CN104704192A - 用于与封闭剪切闸板一起使用的可替换的耐磨板 - Google Patents

Abstract

一种剪切闸板组件包括上闸板块和下闸板块，它们具有定位在管和其它更大延性物件的相对侧上并且布置成围绕管和更大延性物件闭合且剪切它们的刀片。剪切闸板组件包括管引导臂，其附接于上闸板块，并且构造成将管和其它物件引导到刀片的通路中，并且将由下闸板块中的凹口收纳。还包括耐磨板，其安装在管引导臂的顶部上，并且定位成迫使下闸板块在臂进入凹口时上升，从而引起刀片之间的间隙减小，以使刀片可更好地剪切更大延性的物件。

Description

用于与封闭剪切闸板一起使用的可替换的耐磨板

技术领域

本技术大体上涉及钻井。具体而言，本技术涉及用于防喷器("BOP")的剪切闸板组件，其具有设计成调整闸板块的相对位置的耐磨板，以使闸板块的刀片可更好剪切延性物件，如，线绳、盘管等。

背景技术

离岸钻机典型地使用立管来将海底井源与钻机连接。BOP位于立管的下端处。陆地钻机也使用BOP。BOP为大型组件，其具有许多特征用于在井孔中的高压开始向上推动钻泥的情况下围绕钻管和/或壳闭合。那些特征包括环形组件，其围绕管密封，而不管直径。此外，BOP具有管剪切闸板组件，其将在紧急情况下剪切钻管柱或采油管柱。

管剪切闸板组件典型地具有两个闸板，它们中的各个具有安装于其的刀片。活塞使闸板朝彼此移动，以剪切延伸穿过BOP的管和其它物件。大体上，一个刀片位于比另一个更高的高度处，并且较高的刀片在剪切闸板闭合时在较低刀片上面滑动。该高度差在刀片之间产生间隙。

已知的剪切闸板组件的一个问题在于刀片可并未剪切井孔中的所有。例如，由于刀片之间存在间隙，故延性或柔性的物件可在刀片之间仅弯曲，而非切割。因此，即使在闸板块闭合并且刀片配置之后，延性物件像线或柔性管路仍可无损。

发明内容

本文公开了一种用于BOP中的管剪切闸板组件，其在一个实例中包括具有刀片的上闸板块和下闸板块。闸板块设计成定位在井孔的相对侧上，以使管柱和其它延性物件如线在闸板块的刀片之间经过。在紧急情况下，闸板块通过朝彼此移动闭合，以使刀片越过彼此。当刀片越过彼此时，它们剪切井孔中的管柱和其它物件，并且接着密封井孔。大体上，当上闸板块和下闸板块的刀片越过彼此时，刀片之间存在竖直间隙。

在示例性实施例中，本文公开的管剪切闸板组件包括一对管引导臂，其安装于上闸板块，并且定位成在闸板块闭合时进入下闸板块中的对应凹口。在该实例中，管剪切臂位于关于叶片的外侧位置，并且具有楔形内侧轮廓。管引导臂的一个目的在于将位于井孔的边缘上的管路或其它物件引导到刀片的路径中来切割。

耐磨板可附接于管引导臂的上表面。耐磨板定位成以使它们的顶面高于下闸板块上的凹口的顶部。因此，在闸板块闭合并且管引导臂连同耐磨板进入凹口时，下闸板块被迫上升，以使凹口可接受耐磨板。当下闸板块上升时，附接于下闸板块的刀片也上升。因此，减小了上闸板刀片和下闸板刀片中的刀片之间的间隙。凹口或耐磨板的边缘可倒角来允许耐磨板进入凹口中。

附图说明

在阅读其非限制性实施例的以下详细描述时和在查阅附图时将更好理解本发明，在该附图中：

图1为根据本公开内容的剪切闸板组件的闸板块的透视图；

图1A为图1的闸板块的透视图，其中闸板块围绕管和延性物件大致闭合；

图2为图1的闸板块的侧视图；

图3为图1的闸板块的仰视透视图；

图4为图1的上闸板块的正视图；

图5为图1的上闸板块的俯视图；以及

图6为安装在海底BOP组件内的图1的闸板块的透视图。

具体实施方式

本发明的以上方面、特征和优点将在参照优选实施例的以下描述和附图考虑时被进一步认识到，其中相似的附图标记表示相似的元件。在描述附图中所示的本发明的优选实施例时，为了清楚起见将使用特征用语。然而，本发明不旨在限于使用的特定用语，并且将理解的是，各个特定用语包括以类似方式操作来实现类似目的的等同物。

参照图1，剪切闸板10示为从它们所位于的壳体或机罩(未示出)除去。剪切闸板10为闸板BOP组件的一部分，该闸板BOP组件为叠堆组件的一部分。在离岸钻探的情况下，叠堆组件位于从钻探船向下延伸的立管的下端处。BOP叠堆组件的下端一般还将包含管闸板、可变开孔闸板，以及用于在紧急情况下从立管脱离的快速脱离机构。在促动时，剪切闸板10将使通孔闭合，并且还剪切井中的管和其它物件，如，例如，钻管、管路、壳或线。

在图1的实例中，剪切闸板10包括具有侧表面的大体上平面的上闸板块12，该侧表面限定面或前端14。半圆形凹槽16位于上闸板块12的上侧上，用于收纳弹性体密封件的一部分。上剪切刀片18通过任何适当的器件(如，例如，紧固件74)安装于前端14。上刀片18具有带上缘22和下缘24的前面20。出于本公开内容的目的，参照闸板块和相关联的构件，用语向前将表示沿从面20且远离端部14的侧向方向。在图1的实例中，下缘24比上缘22从前端18进一步向前延伸，导致面20关于前端14倾斜。面20还大体上凹入或汇聚，导致其外侧端26之间的面20的中心关于外侧端26处的面20的更前部分凹入。可使用用于上刀片18的多种不同形状。

管引导臂28为长形部件，其示为位于上闸板块前端14的外侧上，并且大体上远离端部14向前突出。在一个实施例中，管引导臂28类似于美国专利申请第13/339,519号中公开的那些，其由此通过引用并入本文中。各个臂28可与上闸板块12集成地形成，或者可以以其它方式附接，如，通过焊接或紧固件。各个臂28具有从各个臂28的底座32向前延伸的竖直定向的内侧30。底座32为臂28连结前端14的位置。各个臂28还具有楔形表面34，其从与内侧30的前端的接合部延伸至末梢38，以及上表面36。楔形表面34以一距离沿侧向向内悬垂而远离末梢38。如图2中所示，上表面36比上刀片下缘24在上闸板块前端14上间隔开更低的高度。上表面36在该实例中并未位于上刀片18正下方，因为各个臂28的内侧30与上刀片外侧端26中的一个处于大致相同的外侧距离，如例如图5中所示。另外，图2和5示出了末梢38从前端14向前延伸超过上刀片18。内侧30与楔形表面34的接合部与上剪切刀片上缘22和外侧端26的接合部大致竖直对准。臂28的一个目的在于将管(未示出)和其它更大延性的物件沿内侧方向朝刀片引导。如下文更详细所述，耐磨板52可选附接于各个臂28的顶表面。

再次参照图1，大致平面的下闸板块40示为与上闸板块12水平对准。下闸板块40具有前端42，其平行于上闸板块12的前端14。下闸板块40的上侧中的顶部密封凹槽44收纳弹性体密封件，并且与密封凹槽16对准，以在闸板块12,40与彼此抵接时形成连续的密封。密封件不必是圆形的。在其上表面上，下闸板块40具有剪切管端凹口46，用于在剪切之后收纳井管和延性物件的下端。剪切的管端凹口46具有弯曲的后壁部分48，其与两个直侧壁部分50混合。其它形状是可行的。

下刀片54附接于下闸板块40的前端42。如图2中所示，下刀片54处于比上刀片18更低的高度。下刀片54在剪切时在上刀片18下方滑动。下刀片54的上缘56处于略微低于上刀片18的下缘24的高度。下刀片54具有下缘58，其比上缘56更接近下块前端42。面60在下缘58与上缘56之间延伸，并且因此关于前端42倾斜。如图2中所示，在该实例中，下刀片面60的倾斜与上刀片面20的倾斜相同。下刀片面60也凹入或汇聚至中心区域，该中心区域比下刀片54的外侧端62更接近下块前端42，如图1中所示。从一个外侧端62到另一个的下刀片54的长度与从一个外侧端26到另一个的上刀片18的长度相同。

参照示出剪切闸板10的底部的图3，凹口64位于下剪切块40上，沿各个外侧从下刀片外侧端62向外和向后。各个凹口64具有沿外侧提供的空间或空隙，以在闸板块12,40闭合时收纳臂28中的一个。各个凹口64由面向下的上侧壁66和内侧壁68限定，侧壁66和68在该实例中为平且垂直的。各个凹口64与臂28中的一个对准，以在处于闭合或剪切位置时收纳臂。各个凹口64具有大于各个臂28的长度的纵向长度。另外，上侧壁66具有大于各个臂28的宽度的宽度，而内侧壁68具有大于各个臂28的高度的高度。凹口64不必为闭合腔，并且在所示实例中，不具有外侧壁或底侧壁。

参照图1和2，耐磨板52可以以任何适当的方式附接于臂28，如，例如，通过焊接、粘合或机械紧固件。在备选实施例中，耐磨板52可与臂28集成地形成。各个耐磨板52具有足够的厚度，使得各个耐磨板52的顶部70在闸板块12,40开启时略微高于凹口64的上侧壁66。因此，当闸板块12,40闭合时，耐磨板52与凹口64的上侧壁66接触，并且迫使下闸板块40上升。当下闸板块40上升时，下刀片54关于上刀片18上升，以使刀片18,54之间的竖直间隙减小。凹口64的前缘72倒角(如图2和3中所示)，以使耐磨板52能够在闸板块12,40闭合时滑动到凹口64中。作为备选，耐磨板的前缘可出于相同目的倒角。在又一个实施例中，臂28可定位成以使臂28的上表面36自身接触凹口64的上侧壁66，从而迫使闸板块40上升。在此类实施例中，耐磨板52可不是必要的。

图1A示出了处于围绕管100和延性物件102(如，例如柔性管或线)的大致闭合位置的上闸板块12和下闸板块40。包括耐磨板52的臂28示为与凹口64部分地接合。如可看到的，上刀片18和下刀片54大致越过彼此，剪切管100和延性物件102两者。

使用耐磨板52来使上刀片18与下刀片54之间的间隙变窄的一个优点在于，如图1A中所示，闸板12,40能够更好剪切延性物件。例如，在不包括耐磨板52的实施例中，下刀片54的上端56与上刀片20的下端24之间的竖直偏移可足够大，使得在刀片闭合时，延性物件将不切断，而仅将在刀片之间的间隙中弯曲或挠曲。然而，在耐磨板52就位的情况下，如图1A中所示，刀片之间的间隙大致减小，以使甚至延性物件也将被切断，而没有空间弯曲。在一个示例性实施例中，下刀片54的上端56与上刀片20的下端24之间的竖直距离在耐磨板52未就位时为大约0.020英寸。相反，在具有耐磨板52的实施例中，刀片之间的竖直偏移减小至小于大约0.020英寸的范围，并且在大约0.003英寸或更小到大约0.008英寸的范围中。

图4为根据本技术的实施例的上闸板12的正视图。具体而言，图4示出了附接于各个臂28的上表面36的耐磨板52。图5类似地示出了具有附接于臂28的耐磨板52的上闸板12的俯视图。图4和5还示出了臂28关于上闸板12的刀片18的位置。例如，图4和5示出了耐磨板52定位在上闸板刀片18的侧部，以使它们在闸板12,40闭合时不干扰刀片18的通路。尽管耐磨板52示为矩形，但它们可作为备选为不同形状，只要各个耐磨板52的顶部70构造成接触凹口64的上侧壁66，并且如上文所述使下闸板块40关于上闸板块12升高。

参照图6，剪切闸板10示为安装在典型的海底BOP组件中。BOP组件具有BOP叠堆76，其包括框架78，框架78具有下端处的井源连接器80用于连接于海底井源组件(未示出)。剪切闸板10一般位于管闸板上方，在该实例中，其包括管闸板82,84和86。各个管闸板82,84和86具有闸板，其具有在用于围绕不同尺寸范围的管闭合的匹配面上的半圆柱形凹口。在闭合时，剪切闸板10将密封孔口，并且如果管和/或其它物件存在，则将剪切管和其它物件。

下隔水管包(LMRP)88连接于BOP叠堆76的上端。环形BOP90可位于LMRP88的下端处。环形BOP90将围绕任何尺寸的管闭合，并且密封管与开孔的侧壁之间的环带(annulus)。即使管不存在，环形BOP90也还将完全密封。挠性接头92位于LMRP88的上端处，以允许连接于挠性接头92的立管柱94的下端挠曲。阻流和压井管线96从环形防喷器90下方延伸，以在立管94旁边用于将流体泵送到井中。在紧急情况下，LMRP88和立管94可与BOP叠堆76分开。冗余的控制盒(control pod)98安装LMRP88，并且包含液压和电回路用于控制各种闸板10,82,84,86、环形BOP90和其它装备的移动。控制槽98能够从LMRP88取回，并且连接于通向表面处的钻探船的脐带管(未示出)。

尽管仅以其方式中的一些示出或描述了本技术，但对本领域的技术人员而言应当显而易见的是，其并未如此受限，而是易于进行各种改变，而并未脱离本技术的范围。此外，将理解的是，上文公开的实施例仅示出了本技术的原理和应用。因此，各种改型可对示例性实施例作出，并且其它布置可设计而不脱离如由所附权利要求限定的本技术的精神和范围。

Claims (19)

1. 一种用于剪切管和延性物件的剪切闸板组件，包括：

定位在所述管和延性物件附近且在其相对侧上的第一闸板块和第二闸板块，所述第一闸板块和所述第二闸板块布置成围绕所述管和延性物件闭合；

第一刀片和第二刀片，其分别附接于所述第一闸板块和所述第二闸板块并且定位成以使在所述第一闸板块和所述第二闸板块围绕所述管和所述延性物件闭合时，所述刀片越过彼此，并且剪切所述管和所述延性物件；

所述第二闸板块中的至少一个凹口；

附接于所述第一闸板块的至少一个臂，其在所述第一闸板块和所述第二闸板块闭合时插入到所述至少一个凹口中；以及

定位在所述至少一个臂上的至少一个板，以使当所述臂插入到所述至少一个凹口中时，所述耐磨板滑动抵靠所述凹口的表面，并且使所述刀片定向成以最大距离分开。

2. 根据权利要求1所述的剪切闸板组件，其特征在于，所述刀片在闭合时分开大约0.003英寸到大约0.008英寸的距离。

3. 根据权利要求1所述的剪切闸板组件，其特征在于，所述耐磨板通过选自由焊接、粘合和利用机械紧固件紧固构成的组的手段来附接于所述臂。

4. 根据权利要求1所述的剪切闸板组件，其特征在于，从所述第一刀片的下表面到所述耐磨板的上表面的距离超过从所述凹口的下面对表面到所述第二刀片的上表面的距离指定的量。

5. 根据权利要求1所述的剪切闸板组件，其特征在于，所述凹口的边缘倒角来允许所述耐磨板在所述上闸板块和所述下闸板块闭合时进入所述凹口。

6. 根据权利要求1所述的剪切闸板组件，其特征在于，所述耐磨板的边缘倒角来允许所述耐磨板在所述上闸板块和所述下闸板块闭合时进入所述凹口。

7. 根据权利要求1所述的剪切闸板组件，其特征在于，所述上闸板块的刀片附接于所述上闸板块的前端，并且具有面、上缘和下缘，并且其中所述下缘比所述上缘从所述前端进一步向前延伸，以使所述面关于所述上闸板块的前端倾斜。

8. 根据权利要求7所述的剪切闸板组件，其特征在于，所述上闸板块的刀片具有外侧端，其比所述刀片的中心部分从所述前端进一步向前延伸，以使所述刀片的面具有大体上凹形的构造。

9. 根据权利要求1所述的剪切闸板组件，其特征在于，所述臂通过选自由焊接、粘合和机械紧固件构成的组的手段附接于所述上闸板块。

10. 根据权利要求1所述的剪切闸板组件，其特征在于，所述臂与所述上闸板块集成。

11. 一种用于剪切管和延性物件的剪切闸板组件，包括：

第一闸板块和第二闸板块，它们均具有刀片，并且所述第二闸板块限定相对于所述刀片沿侧向定位的凹口，所述第一闸板块和所述第二闸板块定位在所述管和所述延性物件的相对侧上，并且使得在所述第一闸板块和所述第二闸板块向前移动至闭合位置时，一个在另一个上面滑动，从而剪切所述管和所述延性物件；

引导臂，其从所述第一闸板块朝所述第二闸板块突出并且定位成在所述第一闸板块和所述第二闸板块闭合时进入所述凹口，以及

附接于各个引导臂的上表面的耐磨板，其选择性地接合所述凹口的上表面，以关于所述第一闸板块向上升高所述第二闸板块，以使所述刀片之间的任何间隙减小。

12. 根据权利要求11所述的剪切闸板组件，其特征在于，所述刀片之间的间隙在闭合时为大约0.003英寸到大约0.008英寸。

13. 根据权利要求11所述的剪切闸板组件，其特征在于，所述耐磨板通过选自由焊接、粘合和利用机械紧固件紧固构成的组的手段来附接于所述臂。

14. 根据权利要求11所述的剪切闸板组件，其特征在于，所述耐磨板与所述臂集成。

15. 根据权利要求11所述的剪切闸板组件，其特征在于，所述凹口的边缘倒角来允许所述耐磨板在所述上闸板块和所述下闸板块闭合时进入所述凹口。

16. 根据权利要求11所述的剪切闸板组件，其特征在于，所述耐磨板的边缘倒角来允许所述耐磨板在所述上闸板块和所述下闸板块闭合时进入所述凹口。

17. 根据权利要求11所述的剪切闸板组件，其特征在于，所述臂通过选自由焊接、粘合和机械紧固件构成的组的手段附接于所述上闸板块。

18. 根据权利要求11所述的剪切闸板组件，其特征在于，所述臂与所述上闸板块集成。

19. 一种海底BOP组件，包括：

具有框架的BOP叠堆，所述框架具有用于连接于海底井源组件的下端处的井源连接器；以及

至少一个剪切闸板，其附接于所述框架用于剪切延伸穿过所述BOP组件且进入所述井源组件中的管和延性物件，所述至少一个剪切闸板包括：

定位在所述管和延性物件附近且在其相对侧上的第一闸板块和第二闸板块，所述第一闸板块和所述第二闸板块布置成围绕所述管和所述延性物件闭合；

第一刀片和第二刀片，它们分别附接于所述第一闸板块和所述第二闸板块并且定位成以使在所述第一闸板块和所述第二闸板块围绕所述管和所述延性物件闭合时，所述刀片越过彼此，并且剪切所述管和所述延性物件；

所述第二闸板块中的至少一个凹口；

附接于所述第一闸板块的至少一个臂，其在所述第一闸板块和所述第二闸板块闭合时插入到所述至少一个凹口中；以及

定位在所述至少一个臂上的至少一个板，以使当所述臂插入到所述至少一个凹口中时，所述耐磨板滑动抵靠所述凹口的表面，并且使所述刀片定向成以最大距离分开。