具有剪切刃部的防喷器和方法技术

本发明专利技术提供具有闸板（12）的防喷器（BOP）系统，该闸板具有剪切刃部，该剪切刃部具有剪切刃部（21）轮廓，以剪切设置在BOP中的管状构件（20）。剪切刃部轮廓可以包括应力集中器（24）和对中成形表面（26）。应力集中器和对中成形表面可以在闸板行程的中心线的相对两侧上沿侧向与闸板行程的中心线偏移。相对的第二剪切刃部可以具有镜像的剪切刃部轮廓，其中应力集中器和对中成形表面与第一剪切刃部的取向颠倒。另外，闸板可以包括心轴，该心轴具有心轴轮廓，以用于在剪切过程期间管状构件绕该心轴轮廓变形并且减小BOP通孔中剪切的管状构件的整体侧向宽度，从而允许从BOP收回变形的剪切的管状构件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术整体涉及油田设备。更具体地，本专利技术涉及防喷器。
技术介绍
在气井和油井中，有时候需要剪切设置在其中的管状构件，并且密封钻井孔以防止由于地下压力产生爆炸或其它事故。通常，执行这种功能的油田设备被称为防喷器(“BOP”)。BOP具有本体，该本体通常作为BOP叠堆中的设备安装在井上方。典型的BOP具有本体，该本体具有通孔，钻管或其它管状构件可以延伸穿过该通孔。一对闸板从孔的相对两侧相对于该通孔以某个非平行角度(一般是垂直的)延伸。闸板能够在导向槽中相对于该通孔以非平行角度沿轴向移动。在闸板的外端部处连接到本体的一对致动器使得闸板沿着导向槽移动，并且关闭或剪切设置在它们之间的钻管。根据防喷器的类型，不同类型的刃部可以与闸板联接，并且通常包括“管”、盲点或剪切刃部。具有刃部的闸板具有一个或多个密封表面，该密封表面密封包括相对闸板的物体。例如，剪切刃部通常处于稍稍不同的高度处，使得一个剪切刃部稍稍在下方超过另一个剪切刃部，以引起在闸板之间设置的管或物体的剪切作用。在剪切之后，闸板上的密封表面可以彼此密封，使得井中压力被容纳且被防止逸出到钻井孔外。在典型的BOP中，剪切刃部通常为“V形”，其接触设置在BOP的通孔开口中的管状构件的外周边点，使相对的V形刃部之间的管状构件变形，并且从在V形刃部之间的侧向外边缘处开始剪切管状构件。通常，剪切刃部不延伸到BOP通孔的外周边。外周边被留作用于密封构件和支撑该密封构件所需的结构，以容纳钻井孔压力。从而，如果管状构件在通孔中偏心，那么剪切刃部可能绕过管状构件，而不会剪切该管状构件。另外，被绕过的构件可能倒在剪切刃部之间，损坏剪切刃部或至少阻碍剪切刃部的进一步的运动。典型的BOP中的另一个难题在于收回剪切的管状构件(也被称为“鱼”)的能力。通过初始在剪切刃部之间使管状构件变形为基本上变平的形状，然后用BOP剪切管状构件，来形成鱼。变平的鱼的周长等于之前的管状构件的周长。然而，越过BOP的变平的鱼的宽度比管状构件的之前的直径宽，因为变平的鱼的深度比之前的直径小。有时，鱼可能难以收回或者可能在试图收回的过程中被卡住。因此，仍然需要改进的防喷器，以对中和剪切贯穿设置的管状构件。
技术实现思路
本专利技术提供具有闸板的防喷器(BOP)系统，该闸板具有剪切刃部，该剪切刃部具有剪切刃部轮廓，以剪切设置在BOP通孔中的管状构件。剪切刃部轮廓可以包括对中成形表面和一个或多个应力集中器，在一些实施例中，该对中成形表面相对于BOP中的导向槽的中心线是不对称的，闸板沿着该导向槽绕通孔关闭和打开通孔。应力集中器和对中成形表面可以沿着导向槽在闸板行程的中心线的相对两侧上沿侧向与闸板行程的中心线偏移。一个剪切刃部上的轮廓可以与相对的剪切刃部轮廓不同。另外，剪切刃部轮廓可以以一个或多个大半径弯曲。对中成形表面可以沿纵向比应力集中器更远地延伸到通孔中。在至少一个实施例中，联接到第一闸板上的第一剪切刃部具有剪切刃部轮廓，并且联接到相对的第二闸板上的相对的第二剪切刃部具有镜像的剪切刃部轮廓，其中应力集中器和对中成形表面相对于闸板行程的中心线与第一剪切刃部的取向颠倒。另外，闸板可以包括心轴，该心轴具有心轴轮廓，该心轴轮廓在与剪切刃部轮廓不同的高度处延伸到通孔中。心轴轮廓接纳管状构件的与相对剪切刃部相对的部分。心轴轮廓提供一表面，以用于管状构件绕该表面变形，并且减小BOP通孔中分开的管状构件的整体侧向宽度，从而允许从BOP收回变形的分开的管状构件。附图说明图1A为防喷器的示意性剖视图，该防喷器具有一个或多个致动器，闸板联接到致动器。图1B为图1A的防喷器中的具有示例性剪切刃部表面的剪切刃部的详细示意性侧首1J视图。图1C为图1A的防喷器中的具有可选示例性剪切刃部表面的剪切刃部的详细示意性侧剖视图。图2为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有管状元件和闸板的BOP通孔，闸板具有剪切刃部和心轴，剪切刃部具有剪切刃部轮廓，心轴具有心轴轮廓。图3为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭和使管状构件对中。图4为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭和使管状构件进一步对中。图5为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭和使管状构件进一步对中。图6为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板关闭且管状构件在剪切刃部轮廓之间对中。图7为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有大管状元件和闸板的BOP通孔，闸板具有剪切刃部，剪切刃部具有剪切刃部轮廓。图8为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板关闭。图9为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭和使管状构件对中和变形。图10为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭和使管状构件进一步对中和变形。图11为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭、剪切管状构件和使管状构件进一步变形。图12为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭、进一步剪切管状构件和使管状构件进一步变形。图13为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了关闭的闸板，其中管状构件在最终变形条件下通过心轴和心轴轮廓被剪切。图14为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。图15为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。图16为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。图17为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。图18为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。图19为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。具体实施例方式上述附图和以下特定结构和功能的书面描述并不是用来限制申请人已经专利技术的范围或所附权利要求的范围。相反，附图和书面描述是用来教导本领域技术人员制造和使用请求专利保护的本专利技术。本领域技术人员将会理解，为了清楚和理解起见，以下并未描述本专利技术的商业实施例的全部特征。本领域技术人员还将会理解，结合本专利技术的各个方面的实际商业实施例的开发将需要许多具体实施决策来实现开发者的最终商业实施目标。这样的具体实施决策可以包括且可能并不限于，符合系统相关的、商业相关的、政府相关的和其它限制，这些限制可能时常由特定实施、位置而改变。虽然在绝对意义上，开发者的努力可能是复杂且耗时的，然而这样的努力对于得益于本专利技术的本领域技术人员而言将会是例行任务。必须理解，本文所公开和教导的专利技术容许有许多和多种修改形式和替代形式。单数术语的使用(例如但不限于“一”)并不是用来限制对象的数量。另外，关系术语的使用(例如但不限于“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上”、“下”、“侧”等)在书面描述中用来清楚表示附图的具体基准，而并不是用来限制本专利技术或所附权利要求本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.17 US 61/374,258;2011.04.14 US 61/475,533;1.一种用于油井或气井的防喷器(“BOP”)，其包括: 防喷器本体，该防喷器本体具有通孔，该通孔限定了中心线并且适于允许管状构件穿过该通孔设置，该本体至少具有第一导向槽，该第一导向槽限定了相对于通孔的中心线成一角度形成的导向槽中心线； 第一闸板，该第一闸板沿着第一导向槽可滑动地联接到防喷器本体，以用于沿着第一导向槽行进；以及 第一剪切刃部，该第一剪切刃部朝向通孔联接到第一闸板，以剪切设置在通孔中的管状构件，第一剪切刃部在整个第一闸板上沿侧向设置并且具有第一剪切刃部轮廓，该第一剪切刃部轮廓具有处于导向槽中心线的一侧上的第一部分和处于导向槽中心线的与第一部分相对的一侧上的第二部分，第一部分和第二部分彼此相对于导向槽中心线是不对称的。2.根据权利要求1所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有处于导向槽中心线的一侧上的第一部分和处于导向槽中心线的相对侧上的第二部分，第一部分和第二部分彼此相对于导向槽中心线是不对称的。3.根据权利要求1所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有处于导向槽中心线的一侧上的第一部分和处于导向槽中心线的相对侧上的第二部分，第一部分和第二部分彼此相对于导向槽中心线是对称的。4.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一剪切刃部限定了具有倾角的剪切面，该倾角与导向槽中心线垂直。5.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一剪切刃部限定了具有高度的剪切面，并且其中该剪切面包括第一部分，剪切面的第一部分限定了倾角并与导向槽中心线垂直，并且剪切面的第一部分的高度为第一剪切刃部的高度的至少50%。6.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓限定了对中轮廓，该对中轮廓适于将管状构件推向通孔的中心线。7.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓限定了弯曲的轮廓。8.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓限定了弯曲的轮廓，该弯曲的轮廓具有至少一个弯曲部，该至少一个弯曲部的半径为第一闸板的宽度的至少20%。9.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一闸板包括第一容纳臂和第二容纳臂，每个臂都沿侧向远离导向槽中心线设置并且朝向通孔延伸，容纳臂沿着导向槽中心线彼此纵向地偏移。10.根据权利要求1所述的防喷器，其还包括:第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准，并且该第二闸板相对于通孔远离第一闸板， 其中第一闸板和第二闸板每个都包括第一容纳臂和第二容纳臂，每个臂都沿侧向远离导向槽中心线设置并且朝向通孔延伸，容纳臂的尺寸形成为当容纳臂相对于通孔朝向彼此关闭时且在剪切设置在通孔中的管状构件之前沿着导向槽中心线纵向地彼此重叠。11.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓包括第一应力集中器。12.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓包括第一应力集中器，该第一应力集中器沿侧向与导向槽中心线偏移。13.根据权利要求1所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有应力集中器。14.根据权利要求1所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃 部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有应力集中器，该应力集中器沿侧向与导向槽中心线偏移。15.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓包括第一应力集中器，其中该应力集中器沿侧向与导向槽中心线偏移，并且该防喷器还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有第二应力集中器，该第二应力集中器在导向槽中心线的与第一剪切刃部轮廓上的第一应力集中器相对的一侧上沿侧向与导向槽中心线偏移。16.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一闸板还包括心轴，该心轴限定了心轴轮廓，该心轴轮廓适于在剪切之后使管状构件的一部分变形，并且减小防喷器的通孔中的剪切的管状构件的整体侧向宽度。17.一种用于油井或气井的防喷器(“BOP”)，其包括: 防喷器本体，该防喷器本体具有通孔，该通孔限定了中心线并且适于允许管状构件穿过该通孔设置，该本体至少具有第一导向槽，该第一导向槽限定了相对于通孔的中心线成一角度形成的导向槽中心线； 第一闸板，该第一闸板沿着第一导向槽可滑动地联接到防喷器本体，以用于沿着第一导向槽行进；以及 第一剪切刃部，该第一剪切刃部在整个第一闸板上沿侧向设置并且适于剪切设置在防喷器的通孔中的管状构件，第一剪切刃部具有第一剪切刃部轮廓，该第一剪切刃部轮廓具有第一剪切面，该第一剪切面具有与导向槽中心线垂直的倾角。18.根据权利要求17所述的防喷器，其中第一剪切面具有高度并且包括第一部分，剪切面的第一部分限定了倾角，并且剪切面的第一部分的高度为第一剪切刃部的高度的至少50%。19.根据权利要求17所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓限定了处于导向槽中心线的一侧上的第一部分和处于导向槽中心线的与第一部分相对的一侧上的第二部分，第一部分和第二部分彼此相对于导向槽中心线是不对称的。20.根据权利要求17所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有处于导向槽中心线的一侧上的第一部分和处于导向槽中心线的相对侧上的第二部分，第一部分和第二部分彼此相对于导向槽中心线是不对称的。21.根据权利要求17所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有处于导向槽中心线的一侧上的第一部分和处于导向槽中心线的相对侧上的第二部分，第一部分和第二部分彼此相对于导向槽中心线是对称的。22.根据权利要求17所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓限定了对中轮廓，该对中轮廓适于将管状构件推向通孔的中心线。23.根据权利要求17所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓限定了弯曲的轮廓。24.根据权利要求17所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓限定了弯曲的轮廓，该弯曲的轮廓具有至少一个弯曲部，该至少一个弯曲部的半径为第一闸板的宽度的至少20%。25.根据权利要求17所述的防喷器，其中第一闸板包括第一容纳臂和第二容纳臂，每个臂都沿侧向远离导向槽中心线设置并且朝向通孔延伸，容纳臂沿着导向槽中心线彼此纵向地偏移。26.根据权利要求17所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准，并且该第二闸板相对于通孔远离第一闸板， 其中第一闸板和第二闸板每个都包括第一容纳臂和第二容纳臂，每个臂都沿侧向远离导向槽中心线设置并且从通孔的相对两侧朝向通孔延伸，容纳臂的尺寸形成为当容纳臂相对于通孔朝向彼此关闭时且在剪切设置在通孔中的管状构件之前沿着导...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·扬克，
申请(专利权)人：T三财产控股股份有限公司，
类型：
国别省市：