專利名稱：閘板防噴器位置感測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的實(shí)施例總體上涉及閘板防噴器的儀器。更具體 地，本文公開的實(shí)施例涉及閘板防噴器中閘板的位置，速度和運(yùn)動(dòng)率 的直接測量。
背景技術(shù)：
井控是油氣勘探的一個(gè)重要方面。例如，當(dāng)鉆井時(shí)，安全 設(shè)備必須放置到位以防止與鉆井活動(dòng)有關(guān)的意外事件引起的人員受 傷和裝置受損。鉆井過程包括穿透各種地下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)或"層"。有時(shí)候 井眼會(huì)穿透形成壓強(qiáng)大致高于井眼保持壓強(qiáng)的層中。當(dāng)這種情況發(fā)生 時(shí)，這口井就被稱作是發(fā)生了 "井涌"。形成的流體(可以是液體、 氣體或兩者的混合)流入井眼通常會(huì)造成壓強(qiáng)增大并伴隨有井涌。較 高壓強(qiáng)的井涌會(huì)從井眼的進(jìn)入點(diǎn)沿井孔向上(從高壓區(qū)向低壓區(qū))傳 播。如果允許井涌傳播到地表面，鉆井流體、井具及其他鉆井設(shè)備就 會(huì)被噴出井眼。這種"井噴'，會(huì)對鉆井裝置(例如包括鉆機(jī))造成嚴(yán) 重的損壞或?qū)е裸@井人員的傷亡。由于有井噴的危險(xiǎn)，因此在地表面或深水鉆井裝備海底的 井口以上安裝已知為防噴器的設(shè)備，以便于有效地密封井眼直到可進(jìn) 行有效措施來控制井涌。防噴器可以被啟動(dòng)使得井涌被充分控制并使 其從系統(tǒng)中"向外循環(huán)"。有幾種類型的防噴器，其中最為常用的是 閘板防噴器與環(huán)形防噴器(包括球形防噴器)。閘板防噴器典型地具有本體和至少一對水平相對的罩蓋。 罩蓋通常通過圍繞其周邊的例如螺栓固定到本體上?？商鎿Q地，罩蓋 可通過鉸鏈和螺栓固定到本體上，使得罩蓋可被轉(zhuǎn)動(dòng)到 一側(cè)進(jìn)行維 護(hù)。每個(gè)罩蓋的內(nèi)部是活塞驅(qū)動(dòng)的閘板。閘板可以是管式閘板(啟動(dòng) 時(shí)，運(yùn)動(dòng)到與鉆管和井具接合并包圍鉆管和井具以密封井眼)，或剪 切閘板(啟動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)到與井眼內(nèi)的任何鉆管或井具接合并對其進(jìn)行 物理剪切)。或是全封閉閘板(啟動(dòng)時(shí)，像閘門閥一樣封閉井孔)。閘板典型地彼此相對定位，無論是管式閘板，剪切閘板或是全封閉閘板， 閘板典型地在井眼中心附近相互貼靠進(jìn)行密封，從而完全密封住井 眼。閘板大體上由鋼構(gòu)成并在密封表面上設(shè)有彈性部件。閘板 塊(ram block)可用于允許其密封井眼的各種構(gòu)造。管式閘板典型地 在中間具有對應(yīng)于孔洞中的管直徑的圓形開口 ，從而當(dāng)管在孔洞中時(shí) 密封住井；然而，這些管式閘板只能有效密封有限范圍的管直徑?？?變井孔閘板被設(shè)計(jì)用于密封更大范圍的管道直徑。各種閘板塊還可在 防噴器中更換，以允許井操作者為特定孔洞部分或正在進(jìn)行的工作優(yōu) 化防噴器構(gòu)造。閘板式防噴器的例子在美國專利No. 6,554,247, No. 6,244,560, No. 5,897,094, No. 5,655,745,和No. 4,647,002中被公開， 其中每個(gè)專利都通過引用被全文并入本文。知道井況對于保持井的正常工作和預(yù)測將發(fā)生問題是非 常重要的。通過這些參數(shù)，井可被更有效地監(jiān)測從而可保持安全狀況。 此外，當(dāng)檢測到不安全狀況時(shí)，井可手動(dòng)或自動(dòng)地適時(shí)開始關(guān)閉。例 如，防噴器腔內(nèi)的壓強(qiáng)和溫度傳感器可指示或預(yù)測不安全的狀況。這 些和其他信號作為控制信號顯示在井操作者使用的控制臺上。例如， 井操作者可通過調(diào)節(jié)鉆管的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，鉆頭上的向下壓強(qiáng)和鉆井液的 循環(huán)泵而影響井的狀況。此外，當(dāng)希望關(guān)閉防噴器閘板時(shí)，對于操作 者來說準(zhǔn)確地知道每個(gè)閘板的位置是很有用的。 —種過去采用的發(fā)出位于封閉外殼(未必是防噴器殼體) 中的部件相對位置的信號指示的設(shè)備是電位器式傳感器。這種設(shè)備采 用 一個(gè)或更多個(gè)感測器，該感測器容易磨損并且在惡劣環(huán)境下不準(zhǔn) 確。而且，這種感測器容易從不論是否被跟蹤的表面上抬起，這導(dǎo)致 了不準(zhǔn)備。還有，動(dòng)力的損失經(jīng)常導(dǎo)致失真的讀數(shù)，因?yàn)檫@些設(shè)備工 作將特殊的轉(zhuǎn)數(shù)或?qū)Ь€部段相關(guān)的值遞增地加或減到之前的值。而 且，例如這些的設(shè)備是眾所周知的較差高速裝置。因此，電位測量對 于準(zhǔn)確確定閘板運(yùn)動(dòng)的位置參數(shù)是沒有用的。此外，電位器式傳感器 不適用于高速應(yīng)用，因此電位器式傳感器在閘板監(jiān)測應(yīng)用中很少使用 或不使用。另外，僅測量中間運(yùn)動(dòng)的遞增測量裝置具有以下固有缺 點(diǎn)當(dāng)發(fā)生動(dòng)力故障時(shí)必須重新設(shè)定至基線，以及伴隨連續(xù)測量產(chǎn)生的沒有精確度。為了提高測量閘板位置的準(zhǔn)確度，磁致伸縮感測器被用于
監(jiān)測和/或控制閘板的位置。如通過引用并入的美國專利No. 5，320，325和No. 5,407,172所描述的，閘板的活塞驅(qū)動(dòng)臂與固定的可 磁化波導(dǎo)管平行放置。磁體組件圍繞波導(dǎo)管并附接到托架臂，所述托 架臂附接到活塞尾部。在美國專利No. 7，023，199， 7,121,185和6,509,733中，磁 致伸縮感測器安裝在感測器端口的內(nèi)部開口中。感測器具有延伸至活 塞本體的內(nèi)腔并可伸縮地容納于活塞和桿組件的桿通道中的壓強(qiáng)管。在上述每個(gè)專利中，磁致伸縮感測器的定位都不是最佳。 例如，在美國專利No. 7,023,199中，因?yàn)楦袦y器延伸至缸體的腔中， 在感測器單元上進(jìn)行維護(hù)必須要求閘板不工作。盡管不進(jìn)入缸體的腔 中，感測器和使用美國專利No. 5,320,325中的托架臂的附接會(huì)導(dǎo)致閘 板位置的不準(zhǔn)確測量并會(huì)增加閘板防噴器的制造成本。因此，本發(fā)明特征在于提供一種精確測量防噴器閘板或閘 板活塞的定位或位置的改進(jìn)裝置。因此，需要一種精確測量防噴器閘板或閘板活塞的定位或 位置的改進(jìn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
—方面，本公開涉及一種監(jiān)測施加到防噴器閘板上的缸體 壓強(qiáng)的方法，所述方法包括以磁致伸縮感測器感測防噴器閘板的相 對位置；將來自磁致伸縮感測器的信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集設(shè)備；以壓強(qiáng) 感測設(shè)備感測施加到閘板上的缸體壓強(qiáng)；將來自壓強(qiáng)感測設(shè)備的信號 發(fā)送至數(shù)據(jù)采集設(shè)備；并且以數(shù)據(jù)采集設(shè)備記錄作為感測到的相對位 置的函數(shù)的感測到的缸體壓強(qiáng)。另一方面，本公開涉及一種測試防噴器部件的方法，所述 方法包括對防噴器進(jìn)行循環(huán)測試；在循環(huán)測試中于選定位置感測并記 錄施加到防噴器閘板上的缸體壓強(qiáng)；并且在循環(huán)測試中以磁致伸縮感 測器感測并記錄閘板位置。另一方面，本公開涉及一種確定井口部件運(yùn)動(dòng)的方法，所 述方法包括以磁致伸縮感測器感測所述井口部件的相對位置；將來自磁致伸縮感測器的信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集設(shè)備；相對于選定的時(shí)間間 隔，以數(shù)據(jù)采集設(shè)備記錄井口部件的相對位置；并且將記錄的井口部 件的位置與工作數(shù)據(jù)相比較以確定相對位置是否是所期望的。另一方面，本7>開涉及一種閘一反式防噴器，其包括本體； 穿過本體的豎直孔；與豎直孔相交的穿過本體的水平孔；置于本體相 對側(cè)的水平孔中的 一對閘板組件，其中閘板組件適用于受控地水平運(yùn) 動(dòng)到豎直孔和從豎直孔受控地水平運(yùn)動(dòng)出，其中每個(gè)閘板組件包括液 壓活塞，該活塞在第一端連接到閘板塊，在第二端連接到活塞尾部； 延伸進(jìn)入至少一個(gè)活塞尾部的孔中的磁致伸縮波導(dǎo)管；置于至少一個(gè) 活塞尾部上的永磁體；磁致伸縮波導(dǎo)管包括導(dǎo)線以接收來自傳感器的 詢問脈沖，其中詢問脈沖響應(yīng)于永磁體關(guān)于波導(dǎo)管的相對位置產(chǎn)生螺 旋返回信號；其中傳感器配置用于接收螺旋返回信號并輸出對應(yīng)于至 少 一個(gè)活塞尾部的閘板塊位置。另一方面，本/>開涉及一種確定閘壽反的相對位置的方法， 所述方法包括在活塞尾部的孔內(nèi)相互接合磁致伸縮波導(dǎo)管；以固定到 活塞尾部的至少 一個(gè)永磁體縱向磁化波導(dǎo)管的 一部分；對位于波導(dǎo)管 內(nèi)側(cè)的導(dǎo)線施以脈沖以產(chǎn)生環(huán)向磁場，其中當(dāng)環(huán)向磁場遇到波導(dǎo)管縱 向磁化部分時(shí)產(chǎn)生返回信號；并且從返回信號確定閘板的相對位置。另一方面，本公開涉及一種向閘板防噴器添加儀器的方 法，所述方法包括移走缸蓋封閉件；從液壓閘板活塞移走活塞尾部； 安裝更換的活塞尾部，所述更換的活塞尾部包括孔；安裝更換的缸蓋 封閉件，所述更換的缸蓋封閉件包括儀器端口；將磁體組件附接到活 塞尾部；并且將磁致伸縮感測器設(shè)置從更換的缸蓋封閉件中，使得磁 致伸縮感測器配置成隨著液壓閘板活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)而接合和脫離活塞 尾部孔。根據(jù)下面的描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的其他方面和優(yōu) 點(diǎn)將變得更加清楚。


圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的閘板防噴器的局部剖視圖。
圖2是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的閘板防噴器罩蓋組件的剖 視圖。
圖3是圖2的閘板防噴器罩蓋組件的一部分的詳細(xì)視圖。
圖4描繪了一幅曲線圖，其根據(jù)本公開的實(shí)施例顯示了作 為閘板間隙的函數(shù)的缸體壓強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式
—方面，本文公開的實(shí)施例涉及閘板防噴器，其包括用于 確定防噴器內(nèi)閘板位置的儀器。另一個(gè)方面，本文公開的實(shí)施例涉及 用于確定閘板防噴器中閘板的位置，速度，或關(guān)閉率的方法。圖1示出了閘板式防噴器10。所示井管12穿過防噴器10 本體16的中心豎直孔14，所述井管12可為位于被鉆井頂部的鉆柱的 一部分或者為油或氣產(chǎn)物下的井的生產(chǎn)管柱的一部分。本體16可包 括橫向于孔14的、相對的水平通道18。水平通道可向外延伸至連接 到本體16的罩蓋17。在通道18中工作的是由在各自缸套23中的液 壓活塞22驅(qū)動(dòng)的閘板20,所述缸套23位于罩蓋17向外連接的各自 液壓缸體19中?；钊?2可使閘才反20在水平通道18中來回往復(fù)運(yùn)動(dòng) 從而相對于管道12的表面在閘板20面上打開或關(guān)閉封隔器或耐磨墊 片24。液壓流體連接部(未示出)連同打開室25和關(guān)閉室26 —起工 作以定位閘板20。如所示，閘板防噴器10可包括連接到活塞22的尾部部分 28?；钊?2的尾部28在缸蓋30內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述缸蓋30可螺栓連 接或以其他方式連接到缸體19。如上所述，希望知道閘板20的位置或?yàn)殚l板20定位。這 可通過將磁致伸縮感測器部件定位在液壓缸蓋封閉件(其連接到圖1 所示的缸體19)內(nèi)而實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到本文公開的實(shí)施 例可廣泛應(yīng)用于任何閘板式防噴器，甚至更廣泛地應(yīng)用于任何采用間 板的設(shè)備。圖2和3示出了根據(jù)本文公開的實(shí)施例的缸蓋與感測器裝 備。缸蓋30可通過螺紋連接，焊接，法蘭連接或本領(lǐng)域中已知的任 何其他連接而連接到缸體19?；钊?2 (在其完全打開的位置示出) 可連接到活塞尾部28,所述活塞尾部28具有至少部分延伸穿過活塞 尾部28的活塞尾部孔32。磁體組件38可與活塞尾部28同心并且通 過螺釘40附接到活塞尾部28 (在一些實(shí)施例中為非磁性螺釘)。墊圏42 (例如O型墊圈)可放置在磁體組件38和活塞尾部28之間。石茲體組件38可包括兩個(gè)或更多個(gè)永i茲體。在一些實(shí)施例 中，/磁體組件38包括三個(gè),茲體；在其他實(shí)施例中則包括四個(gè)》茲體， 在另外的實(shí)施例中則可包括多于四個(gè)》茲體。固定的波導(dǎo)管44可位于缸蓋30內(nèi)，并可至少部分延伸進(jìn) 入活塞尾部28的活塞尾部孔32。優(yōu)選地，活塞尾部28與波導(dǎo)管44 徑向隔開從而不干擾活塞22的運(yùn)動(dòng)或引起波導(dǎo)管44上的磨損。類似 地，磁體組件38可與波導(dǎo)管44徑向隔開。在選定的實(shí)施例中，》茲體 組件38的磁體可處于橫向于波導(dǎo)管44的平面中。另外，導(dǎo)電元件或?qū)Ь€(未示出)可定位成穿過波導(dǎo)管44 的中心。導(dǎo)線和波導(dǎo)管可通過連通端口 48連接到位于缸蓋30外部的 傳感器46。傳感器46還可包括向?qū)Ь€發(fā)出詢問電流脈沖的適合裝置。位于缸蓋30和液壓缸體19之間的O型環(huán)可密封以防泄 露。O型環(huán)還可用于密封連通端口 48與傳感器46之間的連接。當(dāng)閘板20軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞尾部28和,茲體組件38軸向 運(yùn)動(dòng)相同的量。因此，通過置于其中的磁致伸縮感測器的工作，能夠 在連續(xù)的基礎(chǔ)上確定閘板20的位置。關(guān)于磁致伸縮感測器的工作，磁致伸縮指的是一些金屬 (例如鐵或鎳或鐵鎳合金)當(dāng)被置于磁場中時(shí)會(huì)伸展或收縮。當(dāng)磁體 組件38關(guān)于波導(dǎo)管44縱向平移時(shí)，磁致伸縮波導(dǎo)管44在外部磁體 組件38內(nèi)可具有縱向磁化區(qū)域。如上所述，磁體組件38包括永磁體， 所述永磁體在橫向于波導(dǎo)管44的平面中可位于相互隔開的均勻間隔 位置上，并且相對于波導(dǎo)管44表面徑向等距隔開。磁體組件38產(chǎn)生 了可縱向f茲化波導(dǎo)管44 一定區(qū)域的外部》茲場。波導(dǎo)管44圍繞沿其軸線定位的導(dǎo)線(未示出)。該導(dǎo)線可 被周期性施以脈沖或以本領(lǐng)域中眾所周知的方式以電流詢問，例如通 過位于封閉件30外側(cè)的傳感器46。這種電流產(chǎn)生了繞導(dǎo)線和波導(dǎo)管 44的環(huán)向f茲場。當(dāng)環(huán)向^茲場與；茲體組件38所產(chǎn)生的》茲場相交時(shí)，在 波導(dǎo)管44中感測出螺旋磁場，從而產(chǎn)生了向波導(dǎo)管44兩端傳播的聲 波脈沖。在波導(dǎo)管44端部的適合阻尼器(未示出)可防止脈沖的回 聲混響的發(fā)生。然而，在傳感器端部或頭部，螺旋波轉(zhuǎn)化為波導(dǎo)扭轉(zhuǎn)， 其將橫向應(yīng)力施加到連接至波導(dǎo)管44的非常薄的磁致伸縮帶上。已知為維拉里效應(yīng)的現(xiàn)象導(dǎo)致穿過感測線圈的磁體磁鏈被在所述帶上
的傳播應(yīng)力波擾亂并跨線圏產(chǎn)生電壓。傳感器46還可為了計(jì)量或控 制目的增大此電壓。因?yàn)殡娏髅}沖以接近光速傳播，而聲波脈沖僅以大概聲速 傳播，相比頭部端電子設(shè)備產(chǎn)生電脈沖的時(shí)間，頭部端傳感器接收每 個(gè)脈沖的時(shí)刻之間存在時(shí)間間隔。這個(gè)時(shí)間間隔是外部f茲體組件38 離管的傳感器端的距離的函數(shù)。通過仔細(xì)測量時(shí)間間隔并除以管的傳 播速率，可確定磁體組件離管的頭部端的絕對距離。在信號丟失的情況下，信息沒有丟失，因而任何讀數(shù)都不 需要重新歸零或重新復(fù)位。讀數(shù)完全由磁體組件38相對于傳感器46 的位置確定。通過知道了閘板的絕對位置，就可以確定閘板是否完全關(guān) 閉，閘板是否被抬起，閘板前面的封隔器或耐磨墊片磨損到了什么程 度，以及活塞機(jī)構(gòu)中的反沖或磨損到了什么程度。通過連續(xù)詢問脈沖， 可以測量活塞關(guān)閉速率或速度，以及活塞的運(yùn)動(dòng)率或者加速和減速率。本文所使用的"閘板間隙"指的是防噴器的水平相對的閘 板之間的平移間隙。在選擇的實(shí)施例中，閘板間隙可通過確定每個(gè)閘 板的絕對位置(因而使得閘板間的相對距離被計(jì)算出來)而計(jì)算并記 錄。在選擇的實(shí)施例中，防噴器閘板位置可使用類似于圖2和3中示 出的缸體和感測器裝備，或使用本領(lǐng)域中已知的任何其他儀器機(jī)構(gòu)而 確定。此外，閘板的相對位置可發(fā)送至可用于計(jì)算并記錄防噴器閘板 間隙的數(shù)據(jù)采集設(shè)備。在選定的實(shí)施例中，閘板間隙可由測量或計(jì)算 出的兩個(gè)閘板之間的間隔距離(例如英寸，厘米等)量化。此外，本文所使用的"缸體壓強(qiáng)，，指的是施加到活塞上的 液壓值，所述活塞被配置用于關(guān)閉防噴器閘板。這樣，可在各個(gè)位置 (例如在不同閘板間隙)測量缸體壓強(qiáng)值并記錄。這樣，根據(jù)本文公 開的實(shí)施例的防噴器可包括壓強(qiáng)傳感器或被配置用于感測缸體壓強(qiáng) 的任何其他設(shè)備。此外，壓強(qiáng)感測設(shè)備可發(fā)送信號到數(shù)據(jù)采集設(shè)備以 記錄在選定位置的缸體壓強(qiáng)?？商鎿Q地，力傳感器可用于給出并記錄實(shí)際的閘板力，其 中閘板力是缸體壓強(qiáng)的函數(shù)。為了本公開的目的，缸體壓強(qiáng)與閘板力可互換地使用，因?yàn)殚l板力可定義為缸體壓強(qiáng)乘以閘板活塞的橫截面積?，F(xiàn)在參照4，示出了一幅曲線圖，其根據(jù)本公開的實(shí)施例 示出了作為閘板間隙的函數(shù)的缸體壓強(qiáng)。圖4所示的數(shù)據(jù)是以防噴器 閘板剪切各種形狀和尺寸的纜線和管時(shí)觀測到的。此數(shù)據(jù)可使用前述 的任何設(shè)備和方法測量并記錄。曲線圖中包括數(shù)據(jù)點(diǎn)和曲線，并且有 助于理解圍繞物體關(guān)閉閘板的周圍情況。曲線是以防噴器閘板剪切各種纜線和管時(shí)觀測到的數(shù)據(jù) 點(diǎn)所組成的。曲線100示出了以新的"閘板塊"對剪切接頭(Shear Sub ) 進(jìn)行剪切時(shí)觀測到的數(shù)據(jù)，其中閘板塊是附接到閘板的部件，所述閘 板配置用于剪切延伸穿過防噴器的物體。類似地，曲線200示出了以 已用過的閘板塊對剪切接頭進(jìn)行剪切時(shí)觀測到的數(shù)據(jù)。曲線300描繪 了剪切5.5英寸厚壁管時(shí)觀測到的數(shù)據(jù)，曲線500描繪了以防噴器剪 切3.5英寸管和纜線時(shí)觀測到的數(shù)據(jù)。最后，曲線600示出了以防噴 器剪切只有纜線時(shí)觀觀'j ^ ij的數(shù)據(jù)。另外，曲線圖反映的數(shù)據(jù)點(diǎn)可表示當(dāng)防噴器閘板圍繞物體 關(guān)閉時(shí)某些事件發(fā)生。尤其地，數(shù)據(jù)點(diǎn)401表示在接觸物體之后缸體 壓強(qiáng)開始超過操作者關(guān)閉壓強(qiáng)的位置。此外如所示的，曲線圖中數(shù)據(jù) 點(diǎn)402可表示需要剪切穿過防噴器的管和/或纜線的缸體壓強(qiáng)。此外， 數(shù)據(jù)點(diǎn)402可表示當(dāng)管和/或纜線被剪切時(shí)閘板的位置。本文所使用的 "剪切壓強(qiáng)"是需要開始剪切管和/或纜線的缸體壓強(qiáng)值。數(shù)據(jù)點(diǎn)403 可表示閘板接觸柔性元件(例如密封件)的位置。數(shù)據(jù)點(diǎn)404可表示 當(dāng)閘板相互接觸時(shí)的位置和缸體壓強(qiáng)。數(shù)據(jù)點(diǎn)405可表示從閘板和密 封件接觸開始增加的缸體壓強(qiáng)，由此意味著閘板完全關(guān)閉。在一個(gè)實(shí)施例中，防噴器可包括類似于圖2和3中所示的 缸體、閘板和感測器裝備。防噴器可通過多次打開和關(guān)閉閘板而進(jìn)行 循環(huán)測試。 一次循環(huán)可包括完全打開和關(guān)閉閘板一次。循環(huán)測試是本 領(lǐng)域中已知的方法，其可用于評估被測試部件的可靠性。當(dāng)防噴器進(jìn) 行循環(huán)測試時(shí)，包括在選定位置(即，閘板間隙)的缸體壓強(qiáng)的數(shù)據(jù) 可在每次循環(huán)中被測量并記錄。此數(shù)據(jù)然后可被編譯以顯示防噴器部 件(例如，密封件，封隔器，耐磨板和鎖定機(jī)構(gòu))在循環(huán)中如何反應(yīng) 或運(yùn)動(dòng)。這種數(shù)據(jù)可用于確定何時(shí)需要更換或改造部件。更換防噴器
14部件的原因可包括，但不限于，過度的反沖和磨損。行業(yè)中其他井口部件會(huì)受到長時(shí)間運(yùn)動(dòng)的影響。井口部件 可包括例如井口連接器，故障安全閥，搶盒楔塊(pod wedge )，分流 器鎖定件，堆疊安裝的聚積瓶，以及本領(lǐng)域已知的任何其他部件。在 一個(gè)實(shí)施例中，包括磁致伸縮感測器的感測器裝備可用于確定至少一 個(gè)井口部件的位置。磁致伸縮感測器可向數(shù)據(jù)采集設(shè)備發(fā)送信號，然 后數(shù)據(jù)采集設(shè)備可記錄所述至少一個(gè)井口部件的位置。磁致伸縮感測 器可在選定的時(shí)間間隔向數(shù)據(jù)采集設(shè)備發(fā)送多個(gè)信號，由此指示井口 部件在選定的時(shí)間間隔內(nèi)的任何運(yùn)動(dòng)。還需要向現(xiàn)有閘板防噴器添加儀器。為了向現(xiàn)有閘板防噴 器添加儀器，能夠只更換或改造閘板防噴器的一部分，以減少升級現(xiàn) 有設(shè)備使其包括儀器所需的成本。例如，能夠通過只更換或改造缸蓋 封閉件和活塞尾部以向現(xiàn)有閘板防噴器添加儀器?，F(xiàn)有缸蓋封閉件和活塞尾部可被移走。移走的活塞尾部可 改造成具有用于儀器的中心孔并重新附接到液壓活塞，或改造成可附 接到液壓活塞的具有中心孔的新的活塞尾部。同樣地，缸蓋封閉件可 被改造成包括儀器端口 ，或被改造成可連接到閘板防噴器本體的具有 儀器端口的新的缸蓋封閉件。磁體組件可被附接到具有中心孔的活塞 尾部，并且如上所述，磁致伸縮感測器可至少部分地置于活塞尾部的 中心孑L中。添加儀器之后，需要校準(zhǔn)磁致伸縮感測器至閘板的完全打 開和完全關(guān)閉位置。另外，用于確定閘板位置的儀器可被可操作地連 接到數(shù)字控制系統(tǒng)。該數(shù)字控制系統(tǒng)然后可用于基于來自磁致伸縮感 測器的電信號監(jiān)測，顯示和/或控制閘板的位置。有利地，本文公開的實(shí)施例可為閘板防噴器提供容易安裝 的儀器，其可準(zhǔn)確地測量閘板的位置，速度和加速度。另外，本文公 開的實(shí)施例不會(huì)進(jìn)入液壓缸體腔內(nèi)，這可提供額外的優(yōu)點(diǎn)。此外，本文公開的實(shí)施例可允許閘板防噴器部件的靈活 性，同時(shí)提供了閘板防噴器的一致構(gòu)造。例如，消費(fèi)者可能希望閘板 防噴器具有儀器或不具有儀器。連接閘板和活塞的桿的完整性沒有由 于放置感測器的內(nèi)孔的存在而受到損害(感測器置于桿中的內(nèi)孔處)， 因此不論使用和不使用儀器的桿都不需要加強(qiáng)或改造。另外，為儀器所提供的缸蓋和尾部可容易地與不提供儀器端口的缸蓋和尾部互換。 以此方式，部件可互換，現(xiàn)有閘板防噴器可被容易地改造為包括儀器， 消費(fèi)者將有產(chǎn)品選擇的靈活性而不用擔(dān)心不一致的制造。本文公開的實(shí)施例可有利地才是供用于測試和監(jiān)測防噴器 部件的方法，因而檢測和/或防止工作中的潛在的問題或隱患(issues )。 例如，本文公開的實(shí)施例可提供 一 種在閘板的鎖定機(jī)構(gòu)中感測反沖的 方法。此外，本文公開的實(shí)施例可提供一種測試和測量包括在防噴器 中的某些部件(例如，密封件，封隔器，鎖定機(jī)構(gòu))的使用壽命和/ 或維護(hù)時(shí)間間隔的方法。此外，本文/>開的實(shí)施例可^是供一種在防噴 器工作前或工作中檢測磨損和/或干擾隱患的方法。另外，本文公開的實(shí)施例可有利地提供記錄長時(shí)間閉合位 置從而為橡膠部件用圖標(biāo)估計(jì)剩余壽命的方法與裝置。此外，本文公 開的實(shí)施例可提供在密封過程和測試過程中監(jiān)測防噴器部件位置以 確定彈性密封件如何作用和反應(yīng)使得彈性體設(shè)計(jì)可改進(jìn)的裝置和方 法。此外，本文公開的實(shí)施例可提供確定何時(shí)管被閘板防噴器剪切， 因而影響蓄壓器的要求的方法和裝置。而且，本文公開的實(shí)施例可用于環(huán)形防噴器中活塞的運(yùn) 動(dòng)。這種實(shí)施例可包括使用位置指示器以確定耐磨板和用于環(huán)形防噴 器的封隔單元的更換時(shí)間間隔。此外，本文公開的實(shí)施例可用于堆疊 部件，其包括，但不限于，井口連接器，故障安全閥，艙盒楔塊，分 流器鎖定件和蓄壓瓶。盡管本發(fā)明關(guān)于有限數(shù)量的實(shí)施例被描述，從本公開中獲 益的本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到可設(shè)計(jì)出其他實(shí)施例，只要不脫離本文 公開的本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)只由所附權(quán)利要求限制。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)測施加到防噴器的閘板上的缸體壓強(qiáng)的方法，所述方法包括以磁致伸縮感測器感測所述防噴器的所述閘板的相對位置；將來自所述磁致伸縮感測器的信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集設(shè)備；以壓強(qiáng)感測設(shè)備感測施加到所述閘板上的缸體壓強(qiáng)；將來自所述壓強(qiáng)感測設(shè)備的信號發(fā)送至所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備；以及利用所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備將感測到的缸體壓強(qiáng)作為感測到的相對位置的函數(shù)進(jìn)行記錄。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括利用所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備以圖表方式顯示所述感測到的缸體壓強(qiáng)與所述閘板位置的關(guān)系。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括檢查由所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備記錄的數(shù)據(jù)；以及確定所述間板在所述缸體壓強(qiáng)達(dá)到 一定值時(shí)是否關(guān)閉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，關(guān)閉位置包括大約0英寸的閘板間隙。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)作為所述閘板的相對位置的函數(shù)而被記錄的所述缸體壓強(qiáng)來確定所述防噴器的所述閘板的封隔器元件的剩余使用壽命。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)作為所述閘板的相對位置的函數(shù)而#皮記錄的所述缸體壓強(qiáng)來確定位于所述閘板之間的管何時(shí)一皮剪切。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)作為在選定時(shí)間段上的所述閘板的相對位置的函數(shù)而被記錄的所述缸體壓強(qiáng)來確定所述防噴器部件的維護(hù)時(shí)間間隔。
8. —種測試防噴器的部件的方法，所述方法包括對所述防噴器進(jìn)行循環(huán)測試；在所述循環(huán)測試中，在選定位置感測并記錄施加到所述防噴器閘板上的缸體壓強(qiáng)；在所述循環(huán)測試中以,茲致伸縮感測器感測并記錄閘位置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括將記錄的選定位置處的缸體壓強(qiáng)與工作數(shù)據(jù)相比較以確定部件是否需要維修。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括將記錄的選定位置處的閘板位置與工作數(shù)據(jù)相比較以確定部件是否需要維修。
11. 一種確定井口部件運(yùn)動(dòng)的方法，所述方法包括利用磁致伸縮感測器感測所述井口部件的相對位置；將來自所述磁致伸縮感測器的信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集設(shè)備；相對于選定的時(shí)間間隔，利用所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備記錄所述井口部件的相對位置；以及將記錄的所述井口部件的位置與工作數(shù)據(jù)相比較以確定所述相對位置是否是所期望的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述井口部件為防噴器閘板。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括利用由所述磁致伸縮感測器感測到的所述相對位置來檢測所述防噴器閘板中的反沖。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述井口部件為環(huán)形防噴器活塞。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)由所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備在選定時(shí)間間隔上記錄的所述相對位置來確定耐磨板更換的時(shí)間間隔。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述井口部件選自以下部件構(gòu)成的組中井口連接器，故障安全閥，艙盒楔塊，分流器鎖定件，和堆疊安裝的聚積瓶。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)由所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備在選定時(shí)間間隔上記錄的所述相對位置來確定所述井口部件的剩余使用壽命。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)由所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備在選定時(shí)間間隔上記錄的所述相對位置來確定所述井口部件的維護(hù)時(shí)間間隔。
19. 一種監(jiān)測防噴器閘板的相對位置的方法，所述方法包括利用磁致伸縮感測器感測所述防噴器的所述閘板的相對位置；將來自所述磁致伸縮感測器的信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集設(shè)備；以及利用所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備將感測到的相對位置作為時(shí)間的函數(shù)進(jìn)行記錄。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)由所述磁致伸縮感測器感測到的所述閘板的相對位置來檢測閘板反沖。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于檢測到的閘板反沖來增加缸體壓強(qiáng)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)檢測到的閘_石龜^戶/T i不1577 ^ ilS" 戶/T :i2T、 j甲J
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述閘板相對于彼此的相對位置被記錄為閘板間隙。
24. —種閘板式防噴器，包括:本體；穿過所述本體的豎直孔；與所述豎直孔相交的穿過所述本體的水平孔；在所述本體的相對側(cè)上置于水平孔中的 一對閘板組件，其中所述閘板組件適于受控地水平運(yùn)動(dòng)到所述豎直孔和從所述豎直孔中受控地水平運(yùn)動(dòng)出，其中每個(gè)閘板組件包括液壓活塞，其在第一端連接到閘板塊，在第二端連接到活塞尾部；延伸進(jìn)入至少 一個(gè)活塞尾部的孔中的磁致伸縮波導(dǎo)管；置于所述至少一個(gè)活塞尾部上的永磁體；以及所述磁致伸縮波導(dǎo)管包括導(dǎo)線以接收來自傳感器的詢問脈沖，其中所述詢問脈沖響應(yīng)于所述永磁體關(guān)于所述波導(dǎo)管的相對位置產(chǎn)生螺旋返回信號；其中所述傳感器被配置成接收所述螺旋返回信號并輸出對應(yīng)于所述至少 一個(gè)活塞尾部的閘板塊位置。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的閘板式防噴器，其特征在于，所述磁致伸縮波導(dǎo)管被縱向磁化。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的閘板式防噴器，其特征在于，所述詢問脈沖圍繞導(dǎo)線產(chǎn)生環(huán)向磁場。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的閘板式防噴器，其特征在于，所述螺旋返回信號響應(yīng)于所述環(huán)向磁場與所述波導(dǎo)管的縱向磁化區(qū)域的相互作用而產(chǎn)生。
28. —種確定閘板的相對位置的方法，所述方法包括在活塞尾部的孔內(nèi)相互接合磁致伸縮波導(dǎo)管；利用固定到所述活塞尾部的至少 一 個(gè)永磁體縱向磁化所述波導(dǎo)管的一部分；對位于所述波導(dǎo)管內(nèi)側(cè)的導(dǎo)線施以脈沖以產(chǎn)生環(huán)向磁場，其中當(dāng)所述環(huán)向磁場遇到所述波導(dǎo)管縱向磁化部分時(shí)產(chǎn)生返回信號；從所述返回信號確定所述閘板的相對位置。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，進(jìn)一步包括在一時(shí)間段上感測所述返回信號以確定所述閘^反的速度。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，進(jìn)一步包括確定所述閘板的關(guān)閉率。
31. —種向閘板防噴器增加儀器的方法，所述方法包括移走缸蓋封閉件；從液壓閘板活塞移走活塞尾部；安裝更換的活塞尾部，所述更換的活塞尾部包括孔；安裝更換的缸蓋封閉件，所述更換的缸蓋封閉件包括儀器端口 ；將磁體組件附接到所述活塞尾部；以及將磁致伸縮感測器設(shè)置從所述更換的缸蓋封閉件中，使得所述磁致伸縮感測器被配置成隨著所述液壓閘板活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)從而接合和脫離所述活塞尾部孔。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，進(jìn)一步包括校準(zhǔn)所述磁致伸縮感測器以指示所述閘板的完全打開位置和所述閘板的完全關(guān)閉位
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，進(jìn)一步包括將所述磁致伸縮感測器可操作地連接到數(shù)字控制系統(tǒng)；和利用所述》茲致伸縮感測器確定所述閘才反的位置。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，進(jìn)一步包括基于來自所述磁致伸縮感測器的電信號顯示所述閘板的位置。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，進(jìn)一步包括基于來自所述磁致伸縮感測器的電信號控制所述閘板的位置。
全文摘要
一種確定井口部件運(yùn)動(dòng)的方法，包括以磁致伸縮感測器在選定的時(shí)間間隔上感測井口部件的相對位置。該方法包括將來自磁致伸縮感測器的信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集設(shè)備，并且相對于選定的時(shí)間間隔以數(shù)據(jù)采集設(shè)備記錄井口部件的相對位置。此外，該方法包括將記錄的井口部件的位置與工作數(shù)據(jù)相比較以確定相對位置是否是所期望的。
文檔編號E21B44/00GK101675213SQ200880005319
公開日2010年3月17日 申請日期2008年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月16日
發(fā)明者D·迪茨, E·米爾恩, R·A·朱奇 申請人:海德里爾美國制造業(yè)有限責(zé)任公司