CN100472028C - 用于防喷器盖组件的可拆卸的密封件承载器 - Google Patents

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Abstract

本发明一种用于防喷器(10)的盖组件(200)使用可拆卸的密封件承载器(204)，以使得密封件的更换高效和容易。该密封件承载器(204)具有：位于所述密封件承载器的周边的周围的凹槽(250)，用于将盖组件(200)密封到防喷器(10)的主体(212)中的侧孔的密封件(208)，其中密封件适合于至少部分地嵌入凹槽(250)；以及接合在并且从密封件承载器(204)的内表面(228)延伸出的第一连接杆(234)。第一连接杆(234)具有接近第一连接杆(234)末端的紧固结构(240)，其中该紧固结构(240)适合于与第一紧固装置(238)相配合，并且其中当第一紧固装置(238)从该紧固结构(240)上脱开时，该密封件承载器(204)可以从盖组件(200)上拆卸。

Description

用于防喷器盖组件的可拆卸的密封件承载器
技术领域
本发明总体涉及用于石油天然气工业的防喷器。更具体地，本发明涉及一种用于防喷器盖组件的可拆卸的密封件承载器。
背景技术
井控是油气勘探的重要方面。例如在油气勘探施工中钻井时，各种装置必须安装在适当的位置，以防止对和钻井活动相关的人员和设备的伤害。一种这样的井控装置称为防喷器(BOP)。
防喷器通常用于密封井眼。例如，油或气勘探中的钻井涉及到穿透各种地下的地质结构或者“地层”。通常，每层均为诸如页岩、砂岩、石灰岩等的特定的地质构成。每层可能含有不同地层压力的截留流体或气体，并且这些地层压力随着深度的增加而增加。井眼中的压力通常被调节到至少与地层压力相平衡，例如，通过提高井眼中的钻探泥浆的密度或者提高位于钻井的表面的泵压。
在钻井作业中，出现井眼可能穿透地层压力远远高于井眼中的保持压力的地层的情况。当发生这种情况时，就说该钻井“井涌”。与该“井涌”相关联的压力升高通常由地层流体(可以为液体、气体或其混合物)的流动进入井眼而产生。该相对高压“井涌”倾向于从入口点在井眼中沿井向上(从高压区域向低压区域)传播。如果允许该“井涌”到达地面，则钻探泥浆、钻井工具以及其它钻井结构可能会从井眼中被喷出。这些井喷经常会导致钻井设备(例如，包括钻井平台)的灾难性破坏和钻井平台上的人员的重伤或者死亡。
由于这样的井喷的风险，防喷器典型地被安装在地面上或者在深水钻探潜水装置(deep water drilling water arrangements)中安装在海床上，以使“井涌”可以被充分控制并从系统中流出。防喷器可以被起动以便在井眼中有效地密封直到可以采用积极措施来控制“井涌”。防喷器有多种类型，最常用的为环形防喷器以及闸板式防喷器(ram-type blowout preventer)。
环形防喷器典型地使用环形弹性体“封隔器”，该封隔器可以通过例如膨胀而起动，以便密封钻管和钻井工具且完全地密封井眼。第二种类型的防喷器是闸板式防喷器。闸板式防喷器典型地由主体以及至少两个盖组件形成，该两个盖组件设置在主体上并且相对于主体的圆周或者周边彼此相对地设置。
图1示出了闸板式防喷器10的例子。该闸板式防喷器10由主体12以及相对地设置的盖组件14形成。该闸板式防喷器10进一步包括多个侧孔20，每个侧孔20适合于与盖组件14相配合。
图1示出了一种盖组件14，该盖组件可以使用径向锁定机构而被固定到主体12上，以供保养通道用。用于防喷器的径向锁定机构在美国专利No.6,554，247中被披露，该专利已被转让给了本发明的受让人，并且通过参考将其全部并入这里。图1还示出了通过可滑动的联结器与防喷器主体12连接的盖组件14。可滑动联结器在美国专利No.6,510,897中被披露，该专利已被转让给了本发明的受让人，并且通过参考将其全部并入这里。作为选择，在其它典型的防喷器设计中，盖组件通常用例如螺栓绕着主体的圆周固定到防喷器的主体上。
在盖组件的内部为活塞致动闸板(ram)。这些闸板可以为管闸板，该管闸板在被致动时移动，以接合并围绕钻管和钻井工具，以便密封井眼，或者为剪切闸板，该剪切闸板在被致动时移动，以接合并物理地剪切井眼中的任何钻管或钻井工具。这些闸板，无论是管式的还是剪切式的，典型地彼此相对设置并且典型地彼此贴近密封井眼的大致中心，以便完全地密封井眼。
如同油气井钻探中使用的任何工具一样，防喷器必须定期维护。例如，防喷器在盖组件和防喷器的主体之间使用高压密封件。图2描述现有技术中的盖组件100。盖组件100具有表面103，当盖组件100被安装在防喷器上时，该表面103与防喷器主体(例如图1中的12)的相应表面相接合。盖表面103包括密封防喷器主体(例如图1中的12)和盖组件100中的高压的表面密封件105。
在很多情况下高压密封件为弹性体密封件。必须定期地检查这些弹性体密封件，以确保弹性体没有被割伤、永久变形或者由于例如与井眼中的钻探泥浆发生化学反应而退化。再者，经常需要更换密封件以确保在井涌事件中盖可以被适当地密封。因此，重要的是：包括多个部件的防喷盖可以被容易地拆卸，以使密封件可以被容易地接近、检查、维护和更换。
发明内容
根据本发明的一个或多个实施方式的一个方面，用于防喷器的盖组件的密封件承载器包括：第一凹槽，该第一凹槽位于所述密封件承载器的周边的周围；密封件，用于将盖组件密封到防喷器的主体中的侧孔，其中所述密封件至少部分地嵌入所述第一凹槽；以及第一连接杆，该第一连接杆连接到密封件承载器的内表面并从密封件承载器的内表面延伸出，其中第一连接杆具有接近第一连接杆末端的紧固结构，其中该紧固结构适合于与第一紧固装置相接合，并且其中当第一紧固装置从该紧固结构上脱开时，该密封件承载器可以从盖组件上拆去。
根据本发明的一个或多个实施方式的一个方面，用于防喷器的盖组件的密封件承载器包括第一密封板合第二密封板。第一密封板具有：第一凹槽，该第一凹槽适合于至少部分地使用于将盖组件密封到防喷器的主体上的密封件嵌入；以及第一连接杆，该第一连接杆连接到密封件承载器的内表面并从密封件承载器的内表面延伸出，其中第一连接杆具有接近第一连接杆末端的紧固结构，其中该紧固结构适合于与第一紧固装置相接合，并且其中当第一紧固装置从该紧固结构上脱开时，该第一密封板可以从盖组件上拆去。第二密封板具有：第二凹槽，该第二凹槽适合于至少部分地使用于将盖组件密封到防喷器的主体上的第二密封件嵌入；以及将第二密封板连接到第一密封板上的密封板连接装置。
从下面的说明书和附的权利要求中，本发明的其它的一些方面和优点将变得明朗。
附图说明
图1描述现有技术的防喷器；
图2描述现有技术的防喷器盖组件；
图3描述根据本发明实施例的防喷器盖组件；
图4为描述图3中示出的防喷器盖组件的分解图；
图5为描述根据本发明实施例的防喷器盖组件的局部切除的俯视图；
图6为描述图5中示出的局部切除的俯视图的一部分的剖视放大图；
图7为描述根据本发明实施例的防喷器盖组件的一部分的侧剖视图；
图8为描述根据本发明实施例的防喷器盖组件的一部分的侧剖视图。
具体实施方式
本发明的一些实施例涉及一种具有盖组件的防喷器，所述盖组件具有可拆卸的密封件承载器(也称为“可拆卸的密封板”)。用于将盖组件密封到防喷器的主体的密封件被安装在可拆卸的密封件承载器上，其中可拆卸的密封件承载器被连接到盖组件的负载块(或配合部分)上，该盖组件具有连接器，该连接器可通过插入负载块(或配合部分)中且穿过连接器中的孔的紧固装置而被紧固。
使用以下本发明实施例中示出和讨论的可拆卸的密封件承载器，通过允许钻探人员以最少的时间、精力和资源更换除了其它的防喷器部件之外的将盖组件密封到防喷器的主体上的可消耗的密封件，有助于钻探人员维护防喷器。
图3描述根据本发明实施例的用于防喷器盖组件200的示例性的密封件承载器204。该密封件承载器被安装在盖组件200的闸板块连接部分202(ramblock attachment portion)的近端。围绕可拆卸的密封件承载器204的周边安装有用于将盖组件200有效地密封到防喷器的主体(未示出)的侧孔(未示出)的密封件208。本领域所属技术人员将会理解：可拆卸的密封件承载器204可以被用于安装任意数量和类型的密封件208。
在可拆卸的密封件承载器204的内圆周(未示出)中安装有用于密封闸板块致动活塞206的密封件(未示出)。这些密封件将在下面参照图4作更为详细的描述。
如下面进一步所述，用紧固装置210将可拆卸的密封件承载器204紧固到盖组件200的余下部分，所述紧固装置210延伸到盖组件200的闸板块连接部分(ram block attachment portion)202的负载块部分212中。
图4为描述图3中示出的可拆卸的密封件承载器204的分解图。该可拆卸的密封件承载器204包括用于将可拆卸的密封件承载器204连接到盖组件200的负载块部分212上的连接装置214。连接装置214从可拆卸的密封件承载器204的内表面延伸出。在本发明的一个实施例中，连接装置214为连接杆。再者，如图4中所示，连接装置214可以从可拆卸的密封件承载器204上突出且永久地固定在可拆卸的密封件承载器204上。然而，在本发明的一个或者更多的其它实施例中，连接装置214可以非永久地固定在可拆卸的密封件承载器204上。
在一些实施例中，比如图4中所示的一个实施例中，紧固装置210为插入负载块212中且与连接装置214接合的锁销。紧固装置210和连接装置214之间的接合在下面将参照图6—8作进一步的描述。
可拆卸的密封件承载器204适合于使密封件208定位在可拆卸的密封件承载器204的凹部250周围。再者，在本发明的一个或者更多的实施例中，密封件隔离件216可以被定位在密封件208之间。
如图4所示，密封件承载器204同样包括中心孔205，以使闸板块致动活塞206移入和移出盖组件200。中心孔205具有内圆周207，该内圆周上定位有内密封件218和可选择的密封件隔离件220。内密封件218密封闸板块致动活塞206的一部分的外表面，以抵抗井涌的高压。
如图4所示，盖组件200的负载块部分212可以具有适于容纳和至少部分地容纳连接装置214的孔222。再者，负载块部分212具有适于容纳和至少部分地容纳紧固装置210的孔224。
尽管图4中没有示出(但是在下面将参照图5—8讨论)，当可拆卸的密封件承载器204紧固和固定到盖组件200上时，紧固装置210延伸到负载块部分212中并和设在连接装置214中的锁定(或紧固)结构226相接合。在示出的实施例中，锁定结构226包括接近连接装置226的末端的外围的(conferential)凹槽。当紧固装置210处于未紧固位置时，或者与盖组件200的负载块部分212脱离时，固定到可拆卸的密封件承载器204上的连接装置214可以从孔222滑出，因此使得可拆卸的密封件承载器204从盖组件200上可拆卸下来。
根据本发明的一个或多个实施例的可拆卸的密封件承载器204可以容易地从盖组件200上拆卸下来，以便维护和更换。拆卸紧固装置210将使连接装置214从盖200上脱开，并且密封件承载器204可以接着被拆卸下来，以便进行维护。
此外，在本发明的一个或多个实施例中，可拆卸的密封件承载器204可以以平板实施，该平板具有经机械加工的用于安装密封件208的凹槽。在这样的实施例中，连接装置214可以与所述板成整体地形成并且从平板的平面延伸出。该平板与负载块部分212的平面配合，以使紧固装置210可以延伸到负载块部分212中并穿过插入负载块部分212中的连接装置214中的孔226。
图5为描述根据本发明实施例的示例性的可拆卸的密封件承载器204的局部切除的俯视图。示出内密封件218定位在密封件承载器204的凹陷表面207中并且被轴向地保持在密封件承载器204的唇部211和盖200之间的适当的位置。内密封件218密封闸板块致动活塞206以抵抗井涌中经受的高压。
图6为描述图5中示出的局部切除的俯视图的一部分的剖视放大图。可拆卸的密封件承载器204具有用于密封件208和密封间隔件216定位的凹部250。密封件208和密封间隔件216被轴向地保持在密封件承载器204的唇部251和盖组件(图5中的200)的负载块232上的配合表面230之间的适当的位置。
密封件承载器204同样包括与负载块232(例如图4中所示的负载块部分212)的配合表面230配合的平的表面228。连接装置包括至少一个连接杆234，该连接杆234用于确保配合表面228、230之间的接合。如图6所示，连接杆234的纵轴大体上垂直于平的表面228和平的表面230的平面。
在一些实施例中，密封件承载器204包括内螺纹连接器229，以使可包括外螺纹连接器id的连接杆234可以与密封件承载器204螺纹配合。可以使用将连接杆234连接到密封件承载器204上的其它方法(例如焊接)而不脱离本发明的范围。本领域所属技术人员将能够设计出其它用于将连接杆连接到密封件承载器上的方法。
连接杆234设有凹槽240，该凹槽240适合与紧固装置相接合。在图6中，紧固装置包括至少一个锁销238。当密封件承载器204被连接到盖(图5中的200)上时，连接杆234的设有凹槽240的部分被定位在盖(图5中的200)的负载块232中，以使锁销238可以延伸到负载块232中并与连接杆234的凹槽240相接合。
如图6中所示，适合于容纳和至少部分地容纳连接杆234的孔242与适合于容纳和至少部分地容纳锁销238的孔248相交叉。更具体地，孔242的纵轴大体上垂直于孔248的纵轴。
再者，如图6所示，在本发明的一个或多个实施例中，密封件承载器204可以与盖(图5中的200)一起使用，该盖包括径向锁定装置246和径向锁定装置移动装置236。这种类型的盖锁定机构在美国专利No.6,554,247中被描述，该专利被转让给了本发明的受让人并且通过参考并入这里。在这样的实施例中，锁销238穿过径向锁定装置移动装置236的一部分，进入盖(图5中的200)的负载块232和孔242中，并且穿过连接杆234中的凹槽240。
图7为描述根据本发明实施例的示例性的密封件承载器204的一部分的侧剖视图。密封件承载器204被连接到盖(图5中的200)的负载块232上。连接杆234被连接到密封件承载器204上(例如螺纹连接)，并且连接杆234延伸进负载块232中的孔242中。图7示出了连接杆234和定位在负载块234中的锁销238之间的接合的一个实施例。
如图7所示，用于锁销238的孔248部分地与用于连接杆234的孔相交。这样，当插入时，锁销238的上半段与盖(图5中的200)的负载块232相接合且锁销238的下半段与连接杆234中的圆周凹槽240相接合。
在一些实施例中，当锁销238被插入负载块232时，优选将锁销238实质上定位在负载块232的轴向中心线上。在一个实施例中，如图7所示，用于锁销238的孔248被定位在负载块232的轴向中心线233上。这样，用于连接杆234的孔242必须略微高于或低于(图7轴为低于)负载块232的轴向中心线233而设置。在这种结构中，锁销238可以被插在负载块232的轴向中心线233并且既与负载块232又与连接杆234接合。
当需要维护或检查密封件时，可以通过将与密封件承载器相关联的锁销(例如图7中的238)从负载块232中的孔(例如图7中的248)中拔出而将它们从凹槽(例如图7中的240)中拆卸下来。一旦连接杆(例如图7中的234)与锁销脱开，则密封件承载器204可以被从盖上拆卸下来。
图8描述根据本发明的密封件承载器204的另一个示例性的实施例。密封件承载器404包括第一密封板405和第二密封板406这两个密封板。密封板405、406连接在一起形成密封件承载器404。
第一密封板405通过连接杆434连接到盖(未示出)的负载块432上。第一密封元件411定位在第一密封板405的凹部424中，并且该第一密封元件411通过负载块432和第一密封板405的唇部425被轴向保持在适当的位置。
第二密封板406通过密封板连接装置423连接到第一密封板405上。在图8所示的实施例中，密封板连接装置423为与第二密封板406连在一起并且拧入第一密封板405中的螺钉。在图8中所示的实施例中，密封板连接装置423通过第二密封板406中的螺栓槽421被连接到第二密封板406上。密封板连接装置423可以沿相反方向定位，这样，密封板连接装置423通过螺钉槽与第一密封板405连接，并且通过螺纹连接与第二密封板406连接。同样，也可以不脱离本发明的范围而设计出其它密封板连接装置(例如夹子)。
第二密封元件412被定位在第二密封板406的凹部426中，并且第二密封元件412通过第一密封板405的唇部425和第二密封板406上的唇部427被轴向地保持在适当的位置。
在图8中所示的实施例中，连接杆434具有锁销438可以定位于其中的孔440。连接杆434插入负载块432中的孔442中，孔442大体上沿着负载块432的轴向中心线433而定位。锁销438插入负载块432中并穿过连接杆434中的孔440。
如图8中所示，连接杆434和密封板连接装置423均不完全穿透密封板。这种布置使得不需要额外的密封机构来密封贯穿密封板的通透部分，而能够使用连接杆和密封板连接装置。
尽管在图7和图8的横截面中未示出，然而可以理解：根据一些实施例的密封板包括中心孔(例如，见图4中的205)以及相关联的密封件。
本领域所属技术人员将会理解：在本发明的一个或多个其它实施例中，密封板可以被用于安装任意数量和类型的密封件。此外，本领域所属技术人员将会理解额外的密封板可以被连接到图8中所示的第一和第二密封板405、406上。本发明并不意图受任何特定的实施例中使用的密封板的数量上的限制。
同样，本领域所属技术人员将会理解：本发明在图7和图8中示出的实施例为了图解的清晰而没有示出详细的盖组件部件。例如，可以理解的是：根据一些实施例的密封板包括中心孔(例如，见图4中的205)和相关联的密封件，以使闸板块致动活塞可以移入和移出盖。
本发明的优点可以包括下面的一个或多个优点。在本发明的一个或多个实施例中，由于BOP盖组件密封件承载器通过可以容易地拆卸的紧固装置紧固到盖组件上，因此密封件承载器可从盖组件上被拆卸下来，因此允许快速、容易以及高效地更换和/或维护密封件。
在一个或多个实施例中，由于通过可容易地拆卸的少量紧固装置将BOP盖组件的密封件承载器紧固在盖组件中，因此密封件承载器可以被拆卸，而不需要将密封件承载器和与密封件承载器相配合的部分之间的多个部件拆卸下来。
在一个或多个实施例中，由于BOP盖组件的密封件承载器是可容易地拆卸的，因此密封盖组件与BOP的主体的密封件不限于弹性体、或类似物的密封件。在一个或多个实施例中，由于密封件承载器可容易地从BOP的盖组件上拆卸下来，因此可以高效地更换和/或维护闸板。
在一个或多个实施例中，本发明包括一个或多个密封板，该密封板没有任何贯穿密封板的通透部分。这些密封板不需要和通透部分产生的泄露通道相伴的额外的密封，这是很有利的。
虽然本发明已经针对有限数量的实施例予以描述，然而受益于本公开的本领域所属技术人员，将理解可以设计出其它的实施例而不脱离此处公开的本发明的范围。因此，本发明的范围仅仅由权利要求书限定。

Claims (7)

1、一种用于防喷器的盖组件的密封件承载器，包括：
第一凹槽，该第一凹槽位于所述密封件承载器的周边的周围；
密封件，用于将盖组件密封到防喷器的主体中的侧孔，其中所述密封件至少部分地嵌入所述第一凹槽；以及
第一连接杆，该第一连接杆连接到密封件承载器的内表面并从该密封件承载器的内表面延伸出，该第一连接杆具有接近第一连接杆末端的紧固结构，其中该紧固结构适合于与第一紧固装置相接合，
其中当第一紧固装置与该紧固结构脱开时，该密封件承载器可以从盖组件上拆去。
2、如权利要求1所述的密封件承载器，进一步包括第二连接杆，该第二连接杆连接到密封件承载器的内表面并从该密封件承载器的内表面延伸出，该第二连接杆具有接近第二连接杆末端的紧固结构，其中该紧固结构适合于与第二紧固装置相接合，并且其中当第二紧固装置与该紧固结构脱开时，该密封件承载器可以从盖组件上拆去。
3、如权利要求1所述的密封件承载器，其中紧固结构为圆周凹槽。
4、如权利要求1所述的密封件承载器，其中紧固结构为孔。
5、如权利要求1所述的密封件承载器，其中紧固装置为锁销。
6、一种用于防喷器的盖组件的密封件承载器，包括：
第一密封板，具有：
第一凹槽，该第一凹槽适合于至少部分地使用于将盖组件密封到防喷器的主体的密封件嵌入，
第一连接杆，该第一连接杆连接到密封件承载器的内表面并从该密封件承载器的内表面延伸出，第一连接杆具有接近第一连接杆末端的紧固结构，其中该紧固结构适合于与第一紧固装置相接合，以及
其中当第一紧固装置与该紧固结构脱开时，该第一密封板可以从盖组件上拆去；
第二密封板，具有：
第二凹槽，该第二凹槽适合于至少部分地使用于将盖组件密封到防喷器的主体的第二密封件嵌入，以及
用于将第二密封板连接到第一密封板的密封板连接装置。
7、如权利要求6所述的密封件承载器，其中密封板连接装置为螺栓。
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