[发明专利]使用织物的加固可变冲头封隔器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张对在2012年12月31日申请的共同未决美国临时申请编号No.61/747,576的优先权和其益处，在此出于所有目的将其全部内容通过引用而合并入本文。

技术领域

本公开大体涉及适用于安装在井口上的防喷器(BOP)的可变冲头封隔器。更具体地，本公开涉及带有封隔器元件的可变冲头封隔器，该封隔器元件具有在其接触表面上的加固材料。

背景技术

在含油气地层中的井眼通过旋转安装在钻杆柱的下端部上的钻头形成。典型地，井口壳体安装在地表面并且穿过该地表面插入头部和柱部。防喷器(BOP)组套通常安装在井口壳体的顶部上，其提供井眼的压力控制，并且通常包括冲头，倘若在井眼中的压力变得不可控制，该冲头用来在井眼中关闭。附加的冲头通常包括于BOP组套，其用于剪切在BOP组套内的柱部，并且还用于在BOP内的压力测试。流管线和阀还典型地包括于BOP组套，来允许流体流穿过BOP组套以用于纠正在井眼中的过压。

用于在BOP组套中的压力测试的一种类型的BOP冲头是可变冲头封隔器。各种冲头封隔器通常包括在BOP组套的相反的横向侧上的一对液压驱动冲头，其选择性地被径向向内推成与管压缩接合。弹性体封隔器元件典型地设有可变冲头封隔器，其用于接合管，并且在其接合表面上具有弯曲凹部以用于接纳管。在一对封隔器上的弯曲凹部形成在孔中并且绕管的密封件，所以在井眼中的压力可被检验。在弯曲的凹部附近，各个封隔器元件通常具有平面表面，其限定在凹部和平面表面之间的界面处的角度。在可变冲头封隔器的操作期间，在凹部中的压缩应力传递至未支撑的边缘部分并且向外挤出其。随着时间，边缘部分易受来自这些多个挤出循环的损坏，尤其是在暴露于变化的低温和高温期间。

发明内容

在本文中提供一种适用于防喷器(BOP)的可变冲头和其制造方法的实施例。在一个实施例中，公开了一种可变冲头，其包括在BOP内选择性地可移动的冲头块，和布置在冲头块中的冲头封隔器。在该实例中，冲头封隔器由弹性体主体形成，该主体带有沿着其横向侧之一的接触表面。凹部部分提供在接触表面的中间部分上，并且其径向突出入主体。凹部部分与在BOP中的管和在接触表面附近的主体中的纤维选择性地密封接合，使得在冲头块径向向内移动成与管密封接触时，纤维施加反抗主体的挤出的力。纤维可由如下材料形成：聚酯、聚酰胺、纤维素纤维、棉花、对位芳纶合成纤维、氯丁橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、以及它们的组合。在一个实例中，在凹部部分的端部附近的接触表面的一部分相对凹入部分成角度；其中，该角度限定在接触表面上的边缘，并且其中，纤维在边缘附近延伸。纤维包括沿着主体横向地延伸的横向纤维。可选择地，纤维可为在主体中轴向地延伸的轴向纤维。在另一实例中，纤维为沿着主体横向地延伸的横向纤维和在接触表面附近的主体中的轴向纤维，该接触表面与横向纤维大体共面并且与横向纤维成角度地取向。纤维可被编织成平面织物，并且覆盖有橡胶来限定上胶的纤维。在实例中，纤维中的至少一些在分别毗邻接触表面的相反的上和下端部的主体的上表面和下表面中的一个附近延伸。弹性体主体可比纤维更有弹性。弹性体主体可为基本实心的。

在本文中还公开了用于在BOP中使用的冲头封隔器组件的实例，并且其包括选择地布置在冲头块中的弹性体主体。主体具有接触表面，其带有选择性地密封靠着BOP中的管的弯曲凹部。织物整体在主体中并且在接触表面附近。因而在主体被推靠着管时，织物施加反抗主体的挤出的力。可包括一系列的互锁插入件，在主体被径向地压缩时其在主体的径向表面上选择性地相对彼此滑动。织物可包括由下列材料中的一种或更多形成的纤维：聚酯、聚酰胺、纤维素纤维、棉花、对位芳纶合成纤维、氯丁橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、以及碳化丁腈橡胶。在实例中，织物沿着弯曲凹部的端部和接触表面的附近平面部分之间的界面被提供。在织物附近的主体的部分可比远离织物的主体的一部分更硬。

在本文中提供了一种成型冲头封隔器组件的方法，其中，冲头封隔器组件具有接触表面，并且用于在BOP中使用。方法的一个实例包括提供未固化的弹性体并将其布置入冲头封隔器组件模具。策略地将纤维在模具中布置在接触表面附近。固化未固化弹性体来形成主体，其中纤维一体地设置在主体中。可选地，在模具中提供滑动板，其安装在主体的相反表面上。在一个实例中，纤维可由如下材料中的一种形成：聚酯、聚酰胺、纤维素纤维、棉花、对位芳纶合成纤维、氯丁橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、以及它们的组合。纤维可被编织成织物，并且覆盖有与主体粘附的弹性体。

附图说明