件308處于引導(dǎo)位置，直到管道106定心在頂點(diǎn)312處。通過閘板塊208的連續(xù)移動，可以克服偏置力。然后，當(dāng)?shù)镀?20繼續(xù)朝向管道106移動和/或移動穿過管道106時，偏置構(gòu)件314可允許引導(dǎo)件308相對于刀片120移動。當(dāng)閘板塊208朝向操作位置(如圖2所示)向后移動和/或當(dāng)管道106被切斷時，偏置構(gòu)件314可使引導(dǎo)件308移向初始位置，如圖3所示。偏置構(gòu)件314可以是用于偏置引導(dǎo)件308的任何合適的裝置，例如板簧、彈性材料、卷簧等。
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易卸構(gòu)件316可以是用于允許引導(dǎo)件308使管道106定心并隨后從刀片120脫離的任何合適的裝置。易卸構(gòu)件316可允許引導(dǎo)件308將管道106定心在防噴器104中。一旦管道106定心，閘板塊208朝向管道106的繼續(xù)移動可增加易卸構(gòu)件316上的力，直到達(dá)到斷開力為止。當(dāng)達(dá)到斷開力時，易卸構(gòu)件316可分離，從而當(dāng)?shù)镀?20接合和/或刺穿管道106時允許引導(dǎo)件308移動或保持靜止。易卸構(gòu)件316可以是用于當(dāng)達(dá)到斷開力時允許引導(dǎo)件脫離刀片120的任何合適裝置，例如剪切銷等。圖4是圖3的刀片組件102的一部分的替代視圖。如所示，引導(dǎo)件308具有在徑向方向上與穿刺點(diǎn)300相距距離D的頂點(diǎn)312。管道定心系統(tǒng)118可位于刀片120的頂部400，從而當(dāng)切斷管道106時允許相對的刀片120(如圖2所示)通過刀片120的近端。相對的刀片120可具有位于刀片120底部402的管道定心系統(tǒng)118。閘板塊208可以是構(gòu)造成支撐刀片120和/或管道定心系統(tǒng)118的任何合適的閘板塊。圖5是圖3的刀片組件102的一部分的另一視圖。如所示，管道定心系統(tǒng)118可具有釋放機(jī)構(gòu)(或唇緣)500，其構(gòu)造成維持引導(dǎo)件308處于引導(dǎo)位置，如所示。唇緣500可以是用于接合閘板塊表面502的任何合適的末端(upset)或肩部。唇緣500可維持引導(dǎo)件308處于引導(dǎo)位置，直到由于管道106到達(dá)頂點(diǎn)312，引導(dǎo)件308中的力變大，并且達(dá)到斷開力為止。閘板塊208的繼續(xù)移動可使唇緣500從閘板塊502變形和/或移位。然后，當(dāng)引導(dǎo)件308相對于刀片120移位時，唇緣500可沿閘板塊208的斜坡504行進(jìn)。圖6是圖4的刀片組件102的另一視圖。管道定心系統(tǒng)118顯示處于引導(dǎo)位置。在引導(dǎo)位置，引導(dǎo)件308沒有移動和/或脫落(break off)，并位于刀片120頂部400的上方。唇緣500可與閘板塊表面502接合，用于額外地支撐引導(dǎo)件308。圖7-17是圖2的防噴器104沿線7_7截取的橫截面的一部分的示意圖，示出刀片組件102正在切斷(剪切)管道106。圖7示出處于初始操作位置的防噴器104。刀片組件102包括用于接合管道106的一對相對的管道切斷系統(tǒng)118A和118B、刀片120A和120B以及閘板塊208A和208B。如每幅圖所示，這對相對的刀片組件102 (以及它們相應(yīng)的切斷系統(tǒng)118AU18B和刀片120AU20B)顯示為相同，并關(guān)于防噴器對稱，但是可選擇地具有不同的構(gòu)造(比如本文中所示的)。

在操作位置，管道106可自由地行進(jìn)通過防噴器104的孔202，并執(zhí)行井場作業(yè)。閘板塊208A和208B從孔202縮回，管道定心系統(tǒng)118A和118B的引導(dǎo)件308A和308B可徑向定位成比刀片120A和120B更靠近管道106。刀片組件102可保持在該位置，直到期望致動時為止，比如在擾動發(fā)生之后。當(dāng)擾動發(fā)生時，可以致動刀片組件102，并開始切斷操作。管道切斷系統(tǒng)118A、118B、刀片120A、120B和閘板塊208A、208B可以與例如圖3_6的管道切斷系統(tǒng)118、刀片120和閘板塊208相同。使切斷系統(tǒng)118B、刀片120B和閘板塊208B顛倒，以與切斷系統(tǒng)118A、刀片120B和閘板塊208B (顯示為直立位置)相對地相互作用。刀片120A(或頂部刀片)可以是構(gòu)造成面朝上或在刀片120B(底部刀片)上方行進(jìn)的刀片120(如圖2所示)，刀片120B可以與圖2的構(gòu)造成面朝下的刀片120相同。圖8示出開始切斷操作的刀片組件102。如所示，閘板塊208A可使刀片120A和管道定心系統(tǒng)118A移進(jìn)孔202中，并使它們朝向管道106移動。盡管圖7_17示出上部刀片120A(以及閘板塊208A和管子定心系統(tǒng)118A)首先移動，但是下部刀片120B可首先移動，或者刀片120A和120B可同時移動。當(dāng)閘板塊208A移動時，引導(dǎo)件308A接合管道106。圖9示出當(dāng)開始通過引導(dǎo)件308A使管道106定心時的刀片組件102。當(dāng)閘板塊208A繼續(xù)使刀片120A和管道定心系統(tǒng)118A朝向防噴器104的中心徑向移動時，引導(dǎo)件308A開始使管道106定心。管道106可沿引導(dǎo)件308A的彎曲表面310A朝向頂點(diǎn)312A推進(jìn)(以與圖3的彎曲表面310和頂點(diǎn)312—樣的方式)。當(dāng)管道106沿彎曲表面310A推進(jìn)時，管道106移動到更靠近孔202的中心的位置，如圖10所示。圖11示出當(dāng)管道106繼續(xù)朝向彎曲表面31(^的頂點(diǎn)3124沿引導(dǎo)件308么推進(jìn)并且另一刀片120B (或者底部刀片)被致動時的刀片組件102。刀片120B可隨后朝向孔202的中心徑向行進(jìn)以接合管道106。圖12示出當(dāng)引導(dǎo)件308A和308B均接合管道106并繼續(xù)使管道106朝向管道定心系統(tǒng)118A和118B的頂點(diǎn)312A和312B移動時的刀片組件102。當(dāng)閘板塊208A和208B繼續(xù)使刀片120A和120朝向防噴器104的中心移動時，彎曲表面310A和彎曲表面310B可將管道106擠入管道定心系統(tǒng)118A和118B之間。圖13示出定心在防噴器104中、與刀片120A和120B的穿刺點(diǎn)300A和300B對準(zhǔn)的管道106。在管道106定心在引導(dǎo)件308A和308B之間的情況下，閘板塊208A和208B的繼續(xù)徑向移動將增加管道定心系統(tǒng)118A和118B中的力。管道定心系統(tǒng)118A和118B中的力可增加到克服了偏置力和/或達(dá)到了斷開力為止。當(dāng)閘板塊208A和208B繼續(xù)移動時，引導(dǎo)件308A和/或308B可隨后相對于刀片120A和120B移動或保持靜止。用于管道定心系統(tǒng)118A和118B的偏置力和/或斷開力可以相同，或者一個高于另一個，從而允許刀片120A和/或120B中的至少一個接合管道106。圖14示出刀片120A正刺穿管道106。刀片120A已相對于引導(dǎo)件308A移動，從而允許穿刺點(diǎn)300A延伸通過引導(dǎo)件308A，并刺穿管道106。用于刀片120B (或者底部刀片)的管道定心系統(tǒng)118B可仍與刀片120B接合，從而當(dāng)穿刺點(diǎn)300A刺穿管道106時允許引導(dǎo)件308B將管道106保持在位。圖15示出刀片120A和120B都在刺穿管道106。管道定心系統(tǒng)118B已相對于刀片120B (底部刀片)移動，從而允許穿刺點(diǎn)300B延伸通過引導(dǎo)件308B，并刺穿管道106。圖16示出當(dāng)閘板塊208A和208B在溝道206中彼此相對地沿徑向移動時，刀片120A和120B繼續(xù)剪切管道106。頂部刀片120A顯示為在底部刀片120B的一部分上方通過。該移動繼續(xù)到管 道106被切斷為止，如圖17所示。圖18-24是圖7的具有各種替代管道定心系統(tǒng)的防噴器104的示意圖。刀片組件102可以與圖1-17所述的相同。在每幅圖中，管道106示意性地顯示為位于孔202中的兩個可能位置處。在圖18中，替代的管道定心系統(tǒng)1800A和1800B可具有一個或多個角鏈1802A和1802B。角鏈1802A和1802B可聯(lián)接至閘板塊208A和208B的外臂1804。盡管角鏈1802A和1802B示意性地顯示在外臂1804周圍，但是可以根據(jù)需要定位在刀片組件102的部件上方、下方和/或之間。管道106 (盡管可僅有一個位置，但顯示了兩個可能位置)可構(gòu)造成在切斷操作期間沿角鏈1802A和1802B行進(jìn)或推進(jìn)。當(dāng)閘板塊208A和208B —起移動得更近時，管道106可移向每個角鏈1802A和1802B的頂點(diǎn)312A和312B。角鏈1802A和1802B可具有易卸構(gòu)件316，其位于角鏈1802A和1802B之間，鄰近頂點(diǎn)312A和312B。而且，易卸構(gòu)件316可由偏置構(gòu)件(如圖3所示)替換。圖19是具有第二替代管道定心系統(tǒng)1900A、1900B的刀片組件102的頂視圖。第二替代管道定心系統(tǒng)1900A、1900B可具有安裝到閘板塊208A和208B和/或刀片120A和120B的部分的脆性材料1902。脆性材料1902可形成有頂點(diǎn)312A和312B，以當(dāng)閘板塊208A和208B相對彼此移動時使管道106定心。脆性材料1902示意性地顯示在刀片120A和120B周圍，但是可位于刀片120A和120B的上方、下方或之間。脆性材料1902可在切斷操作期間在刀片120A和120B接合管道106之前或同時分離。圖20是具有第三替代管道定心系統(tǒng)2000A、2000B的刀片組件102的頂視圖。第三替代管道定心系統(tǒng)2000A、2000B可具有安裝到每個閘板塊208A和208B和/或刀片120A和120B的定心板2002A、2002B。定心板2002A、2002B示意性地顯示在閘板塊208A和208B周圍，但是可根據(jù)需要定位在刀片組件102的部件上方、下方和/或之間。每個定心板2002A、2002B可具有引導(dǎo)件308A和308B以及凹口 2004。凹口 2004可鄰近頂點(diǎn)312A和312B布置。凹口 2004可允許穿刺點(diǎn)300A和300B在頂點(diǎn)312A和312B接合管道106之前接合管道106。定心板2002可具有偏置構(gòu)件314和/或易卸構(gòu)件316 (如圖3所示)，以允許當(dāng)管道106被定心時，定心板2002相對于刀片120A和120B移動。如圖20所表明，刀片120A、120B可選擇地定位成兩個刀片處于直立(或?qū)R)位置，而不是一個刀片顛倒。圖21是具有第四替代管道定心系統(tǒng)2100A、2100B的刀片組件102的頂視圖。第四替代管道定心系統(tǒng)2100A、2100B可具有安裝到閘板塊208A和208B和/或刀片120A和120B的剪式鏈接臂2102。剪式鏈接臂2102可具有兩個安裝到每個閘板塊208A和208B或刀片120A和120B的十字板2104。十字板2104示意性地顯示在刀片120A和120B周圍，但是可定位在刀片組件102的部件上方、下方和/或之間，并且可根據(jù)需要堆疊到位。每個十字板2104通過樞轉(zhuǎn)連接件2106樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到閘板塊208A和208B。剪式銷(scissor pin) 2110可通過十字板2104中的一個或多個縱向狹槽2112將兩個十字板2104均聯(lián)接起來。一個或多個剪式致動器(scissor actuator) 2114可構(gòu)造成朝向管道106推動十字板2104，以當(dāng)?shù)镀?20A和120B接近管道106時使管道106定心。如關(guān)于刀片120A上的十字板2104所示，剪式致動器2114可用于其啟動。如關(guān)于刀片120B上的十字板2104所示，閘板塊208B可用于其移動。還可以提供其它致動器。圖22是具有第五替代管道定心系統(tǒng)2200A、2200B的刀片組件102的頂視圖。第五替代管道定心系統(tǒng)2200A、2200B可具有兩個樞轉(zhuǎn)臂2204。樞轉(zhuǎn)臂2204示意性地顯示在刀片120A和120B周圍，但是可根據(jù)需要定位在刀片組件102的部件上方、下方和/或之間?？蚣鼙?204可構(gòu)造成移進(jìn)孔202中，并朝向孔202的中心引導(dǎo)管道106。樞轉(zhuǎn)臂2204可通過防滑板樞轉(zhuǎn)連接件2208安裝在防噴器104的防滑板2206中。樞轉(zhuǎn)臂2204可由致動器(未示出)致動，或者構(gòu)造成當(dāng)閘板塊208A和208B移動時，先于刀片120A和120B移動。樞轉(zhuǎn)臂2204可以是彎曲的，以將管道106定心在樞轉(zhuǎn)臂2204之間，鄰近孔202的中心。圖23 是具有第六替代管道定心系統(tǒng)2300A，B的刀片組件102的頂視圖。第六替代管道定心系統(tǒng)2300A，B可具有四個樞轉(zhuǎn)臂2302。樞轉(zhuǎn)臂2302示意性地顯示在刀片120A和120B周圍，但是可根據(jù)需要定位在刀片組件102的部件上方、下方或之間。樞轉(zhuǎn)臂2302可構(gòu)造成移入孔202中，并朝向孔202的中心引導(dǎo)管道106。樞轉(zhuǎn)臂2302可通過防滑板樞轉(zhuǎn)連接件2208安裝在防噴器104的防滑板2206中。樞轉(zhuǎn)臂2302可由致動器(未示出)致動，或者可構(gòu)造成當(dāng)閘板塊208A和208B移動時，先于刀片120A和120B移動。樞轉(zhuǎn)臂2302可以是彎曲的，以將管道106定心在樞轉(zhuǎn)臂2302之間。因?yàn)橛兴膫€樞轉(zhuǎn)臂2302，所以管道106可更靠近孔202的一側(cè)而定心在孔202中。這可允許刀片120A和/或120B中的一個先于其它刀片接合管道106。圖24是具有第七替代管道定心系統(tǒng)2400的刀片組件102的頂視圖。第七替代管道定心系統(tǒng)2400可具有聯(lián)接到防噴器104的防滑板2206的氣袋2402。氣袋2402可在虛線所示的收縮位置2402和所示的脹大位置2402’之間移動。脹大可在刀片120A和120B接合管道106之前發(fā)生。當(dāng)氣袋2402脹大時，氣袋朝向孔202的中心從原始位置(虛線示出兩個可能的原始位置)向定心位置106’引導(dǎo)管道106。在管道106’位于孔202的中心的情況下，執(zhí)行切割操作。圖7-24所示的操作示出刀片120A、120B移動的特定順序以及各管道定心系統(tǒng)。移動順序可以變化。例如，刀片120AU20B和/或管道定心系統(tǒng)可同時前進(jìn)或以不同順序前進(jìn)。此外，刀片120AU20B和管道定心系統(tǒng)顯示為彼此相對定位的相同部件，以在其間相對地相互作用，但是可以是不相同的，并彼此位于不同的位置。所述操作可以反過來以收回刀片120AU20B和/或管道定心系統(tǒng)，以及在必要時進(jìn)行重復(fù)。圖25示出剪切例如圖1的井眼108的井眼的管道的方法2500。所述方法涉及步驟2510:提供包括殼體和一對刀片組件的防噴器，該殼體具有穿過其中的、用于接收管道的孔。每對刀片組件包括閘板塊、由閘板塊支承的刀片以及可縮回的引導(dǎo)件，引導(dǎo)件在其上具有由閘板塊支承的引導(dǎo)面。所述方法還涉及:步驟2520，S卩，通過每個可縮回的引導(dǎo)件的引導(dǎo)面將管道推到防噴器中的期望位置處，同時將閘板塊移至管道周圍的接合位置；步驟2530，即，沿閘板塊可滑動地移動可縮回的引導(dǎo)件；以及步驟2540，即，當(dāng)閘板塊移至接合位置時，使管道與刀片切割地接合?？蛇€執(zhí)行額外的步驟，并且可在必要時重復(fù)步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，這里所公開的技術(shù)可經(jīng)由構(gòu)造有執(zhí)行期望功能的算法的軟件而實(shí)施用于自動化/自發(fā)的應(yīng)用。這些方面可以通過對具有適當(dāng)硬件的一個或多個合適的一般目標(biāo)的計(jì)算機(jī)編程而實(shí)施。編程可通過使用由處理器可讀的一個或多個程序存儲裝置，以及通過對由計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的一個或多個指令程序進(jìn)行編碼而完成，以執(zhí)行在這里所述的操作。程序存儲裝置可采用例如一個或多個軟盤、CD ROM或其它光盤、只讀存儲器(ROM)和其它本領(lǐng)域熟知或即將發(fā)展的形式。指令程序可以是“目標(biāo)碼”，即，可由計(jì)算機(jī)或多或少直接執(zhí)行的二進(jìn)制形式；可以是“源碼”，在執(zhí)行之前需要編碼或譯碼；或一些中間形式，比如部分編譯代碼。程序存儲裝置和指令的編碼的精確形式在這里是非物質(zhì)的。本發(fā)明的方面還構(gòu)造成原地單獨(dú)地和/或經(jīng)由延伸的通訊網(wǎng)絡(luò)(例如無線、因特網(wǎng)、衛(wèi)星等)遠(yuǎn)程控制地執(zhí)行(經(jīng)由合適的硬件/軟件)所述功能。

雖然參考許多實(shí)施方式和開發(fā)形式描述實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施例是說明性的，本發(fā)明主題的范圍并不局限于此?？梢赃M(jìn)行許多變化、修改、附加和改進(jìn)。例如，刀片(例如相同或不同)和管道定心系統(tǒng)的不同組合可設(shè)置在不同的位置處(例如對齊，顛倒)，以執(zhí)行定心和/或切斷操作?？商峁?fù)數(shù)實(shí)例用于在此描述為單個實(shí)例的部件、操作或結(jié)構(gòu)。通常，在示例性構(gòu)造中呈現(xiàn)為獨(dú)立部件的結(jié)構(gòu)和功能可實(shí)施為組合結(jié)構(gòu)或部件。類似地，呈現(xiàn)為單個部件的結(jié)構(gòu)和功能可實(shí)施為獨(dú)立部件。這些和其它變化、修改、附加和改進(jìn)在本發(fā)明主題的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種防噴器的刀片組件，用于剪切穿透地層的井眼的管道，所述防噴器具有殼體，所述殼體具有通過其中的、用于接收所述管道的孔，所述刀片組件包括: 閘板塊，能夠在所述管道周圍在非接合位置和接合位置之間移動； 刀片，由所述閘板塊支承，用于切割地接合所述管道；以及 可縮回的引導(dǎo)件，由所述閘板塊支承，并且可沿閘板塊滑動地移動，所述可縮回的引導(dǎo)件具有引導(dǎo)面，用于當(dāng)所述閘板塊移向所述接合位置時將所述管道推到防噴器中的期望位置處。
2.如權(quán)利要求1所述的刀片組件，其中，所述引導(dǎo)面是凹的，具有沿其中央部分的頂點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的刀片組件，其中，所述可縮回的引導(dǎo)件具有延伸通過所述頂點(diǎn)的凹口，所述刀片的穿刺點(diǎn)延伸超出所述凹口，以刺穿所述管道。
4.如權(quán)利要求1所述的刀片組件，其中，所述可縮回的引導(dǎo)件包括一對角鏈，所述角鏈操作性地連接到所述刀片 的接合端。
5.如權(quán)利要求1所述的刀片組件，其中，所述可縮回的引導(dǎo)件包括能夠沿所述刀片的接合端定位的脆性材料，當(dāng)所述刀片接合所述管道時，所述脆性材料能夠從所述刀片釋放。
6.如權(quán)利要求1所述的刀片組件，其中，所述可縮回的引導(dǎo)件包括剪式鏈接臂。
7.如權(quán)利要求6所述的刀片組件，其中，所述剪式鏈接臂包括一對十字板，所述十字板在其中具有狹槽，銷延伸通過所述狹槽，以在其間可滑動地移動。
8.如權(quán)利要求1所述的刀片組件，其中，所述可縮回的引導(dǎo)件包括防滑板，至少一個臂可樞轉(zhuǎn)地連接到所述防滑板。
9.如權(quán)利要求1所述的刀片組件，其中，所述可縮回的引導(dǎo)件包括防滑板，其上具有可在所述管道周圍脹大的氣袋。
10.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的刀片組件，還包括唇緣，用于選擇性地釋放所述可縮回的引導(dǎo)件，以在用于接合所述管道的引導(dǎo)位置和在所述刀片的接合端后方縮回一距離處的切割位置之間移動。
11.一種用于剪切穿透地層的井眼的管道的防噴器，所述防噴器包括: 殼體，具有通過其中的、用于接收所述管道的孔；以及 一對刀片組件，這對刀片組件均包括如權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的刀片組件。
12.如權(quán)利要求11所述的防噴器，其中，這對刀片組件中的每個刀片組件的可縮回的引導(dǎo)件是相同的。
13.如權(quán)利要求11所述的防噴器，其中，這對刀片組件中的每個刀片組件的可縮回的引導(dǎo)件是不同的。
14.如權(quán)利要求11、12或13所述的防噴器，其中，這對刀片組件中的每個刀片組件的刀片是相同的。
15.如權(quán)利要求11、12或13所述的防噴器，其中，這對刀片組件中的每個刀片組件的刀片是不同的。
16.如權(quán)利要求11至15任一項(xiàng)所述的防噴器，還包括至少一個致動器，用于致動每個刀片組件中的閘板塊。
17.一種使用如權(quán)利要求11至16任一項(xiàng)所述的防噴器剪切穿透地層的井眼的管道的方法，所述方法包括: 通過每個可縮回的引導(dǎo)件的引導(dǎo)面將所述管道推到所述防噴器中的期望位置，同時在所述管道周圍將各閘板塊從非接合位置移向接合位置； 沿所述閘板塊可滑動地移動所述可縮回的引導(dǎo)件；以及 當(dāng)所述閘板塊移到接合位置時，使所述管道與這對刀片切割地接合。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括選擇性地釋放所述可縮回的引導(dǎo)件，以在用于接合管道的引導(dǎo)位置和位于刀片的接合端后方一距離處的切割位置之間移動。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括朝向所述引導(dǎo)位置偏置所述可縮回的引導(dǎo)件。
20.如權(quán)利要求17、18或19所述的方法，其中，所述推動包括沿所述可縮回的引導(dǎo)件的彎曲表面朝向沿其中心的頂點(diǎn)推動所述管道。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述推動還包括通過所述可縮回的引導(dǎo)件使所述管道前進(jìn)到所述防噴器的中央部分。
22.如權(quán)利要 求17所述的方法，其中，所述刀片組件均可定位在所述管道的相對兩側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供了通過防噴器剪切穿透地層的井眼的管道的技術(shù)。防噴器具有殼體，殼體具有穿過其中的、用于接收管道的孔。該技術(shù)涉及刀片組件，刀片組件包括閘板塊，可在管道周圍在非接合位置和接合位置之間移動；刀片，由閘板塊支承，用于切割地接合管道；以及可縮回的引導(dǎo)件，由閘板塊支承，并可沿閘板塊可滑動地移動?？煽s回的引導(dǎo)件具有引導(dǎo)面，用于當(dāng)閘板塊移向接合位置時將管道推到防噴器中的期望位置。
文檔編號E21B33/06GK103249907SQ201180057397
公開日2013年8月14日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者F.B.斯普林格特, C.D.約翰遜, S.E.彼得斯, E.T.恩斯利 申請人:國民油井華高公司