[发明专利]环形井筒压力控制装置的旋转驱动致动器

说明书

一种环形井压力控制装置的旋转驱动致动器，包括具有锥形内表面、通孔和螺纹外表面的活塞。螺纹套筒具有与活塞的螺纹外表面螺纹啮合的螺纹内表面。布置旋转发动机以使螺纹套筒旋转，从而旋转发动机的旋转引起活塞的相应轴向运动。

背景技术

本公开涉及用于井筒施工和井介入作业的井筒压力控制装置领域。更具体地，本公开涉及环形井压力控制装置，其可以被选择性地致动以封闭在井筒管和通过压力控制装置插入的导管之间的环形空间。

环形井筒压力控制装置(例如，环形防喷器或环形BOP)是用于封闭敞开的井筒或围绕设置在井筒中以容纳井筒压力的管或导管的环形空间的装置。本领域已知的环形BOP使用液压来致动(例如，通过充气)密封元件，该密封元件在被致动时封闭环形空间。使用液压来致动密封元件具有几个缺点，包括需要大量的支撑设备来为该装置提供动力，例如液压动力单元和蓄能器组。用于输送液压流体的高压管道和软管成本高昂；已知，液压操作部件是不可靠的，这与水下应用的液压蓄能器和车载陆上钻机作业所需的液压管线运行时间有很大的关系。

环形BOP的功能对安全井施工和/或井介入至关重要，因此，此类装置由于相关缺点不能在井施工和介入作业期间停止使用。需要一种在环形BOP中操作密封元件的致动装置和方法，其不依赖于液压来直接致动密封元件。

发明内容

根据一个方面的环形井压力控制装置的旋转驱动致动器，包括具有锥形内表面、通孔和螺纹外表面的活塞。螺纹套筒具有与活塞的螺纹外表面螺纹啮合的螺纹内表面。布置旋转发动机以使螺纹套筒旋转，从而旋转发动机的旋转引起活塞的相应轴向运动。

在一些实施例中，螺纹套筒的外表面包括大齿轮。

在一些实施例中，旋转发动机使与大齿轮功能性接触的小齿轮旋转。

在一些实施例中，旋转发动机包括电动机。

在一些实施例中，锥形表面与环形密封元件功能性接触，使得活塞的轴向运动引起环形密封元件的相应径向运动。

在一些实施例中，环形密封元件包括弹性体。

在一些实施例中，螺纹内表面和螺纹外表面包括斜齿轮、人字齿轮、蜗轮和双包络蜗轮中的至少一个。

在一些实施例中，旋转驱动致动器形成连接器和旋转控制装置中的至少一个的部分。

根据另一方面的环形井筒压力控制装置包括高压壳体，该高压壳体限定内部空间并且在每个轴向端具有连接至井筒和/或井筒压力控制装置元件的特征。具有锥形内表面、通孔和螺纹外表面的活塞被设置在内部空间中并布置成在内部空间中作轴向移动。螺纹套筒具有与活塞的螺纹外表面螺纹啮合的螺纹内表面，该螺纹套筒可旋转地支撑在内部空间中。布置旋转发动机以使螺纹套筒旋转，从而旋转发动机的旋转引起活塞的相应轴向运动。环形密封元件设置在活塞的锥形内表面上，使得活塞的轴向运动引起环形密封元件的相应径向运动。

在一些实施例中，螺纹套筒的外表面包括大齿轮。

在一些实施例中，旋转发动机使与大齿轮功能性接触的小齿轮旋转。

一些实施例还包括包围小齿轮的耐压壳体。该耐压壳体耦接至高压壳体。

在一些实施例中，旋转发动机包括电动机。

在一些实施例中，锥形表面与环形密封元件功能性接触，使得活塞的轴向运动引起环形密封元件的相应径向运动。

在一些实施例中，环形密封元件包括弹性体。

一些实施例还包括至少一个附加旋转发动机，布置该附加旋转发动机使螺纹套筒旋转。

根据权利要求16所述的环形井筒压力控制装置，其中所述至少一个附加旋转发动机使与所述大齿轮功能性接触的附加小齿轮旋转。