[发明专利]用于闸板防喷器的杆状锁

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种用于防喷器的锁定机构，所述防喷器用于石油勘探和获取工业中。更具体地，本发明涉及一种防止不希望出现的闸板型的防喷器的推杆的反向的滚子锁机构。

背景技术

井筒被深深地钻入地壳以获取在下面的地层埋藏的油气沉淀物。典型地，这些井筒由这样的设备钻出，所述设备在称为钻柱的长集束或者柱的端部旋转钻头。因为在这样的操作中所涉及的能量和摩擦，钻井液(通常称为钻井泥浆)用于当钻头切削下面的岩石地层时，润滑和冷却钻头。进而，钻井泥浆能够执行将钻头切削物从井筒的底部移出到表面的辅助功能。典型地，钻井泥浆在高压下通过钻柱的中心孔被传递给钻头。从这里，钻头上的喷嘴将受压的泥浆引导到钻头上的刀具，在所述钻头上，受压的泥浆清洗和冷却钻头。当所述液流通过钻柱的中心孔在井下传递时，流体回到在钻柱部件的外部和所切割的井筒之间形成的环状空间的表面上。因此，钻井泥浆的静水柱典型地从所述表面延伸到被切削的孔的底部。

当井筒被钻到表面以下几千英尺时，钻井泥浆的静水柱也用于帮助防止井筒的井喷(blowout)。经常，埋藏在地下地层中的碳氢化合物和其他流体存在于巨大的压力下。在没有任何流体控制措施的情况下，来自这种断裂的地层的流体可以像喷泉一样喷出井筒并将碳氢化合物和其他不希望的流体喷涌入大气。来自钻井泥浆柱的几千英尺的液压头帮助防止井筒在正常条件下井喷。然而，在一定的不可预见的情况下，钻头将遇到受压的地层的洞穴，并将使得井筒“突跳”或经历压力的迅速增加。因为地层的突跳是不可预见的，且将导致灾难，所以现今的使用中，称为防喷器(“BOP’s”)的流体控制装置在大多数钻井平台上是强制安装的。

防喷器是配置用于密封围绕钻柱的环状空间的装置。一种最普通类型的防喷器被称为闸板型(ram-type)防喷器。闸板型防喷器包括安装在井口顶上的大壳体，所述井口包括大通路，钻柱(和连接到那里的任何部件)能通过所述通路。壳体也包括两个或更多个闸板以及井口，所述闸板位于与钻柱和井口的轴线基本正交的平面上，所述活塞配置用于在缩回和延伸位置之间移动。配置闸板的端部，以使得，当闸板延伸时，它们在通过其设置的钻柱周围提供完整的环形液压密封。

最初参照图1，示意性地示出典型的闸板型BOP 100。所示的闸板型BOP 100包括主壳体102、两个或更多个活塞闸板壳体104以及用于连接其他井口部件(未示出)的顶部拧紧凸缘106和底部拧紧凸缘108。优选地构建闸板型防喷器100，以使得通常圆柱形通孔110允许油田管道112无阻碍地沿着钻柱轴线114通过。油田管道112典型地是钻柱的部件并可以包括，但不限于钻管、钻环、测量工具、盘管或钢缆。在正常条件下，通孔110是开口的且未受阻碍，以使得流体通过在管路112的外轮廓和通孔110的内轮廓之间形成的环状空间116。当下面的井筒将关闭以使得BOP100下面的流体不在与BOP100上面的井筒相通时，闸板组件118被启动以在孔110和管路112之间提供环状空间116的360°密封。

每个闸板组件118包括密封闸板120，所述密封闸板具有通过推杆126与液压活塞124相连的引导边沿122。引导边沿122被优选成形，以使得其与油田管道112的外轮廓相符，以使得可以在其之间形成严密封。通过推杆126与密封闸板120相连的液压活塞，由外部液压源(未示出)启动以将引导边沿122与管路112接合，并将环状空间116的密封起来。尽管典型地可以存在两个闸板组件118，每个具有与引导边沿122对应的半圆轮廓，但是应当理解，闸板型BOP100可以采用三个或更多个闸板组件118，所述闸板组件118具有用于引导边沿122的对应的环形部分，以关闭和密封环状空间116。

为了将环状空间(annulus)116密封起来，受压的流体被施加到液压口128，所述液压口与闸板壳体104的贮水槽130相通。贮水槽130中压力的增加压迫活塞124的后表面132，使得活塞124、杆126、和闸板120被朝向管路112推动。与贮水槽130相通的压力越高，通过杆126传递给闸板120的载荷也越大。为了使驻塞120缩回离开环状空间116，降低至端口128的压力，而活塞124能够缩回进贮水槽130。活塞124的缩回可以通过使用缩回弹簧(未示出)、液压缩回或通过任何其他本领域中公知的其他装置进行协助。尤其是，缩回端口129可以用于给缩回贮水槽131提供液压通道，以使得液压的增加使活塞124产生位移以缩回闸板120。