增強器閘板防噴器的制造方法
【專利說明】増強器閘板防噴器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年8月I日提交的申請序列號為61/861,095的共同待審美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用并入本申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]在本公開范圍內(nèi)可用的實施例一般涉及防噴器(“Β0Ρ”)，例如，能夠結(jié)合地下和/或海底井眼使用的那些，以及更具體地，涉及適用于當被驅(qū)動時提供加強/增強壓力至其閘板(ram)的防噴器。
【背景技術(shù)】
[0004]BOP通常用于在石油和天然氣井中以及其它地下勘探和生產(chǎn)活動中的井控，尤其是在遭遇井壓的鉆井作業(yè)、完井作業(yè)以及烴(或其它物質(zhì))的生產(chǎn)期間。在大多數(shù)進行石油和天然氣鉆井作業(yè)的區(qū)域，使用BOP是法律所要求的。
[0005]BOP在石油和天然氣工業(yè)中已經(jīng)使用將近一個世紀，如在美國專利N0.1,569,247中所述，該專利的全部內(nèi)容通過引用并入本申請。傳統(tǒng)的BOP采用徑向?qū)χ玫囊簤洪l板塊(ram block)。當液壓流體推進在每一閘板模塊內(nèi)部在多個閘板內(nèi)配置的活塞中時，多個閘板匯集(例如，朝向內(nèi)的方向移動)，通常彼此接觸以密封一井眼。雖然可使用閘板切斷和/或移動一管件，或圍繞一管件密封，但是多種類型的BOP都可用來密封一井，而不依賴于該井眼是否包括一管件?？刂凭壑胁幌胍蛘咭馔獾膲毫τ诰S持安全的工作環(huán)境以及安全的設(shè)備來說是極其重要的，并且保護了環(huán)境和儲藏。
[0006]不同類型的BOP已經(jīng)經(jīng)過多年的發(fā)展，以解決各種鉆井方案中的不同問題。在近海石油和天然氣工業(yè)中的標準做法是使用多個BOP的高“堆疊”，其類型、結(jié)構(gòu)以及特征裕度(redundancy)可以不同。
[0007]在石油和天然氣工業(yè)中的標準做法包括使用閘板型防噴器。在可能遇到最高、最危險的壓力的情況下，閘板型防噴器通常被視為可靠的。自從20世紀20年代第一代BOP的發(fā)展以來，閘板型BOP的設(shè)計/結(jié)構(gòu)變化很小，至少就機械功能而言是這樣，并且這些變化一般局限于增加液壓力和現(xiàn)代控制。徑向?qū)χ玫拈l板塊，即放置在井眼的相對側(cè)上并且容納在BOP殼體中的閘板塊，一般通過液壓驅(qū)動來“閉合”，并且在井眼的中心處接觸，以提供抗井眼壓力的密封。在該閉合操作中，可圍繞井眼中的任意管件形成一密封，如果使用全封閉閘板塊(例如，沒有管件)，則通過閘板之間的接觸形成密封，或者當使用剪切閘板時，例如用于剪切和密封一個或多個管件，則通過閘板之間的接觸形成密封。閘板一般包括閘板塊密封表面，其由可延伸的、可膨脹的、可擠壓的橡膠、或在其端部上的橡膠“封隔器(packers)”形成，其形成為具有所需的形狀和彈性以形成圍繞管件的密封，或者在剪切或沒有管件的情況下，形成抵靠一對置閘板的密封。
[0008]容納閘板腔和閘板塊的BOP殼體具有一開放的中心，用于將管件放置在井眼上方并且提供用于管件的空間，該管件比如鉆柱，其可穿過BOP殼體并且進入井眼或者在井眼上方。最近，為了在驅(qū)動期間產(chǎn)生足夠的壓力以剪切具有顯著強度的管件，活塞在閘板中的移動需要大量的外部空間一一足夠用于放置大型液壓缸以及因此足夠放置大量液壓流體的顯著的外部空間?？梢娫撍璧目臻g為大體上線性的液壓缸的橫向延伸的形式，其遠離主BOP殼體，橫向或垂直于主BOP殼體，并且與對置的閘板塊相對。將處于壓力作用下的液壓流體引入缸體來朝向閉合位置驅(qū)動閘板。因此，大型缸體以及外殼(從閘板塊朝相反方向、從BOP殼體向外橫向延伸)對于傳統(tǒng)BOP的功能是至關(guān)重要的。這些液壓缸及其外殼需要在兩橫向方向上的大量空間并且為了增加用于執(zhí)行閉合操作所必要的作用力，需要增加很大的質(zhì)量至整個Β0Ρ。因此，傳統(tǒng)BOP空間占用大且笨重，需要全面的規(guī)劃以及功能強大的設(shè)備來將其放置在井眼上方。
[0009]美國專利7，779，918(其全部內(nèi)容通過引用并入本申請)描述了一種緊湊的井眼控制裝置，在一“閉合”操作中，該裝置采用液壓活塞驅(qū)動連桿，進而推動閘板合在一起。該井眼控制裝置似乎提供了一種雖然機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜但相對緊湊的裝置，用于切斷隔水管內(nèi)的小直徑管件，例如所引用的工作柱，但主要僅適合用于在直徑相對小的管件上進行的操作。
[0010]美國專利8，353，338(其全部內(nèi)容通過引用并入本申請)描述了一種可選的裝置，該裝置向外液壓移動一剪切組件，其中該剪切組件的后緣，而不是前緣，稍微移動穿過井眼并且執(zhí)行一管件的剪切。如所述，在密封和剪切操作中，傳統(tǒng)的閘板BOP使用剪切組件的前緣，該前緣進行向內(nèi)或向外并且接著稍微穿過井眼的移動。
[0011]應(yīng)當指出，管件剪切(以及產(chǎn)生的密封)操作比起其它BOP閉合操作需要更大的作用力。通常，剪切操作所需的增加的能量通過增加增壓缸至現(xiàn)有閘板液壓缸的末端產(chǎn)生。所增加的增壓缸增加了質(zhì)量并且進一步增大了本來就已經(jīng)很大了的BOP的空間占用。
[0012]帶法蘭的、螺栓緊固的“保護罩(bonnet)”、或鉸接“門”(具有連續(xù)的(從法蘭或門)延伸的液壓缸殼體)是傳統(tǒng)BOP缸附接至BOP殼體所使用的通常裝置。如前所述，該帶法蘭的或鉸接的殼體從主BOP殼體垂直或橫向向外延伸。此類保護罩通常使用許多大的、重的螺栓來螺栓連接至BOP主體，而鉸接門則通過大鉸鏈連接至BOP主體。移除螺栓和/或鉸鏈非常耗時費力。近年來，采用不同鎖定機構(gòu)的“無螺栓”門已經(jīng)得到了發(fā)展，雖然安裝在門上的大鉸鏈仍然占用大量空間，這由于打開門所需的大擺弧空間而加劇。在某些情況下，大鉸鏈門所占據(jù)的空間可能會妨礙到其它設(shè)備的放置和/或服務(wù)力度。
[0013]閘板BOP通常使用BOP主體中“打開的”和“閉合的”接口以引導(dǎo)液壓流體至閘板并且分別朝打開的或閉合的位置驅(qū)動它們。隨著流體進入活塞-閘板-軸組件一側(cè)上的閘板缸的一端，其將使容納在活塞另一側(cè)的缸體中的流體流動。BOP設(shè)計為具有合適的接口、通道以及收集器，以適應(yīng)在打開位置和閉合位置之間驅(qū)動BOP的流體流動。需要時，閉合操作閉合閘板，而當認為合適以及安全時，“打開”操作將閘板縮回至打開位置。
[0014]雖然由于具有相當多的移動部件和磨損部件而笨重，但是傳統(tǒng)BOP還是相對可靠的。傳統(tǒng)BOP用于傳輸密封或剪切力的動力與BOP的大小密切相關(guān)，可傳輸?shù)淖饔昧Φ脑黾訒?dǎo)致BOP空間占用的顯著增加。由于現(xiàn)代的井會被鉆得很深并遭遇非常明顯的壓力，在陸上以及近海的海底安裝中都是這樣，多個BOP以及BOP堆疊正變得極其重并且占用相當多的空間。然而，即使使用傳統(tǒng)BOP的大小和動力，嚴重的壓力相關(guān)的油田事故和災(zāi)難仍然困擾著該行業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本公開的范圍內(nèi)可使用的實施例涉及用于通過液壓和/或氣體輔助操作來控制、密封和/或剪切以及密封井眼管件的方法，以及可使用此類方法的裝置(例如，防噴器)。實施例中的BOP可使用比傳統(tǒng)BOP更少且更簡單的部件，但能對其閘板施加相同或更大的作用力，比起傳統(tǒng)的BOP殼體、缸體、螺栓緊固的保護罩和/或鉸接門，顯著減少了裝置的重量及空間占用。例如，本公開的范圍內(nèi)可使用的實施例無需保護罩或門就可使用。進一步地，在本公開的范圍內(nèi)可使用的實施例包括在幾乎任何情況下都具有基本故障安全保護的Β0Ρ。
[0016]在一實施例中，防噴器可包括集成的、自備的壓力增強器，該增強器可用于傳輸超出傳統(tǒng)替代物所能提供的作用力/壓力至BOP閘板。倘若液壓動力由于任何原因而不可用時，一個或多個實施例可包括與增強器連通的氣體存儲器，該氣體存儲器適用于釋放氣體來對增強器施加足夠的壓力，以獨立執(zhí)行密封和/或剪切操作。在一實施例中，BOP可提供緊湊的空間占用和/或重量，例如通過不使用保護罩或門，從而消除使用與保護罩以及門一起使用的笨重的螺栓和/或類似的連接功能件。例如，在一實施例中，可使用單個鎖定銷或螺桿以接觸閘板模塊，實現(xiàn)對閘板進行有效的維護，同時減少該裝置的整體重量以及空間占用。這種結(jié)構(gòu)、重量以及占用空間的減少能夠通過使用與傳統(tǒng)驅(qū)動閘板不同的方法來實現(xiàn)。
[0017]在一實施例中，增強器可以是在BOP殼體內(nèi)集成并且封閉的部件。在使用中，該增強器能夠?qū)崿F(xiàn)施加增強的液壓壓力，例如，通過使用活塞、柱塞和/或類似構(gòu)件，這些構(gòu)件具有表面積不同的側(cè)面，以將在該增強器第一側(cè)面處接收的壓力倍增，并且將此倍增的作用力施加至