專利名稱：用于全封閉剪切閘板的管道引導(dǎo)臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開一般而言涉及鉆井，且具體而言涉及一種用于防噴器(“Β0Ρ”)的剪切閘板(ram)組件，該剪切閘板組件具有引導(dǎo)臂，以使井管道在剪切期間從剪切閘板組件的孔眼的側(cè)壁移動開。
背景技術(shù)：
離岸鉆塔通常采用立管來將海底井口與鉆塔連接。防噴器位于立管的下端。陸上鉆機(jī)也使用防噴器。防噴器是具有許多用于在井眼中的高壓開始向上推動鉆井泥漿的情況下封閉立管的特征的大型組件。這些特征包括不論直徑如何都在管道周圍密封的環(huán)形防噴器。該防噴器也具有大小定制成在特定直徑的管柱周圍封閉和密封的管道閘板。該防噴器還具有在緊急情況下將剪切鉆桿柱或油管柱的剪切閘板。管道剪切閘板具有兩個(gè)閘板，各閘板均具有安裝在其上的刀片?；钊归l板朝彼此移動，以剪切貫穿防噴器延伸的管道。一個(gè)刀片位于比另一個(gè)刀片高的高度上，并且當(dāng)剪切閘板閉合時(shí)在較低的刀片上滑動。通常，管柱將相對于貫穿剪切閘板組件延伸的孔眼的軸線偏心。刀片具有通向中心區(qū)域用于在閘板閉合時(shí)使管道居中的會聚側(cè)部分。在一些管道閘板組件中，存在管柱將在閉合期間保留在孔眼的外壁處的極小可能性，這可能導(dǎo)致管柱的不完全剪切。

發(fā)明內(nèi)容
管道剪切閘板組件具有殼體，該殼體帶有豎直地延伸以使管柱通過的孔眼。該組件具有第一閘板單元和第二閘板單元，各閘板單元均具有刀片，刀片定位成使得當(dāng)?shù)谝婚l板單元和第二閘板單元向前移動到閉合位置時(shí)一個(gè)刀片在另一個(gè)刀片上滑動。兩個(gè)引導(dǎo)臂從第一閘板單元朝第二閘板單元突出。各引導(dǎo)臂均具有末端和在從末端向后延伸的內(nèi)側(cè)上的楔形表面。楔形表面彼此分開得比刀片更多，并且在第一閘板單元和第二閘板單元移動至IJ閉合位置的情況下將管柱引向孔眼的軸線。在一個(gè)實(shí)施例中，各楔形表面的后緣位于從第一閘板單元的面向前的一定距離處，該距離與第一閘板單元的刀片的外端的上緣從第一閘板單元的面向前的距離大致相同。優(yōu)選地，各楔形表面均位于豎直平面內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，楔形表面的后端之間的距離小于孔眼的直徑。各楔形表面可以是平坦的。各刀片可以在外端之間具有小于孔眼的直徑的長度。成對凹部與第二閘板單元的刀片的相對端相鄰地位于第二閘板單元上，以在第一閘板單元和第二閘板單元移動到閉合位置時(shí)接納引導(dǎo)臂。各凹部均具有上壁。引導(dǎo)臂在第一閘板單元上安裝成避免在閘板單元移動到閉合位置時(shí)與上壁滑動接觸。凹部的底部和外側(cè)可以敞開。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)位于閉合位置時(shí)，第一閘板單元的刀片在第二閘板單元的刀片上滑動。


圖I是根據(jù)本公開的剪切閘板組件的閘板單元的透視圖。圖2是圖I的閘板單元的側(cè)視圖。圖3是圖I的閘板單元的頂視圖。圖4是圖I的閘板單元的底部透視圖。圖5是圖I的上閘板單元的正視圖。圖6是被示出位于打開位置的圖I的閘板單元的刀片和引導(dǎo)臂的頂視圖。
圖7是被示出位于部分閉合的位置的圖6的刀片和引導(dǎo)臂的頂視圖。圖8是安裝在海底防噴器組件內(nèi)的圖I的閘板單元的透視圖。
具體實(shí)施例方式參照圖1，示出了從剪切閘板11位于其中的殼體或罩(bonnet)移除的剪切閘板
11。剪切閘板11是閘板BOP組件的一部分，該閘板BOP組件是堆疊組件的一部分。在離岸鉆井的情況下，堆疊組件位于從鉆井船向下延伸的立管的下端。BOP堆疊組件的下端固連到在海床上的海底井口上。BOP堆疊組件通常還將包含管道閘板、可變孔眼閘板、以及用于在緊急情況下與立管分離的快速分離機(jī)構(gòu)。當(dāng)被致動時(shí)，剪切閘板11將封閉貫通孔眼并且還剪切井中的管道，諸如鉆桿、油管或管柱。剪切閘板11包括具有面或前端15的上閘板組件13。半圓形的密封溝槽16位于上閘板單元13的上側(cè)，以接納彈性體密封件的一部分。上剪切刀片17安裝在前端15上。上刀片17具有帶有上緣19和下緣21的前端面23。在此實(shí)例中，下緣21比上緣19從前端15延伸得更遠(yuǎn)，使得面23相對于豎直方向傾斜。而且，面23大體是凹進(jìn)或會聚的，使得在其外端24之間的面23的中心相對于面23在外端24的更向前部分凹進(jìn)?？梢詾樯系镀?7采用各種不同的形狀。管道引導(dǎo)臂25位于上閘板單元前端15的外側(cè)。各臂25均可以與上閘板單元13一體地形成，或者它們也可以采用其它方式附連，諸如通過焊接或緊固件。各臂25具有從各臂25的基部37向前延伸的豎直定向的內(nèi)側(cè)27。將基部37指定為臂25與前端15接合之處。各臂25還具有前端或末端29。楔形表面31從與內(nèi)側(cè)27的前端的接合部延伸到末端29。在此實(shí)例中，各內(nèi)側(cè)27與剪切閘板11的縱向軸線28平行。楔形表面31可以是如圖所示的平坦豎直表面，其相對于縱向軸線28成銳角。在此實(shí)施例中，楔形表面31相對于縱向軸線28并且相對于內(nèi)側(cè)27成約30度的角。楔形表面31可以是彎曲的表面而不是平坦的表面。在此實(shí)例中，各引導(dǎo)臂25均具有平坦的并且位于水平平面內(nèi)的上側(cè)33。斜切面或斜面34可選地可以位于上側(cè)33與末端29的交叉處。如圖2中所示，上側(cè)33在比上刀片下緣21更低的上閘板單元前端15的高度上隔開。上側(cè)33在此實(shí)例中未位于上刀片17的正下方，因?yàn)楦鞅?5的內(nèi)側(cè)27與上刀片外端24中的一個(gè)的外側(cè)距離大致相同，如圖3中所示。此外，圖2和圖3示出了末端29比上刀片17從前端15向前延伸得更多。內(nèi)側(cè)27與楔形表面31的接合部和上剪切刀片上緣19與外端24的接合部大致豎直對準(zhǔn)。楔形表面31在距上閘板單元前端15的一定距離處與內(nèi)側(cè)27接合，該距離與在外端24處從前端15到上刀片面23的上緣19的距離大致相同。各引導(dǎo)臂25均具有從臂基部37延伸到末端29的外側(cè)35。外側(cè)35可以相對于縱向軸線28成銳角。在此實(shí)施例中，相對于縱向軸線的銳角為約15度。末端29具有小于基部37的高度和寬度。圖4示出了各臂25的下側(cè)39。下側(cè)39被示出為平坦的并且位于與上側(cè)33 (圖3)平行的平面內(nèi)。斜表面41可以使下側(cè)39的外緣與外側(cè)35接合。斜表面41被示出為位于相對于水平面傾斜的平面內(nèi)。仍參照圖4，并且還參照圖5，上閘板單元13的下側(cè)具有剪切管道端凹部43。凹部43具有與側(cè)壁部47接合的后壁部45。壁部45和47是定位成在井管道已被剪切之后接納井管道的上端的豎直壁。后壁部45被示出為部分地呈柱形并且與直的側(cè)壁部47結(jié)合。剪切管道端凹部43的其它形狀是可能的。圖4還示出了在上閘板單元13的后端上用于連接到活塞桿上的T形連接器槽49。 再次參照圖1，下閘板單元51示出為與上閘板單元13水平對準(zhǔn)。下閘板單元51具有平行于上閘板單元13的前端15的前端53。位于下閘板單元51的上側(cè)的頂部密封溝槽55接納彈性體密封件并且與密封溝槽16對準(zhǔn)，從而在閘板單元13、51彼此鄰接時(shí)形成連續(xù)的密封。該密封不必是圓形的。下閘板單元51具有用于在剪切之后接納井管道的下端的剪切管道端凹部57。剪切管道端凹部57具有與兩個(gè)直的側(cè)壁部61結(jié)合的彎曲后壁部
59。其它形狀是可能的。下刀片63附連在下閘板單元51的前端53上。下刀片63位于低于上刀片17的高度處，如圖2中所示。下刀片63在剪切時(shí)在上刀片17的下方滑動。下刀片63的上緣65位于稍微低于上刀片17的下緣21的高度處。下刀片63具有比上緣65更接近下單元前端53的下緣67。面69在下緣67與上緣65之間延伸，并且因此相對于豎直方向傾斜。如圖2中所示，在此實(shí)例中，下刀片面69的傾斜度與上刀片面23的傾斜度相同。下刀片面69也向比下刀片63的外端70更接近下單元前端53的中心區(qū)域凹進(jìn)或會聚。下刀片63從一個(gè)外端70到另一個(gè)外端70的長度與上刀片17從一個(gè)外端24到另一個(gè)外端24的長度相同。參照圖4，其示出了下單元51的底部，凹部71從下刀片外端70向外和向后沿各外側(cè)位于下剪切單元51上。各凹部71均包括沿外側(cè)提供的空間或間隙，以在閘板單元13、51閉合時(shí)接納臂25中的一個(gè)。各凹部71均由面朝下的上側(cè)壁72和內(nèi)側(cè)壁74限定，在此實(shí)例中，側(cè)壁72和74是平坦的并且垂直。各凹部71與臂25中的一個(gè)對準(zhǔn)，以在處于閉合或剪切位置時(shí)接納臂。各凹部71均具有大于各臂25的長度的縱向長度。此外，上側(cè)壁72具有大于各臂25的寬度，并且內(nèi)側(cè)壁74具有大于各臂25從其下側(cè)39到其上側(cè)33 (圖2)的高度的高度。凹部71不是閉合的空腔，因?yàn)樗痪哂型鈧?cè)壁或底側(cè)壁。在上側(cè)壁72與臂25的上側(cè)33(圖2)之間不存在相互影響。臂25的內(nèi)側(cè)27與內(nèi)側(cè)壁74之間不存在相互影響。臂上側(cè)33可以可選地滑動接合凹部上側(cè)壁74，但優(yōu)選地不會由此而在下閘板單元51上形成明顯的豎向力。各臂25的豎向中心點(diǎn)與下刀片63的豎向中心大致相同。當(dāng)移動到閉合或剪切位置時(shí)，下刀片63將隨著臂進(jìn)入凹部71而在兩個(gè)臂25之間滑動。下刀片63的外端70將隨著臂進(jìn)入凹部71而與臂25的內(nèi)側(cè)27緊密地間隔開。用于連接到活塞桿上的T形連接器槽76位于下單元51的后端上。
參照圖6和圖7，用于剪切閘板11的殼體或罩73由點(diǎn)劃線示意性地示出。剪切閘板單元13、51(僅示出一部分)安裝在罩73中并且由活塞(未示出)沿軸線28朝向和遠(yuǎn)離彼此移動。豎直的開口或孔眼75貫穿罩73延伸。刀片17、63的長度略小于孔眼75的直徑。從各臂末端25的內(nèi)表面測得的臂末端25之間的距離大致為孔眼75的直徑。換言之，在楔形表面31的前端處測得的楔形表面31之間的距離大致為孔眼75的直徑。楔形表面31的后端之間的距離與刀片17的長度大致相同并且小于孔眼75的直徑?？籽?5具有與附連在罩73上的立管管道(未示出)相同的直徑，以接納從船延伸到井眼內(nèi)的井管道77。井管道77可以具有各種直徑，視管道的用途和類型而定。井管道77可以與孔眼軸線79重合或者如圖所示偏向一側(cè)。井管道77的一側(cè)可以觸靠孔眼75的側(cè)部，特別是在井眼中已發(fā)生井管道77的屈曲的情況下。
圖6示出了完全打開的剪切閘板單元13、51。在完全打開時(shí)，刀片17、63或臂25不會有一部分突出到孔眼75內(nèi)。圖7示出了在接近剪切管道77的過程中的剪切閘板單元
13、51。隨著刀片17、63前移到孔眼75內(nèi)，引導(dǎo)臂25接觸井管道77并且?guī)椭?7移向孔眼軸線79。楔形表面31確保井管道77置于孔眼75中的任何位置的任何部分能被帶入剪切刀片的范圍內(nèi)以使其被完全剪切。刀片17和51將接觸井管道77的完整直徑。當(dāng)?shù)镀?7位于跨越孔眼75的中途時(shí)，刀片17的外端24與孔眼75的側(cè)面之間不會存在大的間隙，因?yàn)殚g隙將被臂25填充。如上所述的剪切閘板組件11在閉合時(shí)將剪切管柱77，即使管柱77首先抵靠在殼體孔眼75的外壁上定位。管柱77不會被向外推到引起不完全剪切的位置。引導(dǎo)臂25提供兩個(gè)功能。第一個(gè)功能是將管柱77推向或引向孔眼75的中心。第二個(gè)功能是在管柱77偏心時(shí)移除或支承切削刀片77上的側(cè)載荷。圖8示出了安裝在典型的海底防噴器組件內(nèi)的全封閉剪切閘板11。防噴器組件具有防噴器(“Β0Ρ”)組(stack)81，該防噴器組81包括在下端帶有用于連接到海底井口組件(未示出)的井口連接器85的框架。全封閉剪切閘板11通常定位在管道閘板上方，管道閘板在此實(shí)例中包括管道閘板91、93和95。各管道閘板91、93和95均具有在配合面上帶有用于在不同尺寸范圍的管道周圍封閉的半柱形凹部的閘板。當(dāng)閉合時(shí)，全封閉剪切閘板11將密封孔眼，并且如果存在管道，則閘板11將剪切管道。海下立管總成(LMRP) 94連接到BOP組81的上端。環(huán)形BOP 95可以位于LMRP 94的下端。環(huán)形BOP 95將在任何尺寸的管道周圍封閉并且密封管道與孔眼的側(cè)壁之間的環(huán)面。即使不存在管道，環(huán)形BOP 95也將完全密封。撓性接頭97位于LMRP 94的上端，以允許立管柱99連接到撓性接頭97上的下端的撓曲。扼流和壓井管線101從環(huán)形防噴器95以下延伸到并排的立管99以將流體泵入井內(nèi)。在緊急情況下，LMRP 94和立管99能與BOP組81分離。冗余控制盒103安裝在LMRP 94上并且包含用于控制各種閘板11、81、91和93、環(huán)形BOP 95以及其它設(shè)備的移動的液壓和電氣回路?？刂坪?03可從LMRP 94取回并且連接到通向水面上的鉆井船的管纜(未示出)上。雖然僅采用其形式之一示出了剪切閘板組件，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說應(yīng)該顯而易見地是，本發(fā)明并不受此限制，而是可容易地作出各種更改而不脫離本公開的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于剪切管道(77)的剪切閘板組件(11)，包括 第一閘板單元(13)和第二閘板單元(51)，其各具有刀片(17，63)，所述刀片(17，63)定位成使得當(dāng)所述第一閘板單元(13)和所述第二閘板單元(51)向前移動到閉合位置時(shí)一個(gè)刀片在另一個(gè)刀片上滑動； 從所述第一閘板單元(13)朝所述第二閘板單元(51)突出的成對的引導(dǎo)臂(25);以及 所述引導(dǎo)臂(25)中的每一個(gè)均具有末端(29)和位于所述引導(dǎo)臂(25)中的每一個(gè)的內(nèi)側(cè)(27)上的楔形表面(31)，所述楔形表面(31)中的每一個(gè)從所述末端(29)延伸并且沿朝向所述第一閘板單元(13)的方向會聚，以使所述管道(77)在所述第一閘板單元(13)和所述第二閘板單元(51)移動到所述閉合位置時(shí)居中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組件，其特征在于，所述楔形表面(31)中的每一個(gè)的后緣位于從所述第一閘板單元(13)的面(23)向前的一定距離處，所述距離與所述第一閘板單元(13)的刀片(17)的外端(24)的上緣(19)從所述第一閘板單元(13)的面(23)向前的距離大致相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組件，其特征在于，所述楔形表面(31)中的每一個(gè)均位于豎直平面內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組件，其特征在于，還包括 具有孔眼(75)的殼體(73)，所述孔眼(75)貫穿所述殼體(73)豎直地延伸以便管柱(77)通過，所述第一閘板單元(13)和所述第二閘板單元(59)被承載在所述殼體(73)內(nèi)；并且 其中，所述楔形表面(31)的后端之間的距離小于所述孔眼(75)的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組件，其特征在于，所述刀片(17，63)中的每一個(gè)在外端之間具有小于所述孔眼(75)的直徑的長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組件，其特征在于 在所述末端(29)處測得的楔形表面(31)之間的距離大致等于所述孔眼(75)的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組件，其特征在于 所述刀片(17)的外端(24)的上緣(19)從所述第一閘板單元(13)延伸所選定的刀片關(guān)出距尚；并且 在與所述第一閘板單元(13)相距所述刀片突出距離之處測得的所述楔形表面(31)之間的距離小于所述孔眼(75)的直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組件，其特征在于 所述引導(dǎo)臂(25)中的每一個(gè)均具有從所述第一閘板單元(13)延伸到與所述楔形表面(31)的接合部的內(nèi)側(cè)部(27)，所述內(nèi)側(cè)部(27)中的每一個(gè)與所述閘板單元(13，51)的縱向軸線(28)大致平行；并且 內(nèi)側(cè)部(27)之間的距離大致等于所述第一閘板單元(13)的刀片(17)的長度并且小于所述孔眼(75)的直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組件，其特征在于，還包括 所述第二閘板單元(51)上與所述第二閘板單元(51)的刀片￠3)的相對端相鄰的成對凹部(71)，其用于在所述第一閘板單元(13)和所述第二閘板單元(51)移動到所述閉合位置時(shí)接納所述引導(dǎo)臂(25);其中所述凹部(71)中的每一個(gè)均具有上壁(72);并且 所述引導(dǎo)臂(25)在所述第一閘板單元(13)上安裝成避免在所述第一閘板單元(13)和所述第二閘板單元(51)移動到所述閉合位置時(shí)與所述上壁(72)滑動接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組件，其特征在于，所述凹部(71)中的每一個(gè)均具有敞開的底部和敞開的外側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組件，其特征在于，所述第一閘板單元(13)的刀片(17)在位于所述閉合位置時(shí)在所述第二閘板單元(51)的刀片￠3)上滑動。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組件，其特征在于 所述第一閘板單元(13)的刀片(17)在所述第一閘板單元(13)和所述第二閘板單元(51)位于所述閉合位置時(shí)在所述第二閘板單元(51)的刀片(63)上延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組件，其特征在于 所述引導(dǎo)臂(25)中的每一個(gè)均具有位于所述第一閘板單元(13)上一定高度處的上表面(33)，所述高度低于所述刀片(17)的下表面在所述第一閘板單元(13)上的高度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于全封閉剪切閘板的管道引導(dǎo)臂。一種管道剪切閘板組件(11)具有殼體(73)，該殼體(73)具有貫穿殼體(73)豎直地延伸以便管柱(77)通過的孔眼(75)。閘板單元(13,51)具有刀片(17,63)，刀片(17,63)定位成使得當(dāng)?shù)谝婚l板單元(13)和第二閘板單元(51)朝彼此移動以剪切井管道(77)時(shí)一個(gè)刀片在另一個(gè)刀片上滑動。成對引導(dǎo)臂(25)從閘板(13)中的一個(gè)延伸。引導(dǎo)臂(25)具有比刀片(17)突出更大的距離的末端(29)。引導(dǎo)臂(25)中的每一個(gè)均具有內(nèi)楔形表面(31)，該內(nèi)楔形表面(31)始于末端(29)并且沿與縱向軸線(28)相交的線延伸，以在第一閘板單元(13)和第二閘板單元(51)移動到閉合位置的情況下朝孔眼(75)的孔眼軸線(79)引導(dǎo)管柱(77)。
文檔編號E21B33/064GK102865049SQ20121019573
公開日2013年1月9日 申請日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者W.L.卡鮑夫, L.G.蔡爾德斯, V.沙 申請人:海德里爾美國制造業(yè)有限責(zé)任公司