CN106715823A - 在通向地下钻孔的开口周围机械联接密封系统的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种设备，用于在形成于地球表面中的开口周围提供液密密封，其包括可重复使用的负载支撑表面，该负载支撑表面具有至少两个密封互连的垫，所述垫围绕钻孔开口并且与钻孔开口间隔开。至少一个柔性的平面横拉板被构造成在钻孔壁和垫之间延伸。至少一个伸长的横拉板支撑件用于将一个或多个横拉板机械地联接到钻孔壁。至少一个伸长的唇部支撑件用于将一个或多个横拉板机械地联接到所述垫。

Description

在通向地下钻孔的开口周围机械联接密封系统的设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请是2014年9月26日提交的序列号为14/497,429、题为“用于对通向地下钻孔的开口的周围进行密封的设备和方法”的美国专利申请的部分延续案并要求其优先权，该美国专利申请要求2013年10月10日提交的序列号为61/889,171、题为“用于对通向地下钻孔的开口的周围进行密封的设备和方法”的美国临时专利申请的优先权，这两个美国专利申请都通过参引的方式全文并入。本申请还要求2014年11月17日提交的序列号为62/080,499、题为“用于对通向地下钻孔的开口的周围进行密封的设备和方法”的美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请通过参引的方式全文并入。

技术领域

本公开涉及对通向地下钻孔的开口的周围进行密封。

背景技术

地下钻孔在各种行业中例如在油气勘探和生产井中形成或使用。在油田工业中，例如，这种井通常形成有位于其上端的“地窖”。地窖是在钻孔顶部的挖出区域或坑，其通常具有衬有木材、水泥、管或其他材料的内土墙。地窖通常比钻孔宽，并且可以在钻台和井口之间提供额外的高度。地窖可用于例如收集排水和用于处理的其他液体，适应一个或多个井口部件(例如套管轴、套管头、防喷器(BOP))的安装和/或提供对一个或多个井口部件的接近，或用于其他目的。

通常期望在通向地下钻孔的开口周围提供液密密封，例如以防止液体溢出钻孔到达邻近钻孔的大地或地基地形上。有时，在钻孔位置周围使用临时或半永久支撑表面。在支撑表面位于地下钻孔附近的情况下，同样可能期望在支撑表面和地下钻孔的结合处提供液密密封，例如以防止布置在支撑表面上或钻孔内的液体接触或污染邻近钻孔的或在相邻的支撑表面下方的大地。

传统上，塑料衬套放置在钻孔周围(并且当使用支撑表面时在相邻的垫周围或下面)，以试图在液体遇到地基地形之前捕获从钻孔溢出(或引入到支撑表面上)的液体。衬套的使用可能具有一个或多个缺点。在许多情况下，衬套是不可重复使用的，并且必须经常丢弃。这可能是有问题的，因为垃圾填埋操作员已表示不接受使用过的衬套，因为它们体积庞大，并且需要过多的填埋空间，或由于其他原因。因此，可能难以找到合适的、成本有效的方式来处置衬套。另一个例子是，塑料衬套有时无法有效地防止液体泄漏到地基地形中或允许有效的清理，这可能引起其他问题并且需要大量的时间和精力。因此，需要用于防止液体进入邻近地下钻孔的大地中的改进的设备、系统和方法。

应当理解，上述特征、功能和缺点仅仅是出于说明的目的，并不旨在限制所附权利要求或任何相关专利申请或专利的范围或主题。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当受到上述讨论的限制或被解释为仅仅因为在此提及而解决、包括或排除上述特征、功能或缺点中的每一个或任何一个。

因此，存在在通向地下钻孔的开口周围进行密封方面使用的改进的系统、制品和方法的需要，其具有在本专利申请的各个部分中描述或示出的或可以从这些部分显而易见的多个属性或功能中的一个或多个。

发明内容

在一些实施例中，本公开涉及一种设备，其用于在通向油气勘探井或生产井的地下钻孔并形成在地球表面中的开口周围提供液密密封，而不需要围绕或邻近钻孔的衬套。钻孔具有由围绕其开口延伸的木材、水泥、金属或其他材料形成的壁。该设备包括可重复使用的负载支撑表面，该负载支撑表面具有由不可渗透塑料构造成的至少两个密封互连的垫。所述垫与钻孔开口间隔开并且至少部分地围绕钻孔开口。至少一个柔性的平面横拉板被构造成在钻孔壁和所述垫之间延伸。至少一个伸长的横拉板支撑件被构造成定位在至少一个横拉板的一部分的上方并且用于将这些横拉板机械地联接到钻孔壁，以在它们之间形成液密密封。至少一个伸长的唇部支撑件被构造成定位在至少一个横拉板的一部分的上方或下方并且用于将这种横拉板机械地联接到至少一个垫，以在它们之间形成液密密封。这样则防止了通过钻孔开口离开钻孔的液体接触钻孔开口周围的地球表面，而不需要围绕或邻近钻孔的衬套。

在各种实施例中，本公开涉及一种在通向油气勘探井或生产井的地下钻孔并形成在地球表面中的开口周围提供液密密封而不需要围绕或邻近钻孔的衬套的方法。钻孔包括由围绕其开口延伸的木材、水泥、金属或其他材料形成的壁。可重复使用的负载支撑表面的至少两个密封互连的垫被定位在钻孔开口周围并与该钻孔开口间隔开。至少一个柔性的平面横拉板在钻孔壁和至少一个垫之间延伸。至少一个伸长的横拉板支撑件被定位在靠近钻孔壁的至少一个横拉板的一部分的上方。每个横拉板支撑件机械地且密封地联接到其相关联的横拉板和钻孔壁，以在横拉板和钻孔壁之间形成液密密封。至少一个伸长的唇部支撑件定位在至少一个横拉板的靠近至少一个垫的那一部分的上方或下方。每个唇部支撑件机械地且密封地联接到其相关联的横拉板和垫。

因此，本公开包括被认为能够推进处理通向地下钻孔的开口周围的密封的技术的特征和优点。在考虑了以下对各种实施例的详细描述并参考附图之后，上述本公开的特征和优点以及附加的特征和益处对于本领域技术人员将是显而易见的。

附图说明

以下附图是本说明书的一部分，其被包括以说明本公开的各种实施例的某些方面并且在本文的详细说明中被参照：

图1是根据本公开的实施例的可用于负载支撑表面中的示例性垫的透视图；

图2是根据本公开的实施例可用的示例性负载支撑表面的一部分的俯视图；

图3是配备有根据本发明的具有内侧夹置装置的钻孔边缘密封系统的实施例的钻孔的透视图；

图4A是可用作根据本公开的钻孔边缘密封系统的内侧夹置装置的一部分的一体形成的平台-夹具单元的实施例的仰视图；

图4B是图4A的平台-夹具单元的俯视图。

图5是配备有根据本发明的具有内侧夹置装置的钻孔边缘密封系统的另一个实施例的钻孔的俯视图；

图6是沿着线6-6截取的图5的钻孔和钻孔边缘密封系统的截面图；

图7A是可用作根据本公开的内侧夹置装置中的钻孔边缘密封系统的一部分的一体形成的平台-夹具单元的实施例的四分之一部分的透视图；

图7B是包括四个图7A所示的四分之一部分的一体形成的平台-夹具单元的实施例的透视图；

图8是根据本公开的具有内侧夹置装置并且包括围栏的示例性布置的钻孔边缘密封系统的实施例的透视图；

图9是配备有根据本公开的具有外侧夹置装置的钻孔边缘密封系统的实施例的钻孔的透视图；

图10是配备有根据本公开的具有外侧夹置装置的钻孔边缘密封系统的实施例的钻孔的透视图；

图11是配备有根据本公开的具有外侧夹置装置的钻孔边缘密封系统的实施例的钻孔的截面图；

图12是可用作根据本公开的外侧夹置装置中的钻孔边缘密封系统的一部分的一体形成的平台-夹具单元的实施例的透视图。

图13是装备有根据本公开的在具有矩形钻孔的外侧夹置装置中使用的钻孔边缘密封系统的实施例的钻孔的透视局部视图；

图14是可用于图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透视图；

图15A是具有根据本公开的钻孔边缘密封系统的另一个实施例的示例性负载支撑表面的俯视图；

图15B是沿着线15B-15B截取的图15A的示例性负载支撑表面的部分分解的局部剖视图。

图15C是图15B所示的示例性负载支撑表面的透视图；

图15D是图15B所示的示例性钻孔边缘密封系统的部分D₁和D₂的分解图；

图16A是图15D所示的示例性钻孔边缘密封系统的部分D₂的部件的分解的局部截面组装图；

图16B是图16A所示的示例性钻孔边缘密封系统的部件的透视图；

图17A是图15D所示的示例性钻孔边缘密封系统的部分D₁的部件的分解的局部截面组装图；

图17B是图17A所示的示例性钻孔边缘密封系统的透视图；

图18是图15A的示例性负载支撑表面和钻孔边缘密封系统的局部俯视图。

图19A是沿线19A-19A截取的图18的示例性负载支撑表面和钻孔边缘密封系统的分解的局部截面组装图；

图19B是图19A的示例性负载支撑表面和钻孔边缘密封系统的透视图；以及

图20是可用于图15A所示的示例性钻孔边缘密封系统中的矩形平台-夹具单元的实施例的透视图。

具体实施方式

在考虑了本公开的示例性实施例的以下详细描述并参照附图之后，本公开的特征和优点以及附加的特征和益处对于本领域技术人员将是显而易见的。应当理解，作为示例性实施例的本文的描述和附图不旨在限制本专利申请的权利要求或要求其优先权的任何专利或专利申请的权利要求。相反，本发明旨在覆盖落入本公开或任何所附权利要求的精神和范围内的所有修改、等同形式和替代形式。在不脱离这样的精神和范围的情况下，可以对这里公开的特定实施例和细节进行许多改变。

在显示和描述附图中的优选实施例时，共同的或类似的元件用相似或相同的附图标记表示或者从附图和/或本文的描述中显而易见。附图不一定是按比例绘制的，并且为了清楚和简明起见，附图的某些特征和某些视图可能以夸大的比例示出或示意性地示出。

如本文和在本专利申请的各个部分(和标题)中所使用的，术语“发明”、“本发明”及其变型并不旨在表示本公开或任何特定权利要求所涵盖的每个可能的实施例。因此，每个这样的表述的主题不应仅仅由于这样的表述而被认为对于其每个实施例或任何特定权利要求是必要的或者是其一部分。如本文和所附权利要求中所使用的术语“联接”、“连接”、“接合”等及其变型旨在表示间接或直接连接或接合。因此，如果第一装置联接到第二装置，则该连接可以是通过直接连接或者通过经由其他装置和连接部的间接连接而进行。

在本文和所附权利要求中使用某些术语是为了指特定部件。如本领域技术人员将理解的，不同的人可以通过不同的名称来指代一部件。本文不意在区分不同之处在于名称而不是功能的部件。此外，术语“包含”和“包括”在本文和所附权利要求中以开放式方式使用，因此应当被解释为意味着“包括但不限于……”。此外，本文和所附权利要求书中用单数对部件和方面的表述并不一定将本公开或所附权利要求限于仅一个这样的部件或方面，而是应当如在每个特定情形下所适合和期望地被一般地解释为意指一个或多个。

首先参照图1和图2，示出了具有部署在地面20上或地面附近的至少一个垫26的示例性负载支撑表面16。如本文所使用的，术语“地面”及其变化形式表示地球表面，和/或接近地球表面的其他一个或多个其他表面、结构或区域。在本实施例中，负载支撑表面16是可重复使用的，并且能够支撑其上的人员、交通工具和/或设备的重量。垫26可以具有任何合适的形式、结构和构造。可以在本公开的各种实施例中使用的垫26的一些示例在1997年8月5日授予Seaux的题为“用于构造道路和支撑表面的垫系统”的美国专利No.5,653,551以及2003年1月28日授予Seaux等人的题为“用于构造负载支撑表面的互锁垫系统”的美国专利No.6,511,257中示出和描述，这两个专利均具有与本专利相同的受让人，且其全部内容以参引的方式全部并入本文。

例如，每个示例性垫26可以重约1000磅，被设计成承受放置在其上的600psi的纯挤压压力，并且降低地面20或其他表面或其下方的区域上的、由在垫26上的轮式和履带式交通工具引起的点对点接地压力。在一些实施例中，垫26可以是本专利申请的受让人目前销售的14’×8’DURA-垫。然而，这些示例特征不一定是每个实施例都需要的。

如果需要，负载支撑表面16可以与在2013年3月8日提交的题为“与负载支撑表面一起使用的液体容纳系统”的序列号为13/790,916的美国专利申请、2014年7月21日提交的题为“用于提供来自支撑表面的照亮信号的设备和方法”的序列号为14/336,163的美国专利申请以及2014年9月25日提交的题为“用于使负载支撑表面电接地的设备和方法”的序列号为14/496,105的美国专利申请中描述和示出的任何部件和特征结合使用，这几个专利中的每一个具有与本专利相同的受让人，并且其全部内容以参引的方式全部并入本文。

仍然参考图1和图2，在所示实施例中，每个垫26是平坦的或平面型的，其重载、耐用并且是全天候的，并且由不可渗透材料(例如热塑性材料)构造。示例性垫26可重复使用并互锁在一起以形成负载支撑表面16。

所示的垫26具有矩形形状，其具有相对的一对短侧28和30、相对的一对长侧37和38以及沿着每一侧28、30、37和38延伸的边缘44。在本特定示例中，第一短侧28和第一长侧37各自具有从其水平向外延伸的上唇部46，形成边缘44并且将在地面20或其他表面上方间隔开。第二短侧30和第二长侧38各自具有从其边缘44下方水平向外延伸并且将搁置在地面20或其他表面上的下唇部54。上唇部46和下唇部54可以具有任何合适的尺寸、形状、构造和长度。然而，应当理解，本公开的钻孔边缘密封系统110不限于与垫26的上述实施例一起使用。例如，钻孔边缘密封系统110的其他实施例可以结合不具有上唇部46和/或下唇部54的垫26使用。

在该实施例中，不同垫26的相应的上唇部46和下唇部54可通过形成在其中的相应的锁定销孔32与锁定销34(例如图2和图10)以可释放地固定的方式互连，所述锁定销可释放地固定在所述锁定销孔中。锁定销孔32和锁定销34可以具有任何合适的形式、结构和构造。所示垫26包括多个锁定销孔32，每个锁定销孔构造成接纳穿过其中的可释放锁定销34(例如图2)。每个示出的垫26可以包括总共十六个锁定销孔34，其中在上唇部46和下唇部54的每一个中形成八个锁定销孔。在一些实施例中，锁定销34可以在与其接合的锁定销孔32周围或在该锁定销孔32中形成液密密封。可以在本公开的各种实施例中使用的锁定销34的一些示例在2004年4月20日授予Rogers等人的题为“紧固装置”的美国专利No.6,722,831和2013年2月28日提交的题为“用于连接垫的设备和方法”的序列号为13/780,350的美国专利申请中示出和描述，这两个专利均具有与本专利相同的受让人，且其全部内容以参引的方式全部并入本文。

在所示示例中，垫26的锁定销孔32具有椭圆形形状，以接纳所示锁定销34的椭圆形扩大头部36(例如见图2)。然而，应当注意，本公开不限于与前面描述的或引用的类型和构造的负载支撑表面16、垫26、锁定销34和锁定销孔32一起使用，也不限于前面引用的专利和专利申请的公开内容。可以使用任何合适的负载支撑表面16、垫26、锁定销34和锁定销孔32。

仍然参考图1和图2，在一些实施例中，间隙22可以形成在负载支撑表面16中的相邻的相互连接的垫26的相邻边缘44之间，并且所述间隙中可以包括一个或多个密封构件10。例如，密封构件10可以在相邻垫26之间的间隙22中提供液密密封，以防止引入到负载支撑表面16上的液体在负载支撑表面16之间和下方渗漏或流动。可以在间隙22中使用的密封构件的一些实施例公开在了2013年3月14日提交的题为“用于对负载支撑表面的相邻部件之间进行密封的设备和方法”的序列号为13/803,580的美国专利申请、2014年6月18日提交的题为“具有互连部件的负载支撑表面和用于互连部件之间的密封的顶侧密封组件和组装方法及其使用”的序列号为62/013,899的美国临时专利申请、2014年6月13提交的题为“具有互连部件的负载支撑表面和用于互连部件之间的密封的框架型密封组件和组装方法及其使用”的序列号为62/011,805的美国临时专利申请以及2015年2月17提交的题为“具有互连部件的负载支撑表面和用于互连部件之的密封的框架型密封组件和组装方法及其使用”的序列号为62/116,989的美国临时专利申请中，所有这些申请均具有与本专利相同的受让人，且其全部内容以参引的方式全部并入本文。

密封构件10还可以使用在或替代地使用在一个或多个垫26和与负载支撑表面16相关联的一个或多个其他部件之间，和/或使用在其他部件本身之间。可用于与负载支撑表面16相关地使用的这种附加部件的一些示例(例如护墙构件、间隔件、驱动挡板、液体排出组件等)示出和公开在了2013年3月8日提交的题为“与负载支撑表面使用的液体容纳系统”的序列号为13/790,916的美国专利申请中。

现在参考图3，示出了根据本公开的钻孔边缘密封系统110的实施例，其与地下钻孔120周围的负载支撑表面16结合使用。该特定钻孔120是在其上端具有宽区段或地窖125的油气井124。示例性钻孔120具有可从地面(未示出)接近的开口130。然而，本公开的钻孔边缘密封系统110不限于与油气井一起使用，而是可与从地面可接近的任何地下孔一起使用。因此，如本文所使用的，术语“钻孔”及其变型是指地球中的任何孔或孔口，其可从地球表面或其他区域或结构中的开口接近。

该特定钻孔120(例如具有地窖125的井124)包括可通过地窖125进入的井口128以及在地窖125周围延伸的壁126。在这种情形下，壁126是金属的并且延伸到地球表面(未示出)，但也可以由任何其他材料(例如木材、塑料等)构造并且可以延伸在地球表面之上或之下。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，但也可以是矩形(例如参见图13)或任何其他形状。因此，钻孔120、开口130和壁126的周边的形状不受本公开限制。

钻孔边缘密封系统110可以具有任何合适的形式、构造和操作，只要其有助于在开口130周围提供液密密封即可。如本文所使用的，术语“液密密封”、“密封接合”、“密封联接”及其变型是同义的，并且意味着至少基本上防止液体通过。例如，围绕开口130的“液密密封”意味着有助于防止液体从钻孔120内部通过其开口130到达围绕开口130和/或邻近开口130的大地。示例性系统110因此有助于防止钻孔120内的液体通过开口130离开钻孔120并接触邻近或围绕开口130的区域(例如地面)。在一些实施例中，可以提供完整的不透流体的密封。然而，如本文所使用的，部件之间或“密封接合”或“密封联接”的部件及其变型之间的“液密密封”可以不必总是100％液密的，而是可以包括一些允许最小泄漏(如可根据每个具体应用预期或允许的)。

仍然参考图3，所示的系统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，而夹具140保持住平台150的位置。夹具140和平台150可以具有任何合适的形式、构造和操作。在该实施例中，夹具140是金属的并且包括两个曲线形夹具部分或区段142。在每个端部，每个示例性夹具部分142包括从其向内突出的连接支架144。

所示的夹具部分142在相邻支架144的每个端部处借助于至少一个连接器146(例如螺栓)可调节地接合。当连接在一起时，夹具部分142形成配合在钻孔120的开口130内的环。在其他实施例中，夹具140可以是单个可调节环(未示出)或具有任何其他合适的构型和组成。

仍然参考图3，所示的平台150是塑料的，并且包括环形套环部分154和主体部分156。在该特定情形下，平台150包括两个平台部分158，但也可以替代地是单个部件或具有任何其他数量的平台部分158。在该特定实施例中，平台150被构造成在开口130的边缘上延伸并且跨过邻近开口130的地面或其他区域或结构的表面。

在所示系统110的使用中，平台150被放置在钻孔120上方，使得其套环154延伸到钻孔开口130中。如果平台150具有多个部分158，则它们适当地定位在开口130上方。如果需要，所述部分158可以连接或密封在一起。例如，平台部分158可以在形成于其间的接缝或重叠部164处例如用热塑性密封剂材料160熔接在一起，以有助于提供液密密封。

如果需要，一个或多个密封件，例如闭孔氯丁泡沫橡胶密封件或弹性体密封环(未示出)可以夹在平台150的套环154和钻孔壁126之间。示例性夹具140然后插入钻孔120中并定位在套环154上。所示的夹具140抵靠套环154、密封件(如果包括的话)和钻孔壁126紧固。在该实施例中，两组连接器146例如螺栓插入穿过相邻夹具部分142的相应的向内突出的连接支架144，并且充分紧固以将系统110固定到钻孔壁126。这是“内侧夹置”布置的示例，其中夹具140接合钻孔壁126的内侧。如下面将描述的，其他实施例被称为“外侧夹置”布置(其中夹具140接合钻孔壁126的外侧)。

仍然参考图3，当钻孔边缘密封系统110与负载支撑表面16结合使用时，平台150的主体156可以连接到相邻的垫26或其他部件。例如，平台150可以与相邻的垫26密封地接合。在该实施例中，使用热塑性密封剂材料160将平台150的外边缘168熔接到相邻的垫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可以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可以由金属材料(例如钢)一体地形成为整体式平台-夹具单元170。在该实施例中，平台150不具有单独的套环，并且平台-夹具单元170包括两个部分172，这两个部分172可以类似于上面关于图3所描述的夹具部分142和平台部分158那样接合。然而，平台-夹具单元170可以替代地是单个部件或包括任何其他数量的部分172。例如，图7A、7B和图8的平台-夹具单元170包括四个类似地能够互连的部分172。

现在参照图5和图6，示出了图4A的钻孔边缘密封系统110与钻孔120周围的负载支撑表面16一起使用。具体参照图6，示例性平台-夹具单元170放置在钻孔120中，使得夹具140围绕钻孔120的开口130的内侧延伸。如果需要，诸如闭孔氯丁泡沫橡胶或弹性体密封件的密封环134可夹在夹具140和钻孔壁126之间，以有助于提供液密密封。在该示例中，平台150的主体156搁置在地面20上。然而，替代地，在平台主体156与地面20之间可以存在中间部件、地面覆盖物或空间。

在该特定实施例中，框架178围绕平台-夹具单元170的整个周边连接到平台主体156的顶部。框架178可具有任何合适的形式、构造和操作。所示的框架178是塑料的并且利用两排连接器182(例如螺栓)连接到平台150。如果需要，至少一个密封件，例如闭孔氯丁泡沫橡胶垫圈(未示出)可以夹在框架178和平台150之间。然而，框架178(如果包括的话)可以由任何其他合适的材料构造成并以任何其他合适的方式连接到平台150。

仍然参考图6，系统110可以与相邻的垫26或负载支撑表面16的其他部件接合。在该示例中，塑料片材190从框架178延伸到相邻的垫26。目前可商购的塑料片材的一个实例是由Penda公司制造并由HMI Materials公司分销的Site Saver Flat Sheet。塑料片材190可以与框架178和垫26密封接合，例如通过用热塑性密封剂材料160熔接来接合。如果塑料片材190具有多个部分，那么在所述多个部分之间形成的接缝192(图5)也可以例如用热塑性密封剂材料160密封。然而，任何其他材料或部件都可用于将框架178密封地接合到相邻的垫26或其他部件。例如，一个或多个栓接条(未示出)可以从框架178延伸到相邻的垫26，并且与上面关于塑料片材190所描述的内容类似地与所述框架和垫一起在该框架与垫之间形成液体密封。栓接条可以由诸如塑料或金属的任何合适的材料构造成，并且可以以任何合适的方式(例如利用机械紧固件如螺栓)与框架178和相邻的垫26接合。在栓接条和框架178、垫26之间和/或在机械紧固件上方或周围可以使用一种或多种合适的密封剂(硅胶)或密封材料(例如塑料片材)。

参考图8，如果需要，可以围绕钻孔边缘密封系统110和钻孔120布置围栏196，以便限制对钻孔边缘密封系统和钻孔的接近和/或为了安全考虑。如图13所示，金属格栅198也可以被放置或替代地被放置在钻孔120之上，以便限制对该钻孔的接近和/或为了安全考虑。然而，本公开不需要这些特征中的任一个。

现在参照图9至图12，示出了钻孔边缘密封系统110的实施例，其与具有在地面20上方延伸的壁126的钻孔120一起使用。所示的夹具140和平台150由金属材料(例如钢)形成为整体的平台-夹具单元170。在该实施例中，平台-夹具单元170包括两个部分172(图12)，这两个部分可以类似于如上面关于图3所描述的夹具部分142和平台部分或区段158那样接合。然而，在该实施例中，夹具140的连接支架144位于夹具140的外侧，因此夹具140可以围绕钻孔壁126的外侧被紧固。这是“外侧夹置”布置的示例，其中夹具140接合钻孔壁126的外侧。如其他实施例中那样，平台-夹具单元170可以替代地是单个部件或包括任何其他数量的部分172。

具体参照图11，示例性平台-夹具单元170放置在钻孔壁126的向上突出部分132的周围，使得夹具140围绕开口130的外侧延伸。如果需要，至少一个密封件，例如闭孔氯丁泡沫橡胶或弹性体密封环134可以夹在夹具140和钻孔壁126之间，以有助于提供液密密封。在该示例中，平台150的主体156被示出为与地面20向上间隔开。然而，替代地，可以在平台主体156和地面20之间存在中间部件或地面覆盖物。

仍然参照图11，在该实施例中，框架178围绕平台-夹具单元170的整个周边连接到平台主体156的顶部。框架178可以具有任何合适的形式、构造和操作。所示的框架178是塑料的并且利用两排连接器182(例如螺栓)连接到平台150。在该示例中，框架178具有两个框架部分180(例如见图9)以及可定位在两个框架部分180之间的一对可移除的支架盖184(例如见图10)。所示的支架盖184允许接近夹具140的连接支架144。如果需要，诸如闭孔氯丁泡沫橡胶垫圈186这样的至少一个密封件可以夹在框架178和平台150之间。然而，框架178(如果包括的话)可以由任何其他合适的材料构造成并且以任何其他合适的方式连接到平台150。

仍然参照图11，所示的系统110可以与相邻的垫26或负载支撑表面16的其他部件接合。在该示例中，塑料片材190从框架178延伸到相邻的垫26。如果需要，塑料片材190可以例如通过用热塑性密封剂材料160熔接而与框架178和垫26密封接合。如果塑料片材190具有多个部分，则在所述多个部分之间形成的接缝(未示出)也可以例如用热塑性密封剂材料160来密封。然而，任何其他材料或部件都可以用于将框架178密封地接合到相邻的垫26或其他部件。

现在参照图13和14，示出了可与矩形形状的钻孔120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)。所示的夹具140和平台150由金属材料(例如钢)一体地形成为整体的平台-夹具单元170。在该实施例中，平台-夹具单元170包括四个部分172，这四个部分172可以类似于上文关于图9至11所描述的部分172那样接合。如图所示，夹具140的所示连接支架144位于夹具140的外侧，使得夹具140能够围绕钻孔壁(未示出)的外侧被紧固。如在其他实施例中那样，平台-夹具单元170可以替代地是单个部件或包括任何其他数量的部分172。

在该实施例中，一个或多个密封件(未示出)可以放置在夹具130和钻孔壁(未示出)之间。密封件可以具有任何合适的形式、构造和操作。在该示例中，密封件是围绕矩形钻孔壁(未示出)的周边延伸的闭孔氯丁泡沫橡胶的带。该实施例还包括放置在钻孔120上的可选的金属格栅198，以便限制对钻孔的接近和/或为了安全考虑。除此之外，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至12的实施例。

图15A至20示出了根据本公开的钻孔边缘密封系统110的另一个实施例。除了在以下描述中可能不同或者从图15A至20可以明显看出的之外，先前描述和示出的实施例的所有特征以及所有上述细节都类似地适用于这些实施例。

参考图15B和16A，所示的钻孔边缘密封系统110是外侧夹置装置，其中夹具140接合钻孔壁126的外侧(类似于前面所述)。此外，该实施例的夹具140是平台-夹具单元170的一部分。平台-夹具单元170可以具有任何合适的形式、构造和操作。在该示例中，平台-夹具单元170包括夹具140、平台150和延伸部162。如图所示，所示的延伸部162在与平台150相反的方向上从夹具140延伸。这可用于任何合适的目的。例如，在一些应用中，延伸部162可以至少部分地跨钻孔壁126的顶部延伸，以帮助将平台-夹具单元170定位或安置在壁126上或相对于壁126定位或安置。在一些实施例中，夹具140和平台150可以由角铁形成，并且延伸部162可以是焊接到其上的金属平板。

类似于如前所述，平台-夹具单元170被放置在钻孔壁126的向上突出部分132的周围，使得夹具140围绕开口130的外侧延伸。如图20所示，示例性平台-夹具单元170包括四个直角平台-夹具部分172，这四个直角平台-夹具部分172可以类似于上面关于图13至14描述的部分172那样使用。如图所示，夹具140的所示连接支架144位于夹具140的外侧，使得夹具140能够围绕钻孔壁(未示出)的外侧被紧固。然而，在其他实施例中，所示系统110的原理和部件同样可用于内侧夹置布置(类似于前面所述)。

具体参考图15A至15D，示例性钻孔边缘密封系统110被示出为与围绕钻孔120延伸的矩形钻孔壁126接合。然而，所示系统110的原理和部件同样可以与圆形或其他形状的钻孔120一起使用(类似于前面所述)。

所示的系统110示出为与负载支撑表面16一起使用，该负载支撑表面可以是液体容纳系统210的一部分，液体容纳系统210例如是在2013年3月8日提交的题为“用于与负载支撑表面一起使用的液体容纳系统”的序列号为13/790,916的美国专利申请中描述和示出的示例性液体容纳系统。所示的液体容纳系统210包括例如护墙构件212和驱动挡板(drive-over barriers)214(参见例如在序列号为13/790,916的美国专利申请中描述和示出的护墙构件80和驱动挡板140)。然而，系统110不限于这种应用，并且可以与任何其他合适的部件结合使用。

参考图16A和16B，所示的系统110包括至少一个示例性横拉板188，该横拉板位于平台150的上方并与其接合，并且从其远离钻孔壁126和钻孔120延伸。横拉板188可以具有任何合适的形式、构造和操作。例如，所示的横拉板188是平面的，并且密封地接合在钻孔壁126和围绕钻孔120的一个或多个垫26(例如，见图15D)之间。在一些实施例中，多个横拉板188可以围绕钻孔120使用。

在该具体实施例中，横拉板188由柔性(非刚性)聚合衬套(poly-liner)材料构造成，横拉板188在其一个或多个端部处机械地联接到平台150。目前市场上可买到的可用于一些应用的横拉板188的柔性聚合衬套材料的示例是相对较薄(例如60密耳)的SOLMAX460ST-2000HDPE Geomembranel。例如，伸长的横拉板支撑件193可以放置在横拉板188的一部分上并且用于选择性地、可释放地将横拉板188机械地联接到平台150，以在横拉板188和平台150之间形成液密密封。如本文所使用的，术语“伸长”及其变型意味着具有大于其宽度和厚度的长度。在该实施例中，横拉板支撑件193通过延伸穿过相应对准的部件孔197的一个或多个螺栓195和螺母191(或其他合适的连接器)联接到横拉板188和平台150。因此，该实施例不需要部件的现场热塑性熔接，而例如使用前述的热塑性密封剂材料160(例如图6和图11)则可能必需这种现场热塑性熔接。

横拉板支撑件193可以具有任何合适的形式、构造和操作。在该实施例中，示例性横拉板支撑件193是刚性的金属板。在其他实施例中，横拉板支撑件193可以替代地由塑料或其他材料构造成，是柔性的，或者是这些的组合。

往回参考图16A和16B，如果需要，一个或多个密封剂部或密封构件可以用于帮助沿钻孔边缘密封系统110和钻孔壁126的相交处提供液密密封。例如，一个或多个伸长的横拉板支撑密封件194(例如氯丁橡胶)可以夹在横拉板支撑件193和横拉板188之间，以有助于在该相交处提供液密密封。对于另一个示例，一个或多个伸长密封构件133，例如闭孔氯丁泡沫橡胶或弹性体密封环134可以夹在夹具140和钻孔壁126之间，以有助于在相交处提供液密密封。在该实施例中，密封构件133在夹具140和钻孔壁126之间被压缩或挤压。

现在参照图17A和17B，示例性横拉板188在一个或多个端部处延伸到围绕钻孔120(例如图15A)的垫26中的一个或多个并且与其接合。横拉板188可以以任何合适的方式接合相邻的垫26。例如，横拉板188可以机械地联接到相邻的垫26。

在本实施例中，示例性钻孔边缘密封系统110(图18)被示出为在负载支撑表面16中定位于在其右侧和底侧上的相邻垫26的上唇部28、37与在其左侧和顶侧上的相邻垫的下唇部30、38之间。在图17A和17B中，横拉板188示出为与相邻垫26的下唇部54接合。例如，伸长的唇部支撑件199可以位于横拉板188的一部分的上方，并且用于选择性地、可释放地将横拉板188机械地联接到垫26的下唇部54，以在横拉板188与下唇部54之间形成液密密封。示例性唇部支撑件199因此填充由下唇部54产生的空间的至少一部分。在图19A和19B中，示出了示例性的唇部支撑件199，其将横拉板188联接到相邻垫26的上唇部46。在该示例中，唇部支撑件199定位成在横拉板188和上唇部46的下方。示例性横拉板188因此填充由上唇部46产生的空间的至少一部分。

唇部支撑件199可以具有任何合适的形式、构造和操作。例如，唇部支撑件199可以由与垫26相同的热塑性材料构造成。在一些实施例中，可以在不同的位置使用多个不同尺寸的唇部支撑件199(例如7’长×12”宽和13’长×12”宽)。如果需要，可以使用一个或多个密封剂部或密封构件来帮助沿着横拉板188和垫26的相交处提供液密密封。例如，一个或多个伸长的唇部支撑件密封件200(例如闭孔泡沫氯丁橡胶)可以夹在唇部支撑件199和横拉板188之间。

可以使用任何合适的机构将唇部支撑件199机械地联接到相邻的部件。在该实施例中，至少一个锁定销34延伸穿过形成在唇部支撑件199、横拉板188、唇部支撑件密封件200和垫26中的对准的锁定销孔32，

在一些实施例中，一个或多个盖202(例如图15A至15C)可以放置在围绕钻孔边缘密封系统110和钻孔120的垫26之间的横拉板188的上方。这在一些实施例中可能是有用的，例如，用以保护横拉板188免受损坏。盖202可以具有任何合适的形式、构造和操作。在该实施例中，盖202包括位于横拉板188(或多个横拉板188)的上方、跨整个横拉板(或多个横拉板)延伸并且覆盖整个横拉板(或多个横拉板)的一个或多个保护橡胶垫203。例如，橡胶垫203可以形成为4’×6’的片材并且以任何合适的方式彼此互连。

根据本公开的所有上述实施例，如果钻孔120溢出液体和/或固体，则钻孔边缘密封系统110和相关部件在一些应用中将防止或以其他方式辅助防止这种液体和/或固体至少大量地接触或污染邻近钻孔120的地球表面(或其他表面或区域)。此外，在至少一些实施例中，这可以在不需要位于系统110和/或负载支撑表面16下方或邻近系统110和/或负载支撑表面16的任何衬套的情况下完成。应当注意，在所有上述实施例中，一个或多个密封剂部可以用在部件的任何相交处使用，和/或一个或多个密封件可以放置在部件之间，以便帮助提供围绕通向钻孔120的开口130周围的液密密封。可以使用任何合适的密封剂，例如硅酮胶。

如果需要，钻孔边缘密封系统110可以是溢出管理系统的一部分，以防止液体从一个或多个永久的、半永久的或临时的负载支撑表面16泄漏，并且有利于清洁或处置这种液体。例如，系统110可以与前述专利和专利申请的任何组合中所示和公开的技术结合使用，例如提供围绕负载支撑表面16并且跨负载支撑表面16的独立的液体阻挡系统，而不需要位于负载支撑表面16下方或邻近负载支撑表面16的任何衬套。

因此，本公开的优选实施例提供了优于现有技术的优点，并且很好地适于实现本公开的一个或多个目的。然而，本发明不需要每个上述部件和动作，并且绝不限于上述实施例或操作方法。可以以任何合适的配置使用上述部件、特征和过程中的任何一个或多个，而不包括其他这样的部件、特征和过程。此外，本发明包括在本文中没有具体提及但是从本文的描述、附图和权利要求中将变得显而易见的附加特征、能力、功能、方法、用途和应用。

可以在上文中描述或本文要求保护的方法和可以落入所附权利要求的范围内的任何其他方法都可以以任何期望的合适顺序进行，并且不必限于本文所述或者能够在所附权利要求中列出的任何顺序。此外，本发明的方法不一定需要使用本文所示和所述的特定实施例，而是同样适用于部件的任何其他合适的结构、形式和构型。

尽管已经示出和描述了本发明的示例性实施例，但是本发明的系统、设备和方法的许多变化、修改和/或改变，例如在部件、构造和操作的细节、部件的布置和/或使用方法方面的变化、修改和/或改变在所附权利要求的范围内是可能的，并且由专利申请人考虑到，并且可以由本领域普通技术人员做出和使用，而不脱离本发明的精神或教导以及本公开和任何所附权利要求的范围。因此，本文阐述或在附图中示出的所有内容都应当被解释为说明性的，并且本公开和任何所附权利要求的范围不应限于本文所描述和示出的实施例。

Claims (21)

1.一种用于在通向油气勘探井或生产井的地下钻孔并形成在地球表面中的开口周围提供液密密封而不需要围绕或邻近所述钻孔的衬套的设备，所述钻孔具有由围绕其开口延伸的木材、水泥、金属或其他材料形成的壁，所述设备包括：

能够重复使用的负载支撑表面，所述负载支撑表面包括由不可渗透塑料构造成的至少两个密封互连的垫，所述垫与所述钻孔的开口间隔开并且至少部分地围绕所述钻孔的开口；

被构造成在所述钻孔的壁和所述垫之间延伸的至少一个柔性的平面横拉板；

至少一个伸长的横拉板支撑件，所述横拉板支撑件被构造成定位在至少一个所述横拉板的一部分的上方并且将所述至少一个横拉板机械地联接到所述钻孔的壁，以在所述至少一个横拉板与所述钻孔的壁之间形成液密密封；以及

至少一个伸长的唇部支撑件，所述唇部支撑件被构造成定位在至少一个横拉板的一部分的上方或下方并且将所述至少一个横拉板机械地联接到至少一个所述垫，以在所述至少一个横拉板与所述垫之间形成液密密封，这样则防止了通过所述钻孔的开口离开所述钻孔的液体接触所述钻孔的开口周围的地球表面，而不需要围绕或邻近所述钻孔的衬套。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，每个所述横拉板均由聚合衬套材料构造成，每个所述唇部支撑件均由热塑性材料构造成，并且每个所述横拉板支撑件均由金属构造成。

3.根据权利要求1所述的设备，还包括构造成与所述钻孔的壁密封地接合的至少一个平台-夹具单元，其中所述至少一个横拉板支撑件构造成将所述至少一个横拉板机械地联接至所述平台-夹具单元以在所述至少一个横拉板与所述钻孔的壁之间形成液密密封。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，每个所述平台-夹具单元均至少部分地由角铁构造成。

5.根据权利要求3所述的设备，其中，每个所述平台-夹具单元均包括构造成围绕所述钻孔的壁延伸的夹具、从所述夹具远离所述钻孔延伸的平台以及从所述夹具朝所述钻孔延伸的延伸部。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，至少一个所述横拉板构造成联接至所述平台，并且所述延伸部构造成至少部分地在所述钻孔的壁上方延伸以有助于相对于所述钻孔的壁定位所述平台-夹具单元。

7.根据权利要求3所述的设备，还包括夹在每个所述平台-夹具单元与所述钻孔的壁之间的至少一个伸长的密封构件。

8.根据权利要求1所述的设备，还包括构造成夹在每个所述横拉板支撑件与至少一个所述横拉板之间的至少一个伸长的横拉板支撑件密封件。

9.根据权利要求8所述的设备，还包括构造成夹在每个所述唇部支撑件与至少一个所述横拉板之间的至少一个伸长的唇部支撑件密封件。

10.根据权利要求1所述的设备，还包括构造成搁置在所述至少一个横拉板的上方并且保护所述至少一个横拉板的至少一个可移除盖。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述可移除盖包括至少一个橡胶垫。

12.根据权利要求1所述的设备，还包括多个可释放锁定销，至少一个所述锁定销构造成将每个所述唇部支撑件机械地联接到至少一个所述横拉板和至少一个所述垫。

13.一种在通向油气勘探井或生产井的地下钻孔并形成在地球表面中的开口周围提供液密密封而不需要围绕或邻近所述钻孔布置衬套的方法，所述钻孔包括由围绕其开口延伸的木材、水泥、金属或其他材料形成的壁，所述方法包括：

布置可重复使用的负载支撑表面的至少两个密封互连的垫，所述垫围绕所述钻孔的开口并与所述钻孔的开口间隔开；

使至少一个柔性的平面横拉板在所述钻孔的壁与至少一个垫之间延伸；

将至少一个伸长的横拉板支撑件定位在靠近所述钻孔的壁的至少一个横拉板的一部分的上方；

将每个横拉板支撑件机械地联接到与其相关联的横拉板和所述钻孔的壁，以在所述横拉板和所述钻孔的壁之间形成液密密封；

将至少一个伸长的唇部支撑件定位在靠近至少一个垫的至少一个横拉板的一部分的上方或下方；以及

将每个伸长的唇部支撑件机械地联接到与其相关联的所述至少一个横拉板和垫，以在所述横拉板与所述垫之间形成液密密封，其中，这样防止了通过所述钻孔的开口离开所述钻孔的液体接触所述钻孔的开口周围的地球表面，而不需要围绕或邻近所述钻孔的衬套。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括将至少一个平台-夹具单元密封地接合至所述钻孔的壁，其中，每个横拉板支撑件将至少一个横拉板机械地联接至至少一个平台-夹具单元以在所述横拉板与所述钻孔的壁之间形成液密密封。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，每个所述平台-夹具单元均包括夹具、从所述夹具远离所述钻孔延伸的平台以及从所述夹具朝所述钻孔延伸的延伸部，还包括：

所述夹具围绕所述钻孔的壁延伸；并且

所述延伸部至少部分地跨所述钻孔的壁的顶部延伸以有助于相对于所述钻孔的壁定位所述平台-夹具单元，其中，所述横拉板机械地联接至所述平台。

16.根据权利要求14所述的方法，还包括将至少一个伸长的密封构件夹在每个平台-夹具单元与所述钻孔的壁之间。

17.根据权利要求13所述的方法，还包括将至少一个伸长的横拉板支撑件密封件夹在每个横拉板支撑件与至少一个横拉板之间。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括将至少一个伸长的唇部支撑件密封件夹在每个唇部支撑件与至少一个横拉板之间。

19.根据权利要求13所述的方法，还包括将至少一个可移除盖定位在每个横拉板的上方。

20.根据权利要求13所述的方法，其中，每个垫均包括沿着其至少一个边缘延伸的上唇部和沿着其至少一个边缘延伸的下唇部，其中当垫的下唇部最接近所述钻孔的开口时，所述伸长的唇部支撑件定位在相关联的横拉板和所述垫的下唇部的上方。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，当垫的上唇部最接近所述钻孔的开口时，所述伸长的唇部支撑件定位在相关联的横拉板和所述垫的上唇部的下方。