CN104981583A - 双复合物可变闸板封隔器 - Google Patents
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Abstract
一种用于在防喷器(BOP)叠堆中使用的可变闸板组件包括封隔器元件。封隔器元件包括弹性本体，其具有构造有弯曲凹口用于密封接合管的接触表面。接触表面附近的本体的至少一部分增强来限定增强区域。增强区域在弹性本体被迫抵靠管时施加约束力来防止弹性本体的挤压。增强区域使用模制工艺与本体集成地形成。
Description
相关申请的交叉引用
本申请请求享有2012年12月31日提交的共同未决美国临时专利申请序列第61/747,589号的优先权和权益，其全部公开内容出于所有目的由此通过引用并入本文中。
技术领域
本公开内容大体上涉及一种结合安装在井口上的防喷器(BOP)使用的可变闸板封隔器。更具体而言，本公开内容涉及一种具有其接触表面增强的封隔器元件的可变闸板封隔器。
背景技术
载有碳氢化合物的地下岩层的井孔通过旋转安装在钻柱的下端部上的钻头来形成。典型地，井口罩定位在地表处，并且钻头和柱通过其插入。防喷器(BOP)叠堆通常安装在井口罩的顶部上，其提供井孔的压力控制，并且通常包括如果井孔中的压力变得不可控则关闭井孔的闸板。通常包括附加的闸板，其具有BOP叠堆，该BOP叠堆用于剪切BOP叠堆内的柱，并且还用于BOP内的压力测试。此外，典型地包括具有BOP叠堆的流线和阀，以允许流体流过BOP叠堆用于补救井孔中的过压。
用于BOP叠堆内的压力测试的一种类型的BOP闸板为可变闸板封隔器。可变闸板封隔器通常包括在BOP叠堆的相对侧向侧上的一对液压供能的闸板，其选择性地沿径向向内被迫与管压缩接合。弹性体封隔器元件典型地设有可变闸板封隔器，用于接合管，并且具有在其接合表面上的弯曲凹口，用于收纳管。一对封隔器上的弯曲凹口形成开孔中和管周围的密封，所以可检验井孔中的压力。在弯曲凹口附近，各个封隔器元件通常具有平面表面，其限定凹口与平面表面之间的界面处的边缘。在可变闸板封隔器的操作期间，凹口中的压缩应力传递至未支承的边缘部分，并且使其向外挤压。在一定时间内，边缘部分易于从这些多个挤压循环损坏，尤其是在暴露于变化的低温和高温期间。
发明内容
本文公开的是可变闸板的实例，在一个实施例中，其包括能够在防喷器(BOP)内选择性地移动的闸板垫块和配置在闸板垫块中的闸板封隔器。在该实例中，闸板封隔器由弹性体本体、沿弹性体本体的侧向侧的接触表面、沿径向突出到弹性体本体中并且与BOP中的管选择性地密封接合的接触表面的中部上的凹口部分，以及接触表面附近的弹性体本体中的增强区域构成。此外，在该实例中，增强区域具有大于弹性体本体的刚度的刚度，以使在闸板垫块沿径向向内移动成与管密封接触时，增强区域将约束力施加在弹性体本体上。增强区域可由诸如氯丁橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶或它们的组合的材料制成。在实施例中，凹口部分的端部附近的接触表面相对于凹入部分成角，以限定接触表面上的边缘，并且其中增强区域在边缘附近延伸。弹性体本体可为大致实心的，并且增强区域可大致沿接触表面的长度延伸。在一个实例中，弹性体本体上的约束力在闸板垫块沿径向向内移动成与管密封接触时将弹性体本体保持在非挤压构造。
本文中还提供了一种用于在防喷器(BOP)中使用的闸板封隔器组件，在一个实例中，该闸板封隔器组件由选择性地配置在闸板垫块中的弹性体本体构成。接触表面在本体上，该本体具有弯曲凹口，其选择性地密封BOP中的管。增强区域集成地在接触表面附近形成在本体中，以使当本体被迫抵靠管时，增强区域施加关于本体的相反挤压的力。可包括一系列联锁插入件，其在本体沿径向被压缩时相对于彼此在本体的径向表面上选择性地滑动。增强区域可包括氯丁橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶或它们的组合。增强区域可沿弯曲凹口的端部与接触表面的相邻平面部分之间的界面提供。在一个可选的实施例中，增强区域附近的本体的一部分比增强区域远侧的本体的一部分更硬。
还公开了一种方法，其涉及形成闸板封隔器组件，该闸板封隔器组件具有接触表面，并且用于在防喷器(BOP)中使用。该方法的一个实施例包括提供未固化的弹性体、将未固化的弹性体配置到闸板封隔器组件模具中、将未固化的弹性体插入到模具中、提供用于形成增强材料的物质、在策略上配置物质用于形成待在接触表面附近的模具中的增强材料，以及固化未固化的弹性体来以集成地设置在本体中的增强材料形成本体，以限定接触表面附近的增强区域，其具有大于本体的刚度的刚度。该方法还可包括在模具中提供滑动插入件，其安装在本体的相对表面上。可选的是，用于形成增强材料的物质为来自氯丁橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶和它们的组合的组的材料。本体可包括到闸板封隔器组件中并且密封管，以使增强材料将本体约束在未挤压构造。
附图说明
已经陈述了本发明的特征和益处中的一些，其它将在描述在连同附图进行时继续时变得显而易见，在该附图中：
图1为根据本发明的实施例的具有封隔器元件的实施例的可变闸板的实例的透视图。
图2为根据本发明的实施例的包括在防喷器叠堆中的图1的可变闸板的实例的侧视局部截面视图。
图3为根据本发明的实施例的图1的封隔器元件的实例的透视图。
图4为根据本发明的实施例的图1的封隔器元件的备选实施例的平面视图。
图5为根据本发明的实施例的模制图1的封隔器元件的实施例的实例的平面视图。
尽管将结合优选实施例描述本发明，但将理解的是，不旨在将本发明限于该实施例。相反，旨在覆盖可包括在如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有备选方案、改型和等同方案。
具体实施方式
现在将在下文中参照示出实施例的附图来更完整地描述本公开内容的方法和系统。本公开内容的方法和系统可呈许多不同形式，并且不应当解释为限于本文阐述的所示实施例；相反，这些实施例提供成使得本公开内容将为彻底和完整的，并且将使其范围完整地传达给本领域的技术人员。相似的标记表示各处相似的元件。
将进一步理解的是，本公开内容的范围不限于所示和所述的构造、操作、准确材料或实施例的准确细节，因为改型和等同方案对本领域的技术人员而言将为显而易见的。在附图和说明书中，公开了示范性实施例，并且尽管使用了特殊用语，但它们仅在普通和描述性意义上使用，并且不用于限制目的。
图1提供了可变闸板10的示例性实施例的透视图，其包括收纳闸板封隔器组件14的闸板垫块12。闸板垫块12中的凹口15构造成收纳闸板封隔器组件14。凹口15与闸板垫块12的面向前的端部相交，并且横跨闸板垫块12的宽度和长度部分地延伸。在图1的实例中，闸板垫块12为大致金属部件，其大体上为矩形，并且其中其长度和宽度超过其高度。封隔器元件16构成封隔器组件14的一部分，其在实例中至少部分地由弹性体材料制成。所示的插入件18设置在封隔器元件16的上径向表面上，并且以突出到凹口15中的其外半径布置成半圆。半圆的相对末端处的支架联接于封隔器元件16的面向前的端部，但独立的插入件18能够在封隔器元件16的径向表面上沿侧向移动。插入件18联锁在它们的相应邻接边缘上，但能够朝彼此滑动，所以在封隔器元件16被沿侧向压缩时，半圆压缩。
防喷器(BOP)20的实例在图2中以侧视截面视图示出，并且其包括可变闸板10的实施例。BOP20包括用于收纳一对可变闸板10的本体21；可变闸板10可被选择性地促动来沿侧向进入和离开本体21。BOP20示为安装在井口罩22的上端上，井口罩22锚定在表面24上，其中，表面24可在海底或陆地上。穿过井口组件22和BOP20的主开孔26示为与井孔28配准，井孔28通过钻柱30穿过表面24形成。在实例中，钻柱30延伸穿过主开孔26和井孔28，并且包括在其下端上的钻头(未示出)，其在由钻柱30旋转时挖掘井孔28。如图2的实例中所示，可变闸板10从相对的本体21沿径向向内突出来与管30的外表面密封接合。在一个实例中，使管30与可变闸板密封接合允许压力测试在井孔28中执行。
封隔器组件14的实例的透视图在图3中提供，其中封隔器组件14的相对侧向端示为远离上径向表面向上成角。接触表面32限定在封隔器元件16的侧部上，其从闸板垫块12(图1)向外突出，并且其包括弯曲凹口34，弯曲凹口34可具有半圆或半椭圆形状。弯曲凹口34示为沿接触表面32的中部形成，并且沿径向向内突出，并且沿着大体上弯曲的路径，其中其外半径设置在插入件18的内半径附近。在实例中，当可变闸板10如图2中所示被沿径向向内推动时，接触表面32压缩抵靠钻柱30的外表面。与使接触表面32压缩抵靠钻柱30组合来在策略上确定弯曲凹口34的轮廓在封隔器元件16与管30之间形成了密封表面，以限定主开孔26中的轴向压力屏障。在弯曲凹口34的相对端部附近，接触表面32配置在与钻柱30的轴线AX(图2)大体上平行的平面中，从而限定弯曲凹口34的侧向端部上的平面36。
图3的实例中还示出了封隔器元件16沿接触表面32的至少一部分变硬和/或加强来限定增强区域38。在实例中，增强区域38具有高于封隔器元件16的其余部分的强度和/或刚度。用于定量强度和/或刚度的示例性性质包括拉伸强度、硬度、弹性模量、屈服强度和破坏伸长率。增强区域38可通过在接触表面32附近处理封隔器元件16或将较强和/或较硬的材料39配置至接触表面32来形成。在图3中，增强区域38示为在界面40上方在接触表面32上延伸，其中，弯曲凹口34过渡至平面36。在实例中，界面40限定为边缘，其中接触表面32沿径向方向在平面36与弯曲凹口34之间的边界处成角。增强区域38支承接触表面32，并且在封隔器元件16设置成与钻柱30(图2)密封接触时抵抗界面40的挤压。此外，尽管较硬和/或较强的增强区域38比封隔器元件16对变形有更大抵抗力，但封隔器组件14由于更大弹性的封隔器元件16的顺应变形而仍可围绕钻柱30(图2)密封。
在实施例中，增强区域38包括氯丁橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶和羧基丁腈橡胶中的一种或更多种。以下的表1和2包括增强区域38的性质的示例性值，或构成或包括在增强区域38内的材料。存在实例，其中具有表1和2的性质的材料包括氢化丁腈橡胶和羟基丁腈橡胶中的一种或更多种。
| 值 | 范围1 | 范围2 | 范围3 | |
| %失效伸长 | 731 | 681-781 | 656-806 | 631-831 |
| 100%模量(psi) | 323 | 273-373 | 248-398 | 223-423 |
| 拉伸强度(psi) | 3132 | 3032-3232 | 2982-3282 | 2932-3332 |
| 硬度 | 75 | 70-80 | 65-85 | 60-90 |
表1
| 值 | 范围1 | 范围2 | 范围3 | |
| %失效伸长 | 369 | 319-419 | 294-444 | 269-469 |
| 100%模量(psi) | 1251 | 1201-1301 | 1151-1351 | 1101-1401 |
| 拉伸强度(psi) | 3630 | 3530-3730 | 3480-3780 | 3430-3830 |
| 硬度 | 85 | 80-90 | 75-95 | 70-100 |
表2
图4示出了在平面视图中示出的封隔器组件14的备选实施例，其中增强区域38延伸到上径向表面42上。更具体而言，在图4的实例中，增强区域38从封隔器组件14的接触表面32在上径向表面42上延伸距离D。此外，增强区域38沿大致所有弯曲凹口34提供，并且近似至在沿平面部分36的封隔器组件14的末端之间的中点。然而，可选的是，存在实施例，其中增强区域38集中于弯曲凹口34与平面36之间的界面40处或邻近其。在另一个可选实施例中，增强区域38沿接触表面32的整个或大致整个表面延伸。此外，图4中示出了封隔器组件14的后表面44，其弯曲并且从接触表面32沿径向向外突出。
图5中示出了形成封隔器元件16的一个实例。在该实例中，模具46提供成具有侧壁48，其接近封隔器元件16(图3)的外周。在该实例中，一定量的未固化的弹性体50提供在模具46内，并且在模具中固化时，以大致填充模具46的量提供。与未固化的弹性体50一起包括在内的是构成所示增强区域38的材料的实例，其沿侧壁48内侧设置，接触表面32(图3)将在完成形成过程时位于该处附近。如已知的，模具46被包围并且在一定时间段内经历升高温度和/或压力，直到未固化的弹性体50固化并且转变成封隔器元件16。在一个可选的实例中，前体或未固化材料设置在模具46中，其在形成/固化过程期间转变成增强区域38。因此，在一个实例中，配置形成增强区域38的材料连同未固化的弹性体50在固化过程期间使最终形成的增强区域38与封隔器元件16集成，以产生整体元件。此外，图5中所示的过程可在一个实例中产生大致实心的封隔器元件16。
因此，本文所述的本发明良好适于执行目的和达到提到的目标和优点，以及本文中固有的其它。尽管本发明的当前优选的实施例出于公开的目的给出，但许多变化存在于用于实现期望结果的程序的细节中。这些及其它类似的改型将容易对本领域的技术人员提议它们自身，并且旨在包含在本文中公开的本发明的精神和所附权利要求的范围内。
Claims (15)
1. 一种可变闸板，包括：
能够在防喷器(BOP)内选择性地移动的闸板垫块；以及
配置在所述闸板垫块中的闸板封隔器，包括：
弹性体本体，
沿所述弹性体本体的侧向侧的接触表面，
所述接触表面的中部上的凹口部分，其沿径向突出到所述弹性体本体中，并且与所述BOP中的管选择性地密封接合，以及
所述弹性体本体中的增强区域，其在所述接触表面附近并且具有大于所述弹性体本体的刚度的刚度，以使在所述闸板垫块沿径向向内移动成与所述管密封接触时，所述增强区域将约束力施加在所述弹性体本体上。
2. 根据权利要求1所述的可变闸板，其特征在于，所述增强区域包括选自由氯丁橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶和它们的组合构成的组的材料。
3. 根据权利要求1所述的可变闸板，其特征在于，所述凹口部分的端部附近的所述接触表面相对于所述凹口部分成角，以限定所述接触表面上的边缘，并且其中所述增强区域在所述边缘附近延伸。
4. 根据权利要求1所述的可变闸板，其特征在于，所述弹性体本体为大致实心的。
5. 根据权利要求1所述的可变闸板，其特征在于，所述增强区域大致沿所述接触表面的长度延伸。
6. 根据权利要求1所述的可变闸板，其特征在于，所述弹性体本体上的约束力在所述闸板垫块沿径向向内延伸成与所述管密封接触时将所述弹性体本体保持在非挤压构造。
7. 一种用于在防喷器(BOP)中使用的闸板封隔器组件，包括：
包括弹性体本体材料并且选择性地配置在闸板垫块中的本体；
具有选择性地密封所述BOP中的管的弯曲凹口的所述本体上的接触表面；以及
在所述接触表面附近集成地形成在所述本体中的增强区域，以使在所述本体被迫抵靠所述管时，所述增强区域施加关于所述本体的相反挤压的力。
8. 根据权利要求7所述的闸板封隔器组件，其特征在于，所述闸板封隔器组件还包括一系列联锁插入件，其在所述本体被沿径向压缩时，在所述本体的径向表面上相对于彼此选择性地滑动。
9. 根据权利要求7所述的闸板封隔器组件，其特征在于，所述增强区域包括选自由氯丁橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶和它们的组合构成的组的材料。
10. 根据权利要求7所述的闸板封隔器组件，其特征在于，所述增强区域沿所述弯曲凹口的端部与所述接触表面的相邻平面部分之间的界面提供。
11. 根据权利要求7所述的闸板封隔器组件，其特征在于，所述增强区域附近的所述本体的一部分比所述增强区域远侧的所述本体的一部分更硬。
12. 一种形成具有接触表面并且用于在防喷器(BOP)中使用的闸板封隔器组件的方法，所述方法包括：
a. 提供未固化的弹性体；
b. 将所述未固化的弹性体配置到闸板封隔器组件模具中；
c. 将所述未固化的弹性体插入到所述模具中；
d. 提供用于形成增强材料的物质；
e. 在策略上配置所述物质用于形成待在所述接触表面附近的所述模具中的增强材料；以及
f. 固化所述未固化弹性体来形成本体，其具有集成地设置在所述本体中的增强材料，以限定所述接触表面附近的增强区域，其具有大于所述本体的刚度的刚度。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将滑动插入件提供在所述模具中，其安装在所述本体的相对表面上。
14. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，用于形成增强材料的所述物质包括选自由氯丁橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶和它们的组合构成的组的材料。
15. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，当所述本体包括到闸板封隔器组件中并且密封管时，所述增强材料将所述本体约束在未挤压构造。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151014 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |