防噴密封組件及其使用方法
【專利摘要】提供了一種用于井場防噴器的密封組件223。所述防噴器包括殼體和可操作地連接至該殼體的至少一個部件225。所述殼體具有孔和從中穿過的通道。管可定位成穿過該孔并接合在其中。所述密封組件223包括密封板352、密封承座354、以及至少一個密封件356。所述密封板352可操作地連接在所述殼體與所述防噴器的至少一個部件之間，并且具有在其中延伸的至少一個密封凹槽353。所述密封承座354可置于圍繞著密封板352的周邊，具有可置于密封凹槽353中的至少一個承座唇部，以及具有至少一個密封容座。所述密封件356可接收地定位在所述至少一個密封容座中，并且可定位成與所述殼體、所述至少一個部件及其組合中的一個密封接合。
【專利說明】防噴密封組件及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及執(zhí)行井場作業(yè)的技術(shù)。更具體地，本發(fā)明涉及防止井噴的技術(shù)，例如涉及防噴器和/或密封組件。

【背景技術(shù)】
[0002]可以進行油田作業(yè)來定位和收集有價值的井下流體。石油鉆井平臺定位于井場，井下工具比如鉆具置于地面中以到達地下儲層。一旦井下工具形成井筒以達到期望的儲層，套管就可以在井筒內(nèi)膠合就位，并且所述井筒完成來自儲層的流體的初始生產(chǎn)。井下管狀裝置可以定位在井筒中，以使得地下流體能夠通至表面。
[0003]如果從井筒釋放的地下流體泄漏的話，則可能對環(huán)境造成威脅。設備比如防噴器(Β0Ρ)可被定位在井筒周圍以形成圍繞其中管的密封來防止隨著流體被帶至表面時的泄漏。Β0Ρ可以具有選擇性可致動的柱塞或柱塞閥蓋，比如管子柱塞或剪切柱塞，其可以被驅(qū)動來密封和/或切斷井筒中的管。在美國專利/申請第20110000670 ；7814979 ;和7367396號中提供了 Β0Ρ的一些示例。
[0004]所期望的是使Β0Ρ具有各種特征，比如密封件、柱塞塊、門和/或鎖定機構(gòu)等，用于井場作業(yè)。Β0Ρ和/或特征的示例可以提供在專利申請?zhí)朥S13/018217 (在提交申請時尚未公布)、US2010/0243926、US2011/0012311、US5897094、US7044430、US7051989、US5575452、W02012/012192、W02012/012193、US7195224 和 US7798466 中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在至少一個方面，本發(fā)明涉及一種用于井場防噴器的密封組件。所述防噴器包括殼體和可操作地連接至該殼體的至少一個部件。所述殼體具有孔和從中穿過的通道，以及可定位成穿過該孔并接合在其中的管。所述密封組件包括密封板、密封承座以及至少一個密封件。所述密封板可操作地連接在所述殼體與所述防噴器的至少一個部件之間，所述密封板具有在其中延伸的至少一個密封凹槽，所述密封承座可圍繞著密封板的周邊布置，所述密封承座具有可置于至少一個密封凹槽中的至少一個承座唇部，并且還具有至少一個密封容座。所述密封件可接收地定位在所述至少一個密封容座中，并且可定位成與所述殼體和/或所述部件中的一個密封接合。
[0006]所述部件包括門，該門可操作地連接至所述殼體并提供選擇性地接近所述通道。所述密封板具有帶有扁平表面的橢圓體，所述扁平表面可定位成相鄰于所述殼體和所述至少一個部件。所述密封板具有穿過其中的至少一個孔，以接收所述至少一個部件的至少一個部分。所述密封組件還包括緊固件，以將所述密封板可操作地連接至所述部件、所述殼體及其組合中的至少一個。所述密封板沿其周邊的一部分具有臺階，所述密封承座具有相應的唇部，該唇部定位成可接收在所述臺階中，并相鄰于所述殼體和/或所述部件。所述殼體和所述部件中的至少一個在其中具有至少一個殼體容座，所述承座唇部中的至少一個可定位在所述容座中。所述密封承座和密封件包括橡膠材料和/或金屬材料。所述密封板包括金屬材料。
[0007]在另一方面，本發(fā)明涉及一種用于井場的防噴器，具有延伸到井筒中的管。所述防噴器包括殼體、可操作地連接至該殼體的至少一個部件、以及至少一個密封組件。所述殼體具有孔和從中穿過的通道，以及可定位成穿過該孔并接合在其中的管。所述密封組件包括密封板、密封承座以及至少一個密封件。所述密封板可操作地連接在所述殼體與所述防噴器的至少一個部件之間。所述密封板具有在其中延伸的至少一個密封凹槽，所述密封承座可圍繞著所述密封板的周邊布置。所述密封承座具有可置于所述至少一個密封凹槽中的至少一個承座唇部，并且具有至少一個密封容座。所述密封件可接收地定位在所述至少一個密封容座中，并且可定位成與所述殼體和/或所述部件中的一個密封接合。
[0008]所述部件可以包括門，該門可操作地連接至所述殼體并提供選擇性地接近所述通道。所述密封板可操作地連接在所述殼體和所述門之間，所述密封件可定位成與所述殼體和所述部件密封接合。所述部件可以包括可滑動地定位在所述通道中以切斷所述管的柱塞組件。所述部件可以包括門組件，該門組件可操作地連接至所述殼體并提供選擇性地接近所述通道。所述門組件可以可接收地連接至所述柱塞組件。所述密封板的孔接收穿過其中的所述柱塞組件的一部分。所述殼體具有成形為接收所述密封承座的殼體容座。所述部件可以具有成形為接收所述密封組件的部件容座。所述防噴器還可以包括可操作地連接至所述柱塞組件以對其致動的致動器。
[0009]在另一方面，本公開涉及一種密封井場防噴器的方法。所述防噴器包括殼體和可操作地連接至該殼體的至少一個部件。所述殼體具有孔和從中穿過的通道。管可定位成穿過該孔并接合在其中。所述方法包括:將密封板可操作地連接在所述殼體與所述防噴器的至少一個部件之間(所述密封板具有在其中延伸的至少一個密封凹槽)；將密封承座圍繞著所述密封板的周邊布置(所述密封承座具有可置于所述至少一個密封凹槽中的至少一個承座唇部、以及至少一個密封容座)；以及將至少一個密封件定位在至少一個密封容座中，并且定位成與所述殼體、所述部件及其組合中的一個密封接合。
[0010]本發(fā)明還可以涉及一種用于圍繞管進行密封的防噴器，包括殼體、門組件和密封組件。所述殼體具有孔和從中穿過的通道。所述管可定位成穿過該孔。所述門組件可定位成圍繞著所述殼體的開口，并提供選擇性地接近其中的通道。所述密封組件可操作地連接至所述門組件，并且可定位成與所述殼體密封接合，由此所述通道得以密封。
[0011]本發(fā)明還可以涉及一種密封管的方法。所述方法包括圍繞著井筒定位防噴器，將管定位成穿過所述殼體的孔，以及通過將所述通道中的密封組件定位成與所述門組件和所述殼體密封接合來密封所述通道。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]因此，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點可以得到詳細地理解，可以通過參照其中在附圖中示出的實施例對本發(fā)明進行更具體地說明(上面進行了簡要概括)。然而要指出的是，附圖僅示出了典型的實施例，因此不應被認為是限制其范圍。附圖不一定按比例繪制，并且為了清楚簡明起見，某些特征及附圖的某些視圖可能以夸大的比例或示意性地示出。
[0013]圖1示出了具有帶有柱塞組件、門組件和密封組件的防噴器(Β0Ρ)的近海井場的示意圖。
[0014]圖2A-2B示出了分別處于密封和非密封位置的帶有柱塞組件的BOP的垂直剖視圖。
[0015]圖3示出了 Β0Ρ的密封組件和門組件的分解圖。
[0016]圖4A-4B示出了分別處于密封和非密封位置的表示其中密封組件的Β0Ρ的一部分的透視剖視圖。
[0017]圖5A-?不出了具有各種密封配置的各種Β0Ρ的一部分的垂直剖視圖。

【具體實施方式】
[0018]下面的說明書包括體現(xiàn)本發(fā)明主題的技術(shù)的示例性裝置、方法、技術(shù)、和/或指令序列。然而，應該理解的是，所描述的實施例可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實踐。
[0019]防噴器(Β0Ρ)可以繞著管定位來隨其提供密封，例如在井噴時。為了接近Β0Ρ的各部分和/或其中的部件，Β0Ρ可以設置有門組件，以對其提供選擇性的接近。為了防止泄漏，例如在高的壓力和溫度時，密封組件可以設置在殼體和門組件之間。該密封組件可以與Β0Ρ殼體自對準。
[0020]圖1示出了近海井場100，其具有海底系統(tǒng)104和表面系統(tǒng)102。表面系統(tǒng)102可以用來便于在近海井場100的油田作業(yè)。表面系統(tǒng)102可以包括鉆機105、平臺106 (或容器)和控制器108。
[0021]海底系統(tǒng)104包括導管(例如，提升管)110，其從平臺106延伸到海底112。該海底系統(tǒng)還包括帶有延伸到井筒118中的管116的井口 114、B0P120和控制器108。Β0Ρ 120具有不同的Β0Ρ部件，比如柱塞組件124，其用于剪切管116和密封井筒118。柱塞組件124可以與管116接合，以形成繞著該管的密封件和/或切斷或切割該管116。Β0Ρ 120還具有門組件125，用于提供選擇性接近到Β0Ρ中；以及密封組件123，用于密封Β0Ρ 120，如下面將在本文中更全面地說明。密封組件123可用于密封所述殼體、門組件125和/或Β0Ρ 120的其它部件。
[0022]表面系統(tǒng)102和海底系統(tǒng)104可以設置有位于不同地點的一個或多個控制器108，以控制表面系統(tǒng)102和/或海底系統(tǒng)104。通信鏈路126可以被提供用于控制器108和井場100的各個部分之間的通信。
[0023]雖然Β0Ρ 120在此被描述為用于海底作業(yè)，但應該理解的是，井場100可以基于陸地或水，且Β0Ρ 120和/或剪切密封系統(tǒng)124可用于任何井場環(huán)境。Β0Ρ 120可以切斷和/或密封管裝置，比如管116。如本文所用的“管裝置”是指管狀構(gòu)件或裝置，比如管道、某些井下工具、套管、鉆桿、襯墊、連續(xù)油管、生產(chǎn)管道、電纜、鋼絲繩、或定位在井筒中的其它管狀構(gòu)件、以及相關(guān)的部件，比如鉆鋌、鉆桿接頭、鉆頭、測井工具、封隔器等，(稱為“管”或“柱，，)。
[0024]圖2A和圖2B示出了分別處于密封和非密封位置的Β0Ρ 220的縱向剖視圖。Β0Ρ220包括殼體228，帶有孔230和穿過其中的通道232。該Β0Ρ還包括柱塞組件224和門組件225。柱塞組件224包括柱塞塊234、柱塞軸236、柱塞式油缸238和致動器240。柱塞軸236延伸穿過柱塞通道237。圖2A和2B的Β0Ρ 220示出為帶有兩個相對的柱塞組件224，但是可以在任何方向上設置任何的數(shù)量。柱塞塊234可以密封和/或切斷管216。在美國專利第5735502號中描述了可以與Β0Ρ —起使用的柱塞組件的示例。
[0025]門組件225包括門242，其提供接近通道232和Β0Ρ 220的部件。柱塞軸236延伸穿過門242直至在其外部的柱塞式油缸238。門組件225還設置有帶有齒246的鎖244，用于鎖定與殼體228的接合。所示的鎖244包括一對鎖定板248，其位于門242和殼體228之間，用于對隨之的接合進行互鎖。鎖244可以任選地與門242或殼體228成為一體。
[0026]密封組件223定位在相鄰于門242的通道232中。密封組件223提供的密封圍繞著門242和Β0Ρ殼體228。如圖所示，密封組件223定位在門242的內(nèi)表面上，用于密封通道 232。
[0027]密封組件223示出為定位在Β0Ρ殼體228和門組件225之間的Β0Ρ中，但也可以在配置成接收密封組件223的其它位置。
[0028]圖3示出了門組件225的透視圖和密封組件223的分解圖。密封組件223包括密封板352、密封承座354、密封件356和緊固件358。密封板352示出為具有穿過其中、用于接收緊固件358的孔360的橢圓形板，并且具有用于接收密封承座354的密封凸緣353。盡管密封板352示出為是橢圓形的，但其可以是提供Β0Ρ殼體228和門組件225之間密封的任何形狀(例如，參照圖2A和圖2B)。
[0029]返回參照圖3，緊固件358延伸通過密封板352并進入到門242中，用于將密封板352固定至其。門242設置有凹部350，用于接收密封組件223?？?60之一可以成形為接收穿過其中的柱塞軸236 (和其它部件)。密封承座354具有軌道配置，其可圍繞著密封板352的周邊布置。密封件356可以設置成圍繞著密封承座354。密封件356可以具有凹口，用于接收密封件356。
[0030]圖4A和4B示出了圖2A和2B中的Β0Ρ 220的一部分的透視剖視圖，示出了密封組件223分別處于預對準(或未對準或者非密封)和對準(或密封)位置。如這些圖所示，鎖定板352具有密封槽464，用于接收密封承座354的承座唇部466和密封件356。該密封承座具有凹穴467，用于接收密封件356。密封承座354靠著門242的內(nèi)表面。密封承座354的底表面470靠著殼體228。密封件356定位成相鄰于密封承座354的底表面470，以向其提供支撐。殼體228設置有殼體槽468，用于接收密封承座354。
[0031]密封承座354可以具有配置成裝配在門242、板352和/或殼體228之間的橫截面形狀。門242、板352和/或殼體228可以設置有各個凹槽，用于容納密封承座354。密封承座354可以設置有期望的形狀和不同的延伸部或唇部，用于裝配到各個凹槽中。一個或多個密封件356可以設置在繞著密封承座354的各個位置。密封承座354和/或密封件356可以是不同強度的其他材料的彈性金屬，能夠提供Β0Ρ的部件之間的密封。在示例中，密封承座354是金屬，密封件356是彈性材料，其可定位成與殼體228和/或門242密封接八口 ο
[0032]在圖4Α的預對準位置，螺栓358可以定位成在安裝密封組件223時穿過密封板352并進入門242中。一旦在預對準位置，就可以調(diào)節(jié)螺栓358 (例如，未緊固)來移動密封組件223至對準位置，如圖4Β所示。一旦在對準位置，就可以緊固螺栓358，且密封組件223固定就位，以便與門組件242和殼體228密封。在某些情況下，門組件225可能在Β0Ρ220中沒有對準。密封組件223可以對準至Β0Ρ 220的殼體228，并且對可能發(fā)生在門組件225中的未對準進行調(diào)節(jié)，從而提供可對準的密封組件223。
[0033]圖5Α-?示出了 Β0Ρ的一部分的縱向剖視圖，其中密封組件223具有不同的配置。在每個版本中，BOP都有門242和殼體228，其中密封組件223、223a_c可接收地位于其間。門242和殼體228可以被修改以接收不同的密封組件，且不同的密封組件可以被修改，以便可密封地安裝在門242和殼體228之間。
[0034]圖5A示出了圖4A和4B的密封組件223。圖5B示出了密封組件223a。在此版本中，密封承座354a具有密封唇466a，其延伸一定的距離到門242a的凹槽572中。密封件466a的底表面470a的第一部分置于門242a的凹槽572中，密封件466a的底表面470a的一部分置于殼體228a的腔468a中。密封件(或其他加力構(gòu)件)356沿著密封件466a的底表面470a定位。密封件466a還具有肩部574，用于接收密封板352a的一部分。
[0035]在圖5C的版本中，密封組件223b包括帶有雙凹槽464b的密封板352b，用于接收密封承座354b的唇部466b。密封件(或其他加力構(gòu)件)356b沿著門表面571和密封承座354b的底表面370b定位。底表面370b做成臺階狀，用于與殼體228b的腔468b和門凹槽572b接觸。
[0036]在圖的版本中，殼體228c具有傾斜的凹槽或表面468c，以接收密封組件223c的密封承座354c和密封件356c。密封承座354c的底表面370c是傾斜的，用于相配地接合傾斜的凹槽468c。門242c沿著其中的內(nèi)表面具有臺階狀的門凹槽572c，用于接收唇部466c。密封件356c定位在密封承座354c和殼體228c及門242c之間。
[0037]盡管提供了門組件、密封組件和殼體的各種配置，但應當理解的是，本文中的BOP和密封組件的各部分可以配置成增強其間的密封。
[0038]本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解的是，本文所公開的技術(shù)可以經(jīng)由配置成帶有算法來執(zhí)行所需功能的軟件而實施于自動化/獨立應用。這些方面可以通過對具有適當硬件的一個或多個合適的通用計算機進行編程來實現(xiàn)。編程可通過使用可由處理器讀取的一個或多個程序存儲設備并且對可由計算機執(zhí)行的指令的一個或多個程序進行編碼來實現(xiàn)，用于執(zhí)行本文所述的操作。該程序存儲設備可以采取這樣的形式，例如一個或多個軟盤；CDR0M或其它光盤；只讀存儲器芯片(ROM);以及本領(lǐng)域公知或以后開發(fā)的其他形式。指令的程序可以是“目標代碼”，即以二進制形式，其可由計算機或多或少地直接執(zhí)行；以“源代碼”的形式，其需要在執(zhí)行前編譯或解釋；或者以某些中間形式，比如部分編譯的代碼。程序存儲設備及指令編碼的精確形式在這里是無關(guān)緊要的。本方面的各方面還可以配置成(通過適當?shù)挠布?軟件)僅在現(xiàn)場執(zhí)行所描述的功能和/或經(jīng)由擴展的通信(例如，無線、因特網(wǎng)、衛(wèi)星等)網(wǎng)絡來進行遠程控制。
[0039]雖然參照各種實施方式及開發(fā)對各實施例進行了說明，但應當理解的是，這些實施例是說明性的，且本發(fā)明主題的范圍并不局限于此?？梢赃M行許多變化、修改、增加和改進。例如，一個或多個密封組件可以設置有不同的形狀，并且位于BOP的各個部件之間來提供其間的密封。
[0040]多個實例可以被提供用于作為單一實例的本文所述的部件、操作或結(jié)構(gòu)。一般而言，在示例性配置中表現(xiàn)為單獨部件的結(jié)構(gòu)和功能可以被實施為組合的結(jié)構(gòu)或部件。同樣地，表現(xiàn)為單一部件的結(jié)構(gòu)和功能可以被實施為單獨的部件。這些和其他變化、修改、增加、以及改進可以落入本發(fā)明主題的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于井場防噴器的密封組件，所述防噴器包括殼體和可操作地連接至該殼體的至少一個部件，所述殼體具有孔和從中穿過的通道，管可定位成穿過該孔并接合在其中，所述密封組件包括: 密封板，其可操作地連接在所述殼體與所述防噴器的至少一個部件之間，所述密封板具有在其中延伸的至少一個密封凹槽； 密封承座，其可圍繞著所述密封板的周邊布置，所述密封承座具有可置于所述至少一個密封凹槽中的至少一個承座唇部,所述密封承座具有至少一個密封容座；以及 至少一個密封件，其可接收地定位在所述至少一個密封容座中，所述至少一個密封件可定位成與所述殼體、所述至少一個部件及其組合中的一個密封接合。
2.如權(quán)利要求1所述的密封組件，其中，所述至少一個部件包括門，該門可操作地連接至所述殼體并提供選擇性地接近所述通道。
3.如權(quán)利要求1所述的密封組件，其中，所述密封板具有帶有扁平表面的橢圓體，所述扁平表面可定位成相鄰于所述殼體和所述至少一個部件。
4.如權(quán)利要求1所述的密封組件，其中，所述密封板具有穿過其中的至少一個孔，以接收所述至少一個部件的至少一個部分。
5.如權(quán)利要求1所述的密封組件，還包括緊固件，以將所述密封板可操作地連接至所述部件、所述殼體及其組合中的至少一個。
6.如權(quán)利要求1所述的密封組件，其中，所述密封板沿其周邊的一部分具有臺階，所述密封承座具有相應的承座唇部，該承座唇部可接收在所述臺階中，并相鄰于所述殼體、所述部件及其組合中的一個。
7.如權(quán)利要求1所述的密封組件，其中，所述殼體和所述部件中的至少一個在其中具有至少一個容座，所述密封承座具有可接收在所述至少一個容座中的相應承座唇部。
8.如權(quán)利要求1所述的密封組件，其中，所述密封承座和所述至少一個密封件包括橡膠材料、金屬材料及其組合中的一個。
9.如權(quán)利要求1所述的密封組件，其中，所述密封板包括金屬材料。
10.一種用于井場的防噴器，具有延伸到井筒中的管，所述防噴器包括: 殼體，所述殼體具有孔和從中穿過的通道，管可定位成穿過該孔并接合在其中； 至少一個部件，其可操作地連接至所述殼體；以及 至少一個密封組件，包括 密封板，其可操作地連接在所述殼體與所述防噴器的至少一個部件之間，所述密封板具有在其中延伸的至少一個密封凹槽； 密封承座，其可圍繞著所述密封板的周邊布置，所述密封承座具有可置于所述至少一個密封凹槽中的至少一個承座唇部,所述密封承座具有至少一個密封容座；以及 至少一個密封件，其可接收地定位在所述至少一個密封容座中，所述至少一個密封件可定位成與所述殼體、所述部件及其組合中的一個密封接合，從而在其間形成密封。
11.如權(quán)利要求10所述的防噴器，其中，所述至少一個部件包括門，該門可操作地連接至所述殼體并提供選擇性地接近所述通道。
12.如權(quán)利要求11所述的防噴器，其中，所述密封板可操作地連接在所述殼體和所述門之間，所述至少一個密封件可定位成與所述殼體和所述部件密封接合。
13.如權(quán)利要求10所述的防噴器，其中，所述至少一個部件包括可滑動地定位在所述通道中以切斷所述管的柱塞組件。
14.如權(quán)利要求13所述的防噴器，還包括可操作地連接至所述柱塞組件以對其致動的致動器。
15.如權(quán)利要求13所述的防噴器，其中，所述至少一個部件包括門組件，該門組件可操作地連接至所述殼體并提供選擇性地接近所述通道，所述門組件可接收地連接至所述柱塞組件。
16.如權(quán)利要求13所述的防噴器，其中，所述密封板的至少一個孔接收穿過其中的所述柱塞組件的一部分。
17.如權(quán)利要求10所述的防噴器，其中，所述殼體具有成形為接收所述密封承座的殼體容座。
18.如權(quán)利要求10所述的防噴器，其中，所述至少一個部件具有成形為接收所述至少一個密封組件的部件容座。
19.一種密封井場防噴器的方法，所述防噴器包括殼體和可操作地連接至該殼體的至少一個部件，所述殼體具有孔和從中穿過的通道，管可定位成穿過該孔并接合在其中，所述方法包括: 將密封板可操作地連接在所述殼體與所述防噴器的至少一個部件之間，所述密封板具有在其中延伸的至少一個密封凹槽； 將密封承座圍繞著所述密封板的周邊布置，所述密封承座具有可置于所述至少一個密封凹槽中的至少一個承座唇部，所述密封承座具有至少一個密封容座；以及 將至少一個密封件定位在至少一個密封容座中，并且定位成與所述殼體、所述部件及其組合中的一個密封接合。
【文檔編號】E21B33/06GK104271871SQ201380022775
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月10日
【發(fā)明者】D.A.揚克 申請人:國民油井華高公司