[发明专利]一种防喷器及利用其将管状构件分为多个部件的方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2011年8月12日提交的美国非临时申请No.13/209,072的优先权，该美国非临时申请No.13/209,072要求2011年4月14日提交的美国临时申请No.61/475,533和2010年8月17日提交的美国临时申请No.61/374,258的利益。

有关联邦资助研究或开发的声明

不适用。

参考附录

不适用。

技术领域

本发明整体涉及油田设备。更具体地，本发明涉及防喷器。

背景技术

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。

发明内容

本发明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剖视图。

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。