CN105593459B - 用于密封地下钻孔的开口周围的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
用于围绕地下钻孔的形成在地表中的开口提供液密密封的设备包括夹具和至少一个平台。所述夹具被配置为接合围绕钻孔延伸的壁，并且所述平台被配置为从夹具向外在钻孔附接的地表之上延伸。
Description
技术领域
本发明涉及密封地下钻孔的周围。
背景技术
地下钻孔形成于或用于各种工业，诸如碳氢化合物勘探和生产井。在油田工业中，例如，这种井通常形成有位于其上端处的“窖”。窖是钻孔顶部处的挖空区域或深坑，其通常具有内衬有木材、混凝土、管或其他材料的内壁。窖通常比钻孔宽，并且可在钻台和井头之间提供额外的高度。窖可用于例如回收排出的水和待处理掉的其他液体，适于安装一个或多个井头部件(诸如，套管四通、套管头、BOP)和/或提供接近一个或多个井头部件的通道，或其他用途。
通常期望围绕地下钻孔的开口提供液密密封，从而防止液体从钻孔溢出到钻孔附近的土地或地基地带。有时，在钻孔位置周围使用临时的或半永久的支撑表面。这些支撑表面通常由重型、耐用、适应各种气候的热塑性垫制成，它们可重复使用并且互锁在一起以形成支撑表面。在支撑表面靠近地下钻孔的例子中，可能同样需要在支撑表面和地下钻孔的交接处提供液密密封，从而防止位于支撑表面上或钻孔内的液体接触或污染地下钻孔附近或相邻的支撑表面下面的土地。
传统上，塑料内衬被放置在钻孔周围(以及，当使用支撑表面时，相邻的垫周围或下面)，以便在从钻孔溢出(或被引到支撑表面上)的液体遇到地基地带之前困住这类液体。使用内衬可具有一个或多个缺点。在许多例子中，内衬不可重复使用，并且必须经常被丢弃。这可能是成问题的，因为垃圾填埋场操作员基于内衬体积大且需要过多的填埋空间或其他原因明确表达了不愿意接收用过的内衬。因此，可能难以找到合适的、成本效益高的方式来处理衬底。再举一个例子，塑料内衬有时不能有效地阻止液体泄漏入地基地带中或不容许高效地清除，这可导致其他问题并需要相当多的时间和努力。因此，需要用于防止液体进入地下钻孔附近的土地的改进的设备、系统和方法。
应该理解，上述特征、能力和缺点是仅为了说明而提供的，并非试图限制所附权利要求的范围或主题或任何相关专利申请或专利的权利要求。因此，所附权利要求或任何相关申请或专利的权利要求都不应该受以上论述的限制，或被解释为解决、包括或排除上述特征、能力或缺点中的每项或任何项，仅因在此被提及。
因此，需要可用于密封地下钻孔的开口周围的改进的系统、物品和方法，它们具有在本专利申请的各个部分中描述或示出或由此显而易见的特性或能力中的一个或多个。
发明内容
在一些实施例中，本发明涉及用于围绕开口提供液密密封的设备，所述开口形成在地表中，通向碳氢化合物勘探或生产井的地下钻孔。所述钻孔可具有围绕它在所述地表下方而非所述地表上方向下延伸的壁。所述设备包括夹具，其被塑形和配置为位于所述钻孔内侧，靠近其开口，并且牢固地接合围绕整个所述钻孔的所述钻孔壁的内侧。所述夹具包括至少第一互连部段和第二互连部段，每个部段具有分别靠近其每端的向内突起的连接支架。每个夹具部段的每个连接支架可释放地与另一个所述夹具部段的连接支架中的一个接合，以将所述夹具部段连接在一起并牢固地接合所述钻孔壁。至少一个平台被配置为，当所述夹具与所述钻孔壁接合时，从所述夹具相对于所述钻孔向外延伸超过所述钻孔壁的上边缘并横跨所述钻孔附近和周围的地表。至少一个密封构件被配置为位于所述夹具和所述平台中的至少一个与所述钻孔壁之间，以在其间形成液密密封。
在各个实施例中，本发明涉及用于围绕开口提供液密密封的设备，所述开口形成在地表中，通向碳氢化合物勘探或生产井的地下钻孔。所述钻孔具有围绕它并且在所述地表上方向上和在所述地表下方向下延伸的壁。所述设备包括夹具，其被配置为围绕地表上方的所述钻孔壁放置，靠近所述钻孔的开口。所述夹具被配置为牢固地接合围绕整个所述钻孔的所述钻孔壁的外侧。所述夹具包括至少第一互连部段和第二互连部段。每个部段具有分别靠近其每端的向外突起的连接支架。每个连接支架可释放地与另一个所述夹具部段的所述连接支架中的一个接合，以将所述夹具部段连接在一起并牢固地接合所述钻孔壁。至少一个平台被配置为，当所述夹具与所述钻孔壁接合时，从所述夹具相对于所述钻孔向外延伸，远离所述钻孔壁的上边缘延伸并在所述钻孔附近的地表上方延伸。至少一个密封构件位于所述夹具和所述平台中的至少一个与所述钻孔壁之间，以在其间形成液密密封。
在许多实施例中，本发明涉及用于围绕开口的液体抑制系统，所述开口通向形成在地表中的地下钻孔。所述钻孔具有围绕它延伸的壁。所述系统包括被部署在所述钻孔附近的地表上或附近的能够重复使用的负荷支撑表面。所述负荷支撑表面包括由不可渗透塑料构成的至少两个互连的平面垫。夹具被配置为密封地接合围绕所述钻孔靠近所述钻孔的开口的所述钻孔壁。至少一个平台被配置为相对于所述钻孔从所述夹具向外延伸并在所述钻孔附近的地表之上延伸。至少一个框架被配置为密封地接合所述平台和围绕所述钻孔的整个外周的所述负荷支撑表面的至少一个所述相邻垫并在所述平台和围绕所述钻孔的整个外周的所述负荷支撑表面的至少一个所述相邻垫之间延伸。至少一个密封构件被配置为位于所述夹具和所述平台中的至少一个与所述钻孔壁之间，以在其间形成液密密封。
本发明还包括在开口和可重复使用的负荷支撑表面之间提供液密密封的方法，所述开口形成在地表中，通向地下钻孔，所述负荷支撑表面被部署在所述钻孔附近的地表上或附近。所述负荷支撑表面包括由不可渗透塑料构成的至少两个互连的平面垫，并且所述钻孔具有围绕它延伸的壁。所述方法包括使至少一个夹具与围绕所述钻孔的外周靠近所述钻孔的开口的所述钻孔壁密封地接合。至少一个平台相对于所述钻孔围绕所述钻孔的外周从所述夹具向外延伸并在所述钻孔附近的地表之上延伸。至少一个框架密封地接合到所述平台和围绕所述钻孔的整个外周的所述负荷支撑表面的至少一个相邻垫。
因此，本发明包括被认为使它能够改进地下钻孔密封技术的特征和优点。对于本领域技术人员来说，通过考虑各个实施例的以下详细描述并参照附图，本发明的上述特征和优点以及其他特征和益处将显而易见。
附图说明
以下附图是本说明书的一部分，包括在其中用以展示本发明的各个实施例的某些方面并被引用在本文的详细描述中：
图1是根据本发明实施例的可用于负荷支撑表面中的示例性垫的立体图；
图2是根据本发明实施例的有用的示例性负荷支撑表面的一部分的顶视图；
图3是根据本发明钻孔的立体图，所述钻孔装配有具有内部夹持装置的钻孔边缘密封系统的实施例；
图4A是根据本发明的一体形成的平台-夹具单元的底视图，其用作钻孔边缘密封系统的内侧夹具布置的一部分；
图4B是图4A的平台-夹具单元的顶视图；
图5是根据本发明的钻孔的顶视图，其装配有具有内侧夹具布置的钻孔边缘密封系统的另一实施例；
图6是沿线6-6截取的图5的钻孔和钻孔边缘密封系统的剖视图；
图7A是根据本发明的一体形成的平台-夹具单元的实施例的四分之一部段的立体图，其用作处于内侧夹具布置的钻孔边缘密封系统的一部分；
图7B是合并图7A所示的四个四分之一部段的一体形成的平台-夹具单元的实施例的立体图；
图8是根据本发明的钻孔边缘密封系统的实施例的立体图，其具有内侧夹具布置并包括一组示例性围栏；
图9是根据本发明的钻孔的立体图，其装配有具有外侧夹具布置的钻孔边缘密封系统的实施例；
图10是根据本发明的钻孔的立体图，其装配有具有外侧夹具布置的钻孔边缘密封系统的实施例；
图11是根据本发明的钻孔的剖视图，其装配有具有外侧夹具布置的钻孔边缘密封系统的实施例；
图12是根据本发明的一体形成的平台-夹具单元的实施例的立体图，其用作处于外侧夹具布置的钻孔边缘密封系统的一部分；
图13是根据本发明的钻孔的立体图，其装配有用于外侧夹具布置具有矩形钻孔的钻孔边缘密封系统的实施例；以及
图14是用于图13所示的示例性钻孔边缘密封系统的矩形平台-夹具单元的实施例的立体图。
具体实施方式
通过考虑本发明的示例性实施例的以下详细描述并参照附图，对于本领域技术人员来说，本发明的特征和优点以及额外的特征和益处将显而易见。应该理解，本文对示例性实施例的描述和附图并未试图限制本专利申请或在此要求优先权的任何专利或专利申请的权利要求。相反，本发明意图覆盖落在本发明或任何所附权利要求的精神和范围内的所有修改、等价变换和替代性变换。在不脱离这种精神和范围的情况下，可对本文公开的具体实施例和细节进行许多改变。
在附图中示出和描述优选实施例时，共有的或类似的元件用相似或相同的附图标记表示或在附图和/或本文的描述中显然。附图不必按比例绘制，并且为了清楚和简明起见，用夸大的比例或示意性地示出附图的某些特征和某些视图。
如在此贯穿本专利申请的各个部分(和标题)使用的，用语“发明”、“本发明”及其变形并非试图表示本公开或任何特定权利要求所包括的每个可能实施例。因此，每个这种提及的主题都不应该仅因这种提及而被认为是其每个实施例或任何特定权利要求所必须的或一部分。如在此和所附权利要求中使用的，用语“联接”、“连接”、“接合”等及其变形意图表示间接或直接的连接或接合。因此，如果第一装置联接到第二装置，该连接可以是直接连接，或是经由其他装置和连接结构的间接连接。
某些用语在本文和所附权利要求中用于涉及特定部件。如本领域技术人员应该明白的，不同的人可用不同的名字提到一个部件。本文件不试图区分名字不同但功能相同的部件。此外，用语“包括”以开放式方式用于本文和所附权利要求，并且因此应该被解释为表示“包括但不限于”。此外，在本文和所附权利要求中用单数形式涉及的部件和方面不必将本发明或所附权利要求限制于仅一个这种部件或方面，而是应该一般地解释为表示一个或多个，这在每个具体例子中是合适和可取的。
首先参照图1和2，具有至少一个垫26的示例性负荷支撑表面16被部署在地面上或附近。如在此使用的，用语“地面”及其变形表示土地表面，和/或接近土地表面其他一个或多个其他表面、结构或区域。在本实施例中，负荷支撑表面16可重复使用，并且能够支撑工作人员、车辆和/或其上的设备的重量。垫26可具有任何合适的形式、构造和配置。可用于本发明的各个实施例中的垫26的例子在以下专利中示出和描述，即，1997年8月5日授权的名称为“Mat System for Construction of Roadways and Support Surfaces”的Seaux的美国专利No.5,653,551和2003年1月28日授权的名称为“Interlocking Mat System forConstruction of Load Supporting Surfaces”的Seaux等人的美国专利No.6,511,257，这两个专利具有与本专利相同的受让人，并且其全部内容通过引用合并于此。例如，垫26可以是目前由本专利的受让人销售的14'×8'DURA-垫。如果需要的话，负荷支撑表面16可与以下申请中描述和示出的部件和特征一起使用，即，2013年3月8日提交的名称为“Liquid Containment System for Use with Load-Supporting Surfaces”的美国专利申请No.13/790,916，2013年7月23日提交的名称为“Apparatus and Methods for ProvidingIlluminated Signals from a Support Surface”的美国临时专利申请序列号61/857,474，2014年7月21日提交的名称为“Apparatus and Methods for Providing IlluminatedSignals from a Support Surface”的美国专利申请No.14/336,163。2013年10月9日提交的名称为“Apparatus & Methods for Electrically Grounding a Load-SupportingSurface”的美国临时专利申请序列号51/888,580，2014年9月25日提交的名称为“Apparatus&Methods for Electrically Grounding a Load-Supporting Surface”的美国专利申请序列号14/496,105，这些申请具有与本专利相同的受让人，并且其全部内容通过引用合并于此。
仍参照图1和2，在所示实施例中，每个垫26是平坦的或平面的，并且由诸如热塑性塑料的不可渗透材料构成。示例性垫26具有矩形形状，具有一对相反的短侧28、30，一对相反的长侧37、38，以及沿每个侧28、30、37和38延伸的边缘44。在本特定例子中，第一短侧28和第一长侧37各自具有从其水平向外延伸、形成边缘44并且将隔开在地面20或其他表面上方的上缘46。第二短侧30和第二长侧38各自具有从其水平向外延伸、在其边缘44下方并且将静置在地面20或其他表面上的下缘54。上缘46和下缘54可具有任何合适的尺寸、形状、配置和长度。但是，应该理解，本发明的钻孔边缘密封系统110不限于与具有上缘46和/或下缘54的上述垫26的实施例一起使用。例如，钻孔边缘密封系统110的其他实施例可与不具有上缘46和/或下缘54的垫26一起使用。
在本实施例中，经由使锁定销34可释放地固定通过形成在其中的相应锁定销孔32，不同垫26的相应上缘46和下缘54可互相连接(例如图2和10)。锁定销孔32和锁定销34可具有任何合适的形式、构造和配置。所示垫26包括多个锁定销孔32，每个被配置为接受可释放锁定销34(例如，图2)从其中通过。每个所示的垫26可包括总计十六个锁定销孔34、上缘46和下缘54中的每个中形成八个。在一些实施例中，锁定销34可围绕其接合在其中的锁定销孔32或在锁定销孔32中形成液密密封。可用于本发明的各个实施例中的锁定销34的一些例子在以下专利或申请中示出和描述，即，2004年4月20日授权的Rogers等人的名称为“Fastening Device”的美国专利No.6,722,831，2013年1月14日提交的名称为“Apparatusand Methods for Connecting Mats”的美国临时专利申请序列号61/748,818，以及2013年2月28日提交的名称为“Apparatus and Methods for Connecting Mats”的美国专利申请序列号13/780,350，所有这些具有与本专利相同的受让人，并且其全部内容通过引用合并于此。
在所示例子中，垫26的锁定销孔32具有椭圆形形状，以接纳所示锁定销34的椭圆形的扩大的头36(例如，图2)。但是，应该注意，本发明不限于与以上描述或引用的负荷支撑表面16、垫26、锁定销34和锁定销孔32的类型和配置一起使用，也不限于以上引用的专利和专利申请的公开内容。可使用任何合适的负荷支撑表面16、垫26、锁定销34和锁定销孔32。
仍参照图1和2，在一些实施例中，间隙22可形成在负荷支撑表面16的相邻互连垫26的相邻边缘44之间，并且一个或多个密封构件10可包括在其中。例如，密封构件10可在相邻垫26之间的间隙22中提供液密密封，以防止被引到负荷支撑表面16上的液体深入或流入负荷支撑表面16之间和下面。在以下申请中公开了可用于间隙22中的密封构件10的一些实施例，即，2013年3月14日提交的名称为“Apparatus and Methods for Sealing BetweenAdjacent Components of a Load-Supporting Surface”的美国专利申请序列号13/803,580，2014年6月18提交的名称为“Load-Supporting Surface with InterconnectingComponents and Top Side Seal Assembly for Sealing Therebetween and Methods ofAssembly and Use Thereof”的美国临时专利申请序列号62/013,899，2014年6月13日提交的名称为“Load-Supporting Surface with Interconnecting Components and Frame-Style Seal Assembly for Sealing Therebetween and Methods of Assembly and UseThereof”的美国临时专利申请序列号62/011,805，所有申请具有与本专利相同的受让人，并且其全部内容通过引用合并于此。
密封构件10还可以或替代地用于一个或多个垫26和与负荷支撑结构16相关联的一个或多个其他部件之间，和/或所述其他部件本身之间。2013年3月8日提交的名称为“Liquid Containment System for Use With Load-Supporting Surfaces”的美国专利申请序列号13/790,916示出和公开了可与负荷支撑表面16一起使用的这类额外部件的一些例子，诸如护道构件(berm member)、垫片、驶过障碍(drive-over barrier)、液体排放组件等。
现在参照图3，根据本发明，钻孔边缘密封系统110的实施例被示出与围绕地下钻孔120的负荷支撑表面16一起使用。此特定钻孔120是在其上端处具有宽部段或窖125的碳氢化合物井124。示例性钻孔120具有通向其中的可从地面(未示出)接近的开口130。但是，本发明的钻孔边缘密封系统110不限于与碳氢化合物井一起使用，而是可与可从地面接近的任何地下孔一起使用。因此，如在此使用的，用语“钻孔”及其变形指的是可从地表或其他区域或结构中的开口接近的任何土地中的任何孔或孔口。
此特定钻孔120(例如，具有窖125的井124)包括可通过窖125接近的井头128和围绕窖125延伸的壁126。在此例子中，壁126是金属的并且延伸至地表(未示出)，但是可由任何其他材料构成并且可延伸至地表上方或下方。此外，这些部件可以不包括在钻孔120中。所示的钻孔120、开口130和壁126具有圆形外部形状，但替代地可以是矩形的(见例如图13)或具有任何其他形状。因此，钻孔120、开口130和壁126的外周形状不限制本发明。
钻孔边缘密封系统110可具有任何合适的形式、配置和操作，只要它有助于围绕开口130提供液密密封。围绕开口130的“液密密封”意味着有助于防止钻孔120内的液体通过其开口130来到开口130周围和附近的土地。因此，示例性系统110有助于防止钻孔120内的液体通过开口130离开钻孔120并接触开口130附近或周围的区域(例如，地面)。但是，如在此涉及的，“液密密封”或“密封接合”不必总是100％液密，而是根据每个具体应用可以容许可预期或承受的最小泄漏。
仍参照图3，所示系统110包括夹具140和平台150。平台150有助于围绕开口130进行密封，同时夹具140将平台150支承就位。夹具140和平台150可具有任何合适的形式、配置和操作。在本实施例中，夹具140是金属的，并包括两个弯曲形状的夹持部段或部分142。在每端处，每个示例性夹持部段142包括从其向内突起的连接支架144。
所示夹持部段142可利用至少一个连接件146(诸如螺栓)在每端处的相邻支架144处可调整地接合。当连接时，夹持部段142形成可配合在钻孔120的开口130内的环。在其他实施例中，夹具140可以是单个可调整环(未示出)或具有任何其他合适的配置和组成。
仍参照图3，所示平台150是塑料的，并且包括环形箍部分154和主体部分156。在本特定例子中，平台150包括两个平台部段158，但可替代地是单个部件或具有任何其他数量的平台部段158。示例性平台150被配置为延伸超过开口130的边缘并横跨开口130附近的地表或其他区域或结构。
在使用所示系统110时，平台150被放置在钻孔120之上，从而使得其箍154延伸到钻孔开口130中。如果平台150具有多个部段158，则它们被合适地放置在开口130之上。如果需要的话，部段158可连接或密封在一起。例如，平台部段158可被焊接在一起，诸如利用形成在其间用以辅助提供液密密封的缝或重叠部分164处的热塑性密封剂材料160。
如果需要的话，一个或多个密封件，诸如闭孔的氯丁橡胶泡沫橡胶密封件或弹性体密封环，(未示出)可被夹在平台150的箍154和钻孔壁126之间。示例性夹具140于是被插入钻孔120中并位于箍154之上。所示夹具140相对于箍154、密封件(如果包括的话)和钻孔壁126绷紧。在本实施例中，两组连接件146，诸如螺栓，被插入通过相邻夹具部段142的相应的向内突起的连接直接144，并且充分拧紧，以将系统110固定到钻孔壁126。这是“内侧夹具”布置的一个例子，其中，夹具140接合钻孔壁126的内侧。如下面将描述的，其他实施例被称作“外侧夹具”布置，其中，夹具140接合钻孔壁126的外侧。
仍参照图3，当钻孔边缘密封系统110与负荷支撑表面16一起使用时，平台150的主体156可连接到相邻的垫26或其他部件。例如，平台150可与相邻垫26密封地接合。在本实施例中，利用热塑性密封剂材料160将平台150的外边缘168焊接到相邻垫26。
现在参照图4A和4B，在一些实施例中，钻孔边缘密封系统110可包括连接在一起或一体形成的夹具140和平台150。例如，夹具140和平台150可由诸如钢的金属材料一体形成为单一的平台-夹具单元170。在本实施例中，平台150不具有单独的箍，并且平台-夹具单元170包括与以上参照图3描述的夹具部段142和平台部段158类似的可接合的两个部段172。但是，平台-夹具单元170可替代地是单个部件或包括任何其他数量的部段172。例如，图7A、7B和8的平台-夹具单元170包括四个可类似地互连的部段172。
现在参照图5和6，图4A的钻孔边缘密封系统110被示出与钻孔120周围的负荷支撑表面16一起使用。具体参照图6，示例性平台-夹具单元170被放置在钻孔120中，从而使得夹具140围绕钻孔120的开口130的内侧延伸。如果需要的话，密封环134，诸如闭孔氯丁橡胶泡沫橡胶或弹性体密封件，可被夹在夹具140和钻孔壁126之间，以帮助提供液密密封。在此例子中，平台150的主体156静置在地面20上。但是，平台主体156和地面20之间可替代地存在中间部段、地面覆盖件或空间。
在本特定实施例中，框架178围绕平台-夹具单元170的整个外周连接到平台主体156的顶部。框架178可具有任何合适的形式、配置和操作。所示框架178是塑料的并且利用两行连接件182(诸如螺栓)连接到平台150。如果需要的话，至少一个密封件，诸如闭孔氯丁橡胶泡沫橡胶垫圈(未示出)，可被夹在框架178和平台150之间。但是，框架178(如果包括的话)可由任何其他合适的材料构成并以任何其他合适的方式连接到平台150。
仍参照图6，系统110可与相邻的垫26或负荷支撑表面16的其他部件接合。在本例子中，塑料片190从框架178延伸到相邻垫26。目前可商购的塑料片的一个例子是由PendaCorporation制造并由HMI Materials,Inc.销售的Site Saver Flat Sheet。塑料片190可与框架178和垫26密封地接合在一起，诸如通过利用热塑性密封件材料160进行焊接。如果塑料片190具有多个部段，则也可密封形成在其间的缝192(图5)，诸如利用热塑性密封剂材料160。但是，任何其他材料或部件都可用于将框架178密封地接合到相邻垫26或其他部件。例如，一个或多个栓接条(未示出)可从框架178延伸到相邻垫26，与其并在其间形成流体密封，类似于以上参照塑料片190描述的。栓接条可由任何合适的材料构成，诸如塑料或金属，并且可按任何合适的方式与框架178和相邻垫26接合，诸如利用机械紧固件(例如，螺栓)。一种或多种合适的密封剂(硅胶)或密封材料(例如，塑料片)可用于栓接条和框架178、垫26之间，和/或机械紧固件上或周围。
参照图8，如果需要的话，一组围栏196可设置在钻孔边缘密封系统110和钻孔120周围，从而限制接近其中和/或为了安全。如图13所示，金属格栅198可额外地或替代地安放在钻孔120之上，从而限制接近其中和/或为了安全。但是，本发明不要求这些特征中的任何特征。
现在参照图9-11，钻孔边缘密封系统110的实施例被示出与具有在地面20上方延伸的壁126的钻孔120一起使用。所示夹具140和平台150由诸如钢的金属材料一体形成为单个平台-夹具单元170。在本实施例中，平台-夹具单元170包括与以上参照图3描述的夹具部段142和平台部分或部段158类似的可接合的两个部段172(图12)。但是，在本实施例中，夹具140的连接支架144在夹具140的外侧上，因而可围绕钻孔壁124的外侧紧固夹具140。这是“外侧夹具”布置的一个例子，其中，夹具140接合钻孔壁126的外侧。在其他实施例中，平台-夹具单元170可替代地是单个部件或包括任何其他数量的部段172。
具体参照图11，示例性平台-夹具单元170被放置为围绕钻孔壁126的向上突起部分132，从而使得夹具140围绕开口130的外侧延伸。如果期望的话，至少一个密封件，诸如闭孔氯丁橡胶泡沫橡胶或弹性体密封环134，可夹在夹具140和钻孔壁126之间，以帮助提供液密密封。在本例子中，示出平台150的主体156与地面20向上地间隔开。但是，平台主体156和地面20之间可替代性地存在中间部件或地面覆盖件。
仍参照图11，在本实施例中，框架178围绕平台-夹具单元170的整个外周连接到平台主体156的顶部。框架178可具有任何合适的形式、配置和操作。所示框架178是塑料的，并且利用两行连接件182(诸如螺栓)连接到平台150。在本例子中，框架178具有两个框架部段180(例如，图9)和可放置在其间的一对可拆卸支架盖184(例如，图10)。所示支架盖184容许接近夹具140的连接支架144。如果需要的话，至少一个密封件，诸如闭孔氯丁橡胶泡沫橡胶垫圈186，可夹在框架178和平台150之间。但是，框架178(如果包括的话)可由任何其他合适的材料构成并以任何其他合适的方式连接到平台150。
仍参照图11，所示系统110可与相邻垫26或负荷支撑表面16的其他部件接合。在本例子中，塑料片190从框架178延伸到相邻垫26。如果需要的话，塑料片190可与框架178和垫26密封地接合，诸如通过利用热塑性密封剂材料160焊接在一起。如果塑料片190具有多个部段，则也可以密封其间形成的缝(未示出)，诸如利用热塑性密封剂材料160。但是，可使用任何其他材料或部件将框架178密封地接合到相邻垫26或其他部件。
现在参照图13和14，示出了可与矩形钻孔120一起使用的钻孔边缘密封系统110的实施例。示例性钻孔120具有在地面20上方延伸的壁(未示出)。所示夹具140和平台150由诸如钢的金属材料一体形成为单个平台-夹具单元170。在本实施例中，平台-夹具单元170包括与以上参照图9-11描述的部段172类似的可接合的四个部段172。如图所示，夹具140的所示连接支架144在夹具140的外侧上，因而可围绕钻孔壁(未示出)的外侧紧固夹具140。在其他实施例中，平台-夹具单元170可替代地是单个部件或包括任何其他数量的部段172。
在本实施例中，一个或多个密封件(未示出)可被放置在夹具130和钻孔壁(未示出)之间。密封件可具有任何合适的形式、配置和操作。在本例子中，密封件是围绕矩形钻孔壁(未示出)的外周延伸的闭孔氯丁橡胶泡沫橡胶带。如上所述，本实施例还包括安放在钻孔120之上的可选金属格栅198，从而限制接近其中和/或为了安全。在其他方面，本实施例的平台-夹具单元170的特征、组件和操作类似于图9-12的实施例。
根据本发明的以上所有实施例，如果钻孔120溢出液体和/或固体，则钻孔边缘密封系统110和相关部件将帮助至少防止这类液体和/或固体大量地接触或污染钻孔120附近的土地(或其他表面或区域)。此外，在至少一些实施例中，这可在不需要系统110和/或负荷支撑表面16下面或附近的任何内衬的情况下实现。应该注意，在以上所有实施例中，一种或多种密封剂可用于部件的任何交叉处和/或放置在部件之间的一个或多个密封件处，从而帮助围绕钻孔120的开口130提供液密密封。可使用任何合适的密封剂，诸如硅胶。
如果需要的话，钻孔边缘密封系统110可以是溢出管理系统的一部分，用以防止一个或多个永久、半永久或临时负荷支撑表面16的液体泄漏，并有助于清理或处理掉这种液体。例如，系统110可连同美国专利No.5,653,551和6,511,257以及美国专利申请序列号13/780,350和13/790,916的任何组合中所示出和公开的技术一起使用，从而围绕和横跨负荷支撑表面16提供独立的液体屏障系统，而不需要在负荷支撑表面16下面或附近的任何内衬。
因此，本发明的优选实施例相比现有技术提供一些优点，并且很适合实现本发明的目的中的一个或多个。但是，本发明不需要上述部件和动作中的每个，并且决不受限于上述实施例和操作方法。以上部件、特征和过程中的任何一个或多个可用于任何合适的配置，而不需要包括其他这类部件、特征和过程。此外，本发明包括本文未具体讨论，但根据本文的说明书、附图和权利要求将变得显而易见的额外的特征、能力、功能、方法、用途和应用。
以上描述或本文主张的方法以及落在所附权利要求范围内的任何其他方法可按任何期望的合适顺序执行，并且不必受限于本文描述的或所附权利要求中所列的任何顺序。此外，本发明的方法不一定需要使用本文示出和描述的特定实施例，而是可利用部件的任何其他合适的结构、形式和配置同等地应用。
虽然已经示出和描述的本发明的示例性实施例，本发明的系统、设备和方法(诸如，在部件中，构造和操作的细节、零件的布置和/或使用方法)的许多改变、修改和/或变化可被本专利的申请人在任何所附权利要求的范围内预期到，并且在不脱离本发明的精神或教导以及本发明的和任何所附权利要求的范围的情况下由本领域普通技术人员做出和使用。因此，在此陈述或附图中示出的所有主题应该被解释为说明性的，并且本发明和任何所附权利要求的范围不应该受限于本文描述和示出的实施例。
Claims (27)
1.一种用于围绕开口提供液密密封的设备，所述开口形成在地表中，通向碳氢化合物勘探或生产井的地下钻孔，所述钻孔具有围绕它在所述地表下方而非所述地表上方向下延伸的钻孔壁，所述钻孔壁具有上边缘，所述设备包括：
能够重复使用的负荷支撑表面，所述负荷支撑表面具有由不可渗透塑料构成的至少两个互连的垫；
夹具，其被配置为位于所述钻孔内侧，靠近其开口，并且牢固地接合围绕整个所述钻孔的所述钻孔壁的内侧，所述夹具包括至少两个夹具部段，每个所述夹具部段具有分别靠近其每端的向内突起的连接支架，每个所述夹具部段的每个所述连接支架能够释放地与另一个所述夹具部段的所述连接支架中的一个接合，以将所述夹具部段连接在一起并牢固地接合所述钻孔壁；
至少一个平台，其被配置为，当所述夹具与所述钻孔壁接合时，从所述夹具的顶部相对于所述钻孔向外延伸超过所述钻孔壁的所述上边缘并横跨所述钻孔附近和周围的地表，其中，所述平台用于密封地接合所述负荷支撑表面的所述至少两个互连的垫中的至少一个垫；以及
至少一个密封构件，其被配置为位于所述夹具和所述平台中的至少一个与所述钻孔壁之间，以在其间形成液密密封，其中，防止通过所述开口离开所述钻孔的液体接触所述开口周围的土地。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述平台被配置为利用热塑性密封剂材料被焊接到所述至少一个垫。
3.如权利要求1所述的设备，还包括被配置为密封地接合所述平台和所述至少一个垫并在所述平台和所述至少一个垫之间延伸的至少一个框架，所述框架能够释放地联接到所述平台。
4.如权利要求3所述的设备，其中，所述框架包括至少第一框架部段和第二框架部段。
5.如权利要求3所述的设备，其中，所述框架至少部分地由塑料构成并且利用机械连接件联接到所述平台。
6.如权利要求5所述的设备，还包括夹在所述框架和所述平台之间的至少一个密封垫圈。
7.如权利要求3所述的设备，还包括至少部分地在所述框架和所述至少一个垫之上和之间延伸的至少一个塑料片，所述塑料片与所述框架和所述至少一个垫密封地接合，以在其间形成液密密封。
8.如权利要求1所述的设备，其中，所述夹具和所述平台是一体的。
9.如权利要求8所述的设备，其中，所述一体的夹具-平台由钢构成。
10.如权利要求1所述的设备，其中，所述平台和所述夹具不是一体的，所述平台包括箍部分和主体部分，所述箍部分被配置为位于并夹在所述夹具和所述钻孔壁之间，并且所述主体部分从所述箍部分向外延伸超过所述钻孔壁的上边缘并横跨所述钻孔周围的地表。
11.如权利要求1所述的设备，其中，所述钻孔具有圆形形状，并且其中，所述夹具具有圆形形状并且包括第一和第二半圆形的所述夹具部段。
12.如权利要求1所述的设备，其中，所述钻孔具有矩形形状，并且其中，所述夹具具有矩形形状并且包括四个所述夹具部段。
13.如权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个密封构件是密封环。
14.如权利要求1所述的设备，还包括围绕所述钻孔延伸的一组竖向延伸的围栏，以限制接近所述钻孔。
15.一种用于围绕开口提供液密密封的设备，所述开口形成在地表中，通向碳氢化合物勘探或生产井的地下钻孔，所述钻孔具有围绕它并且在所述地表上方向上和在所述地表下方向下延伸的至少一个钻孔壁，所述设备包括：
能够重复使用的负荷支撑表面，所述负荷支撑表面具有由不可渗透塑料构成的至少两个互连的垫；
夹具，其被配置为围绕地表上方的所述钻孔壁放置，靠近所述开口，所述夹具被配置为牢固地接合围绕整个所述钻孔的所述钻孔壁的外侧，所述夹具包括至少两个夹具部段，每个所述夹具部段具有分别靠近其每端的向外突起的连接支架，每个所述夹具部段的每个所述连接支架能够释放地与另一个所述夹具部段的所述连接支架中的一个接合，以将所述夹具部段连接在一起并牢固地接合所述钻孔壁；
至少一个平台，其被配置为，当所述夹具与所述钻孔壁接合时，从所述夹具相对于所述钻孔向外延伸，远离所述钻孔壁的上边缘延伸并在所述钻孔附近的地表上方延伸，其中，所述平台用于密封地接合所述负荷支撑表面的所述至少两个互连的垫中的至少一个垫；以及
至少一个密封构件，其被配置为位于所述夹具和所述平台中的至少一个与所述钻孔壁之间，以在其间形成液密密封，其中，防止通过所述开口离开所述钻孔的液体接触所述开口周围的土地。
16.如权利要求15所述的设备，还包括被配置为密封地接合所述平台和所述至少一个垫并在所述平台和所述至少一个垫之间延伸的至少一个框架，所述框架能够释放地联接到所述平台。
17.如权利要求16所述的设备，其中，所述框架包括至少第一框架部段和第二框架部段，还包括能够放置在所述第一框架部段和第二框架部段之间的至少两个能够拆卸的支架盖，每个所述支架盖被配置为位于相邻的所述夹具部段的一对相邻的所述连接支架之上并容许接近相邻的所述夹具部段的一对相邻的所述连接支架。
18.如权利要求15所述的设备，其中，所述夹具和所述平台是一体的。
19.如权利要求18所述的设备，其中，所述一体的夹具-平台由钢构成。
20.如权利要求15所述的设备，其中，所述平台和所述夹具不是一体的，所述平台包括箍部分和主体部分，所述箍部分被配置为位于并夹在所述夹具和所述钻孔壁之间，并且所述主体部分从所述箍部分向外延伸横跨所述钻孔周围的地表。
21.如权利要求15所述的设备，其中，所述钻孔具有圆形形状，并且其中，所述夹具具有圆形形状并且包括四个弯曲形状的所述夹具部段。
22.如权利要求15所述的设备，其中，所述钻孔具有矩形形状，并且其中，所述夹具具有矩形形状并且包括第一和第二半矩形形状的所述夹具部段。
23.如权利要求15所述的设备，还包括在所述钻孔之上延伸的水平定向的金属格栅，以限制接近所述钻孔。
24.一种用于围绕开口的液体抑制系统，所述开口通向形成在地表中的地下钻孔，所述钻孔具有围绕它延伸的钻孔壁，所述系统包括：
能够重复使用的负荷支撑表面，所述负荷支撑表面被部署在所述钻孔附近的地表上或地表附近，所述负荷支撑表面具有由不可渗透塑料构成的至少两个互连的垫；
至少一个夹具，其被配置为密封地接合围绕所述钻孔靠近所述开口的所述钻孔壁；
至少一个平台，其被配置为相对于所述钻孔从所述夹具向外延伸并在所述钻孔附近的地表之上延伸；
至少一个框架，其被配置为密封地接合所述平台和围绕所述钻孔的整个外周的所述负荷支撑表面的所述至少两个互连的垫中的至少一个垫并在所述平台和围绕所述钻孔的整个外周的所述负荷支撑表面的所述至少一个垫之间延伸；以及
至少一个密封构件，其被配置为位于所述夹具和所述平台中的至少一个与所述钻孔壁之间，以在其间形成液密密封，
其中，防止位于所述负荷支撑表面上的液体和通过所述开口离开所述钻孔的液体接触所述开口周围的土地。
25.如权利要求24所述的系统，其中，所述钻孔具有圆形形状，并且其中，所述夹具是单个环。
26.如权利要求24所述的系统，其中，所述平台和所述负荷支撑表面下面不存在内衬，其中，在不使用下面的内衬的情况下，防止位于所述负荷支撑表面上的液体和通过所述开口离开所述钻孔的液体接触所述开口周围的土地。
27.一种在开口和能够重复使用的负荷支撑表面之间提供液密密封的方法，所述开口形成在地表中，通向地下钻孔，所述负荷支撑表面被部署在所述钻孔附近的地表上或地表附近，所述负荷支撑表面具有由不可渗透塑料构成的至少两个互连的垫，所述钻孔具有围绕它延伸的钻孔壁，所述方法包括：
使至少一个夹具与围绕所述钻孔的外周靠近所述开口的所述钻孔壁密封地接合；
使至少一个平台相对于所述钻孔围绕所述钻孔的外周从所述夹具向外延伸并在所述钻孔附近的地表之上延伸；并且
将至少一个框架密封地接合到所述平台和围绕所述钻孔的整个外周的所述负荷支撑表面的所述至少两个互连的垫中的至少一个垫，其中，防止位于所述负荷支撑表面上的液体和通过所述开口离开所述钻孔的液体接触所述开口周围的土地。
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