用于鉆井的密封件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的目的是提供一種用于鉆井（102）的密封件，所述裝置能夠通用地部署并且即使在破損位于可能存在的井噴防止器下方的情況下也能夠關(guān)閉鉆井（102）。本實(shí)用新型基于如下構(gòu)思：將密封件導(dǎo)入鉆井（102）中，從而在由于上升的流體造成損壞的情況下將其密封。為此目的，所述密封件具有至少一個(gè)擋板（106）或膜盒（401）。所述擋板（106）的打開(kāi)或所述膜盒的膨脹致使相對(duì)于所述鉆井（102）的所述壁（104）生成非確定鎖定連接和/或確定鎖定連接，從而關(guān)閉鉆井（102）。
【專利說(shuō)明】用于鉆井的密封件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于鉆井的密封件，例如油或氣體的流體在鉆井上向上流動(dòng)。
【背景技術(shù)】
[0002]所謂的井噴防止器是現(xiàn)有技術(shù)已知的。術(shù)語(yǔ)井噴防止器用于各種在鉆探操作的情況下直接裝配到鉆井上方的截?cái)嚅y。井噴防止器起到防止流體流出鉆井的作用。尤其是如果鉆柱受損或者如果鉆探操作遇到增壓區(qū)，井噴防止器是必需的。
[0003]在正在執(zhí)行鉆探操作的同時(shí)，鉆柱延伸貫通井噴防止器。如果在此情況下不能被其它裝置阻擋的流體流出，則兩階段機(jī)構(gòu)在井噴防止器中起作用。在第一階段中，啟動(dòng)密封件，密封件密封鉆柱周圍的外部空間。如果這樣不足以阻擋流體的流出，則鉆柱在井噴防止器內(nèi)被切斷。隨后，可以通過(guò)截?cái)嗷瑒?dòng)閥來(lái)密封井噴防止器。
[0004]然而，在特殊情況下，可疑的是所使用的井噴防止器的尺寸是否足以切斷鉆柱。由美國(guó)聯(lián)邦權(quán)威機(jī)構(gòu)進(jìn)行的研究在2004年發(fā)現(xiàn)，14個(gè)石油平臺(tái)中僅3個(gè)具有足夠強(qiáng)以切斷鉆柱的剪切級(jí)。
[0005]墨西哥灣的事故表明，所使用的已知方法具有極大的弱點(diǎn)并且在部署和操作時(shí)極易發(fā)生故障。
[0006]發(fā)明概述
[0007]目的
[0008]本發(fā)明的目的是提供一種用于鉆井的密封件，其具有關(guān)閉鉆井的潛能，通用地部署并且同時(shí)避免在開(kāi)篇處所提及的已知井噴防止器的缺點(diǎn)。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于鉆井的密封件，所述鉆井具有壁，其中流體在所述鉆井中上升，所述密封件包括:a)管，其能夠?qū)胨鲢@井中；
[0010]b)至少一個(gè)擋板，其由流體密封性材料構(gòu)成，
[0011]bl)所述至少一個(gè)擋板以流體密封方式固定到所述管；
[0012]b2)所述至少一個(gè)擋板能夠呈現(xiàn)出其朝向所述管折疊的狀態(tài)以及其朝向所述壁展開(kāi)而遠(yuǎn)離所述管的狀態(tài)；
[0013]b3)所述管和所述至少一個(gè)擋板以如下方式實(shí)現(xiàn):當(dāng)所述至少一個(gè)擋板處于其朝向所述管折疊的狀態(tài)時(shí)，當(dāng)所述管導(dǎo)入所述鉆井中時(shí)在所述至少一個(gè)擋板和所述壁之間存在間隙；
[0014]b4)所述至少一個(gè)擋板具有至少一個(gè)固定元件；
[0015]b5)所述至少一個(gè)固定元件的硬度超過(guò)所述壁的硬度；
[0016]b6)使得當(dāng)所述至少一個(gè)擋板擠壓所述壁時(shí)，所述至少一個(gè)固定元件能夠穿透所述壁；
[0017]b7)使得能夠在所述至少一個(gè)擋板和所述壁之間生成確定鎖定連接；并且包括
[0018]c )能夠啟動(dòng)的裝置，
[0019]Cl)能夠啟動(dòng)的所述裝置的啟動(dòng)使得所述至少一個(gè)擋板能夠呈現(xiàn)出其遠(yuǎn)離所述管且朝向所述壁展開(kāi)的狀態(tài)。
[0020]優(yōu)選的，所述至少一個(gè)管為鉆柱。
[0021]優(yōu)選的，所述至少一個(gè)管為輔助連接件。
[0022]優(yōu)選的，多個(gè)擋板，其沿著所述管接連地布置。
[0023]優(yōu)選的，所述鉆井具有壁，其中流體在所述鉆井中上升，所述密封件包括:a)至少一個(gè)膜盒，其由流體密封材料構(gòu)成，al)所述膜盒以如下方式實(shí)現(xiàn):當(dāng)所述密封件導(dǎo)入到所述鉆井中時(shí)，在所述膜盒和所述壁之間存在間隙；b)至少一個(gè)推進(jìn)劑充蓄器，bl)所述膜盒能夠通過(guò)所述至少一個(gè)推進(jìn)劑充蓄器的啟動(dòng)而膨脹；并且包括
[0024]c)用于將管道與所述密封件連接的耦合件；
[0025]d)延伸貫通所述密封件的通道，使得流體能夠通過(guò)所述管道流過(guò)所述密封件并且能夠抽出。
[0026]優(yōu)選的，驅(qū)動(dòng)器，其使所述密封件能夠在所述流體中漸進(jìn)地移動(dòng)。
[0027]優(yōu)選的，所述密封件附接至能夠被導(dǎo)入到所述鉆井中的管。
[0028]優(yōu)選的，所述膜盒的外表面具有至少一個(gè)固定元件；
[0029]所述固定元件的硬度超過(guò)所述壁的硬度；
[0030]使得當(dāng)所述至少一個(gè)膜盒的外表面擠壓所述壁時(shí)所述至少一個(gè)固定元件能夠穿透所述壁。
[0031]優(yōu)選的，所述密封件具有至少一個(gè)固定銷，能夠通過(guò)所述至少一個(gè)推進(jìn)劑充蓄器的啟動(dòng)將所述至少一個(gè)固定銷至少部分地推出所述膜盒；
[0032]所述至少一個(gè)固定銷的硬度超過(guò)所述壁的硬度；
[0033]使得當(dāng)通過(guò)所述至少一個(gè)推進(jìn)劑充蓄器的啟動(dòng)將所述至少一個(gè)固定銷至少部分地推出所述膜盒時(shí)所述至少一個(gè)固定銷能夠穿透所述壁。
[0034]本發(fā)明基于如下構(gòu)思:為鉆柱以限定間隔提供根據(jù)需要而展開(kāi)的密封件，或者將密封件導(dǎo)入諸如例如油或氣體的流體在其中上升的泄漏鉆井中，從而在泄漏處以下密封鉆井。為此目的，用于具有壁的鉆井的根據(jù)本發(fā)明的第一密封件具有能夠?qū)氲姐@井中的管。所述管能夠由一個(gè)或多個(gè)管段構(gòu)成。
[0035]此外，密封件具有至少一個(gè)擋板，所述擋板由流體密封材料構(gòu)成并且以流體密封方式固定到管上。結(jié)果，流體不會(huì)通過(guò)管和至少一個(gè)擋板之間。至少一個(gè)擋板可通過(guò)管導(dǎo)入到鉆井中。
[0036]至少一個(gè)擋板可以呈現(xiàn)出其朝向管折疊或非膨脹的狀態(tài)以及遠(yuǎn)離管且朝向壁展開(kāi)或膨脹的狀態(tài)。所述管和所述至少一個(gè)擋板以如下方式實(shí)現(xiàn):在至少一個(gè)擋板朝向管折疊的狀態(tài)下，當(dāng)管被導(dǎo)入鉆井中時(shí)，在所述至少一個(gè)擋板和所述壁之間存在間隙。然后，流體能夠通過(guò)所述至少一個(gè)擋板和所述壁之間的間隙向上流動(dòng)。
[0037]為了關(guān)閉所述間隙，所述密封件具有能夠啟動(dòng)的裝置。能夠啟動(dòng)的所述裝置的啟動(dòng)使得至少一個(gè)擋板能夠呈現(xiàn)出其遠(yuǎn)離所述管且朝向壁展開(kāi)的狀態(tài)。在管已導(dǎo)入到所述鉆井中之后，能夠啟動(dòng)的所述裝置的啟動(dòng)致使所述至少一個(gè)擋板呈現(xiàn)出遠(yuǎn)離所述管且朝向所述壁展開(kāi)的狀態(tài)，即，所述至少一個(gè)擋板從其朝向所述管折疊的狀態(tài)變成其遠(yuǎn)離所述管且朝向所述壁展開(kāi)的狀態(tài)。能夠啟動(dòng)的裝置可以為例如能夠緊固或釋放所述至少一個(gè)擋板的閂鎖。[0038]當(dāng)所述管已導(dǎo)入到所述鉆井中并且所述至少一個(gè)擋板已呈現(xiàn)出其遠(yuǎn)離所述管且朝向所述壁展開(kāi)的狀態(tài)時(shí)，生成所述至少一個(gè)擋板和所述壁之間的確定鎖定連接。該連接將密封件固定在所述鉆井內(nèi)并且防止密封件從鉆井中滑出。
[0039]為了使能至少一個(gè)擋板和壁之間的這種連接，所述至少一個(gè)擋板具有至少一個(gè)固定元件。至少一個(gè)固定元件的硬度必須超過(guò)所述壁的硬度。結(jié)果，當(dāng)所述至少一個(gè)擋板從其朝向所述管折疊的狀態(tài)變成其遠(yuǎn)離所述管且朝向所述壁展開(kāi)的狀態(tài)并且擠壓所述壁時(shí)，至少一個(gè)固定元件能夠穿透所述壁。因此，在至少一個(gè)擋板和所述壁之間生成確定鎖定連接。固定元件的實(shí)施例為倒鉤或在被啟動(dòng)時(shí)展開(kāi)且成楔形的指向上方的連接件。
[0040]所述至少一個(gè)擋板和所述壁之間的連接為流體密封的。此外，由于所述至少一個(gè)擋板由流體密封材料構(gòu)成并且以流體密封方式固定到所述管，所以所述間隙被關(guān)閉，使得當(dāng)所述管已被導(dǎo)入到所述鉆井中并且所述至少擋板呈現(xiàn)出其遠(yuǎn)離所述管且朝向所述壁展開(kāi)的狀態(tài)時(shí)，流體不會(huì)通過(guò)所述間隙逸出。因此，密封所述鉆井。
[0041]優(yōu)選地，所述至少一個(gè)擋板被設(shè)計(jì)成使得所述至少一個(gè)擋板和所述壁之間的連接可通過(guò)拉動(dòng)管而被釋放。因此，通過(guò)拉動(dòng)管，可根據(jù)需要從鉆井中移除密封件。
[0042]已證實(shí)，被動(dòng)地，即借助于通過(guò)在鉆井中上升的流體施加到至少一個(gè)擋板上的壓力，實(shí)現(xiàn)從擋板朝向管折疊的狀態(tài)變成擋板遠(yuǎn)離所述管且朝向所述壁展開(kāi)的狀態(tài)是有利的。為此目的，當(dāng)處于其朝向管折疊的狀態(tài)時(shí)所述至少一個(gè)擋板連同管一起形成能夠由上升的流體進(jìn)入的間隙形囊件。這產(chǎn)生了用于使至少一個(gè)擋板變成其遠(yuǎn)離所述管且朝向壁展開(kāi)的狀態(tài)所需的壓力。
[0043]能夠啟動(dòng)的裝置的啟動(dòng)隨后使得壓力對(duì)著壁擠壓所述至少一個(gè)擋板，使得間隙關(guān)閉并且產(chǎn)生至少一個(gè)擋板和壁之間的非確定鎖定連接或確定鎖定連接。
[0044]優(yōu)選地，至少一個(gè)擋板設(shè)計(jì)成袋或傘的形式。用于至少一個(gè)擋板的適合的材料是耐受流體(即，其在與流體接觸時(shí)物理特性不會(huì)改變)的柔性材料。至少一個(gè)擋板還可能由紡織材料或金屬編織織物構(gòu)成，為了密封的目的，這些材料覆有適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)，可能覆有塑料、基于植物的聚合物或生物聚合物。還適用于用于至少一個(gè)擋板的材料是一些塑料膜或由基于植物的聚合物以及可能的生物聚合物構(gòu)成的膜。已經(jīng)證實(shí)，在此情況下膜或紡織材料可能設(shè)有蒸汽沉積的金屬涂層作為應(yīng)對(duì)流體破壞的防護(hù)措施是有利的。如果需要，至少一個(gè)膜狀件可設(shè)有加固肋狀件，從而使至少一個(gè)膜狀件起到恰當(dāng)?shù)淖饔貌⑶曳乐箵p壞?？蛇x地，至少一個(gè)擋板可由如上所述的重疊的塑料或金屬層或紡織材料層構(gòu)成。
[0045]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少一個(gè)管為鉆柱，擋板或者如下面解釋的膜盒附接至所述鉆柱，從而根據(jù)需要展開(kāi)并且阻止流體的未受阻流出。
[0046]在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案中，除了鉆柱外，管可以為輔助連接件。輔助連接件是指除了鉆柱以外的任何管，其起到將密封件導(dǎo)入鉆井中并且隨后使流體轉(zhuǎn)向的作用。
[0047]鉆井中上升的流體以一定的流速流動(dòng)。一旦達(dá)到流速的特定閾值，至少一個(gè)擋板展開(kāi)。如果流速過(guò)大，則在從其朝向管折疊的狀態(tài)變到其遠(yuǎn)離所述管且朝向壁展開(kāi)的狀態(tài)的過(guò)程中至少一個(gè)擋板會(huì)破損。為了防止這點(diǎn)，本發(fā)明的有利發(fā)展具有多個(gè)擋板。沿著管接連地布置這些擋板。其中至少一個(gè)擋板優(yōu)選地設(shè)有用于流體的通道。該通道減小了上升流體的動(dòng)能。位于設(shè)有通道的擋板上方或后面的擋板能夠保護(hù)設(shè)有通道的擋板免受破壞。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的用于鉆井的密封件的另一實(shí)施方案具有由流體密封材料構(gòu)成的至少一個(gè)膜盒。優(yōu)選地，膜盒的材料是能夠塑性變形的，從而確保密封件的穩(wěn)定錨定。例如金屬是適合的。然而，膜盒還可由適合的可展開(kāi)材料構(gòu)成，例如，擋板的上述材料中的一種。
[0049]膜盒以如下方式實(shí)現(xiàn):當(dāng)密封件導(dǎo)入鉆井中時(shí)，在膜盒和壁之間存在間隙。
[0050]為了將密封件錨定在鉆井中的目的，密封件具有至少一個(gè)推進(jìn)劑充蓄器。至少一個(gè)推進(jìn)劑充蓄器的啟動(dòng)致使膜盒展開(kāi)或膨脹。根據(jù)所選的材料，膜盒經(jīng)受塑性變形。其結(jié)果是，膜盒擠壓壁，使得在膜盒和壁之間產(chǎn)生非確定鎖定連接和/或確定鎖定連接。
[0051]適合作為推進(jìn)劑充蓄器的是諸如例如壓縮氣體、固態(tài)推進(jìn)劑充蓄器或煙火推進(jìn)劑充蓄器的儲(chǔ)能裝置。所釋放的能量使膜盒展開(kāi)或膨脹，使得膜盒擠壓所述壁。
[0052]由于膜盒的外壁具有適合的一致性，所以膜盒和壁之間的連接是確證的和流體密封的。由于膜盒由流體密封材料構(gòu)成，所以當(dāng)密封件已導(dǎo)入到鉆井中并且推進(jìn)劑充蓄器已經(jīng)啟動(dòng)時(shí)，流體不會(huì)通過(guò)間隙逸出。因此密封鉆井。
[0053]此外，密封件具有耦合件。耦合件起到將管道與密封件連接的作用。通道延伸貫通所述密封件，使得流體能夠流經(jīng)所述密封件并且通過(guò)管道抽出。
[0054]如果例如鉆柱由于事故已經(jīng)從鉆井中噴出或者由于另外的原因已從鉆井中移除，則在本發(fā)明的進(jìn)一步有利的發(fā)展中密封件具有驅(qū)動(dòng)器，除了與其附接并且借以導(dǎo)入鉆井中的至少一個(gè)管之外。該驅(qū)動(dòng)器使密封件能夠在流體內(nèi)移動(dòng)。優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)器被設(shè)計(jì)為反應(yīng)式驅(qū)動(dòng)器，例如設(shè)計(jì)為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。螺槳式發(fā)動(dòng)機(jī)也能夠用作驅(qū)動(dòng)器。
[0055]為了使驅(qū)動(dòng)器能夠?qū)⒚芊饧朔蛏狭鞯牧黧w而導(dǎo)入到鉆井中，驅(qū)動(dòng)器的饋送速率必須超過(guò)鉆井中流體的流速。驅(qū)動(dòng)器的饋送速率應(yīng)理解為驅(qū)動(dòng)器相對(duì)于鉆井中上升的流體推進(jìn)的速率。
[0056]除了驅(qū)動(dòng)器外，管能夠用于將密封件導(dǎo)入到鉆井中。為此目的，密封件附接至管。密封件和管之間的連接為流體密封的。管可以為鉆柱或輔助連接件。
[0057]在本發(fā)明的有利發(fā)展中，膜盒和壁之間的連接是確定鎖定連接和/或非確定鎖定連接且為流體密封的。為此目的，膜盒的外表面相應(yīng)地定形。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，膜盒的外表面具有至少一個(gè)固定元件。至少一個(gè)固定元件的硬度必須超過(guò)壁的硬度，以使得當(dāng)在密封件已導(dǎo)入鉆井中之后膜盒膨脹且膜盒的外表面擠壓壁時(shí)至少一個(gè)固定元件能夠穿透壁。因此，在膜盒和鉆井的壁之間產(chǎn)生確定鎖定連接。此處，同樣固定元件的實(shí)施例為例如倒鉤。
[0058]在密封的發(fā)展中，密封件可具有相對(duì)于膜盒可移位安裝的固定銷。至少一個(gè)推進(jìn)劑充蓄器可直接作用于至少一個(gè)固定銷上。通過(guò)至少一個(gè)推進(jìn)劑充蓄器的啟動(dòng)，至少一個(gè)固定銷可被至少部分地推出膜盒。如果密封件位于鉆井內(nèi)部并且如果至少一個(gè)固定銷通過(guò)至少一個(gè)推進(jìn)劑充蓄器的啟動(dòng)而被至少部分地推出膜盒，則至少一個(gè)固定銷能夠穿透壁。
[0059]為了相對(duì)于鉆井的壁密封所述密封件，密封件具有至少一個(gè)另外的推進(jìn)劑充蓄器。通過(guò)至少一個(gè)另外的推進(jìn)劑充蓄器的啟動(dòng)，膜盒可展開(kāi)或膨脹并且擠壓壁。
[0060]還有利的是本發(fā)明的如下發(fā)展:密封件能夠按彈道理論導(dǎo)入到鉆井中。在此情況下，密封件在進(jìn)入鉆井之前加速，即，其接收動(dòng)能。該能量適于將密封件導(dǎo)入到鉆井中達(dá)到一定深度，其中能夠被啟動(dòng)的相應(yīng)裝置致使其展開(kāi)。
[0061]通過(guò)結(jié)合從屬權(quán)利要求對(duì)優(yōu)選的示例性實(shí)施方案的描述公開(kāi)了進(jìn)一步的細(xì)節(jié)和特征。在此情況下的各個(gè)特征可單獨(dú)實(shí)現(xiàn)或彼此相結(jié)合地疊加實(shí)現(xiàn)。用于實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的可能性不限于示例性的實(shí)施方案。因此，例如，所述的范圍總是包括全部未提及的中間值和全部可構(gòu)思的部分間隔。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0062]在附圖中示意性地表示了示例性的實(shí)施方案。在各圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或具有相同功能或者其功能彼此對(duì)應(yīng)的元件。具體地:
[0063]圖1A和圖1B示出了用于鉆井的密封件，擋板處于其朝向管折疊的狀態(tài)；
[0064]圖1C和圖1D示出了用于鉆井的密封件，擋板處于其遠(yuǎn)離管且朝向壁展開(kāi)的狀態(tài)；
[0065]圖2A和圖2B示出了用于鉆井的密封件，擋板處于其通過(guò)密封件遠(yuǎn)離管且朝向壁展開(kāi)的狀態(tài)；
[0066]圖3A和圖3B示出了具有加固肋狀件和固定元件的用于鉆井的密封件；
[0067]圖4A、圖4B、圖4C和圖4D示出了魚雷方式的用于鉆井的密封件；以及
[0068]圖5示出了可移位的固定銷。
[0069]發(fā)明詳述
[0070]圖1A和圖1B示出了已導(dǎo)入到具有壁104的鉆井102中的密封件。密封件具有擋板106。在擋板106和壁104之間具有間隙108。在上部區(qū)域中，擋板106緊固到管112上并且處于其朝向管112折疊的狀態(tài)。
[0071]傳感器110測(cè)量諸如例如管112的運(yùn)動(dòng)、管112相對(duì)于壁104的位置、圍繞密封件的流體的流體靜力學(xué)壓力、密封件在鉆井102內(nèi)行進(jìn)的距離或流體的流速的數(shù)據(jù)。
[0072]擋板106通過(guò)能夠被啟動(dòng)的裝置固定為其朝向管112折疊的狀態(tài)。能夠被啟動(dòng)的裝置的啟動(dòng)通過(guò)傳感器110釋放擋板106。隨后，在擋板106下方流動(dòng)的流體致使擋板106打開(kāi)。
[0073]圖1C和圖1D示出了其遠(yuǎn)離管112且朝向壁展開(kāi)的狀態(tài)的擋板106。通過(guò)上升的流體施加到擋板106上的壓力對(duì)著壁104擠壓擋板106。結(jié)果，在擋板106和壁104之間產(chǎn)生非確證和/或確證以及流體密封的連接。擋板106因此關(guān)閉間隙108。
[0074]為了提高對(duì)于流體的連接的密封性，例如O形圈形式的密封件200可附接到擋板106上。這在圖2A和圖2B中表示為整體并且表示為細(xì)節(jié)Z。通過(guò)上升的流體施加到擋板106上的壓力致使密封件200和壁104之間的確證和/或非確證、流體密封的連接。
[0075]特別地，如果由上升的流體施加到擋板106上的壓力低，則柔性織物或膜用作擋板106是可實(shí)現(xiàn)的。另一方面，在較高壓力的情況下，圖3A和圖3B所示的示例性實(shí)施方案是優(yōu)選的。在此情況下，加固肋狀件300支撐擋板106。圖3A和圖3B中未示出以更佳地看到加固肋狀件300的擋板106位于加固肋狀件的上游以使得當(dāng)處于展開(kāi)時(shí)擋板106擠壓加固肋狀件300。加固肋狀件300的結(jié)構(gòu)類似于傘狀件的桿組件。加固肋狀件300穩(wěn)定擋板106，使鉆井102中的管112居中，并且另外防止由于流體施加到處于其遠(yuǎn)離管112且朝向壁104展開(kāi)的狀態(tài)時(shí)的擋板106上的壓力對(duì)擋板106造成破壞。
[0076]特別地，如果鉆井102的壁104由硬質(zhì)材料制成，則如圖2A和圖2B所示的密封件200是有利的。另一方面，軟質(zhì)壁104使得可以使用在圖3A和圖3B中顯示為細(xì)節(jié)Z的固定元件302。固定元件302附接至加固肋狀件300并且由硬質(zhì)材料制成。尤其是，固定元件302的材料必須比壁104的材料硬。優(yōu)選地，固定元件302具有例如倒鉤形式的凸起。
[0077]如果處于其遠(yuǎn)離管112且朝向壁104展開(kāi)的狀態(tài)的擋板106通過(guò)流體施加到擋板106上的壓力擠壓壁104，則這使得固定元件302的凸起穿透壁104。因此，產(chǎn)生與壁104的確定鎖定連接。
[0078]為了節(jié)約材料和提高安全性，可以逐步的方式打開(kāi)擋板106。在第一步驟中，固定元件302擠壓壁104，使得固定元件302的凸起穿透壁104并且相對(duì)于壁104產(chǎn)生確定鎖定連接。在第二步驟中，通過(guò)使擋板106從其朝向管112折疊的狀態(tài)變換成其遠(yuǎn)離管112且朝向壁104展開(kāi)的狀態(tài)來(lái)關(guān)閉間隙108。流體現(xiàn)在流經(jīng)管112。在第三步驟中，管112中存在的閥被關(guān)閉。鉆井102因此被完全密封。
[0079]在圖1A、圖1B、圖1C、圖1D、圖2A、圖2B、圖3A和圖3B所示的示例性實(shí)施方案的情況下，通過(guò)在優(yōu)選的實(shí)施方案中作為鉆柱的設(shè)備的元件的管112將擋板106導(dǎo)入鉆井102中。另一方面，圖4A、圖4B、圖4C和圖4D中的乾'封件被設(shè)計(jì)為魚雷的形式。在該情況下，噴氣推進(jìn)器400產(chǎn)生足以克服上升的流體將密封件導(dǎo)入鉆井102中的推力。
[0080]除了擋板106外，圖4A、圖4B、圖4C和圖4D中所示的密封件具有膜盒401。膜盒401構(gòu)成了密封件的隆起部的外包封。膜盒401的下部401a為半球形并且設(shè)有傳感器110。
[0081]與膜盒401的半球形部分毗鄰的是膜盒401的柱形部分401b。膜盒401的柱形部分401b將膜盒401的半球形部分401a與其上部401c連接。依次與膜盒401的上部401c附接的是引導(dǎo)元件402和耦合件404。
[0082]膜盒401用漏斗狀凹槽封閉推進(jìn)劑充蓄器408和固態(tài)承載元件406。煙火推進(jìn)劑充蓄器408位于這些凹槽內(nèi)。
[0083]通道414貫通膜盒401的半球形部分401a、貫通載體元件406、貫通噴氣推進(jìn)器400并且貫通膜盒401的上部401c。通道414縱向貫通密封件并且將膜盒401的球形部分401a中的開(kāi)口與膜盒401的上部401c中的開(kāi)口連接以使流體能夠流經(jīng)密封件。
[0084]引導(dǎo)元件402起到在密封件被導(dǎo)入鉆井102中的同時(shí)穩(wěn)定密封件的作用。傳感器110同時(shí)獲取的適合的數(shù)據(jù)。因此，傳感器110能夠測(cè)量例如密封件已進(jìn)入到鉆井102中的深度，或者傳感器110能夠借助于光學(xué)信號(hào)來(lái)檢測(cè)對(duì)壁104造成的破壞。
[0085]根據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)，傳感器110發(fā)起推進(jìn)劑充蓄器408的啟動(dòng)。結(jié)果，所釋放的能量使得膜盒401展開(kāi)或膨脹并且擠壓壁104。
[0086]膜盒401設(shè)有固定元件302。固定元件302的硬度必須超過(guò)鉆井102的壁104的硬度。這使得固定元件302由于煙火推進(jìn)劑充蓄器408的啟動(dòng)而能夠穿透壁104，從而使密封件通過(guò)確定鎖定連接錨定到壁104。如圖4C的細(xì)節(jié)Y所示，固定元件302可設(shè)計(jì)為倒鉤。
[0087]推進(jìn)劑充蓄器408的爆炸的能量致使膜盒401的至少一部分的直徑變大。為了確保在此情況下膜盒401的限定變形，膜盒401可具有預(yù)定的斷裂點(diǎn)410，如圖4B中的細(xì)節(jié)X所示。當(dāng)膜盒401膨脹時(shí)，由膜盒401的半球形部分401a和膜盒401的柱形部分401b構(gòu)成的膜盒401的下部沿著預(yù)定的斷裂點(diǎn)410與膜盒401的上部401c分離。這防止在膜盒401膨脹時(shí)諸如例如通道414或耦合件404的密封件的其余部件受損。
[0088]壁104和膜盒401之間存在的間隙越大，對(duì)于膜盒401的可變形性的要求越高。為了防止在膜盒401膨脹時(shí)超過(guò)用于膜盒401的材料的斷裂極限，膜盒401可具有在預(yù)定的斷裂點(diǎn)410下方垂直延伸的膨脹褶皺。
[0089]在膨脹狀態(tài)下，膜盒401的柱形部分平坦地支承在壁104上。在此情況下，膜盒401的半球形部分將膜盒401的柱形部分與密封件的內(nèi)部連接。結(jié)果，流體不會(huì)在膜盒401和壁104之間逸出?，F(xiàn)密封了鉆井。
[0090]為了繼續(xù)使用鉆井102，密封件具有如圖4D的細(xì)節(jié)Z所示的緊鄰耦合件404的閥412。閥412打開(kāi)和關(guān)閉通道414。當(dāng)閥412關(guān)閉時(shí)，流體不會(huì)從鉆井102中逸出。另一方面，當(dāng)閥412打開(kāi)時(shí)，流體取路通過(guò)通道414，并且因此通過(guò)密封件。
[0091]除了所描繪的盤形閥412之外，還可以使用其它類型的閥，例如球閥或滑動(dòng)閥。滑動(dòng)閥具有需要較小的打開(kāi)力的優(yōu)點(diǎn)。
[0092]耦合件404起到將管道與密封件連接的作用。這發(fā)生于已經(jīng)通過(guò)推進(jìn)劑充蓄器408的啟動(dòng)使得將密封件錨定在壁104中之后。當(dāng)閥412已經(jīng)打開(kāi)時(shí)，流體能夠通過(guò)管道被抽出并且根據(jù)需要進(jìn)行進(jìn)一步處理。
[0093]閥還可以在密封件插入到鉆井中的同時(shí)打開(kāi)，從而減小作用于密封件上的壓力。還存在僅當(dāng)管道已連接至耦合件404時(shí)關(guān)閉閥的可能性。這種管道404能夠在閥已關(guān)閉之后吸收增加力的部分。
[0094]還可以將如圖4A、圖4B、圖4C和圖4D所示實(shí)現(xiàn)的多個(gè)密封件導(dǎo)入到鉆井102中。
[0095]同樣可行的實(shí)施方案是，膜盒作為鉆柱112的設(shè)備的元件安裝并且導(dǎo)入到鉆井102 中。
[0096]可以根據(jù)不同的安全考慮來(lái)組合各種實(shí)施方案。
[0097]圖5示出了具有至少一個(gè)固定銷500的密封件的部分。為了引導(dǎo)至少一個(gè)固定銷500的目的，載體元件406具有柱形鏜孔502。固定銷500被安裝以便能夠在鏜孔502中移位。
[0098]鏜孔502將膜盒401中的開(kāi)口 504連接至球形的點(diǎn)火腔室506。類似于鏜孔502，點(diǎn)火腔室506位于載體元件406中，即，點(diǎn)火腔室506由載體元件406包圍或者由載體元件406構(gòu)成。
[0099]鏜孔502不垂直延伸，但是相對(duì)于垂直向以一定角度向下傾斜。結(jié)果，由于其重力，固定銷500首先在密封件內(nèi)部的方向上沿著鏜孔502滑動(dòng)。
[0100]點(diǎn)火腔室506包含推進(jìn)劑充蓄器408。當(dāng)推進(jìn)劑充蓄器408被啟動(dòng)時(shí)，所釋放的能量驅(qū)動(dòng)固定銷500沿鉆井102的壁104的方向遠(yuǎn)離點(diǎn)火腔室506。因此，固定銷500穿過(guò)存在膜盒401和壁104之間的間隙108中，并且穿透壁104。密封件現(xiàn)固定到壁104。
[0101]如上所述，通過(guò)使膜盒401展開(kāi)或膨脹，間隙108可以關(guān)閉并且使膜盒401擠壓壁104。因此，至少一個(gè)推進(jìn)劑充蓄器408起到使膜盒展開(kāi)或膨脹的作用，同時(shí)至少一個(gè)另外的推進(jìn)劑充蓄器408將固定銷500驅(qū)動(dòng)到壁104中。
[0102]為了防止在膜盒401展開(kāi)或膨脹時(shí)鏜孔502和至少一個(gè)固定銷500受損，鏜孔502優(yōu)選地布置成使得膜盒401中的開(kāi)口 504位于膜盒401的上部401c中的預(yù)定斷裂點(diǎn)410的上方。
[0103]附圖標(biāo)記
[0104]102 鉆井[0105]104壁
[0106]106擋板
[0107]108間隙
[0108]110傳感器
[0109]112管
[0110]200密封件
[0111]300加固肋狀件
[0112]302固定元件 [0113]400噴氣推進(jìn)器
[0114]401膜盒
[0115]401a膜盒的球形部分
[0116]401b膜盒的柱形部分
[0117]401c膜盒的上部
[0118]402引導(dǎo)元件
[0119]404稱合件
[0120]406載體元件
[0121]408推進(jìn)劑充蓄器
[0122]410預(yù)定斷裂點(diǎn)
[0123]412閥
[0124]414通道
[0125]502鏜孔
[0126]504點(diǎn)火腔室
【權(quán)利要求】
1.用于鉆井(102)的密封件，所述鉆井(102)具有壁(104)，其中流體在所述鉆井(102)中上升，所述密封件包括: a)管(112)，其能夠?qū)胨鲢@井(102)中； b)至少一個(gè)擋板(106)，其由流體密封性材料構(gòu)成， bl)所述至少一個(gè)擋板(106)以流體密封方式固定到所述管(112)；b2)所述至少一個(gè)擋板(106)能夠呈現(xiàn)出其朝向所述管(112)折疊的狀態(tài)以及其朝向所述壁(104)展開(kāi)而遠(yuǎn)離所述管(112)的狀態(tài)； b3)所述管(112)和所述至少一個(gè)擋板(108)以如下方式實(shí)現(xiàn):當(dāng)所述至少一個(gè)擋板(106)處于其朝向所述管(112)折疊的狀態(tài)時(shí)，當(dāng)所述管(112)導(dǎo)入所述鉆井(102)中時(shí)在所述至少一個(gè)擋板(106)和所述壁(104)之間存在間隙(108)；b4)所述至少一個(gè)擋板(106)具有至少一個(gè)固定元件(302)；b5)所述至少一個(gè)固定元件(302)的硬度超過(guò)所述壁(104)的硬度；b6)使得當(dāng)所述至少一個(gè)擋板(106)擠壓所述壁(104)時(shí)，所述至少一個(gè)固定元件(302)能夠穿透所述壁(104)； b7)使得能夠在所述至少一個(gè)擋板(106)和所述壁(104)之間生成確定鎖定連接；并且包括 c)能夠啟動(dòng)的裝置， Cl)能夠啟動(dòng)的所述裝置的啟動(dòng)使得所述至少一個(gè)擋板(106)能夠呈現(xiàn)出其遠(yuǎn)離所述管(112)且朝向所述壁(104)展開(kāi)的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封件， 其特征在于 所述至少一個(gè)管(112)為鉆柱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封件， 其特征在于 所述至少一個(gè)管(112)為輔助連接件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封件， 其特征在于 多個(gè)擋板(106)，其沿著所述管(112)接連地布置。
【文檔編號(hào)】E21B23/06GK203452703SQ201190000587
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2010年7月8日
【發(fā)明者】W·斯普利特斯托瑟 申請(qǐng)人:W·斯普利特斯托瑟