CN109790745B - 可配置bop堆叠 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于石油和天然气作业的可配置防喷器(BOP)系统(100)的系统和方法。根据实施方案，一种BOP系统(100)可以包括：两个或更多个模块化BOP闸板腔体组(1005)，所述BOP闸板腔体组(1005)中的每一者具有至少一个BOP闸板腔体(1013)；一个或多个框式水平仪(1015)，所述框式水平仪(1015)中的每一者分隔所述BOP闸板腔体组(1005)中的每一者并且将所述BOP闸板腔体组(1005)中的每一者联接在一起；以及多个液压管道(1062)，所述多个液压管道流体连接到所述BOP闸板腔体组(1005)中的每一者，所述多个液压管道(1062)被配置成驱动所述BOP闸板腔体组(1005)的操作。

Description

可配置BOP堆叠
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年9月16日提交的题为“可配置BOP堆叠(CONFIGURABLE BOPSTACK)”的美国临时申请No.62/395,784的权益，所述美国临时申请以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开大体上涉及钻探，并且更具体地说，涉及用于可配置防喷器(BOP)堆叠的系统和方法，其允许最终用户基于特定钻探要求快速且容易地改变BOP堆叠上的BOP腔体的数量。
背景技术
尽管石油和天然气开采的可及性和安全性面临越来越多的挑战，但石油和天然气抽采仍然是世界经济的重要组成部分。在海上位置钻探以从海底下抽采石油和天然气是在不断增加的水深处执行的。
用于石油和天然气的海底钻探通常涉及使用船舶，所述船舶可以是例如钻探船或海面上的平台，其中立管延伸到海底附近。立管的底端连接到下部海洋立管组件(LMRP)，所述下部海洋立管组件含有旨在控制靠近海底的钻探系统的部件的控制舱。在立管下方通常定位有包括LMRP和下部堆叠的堆叠。所述下部堆叠包括安装在井口的防喷器(BOP)，其中LMRP附接到立管的远端。在常规操作期间，连接下部BOP堆叠与LMRP。钻探管从海面处的船舶延伸，穿过立管，穿过BOP，并且穿过井口进入井筒，从而到达产油地层。
随着海底钻探延伸到更深的地层，压力和温度会增加。在压力较高的情况下，如果井泄漏，则会产生更大的潜在安全和环境后果。几十年来，已知钻探技术的局限性阻止了石油和天然气工业钻出压力超过约每平方英寸15,000磅的井，从而导致拥有相关联石油储备、石油和天然气工业的国家和消费者并无益处。
在钻探期间，高压下的天然气、油或其它井流体可能从钻出的地层迸发进入立管。当这种事件(有时被称为“井涌”或“井喷”)在不可预测的时刻发生时，如果不能迅速控制迸发，则可能损坏井和/或设施的设备。安装BOP以在发生井喷事件时密封井。典型的BOP外壳包括竖直井孔和水平闸板腔体(或闸板导向腔室)。闸板腔体中的相对的闸板可以水平平移到水平闸板腔体中，以便打开和关闭井孔并且密封井筒环。虽然以上论述涉及海底井，但地面井也是如此。
典型的BOP堆叠仅设计用于单个配置，具有预定数目的闸板腔体，每个闸板腔体连接到BOP堆叠框架上的单个点。举例来说，典型的BOP堆叠可以具有五个、六个或七个闸板腔体，或者在其它示例中可以具有另一数目的腔体。然而，对特定数目的闸板腔体的需求可以基于个别井程序、客户需求、调节变化或模式变化而变化。举例来说，在钻探模式中，BOP堆叠可能需要较多的闸板腔体，而在干预模式中，BOP堆叠可能需要较少的闸板腔体。
因此，可能需要提供用于容易地配置具有交替的闸板腔体数目和配置的BOP堆叠的系统和方法。
发明内容
本公开提供了用于石油和天然气作业的可配置防喷器(BOP)系统。根据一个实施方案，所述BOP系统可以包括两个或更多个模块化BOP闸板腔体组，所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组中的每一者具有至少一个BOP闸板腔体。在一个实施方案中所述，BOP系统还可以包括一个或多个框式水平仪，所述一个或多个框式水平仪中的每一者将所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组中的每一者分开，并且将所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组中的每一者联接在一起。在一个实施方案中，所述BOP系统还可以包括多个液压管道，所述多个液压管道流体连接到所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组中的每一者，所述多个液压管道被配置成驱动所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组的操作。
本公开还涉及一种用于石油和天然气作业的可配置防喷器(BOP)系统。在一个实施方案中，所述BOP系统可以包括：两个或更多个模块化BOP闸板腔体组，所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组竖直堆叠，并且所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组中的每一者包括至少一个BOP闸板腔体；一个或多个框式水平仪，所述一个或多个框式水平仪中的每一者将所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组中的每一者分开，并且将所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组中的每一者联接在一起；多个液压管道，所述多个液压管道流体连接到所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组中的每一者，所述多个液压管道被配置成驱动所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组的操作；以及位于所述框式水平仪中的每一者上的一个或多个接合板，所述一个或多个接合板被配置成将所述多个液压管道联接在所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组中的每一者之间。
在一个实施方案中，所述BOP系统还可以包括位于所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组中的每一者上的一个或多个阻流阀或压井阀，其中所述多个液压管道还被配置成驱动所述一个或多个阻流阀或压井阀的操作。
本公开还涉及一种用于组装用于石油和天然气作业的可配置防喷器(BOP)系统的方法。在一个实施方案中，所述方法可以包括：堆叠两个或更多个模块化BOP闸板腔体组，所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组中的每一者包括至少一个BOP闸板腔体；将框式水平仪定位在所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组中的每一者之间，并且将所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组中的每一者与所述框式水平仪联接在一起；将多个液压管道流体连接到所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组中的每一者，所述多个液压管道被配置成驱动所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组的操作；以及将一个或多个接合板定位在所述框式水平仪中的每一者上，所述一个或多个接合板被配置成将所述多个液压管道联接在所述两个或更多个模块化BOP闸板腔体组中的每一者之间。
在阅读本文的详细描述和附图之后，本公开的其它方面和特征对于本领域普通技术人员将变得显而易见。
附图说明
已经陈述了本公开的一些特征和益处，当结合附图进行描述时，其它特征和益处将变得显而易见，其中：
图1是根据一个实施方案的用于控制海底BOP的系统的侧视示意图。
图2是根据一个实施方案的可配置BOP堆叠的透视示意图。
图3是根据一个实施方案的可配置BOP堆叠的透视示意图。
图4是根据一个实施方案的可配置BOP堆叠的透视示意图。
图5是根据一个实施方案的可配置BOP堆叠的透视示意图。
图6是根据一个实施方案的可配置BOP堆叠的透视示意图。
图7是根据一个实施方案的可配置BOP堆叠的透视示意图。
图8是根据一个实施方案的可配置BOP堆叠的透视示意图。
图9是根据一个实施方案的可配置BOP堆叠的透视示意图。
图10A至10C是根据一个实施方案的可配置BOP堆叠的一部分的部分示意图。
图11是根据一个实施方案的可配置BOP堆叠的透视示意图。
图12是根据一个实施方案的可配置BOP堆叠的透视示意图。
图13是根据一个实施方案的可配置BOP堆叠的透视示意图。
图14是根据一个实施方案的可配置BOP堆叠的透视示意图。
图15是根据一个实施方案的可配置BOP堆叠的透视示意图。
虽然将结合优选实施方案描述本公开，但应理解，其并不旨在将本公开限于所述实施方案。相反，其旨在涵盖所有替代、修改和等同物，如可以包括在由所附权利要求限定的本公开的精神和范围内。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本公开的方法和系统，附图中示出了实施方案。本公开的方法和系统可以是许多不同的形式，并不应被解释为限于本文阐述的所示实施方案；相反，提供这些实施方案是为了使本公开彻底和完整，并且将其范围完全传达给本领域技术人员。相同的数字始终指代相同的元件。在一个实施方案中，术语“约”的使用包括所引用量值+/-5％。在一个实施方案中，术语“基本上”的使用包括所引用量值+/-5％。
应进一步理解，本公开的范围不限于所示和所述的构造、操作、精确材料或实施方案的确切细节，因为修改和等同物对于本领域技术人员而言将是显而易见的。在附图和说明书中，已经公开了说明性实施方案，并且虽然采用了特定术语，但它们仅用于一般性和描述性意义而非用于限制目的。
本文描述用于提供可配置BOP堆叠组件的示例方法和系统。明确地说，提供可堆叠的模块化BOP闸板腔体组，其中根据特定的井场要求或消费者规范，个别BOP闸板腔体组可以联接到其它个别BOP闸板腔体组或从其拆卸以形成具有期望的BOP闸板腔体数目和构造的BOP堆叠组件。
本公开的BOP组件提供独特的模块化部件，其允许双闸板腔体BOP用单个闸板腔体BOP替换，并且反之亦然，以及根据最终用户的需要添加和移除闸板腔体的能力。对于某些BOP，包括例如设计为高于15,000磅/平方英寸(psi)且低于20,000psi压力的BOP，BOP重量可能是一个问题。通过可配置堆叠，最终用户可以根据个别井场需求添加或减少BOP闸板腔体。这种配置能力还为最终用户提供了独特的维护优势，因为最终用户可以通过调换到BOP堆叠整体的连接最少的整个BOP区段来用另一可操作的BOP调换损坏或磨损的BOP。
这种调换个别BOP区段而非分开整个BOP堆叠的能力可以通过模块化BOP堆叠的独特配置来实现。传统的BOP堆叠被配置成使得多个BOP闸板腔体在单个点处连接到BOP堆叠框架。举例来说，最上面的BOP闸板腔体可以在单个点处附接到框架，而BOP堆叠中最上面的BOP闸板腔体下方的其余BOP闸板腔体可以通过凸缘螺栓或其它连接件连接。在最上面的BOP闸板腔体与框架之间的此单个连接点需要拆卸所有BOP闸板腔体以便重新配置堆叠。通过改为模块化地配置BOP堆叠，如下所述，可以移除或替换个别BOP区段，而不必拆卸整个堆叠。这减少了停机时间并且节省了资金。
与模块化和可配置的BOP组件相关联的一个优点在于为最终用户提供了针对特定钻探需求的显著灵活性。此外，本技术为钻探人员提供一站式BOP解决方案以满足客户需求，并且通过开发更标准的产品来增加制造产量。
所描述的可配置BOP堆叠组件的模块化特性有利地提供了BOP堆叠的简化现场重新配置，以基于个别井场需求、消费者偏好或钻探法规包括不同数目的BOP闸板腔体。典型的BOP堆叠组件被构造为永久或半永久性结构，在框架与BOP之间具有单点连接，使得BOP堆叠的重新配置需要显著的击穿和部件的重新焊接以形成期望的BOP堆叠配置。本文描述的模块化BOP堆叠避免了对这种实质性重新设计的需要。此外，从彼此相邻地堆叠并且在BOP堆叠框架上的单个点处连接的一系列BOP闸板腔体形成已知的BOP堆叠组件，如下面参考图1所述。这种配置对与堆叠相关联的液压管道以及BOP堆叠框架施加了很大的压力，并且限制了BOP堆叠可以重新配置的容易性。
通过模块化地构造BOP堆叠，如本文所述，每个BOP闸板腔体组可以联接到BOP闸板腔体组的任一侧上的框式水平仪。多个框式水平仪的使用用于分配BOP堆叠的重量，使得较少的应力施加在BOP堆叠框架上。另外，通过在每个框式水平仪处提供接合板，可以减轻外加在已知BOP堆叠中的液压管道上的应变。接合板还允许与每个BOP闸板腔体组相关联的液压管道的简单断开，使得BOP堆叠可以根据需要容易地重新配置。
图1示出了根据已知系统的用于控制海底BOP 120的系统100。海底BOP 120通常包括位于LMRP 118下方的海底116上的下部堆叠114。下部堆叠114被划分成个别BOP闸板腔体113，其可以包括密封闸板、剪切闸板等。在所示实施方案中，个别BOP闸板腔体113以单一堆叠结构示出，如本领域中已知和常见的。然而，如上所述，这种单一堆叠配置仅限于这种单一堆叠配置，并不允许容易地重新配置堆叠以从堆叠添加或移除个别BOP闸板腔体113。在所示的实施方案中，从堆叠中移除个别BOP闸板腔体113或向堆叠添加个别BOP闸板腔体113将需要修改整个BOP 120框架，并不能在现场容易地实现。这种重新配置的困难在很大程度上是由于已知系统中的上部BOP闸板腔体连接到BOP闸板堆叠框架上的单个点，其余的BOP闸板腔体通过例如凸缘螺栓连接。单个连接点需要拆卸所有BOP闸板腔体以便重新配置BOP闸板堆叠，因此需要进行大量修改。
下部堆叠114和LMRP 118可以通过液压连接器121彼此连接，所述液压连接器可以被控制以允许LMRP 118从下部堆叠114脱离。LMRP 118的上端122连接到立管124，所述立管从LMRP 118的上端122延伸到海洋表面128处的船舶126。系统中还包括第一控制舱131(通常称为黄色控制舱)和第二控制舱132(通常称为蓝色控制舱)。在图1所示的实施方案中，第一控制舱131和第二控制舱132连接到LMRP 118。第一控制舱131和第二控制舱132可以分别由位于船舶126上的第一控制柜141和第二控制柜143控制。船舶126可以是任何合适的船舶，包括例如钻探船或平台。
在正常操作下，海底BOP闸板腔体113由第一控制舱131或第二控制舱132以液压方式控制。具体地说，液压管线136从第一控制舱131和第二控制舱132中的每一者延伸到BOP120的个别BOP闸板腔体113。通常，两个控制舱131、132中的一者负责通过与相应控制舱131、132相关联的液压管线136以液压方式控制BOP闸板腔体113中的闸板，而另一控制舱131、132保持空转。以此方式，冗余被内置到系统中，因为如果实际控制BOP闸板腔体113中的闸板的控制舱131、132变得无能为力，或者需要维护或替换，则另一控制舱131、132可以继续操作BOP闸板腔体113内的闸板。
在所示的实施方案中，每个BOP闸板腔体113可以连接到多个液压管线136，每个液压管线136来自不同的控制源，包括第一控制舱131、第二控制舱132和海底储集瓶134。如图所示，在任何给定时刻控制BOP闸板腔体113中的闸板的管线可以由附接到BOP闸板腔体113的阀139控制。在附图中，示出了将第一控制舱131和第二控制舱132中的每一者和海底储集瓶134连接到一些但非全部的BOP闸板腔体113的液压管线136。应理解，在一个功能系统中，控制部件131、132、134中的每一者可以连接到所有BOP闸板腔体113，并且这种结构仅为了提高附图的清晰度而未在图中示出。
图2提供了根据一个实施方案的联接到井口连接器240的BOP闸板腔体组205-a的示例200的详细视图。与图1中所示的现有技术BOP堆叠不同(其限于预定数目的个别BOP闸板腔体213-a)，图2中所示的BOP闸板腔体组205-a是模块化BOP堆叠的一个组件，其能够包括变化的BOP闸板数目，其示例在图9中示出并且在下面更详细地论述。此模块化BOP堆叠配置允许从BOP堆叠添加和移除个别BOP闸板腔体组205-a，使得可以根据情况要求利用各种BOP堆叠配置。举例来说，如上所述，当以钻探模式操作时，可能希望提供更多数目的BOP闸板腔体组205-a；或者，当以干预模式操作时，可能优选的是提供较少数目的BOP闸板腔体组205-a。其它情况和环境可能需要替代数目的BOP闸板腔体组205-a。提供模块化BOP堆叠的优点包括能够容易地改变BOP堆叠中的BOP闸板腔体组205-a的数目，而无需重新配置BOP堆叠所在的框架。
在所示的示例200中，BOP闸板腔体组205-a是设置在BOP堆叠中的最下面的BOP闸板腔体。作为最下面的BOP闸板腔体组，BOP闸板腔体组205-a可以经由连接器237联接到下部框式水平仪210，所述连接器定位在井口连接器240附近。BOP 220-a可以定位在下部框式水平仪210的顶表面上，在井口连接器240上方并且与之流体连通。下部框式水平仪210可以包括位于其中心的开口212，其中心处具有多个连接器237，以将BOP 220-a连接到下部框式水平仪210。连接器237可以包括任何合适的连接器构件，例如螺母或快速连接器，以提供用于将BOP 220-a连接到下部框式水平仪210的界面。在所示的示例200中，连接器237可以形成环，使得BOP 220-a与井口连接器240之间的流体连接可以通过连接器237的环中的开放中心来实现。在其它实施方案中，可以设想替代配置和数目的连接器237。
在所示的示例200中，下部框式水平仪210具有正方形形状，以适应消费者的偏好，并且包括圆形中心开口212，BOP 220-a借助于所述开口经由连接器237流体连接到井口连接器240。在替代实施方案中，下部框式水平仪仪210可以是任何形状，例如圆形、三角形、椭圆形、矩形或任何其它合适的形状，并且可以包括任何合适形状的中心(或者在一些实施方案中，偏心)开口212，例如正方形、椭圆形、三角形等，BOP 220-a可以借助于所述开口经由连接器237流体连接到井口连接器240。
另外，在所示的示例200中，下部框式水平仪210包括从圆形中心开口212向外辐射到下部框式水平仪210的外周边的加强构件217。加强构件217可以增加结构强度并且支撑下部框式水平仪210以使BOP堆叠稳定。在其它实施方案中，加强构件217可以采用适于为下部框式水平仪210提供结构强度和支撑的任何形状、形式或配置，例如包括平行或交叉的加强构件，或其它合适的配置。
BOP 220-a可以包括多个个别BOP闸板腔体213-a。在所示的示例200中，BOP 220-a包括两个BOP闸板腔体213-a。BOP闸板腔体213-a可以包括用于密封闸板、剪切闸板或任何其它合适的闸板类型的腔体。在其它实施方案中，一个、三个或任何其它合适数目的BOP闸板腔体213-a可以包括在BOP 220-a上。通过提供具有不同数目的BOP闸板腔体213-a的BOP，可以基于特定的情况或消费者需求来组装具有期望的偶数或奇数个BOP闸板腔体213-a的BOP堆叠。
BOP 220-a还可以包括一个或多个阻流阀或压井阀225-a。在所示的示例200中，BOP 220-a包括单个阻流阀或压井阀225-a，其在一些实施方案中可以与如图1所示的控制舱132相关联。举例来说，当发生井涌(即，地层流体的流入)时，钻机操作者或自动系统(例如控制舱232)可以经由BOP闸板腔体213-a关闭BOP 220-a以停止流体经由井口连接器240流出井筒。然后，密度较大的泥浆可以循环进入井筒并且通过阻流阀或压井阀225-a在BOP堆叠底部流出，直到克服井下压力。一旦“压井重量”泥浆从井底延伸到顶部，井就“被压住”。如果井的完整性完好无损，则可以恢复钻探。或者，如果循环不可行，则有可能通过从井顶通过阻流阀或压井阀225-a在BOP堆叠底部“挤入”(例如强行泵入)较重的泥浆来压井。
BOP闸板腔体组205-a的模块化特性部分地来自位于BOP 220-a顶部的框式水平仪215-a。在所示示例200中，框式水平仪215-a被配置成具有与下部框式水平仪210类似的大小、形状和定向。在其它实施方案中，框式水平仪215-a可以是任何合适的大小、形状或定向，以便于堆叠多个BOP闸板腔体组205-a。与下部框式水平仪210类似，框式水平仪215-a可以包括多个加强构件217，其从框式水平仪215-a的内部部分中的开口212-a向外辐射到框式水平仪215-a的周边。在其它实施方案中，加强构件217可以布置在不同的位置，例如平行或垂直，或任何其它合适的布置。加强构件217可以为框式水平仪215-a和整个BOP堆叠提供结构强度和稳定性。
框式水平仪215-a中的中心开口212-a可以包括从框式水平仪215-a向上延伸的多个连接器237-a。连接器237-a可以允许相邻的BOP闸板腔体组205-a之间的联接。额外连接器(未示出)可以允许BOP闸板腔体组205-a与框式水平仪仪215-a之间通过中心开口212-a连接。这种联接允许BOP闸板腔体组205-a独立于相邻的BOP闸板腔体组附接到框式水平仪215-a，使得独立的模块化BOP闸板腔体组得以形成并且可以从BOP闸板堆叠中增加或减少，以便于配置和重新配置堆叠。
在所示的示例200中，BOP闸板腔体组205-a是最底部的BOP闸板腔体组，并且可以通过将第二BOP闸板腔体组305-b定位在最下面的BOP闸板腔体组205-a的顶部上经由连接器237-a联接到第二BOP闸板腔体组305-b，如图3中更详细地示出和论述。连接器237-a可以包括任何合适的连接器构件，例如螺母或快速连接器，以在上部BOP闸板腔体组与下部BOP闸板腔体组之间提供连接界面。连接器237-a也可以是BOP堆叠中的多个BOP闸板腔体组的主要承载元件。如示例200中所示，连接器237-a可以布置成圆形，其中圆的中心在开口212-a处开放，以促进BOP闸板腔体组205-a与井口连接器240之间的流体连接。在其它实施方案中，设想连接器237-a的其它布置。
框式水平仪215-a还可以包括一个或多个接合板235-a-1、235-a-2，其表示有助于BOP堆叠的模块化性质和可配置性的另一特征。在所示的示例200中，框式水平仪215-a包括两个接合板235-a-1、235-a-2，分别位于框式水平仪215-a的相对角部的远端附近。在其它实施方案中，可以包括一个、三个或更多个接合板，并且接合板可以沿着框式水平仪215-a的周边或内部定位在任何位置。在所示的示例200中，选择接合板235-a-1、235-a-2的位置以确保由接合板235-a-1、235-a-2连接的液压管道(参考图10A至10C详细论述)位于框式水平仪215-a的周边，并且远离BOP闸板腔体组205-a的其它部件，例如BOP闸板腔体213-a和阻流阀或压井阀225-a。
接合板235-b-1在示例200中定位在阻流阀或压井阀225-a附近，以便将从阻流阀或压井阀225-a延行到接合板335-b-1的液压管道连接在堆叠在最下面的BOP闸板腔体组205-a顶部上的第二BOP闸板腔体组305-b，如图3所示。
BOP 220-a(包括BOP闸板腔体213-a和阻流阀或压井阀225-a)、框式水平仪215-a(包括连接器237-a)、支撑构件217和接合板235-a-1、235-a-2可以一起形成模块化BOP闸板腔体组205-a。可以堆叠和互连任何数目的模块化BOP闸板腔体组，以形成具有任何所需数目的个别BOP闸板腔体的BOP闸板堆叠。在所示的示例200中，BOP闸板腔体组205-a经由连接器237连接到下部框式水平仪210使得BOP闸板腔体组205-a成为最底部的BOP闸板腔体组。
图3示出了包括两个BOP闸板腔体组305-a、305-b的BOP闸板堆叠300的示例。BOP闸板腔体组305-a和所有相关联部件可以是如图2中的示例200实施方案中所示的类似编号的部件的示例。举例来说，BOP闸板腔体组305-a可以经由多个连接器337连接到下部框式水平仪310。下部框式水平仪310可以通过下部框式水平仪310中的开口312将BOP闸板腔体组305-a流体连接到井口连接器340。BOP闸板腔体组305-a可以包括BOP 320-a、阻流阀或压井阀325-a、BOP闸板腔体313-a和框式水平仪315-a。在所示示例中，框式水平仪315-a可以包括两个接合板335-a-1、335-a-2，但在其它实施方案中可考虑一个、三个或更多个接合板。
在所示的示例性BOP堆叠300中，最下面的BOP闸板腔体组305-a通过开口312-a经由连接器337-a流体联接到第二BOP闸板腔体组305-b。为了联接两个BOP闸板腔体组，第二BOP闸板腔体组305-b可以居中并且与最底部的BOP闸板腔体组305-a对准，并且可以通过连接器337-a联接到最下面的BOP闸板腔体组305-a。
第二BOP闸板腔体组305-b可以是类似于最下面的BOP闸板腔体组305-a的模块化BOP闸板腔体组。类似于最下面的BOP闸板腔体组305-a，第二BOP闸板腔体组305-b可以包括BOP 320-b、BOP闸板腔体313-b和框式水平仪315-b。根据所示实施方案，第二BOP闸板腔体组305-b可以包括两个阻流阀或压井阀330-b。在其它实施方案中，可以设想阻流阀或压井阀的其它数目和组合。在一些实施方案中，阻流阀或压井阀325-b可以由如图1所示的控制舱132控制，并且阻流阀或压井阀325-a可以由如图1所示的控制舱131控制。在其它实施方案中，可以设想控制舱131、132与阻流阀325-a、325-b之间的其它控制组合，包括通过单个控制舱131或132控制多个阻流阀或压井阀325-a、325-b。框式水平仪315-b可以包括两个接合板335-b-1、235-b-2，其可以联接来自第二BOP闸板腔体组305-b上的阻流阀或压井阀325-b和阻流阀或压井阀330-b的液压管道与来自最下面的BOP闸板腔体组305-a上的阻流阀或压井阀325-a的液压管道，如下面参考10A至10C更详细地论述的。
图4示出了根据一个实施方案的示例性BOP堆叠400，其具有流体联接在一起并且流体连接到井口连接器440的两个BOP闸板腔体组405-a、405-b。BOP闸板腔体组405-a、405-b和所有相关联部件可以是如图3的实施方案中所示的类似编号的部件的示例。举例来说，最下面的BOP闸板腔体组405-a可以经由连接器437连接到下部框式水平仪410。下部框式水平仪410可以通过下部框式水平仪410中的开口412将最底部的BOP闸板腔体组405-a流体联接到井口连接器440。最下面的BOP闸板腔体组405-a可以包括BOP 420-a、阻流阀或压井阀425-a、BOP闸板腔体413-a和框式水平仪415-a。在所示示例中，框式水平仪415-a可以包括两个接合板435-a-1、435-a-2。
第二BOP闸板腔体组405-b可以包括BOP 420-b、BOP闸板腔体413-b和框式水平仪415-b。第二BOP闸板腔体组405-b还可以包括阻流阀或压井阀425-b和阻流阀或压井阀430-b。框式水平仪415-b可以包括两个接合板435-b-1、435-b-2，其可以联接来自第二BOP闸板腔体组405-b上的阻流阀或或压井阀425-b和阻流阀或压井阀430-b的液压管道与来自最下面的BOP闸板腔体组405-a上的阻流阀或压井阀425-a的液压管道，如下面参考图10A至10C更详细地论述的。
图4示出了在第二BOP闸板腔体组405-b已经居中并且与最底部BOP闸板腔体组405-a对准之后组装BOP堆叠400的下一步骤。在所示的示例中，最下面的BOP闸板腔体组405-a可以通过开口412经由连接器437联接到井口连接器440，并且第二BOP闸板腔体组405-b可以通过开口412-a经由连接器437-a联接到最底部的BOP闸板腔体组405-a。连接器437、437-a可以便于在下部框式水平仪410与BOP 420-a之间的界面处以及在框式水平仪415-a与BOP 420-b之间的界面处的齐平连接。
如图4所示，框式水平仪415-b可以包括从框式水平仪415-b的中心的开口412-b向上延伸的连接器437-b。连接器437-b可以被配置成收纳第三BOP 520-c，如图5所示。
图5示出了根据一个实施方案的具有三个BOP闸板腔体组505-a、505-b、505-c的示例BOP堆叠组件500。BOP闸板腔体组505-a、505-b和所有相关联部件可以是如图4的实施方案中所示的类似编号的部件的示例。举例来说，最下面的BOP闸板腔体组505-a可以经由连接器537连接到下部框式水平仪510。下部框式水平仪510可以通过下部框式水平仪510中的开口512将最底部的BOP闸板腔体组505-a流体联接到井口连接器540。最下面的BOP闸板腔体组505-a可以包括BOP 520-a、阻流阀或压井阀525-a、BOP闸板腔体513-a和框式水平仪515-a。在所示示例中，框式水平仪515-a可以包括两个接合板535-a-1、535-a-2。
第二BOP闸板腔体组505-b可以包括BOP 520-b、BOP闸板腔体513-b和框式水平仪515-b。第二BOP闸板腔体组505-b还可以包括阻流阀或压井阀525-b和阻流阀或压井阀530-b。框式水平仪515-b可以包括两个接合板535-b-1、535-b-2，其可以联接来自第二BOP闸板腔体组505-b上的阻流阀或压井阀525-b和阻流阀或压井阀530-b的液压管道与来自最下面的BOP闸板腔体组505-a上的阻流阀或压井阀525-a的液压管道。两个接合板535-b-1、535-b-2还可以联接来自第二BOP闸板腔体组505-b上阻流阀或压井阀525-b和阻流阀或压井阀530-b的液压管道与来自第三BOP闸板腔体组505-c上的阻流阀或压井阀530-c的液压管道，如下面参考图10A至10C更详细地论述。
第三BOP闸板腔体组505-c可以联接到第二BOP闸板腔体组505-b，并且可以通过开口512、512-a、512-b和连接器537、537-a、537-b流体连接到井口连接器。类似于第二BOP闸板腔体组505-b和最下面的BOP闸板腔体组505-a，第三BOP闸板腔体组505-c可以包括BOP520-c和BOP闸板腔体513-c。第三BOP闸板腔体组505-c还可以包括阻流阀或压井阀530-c。
然而，与第二BOP闸板腔体组505-b和最下面的BOP闸板腔体组505-a不同，第三BOP闸板腔体组505-c不包括框式水平仪。相反，因为第三BOP闸板腔体组505-c是在图5中所示的示例性BOP堆叠500中的最上面的BOP闸板腔体组，因此BOP闸板520-c可以由上部框式水平仪545置顶。上部框式水平仪545可以具有与下部框式水平仪510类似的结构。举例来说，上部框式水平仪545可以包括从中央开口512-c向外辐射的多个加强构件517。在其它实施方案中，上部框式水平仪545可以被配置成相对于上部框式水平仪545和相对于中央开口512-c具有不同的形状或配置。
在所示的示例BOP堆叠500中，相对于BOP闸板腔体组，第三BOP闸板腔体组505-c和上部框式水平仪545的添加可以完成BOP堆叠。图5中示出的BOP堆叠500因此可以包括三个BOP 520-a、520-b、520-c，并且每个BOP可以包括两个BOP闸板腔体513，总共六个BOP闸板腔体513。所示的BOP堆叠500还可以包括阻流阀或压井阀525-a、525-b、530-b、530-c。可以基于消费者或情境要求来配置此BOP堆叠500。在其它实施方案中，可以包括BOP、BOP闸板腔体和阻流阀或压井阀的不同数目和组合。每个BOP闸板腔体组505-a、505-b、505-c的模块化特性允许这种不同的配置。
图6至9示出了组装模块化BOP堆叠600至900的后续步骤的示例。在已组装了所需数目和配置的BOP闸板腔体组605-a、605-b、605-c之后，可以将竖直储集器入口655、755、855、955添加到BOP堆叠600至900的每个拐角，以稳定并且在结构上支撑BOP堆叠600至900。储集器入口655、755、855、955可以是中空的立柱，并且可以通过将BOP堆叠600至900的部件彼此液压连接并且将BOP堆叠的部件液压连接到系统100的如参考图1所示和所论述的其它部件来存储与BOP堆叠相关联的液压能。
储集器入口655、755、855、955的长度可以与BOP堆叠600至900的高度一致。随着BOP堆叠600中的BOP闸板腔体组605-a、605-b、605-c的数目变化，BOP堆叠600的高度也将变化。可以相应地选择具有与BOP堆叠600的高度一致的长度的适当储集器入口655。
在所示示例BOP堆叠600至900中，储集器入口655、755、855、955可以联接到下部框式水平仪610、框式水平仪615-a、615-b、615-c、615-d和上部框式水平仪645的每个拐角。在其它实施方案中，储集器入口655、755、855、955可以联接到位于每个框式水平仪的拐角之间的框式水平仪部分。储集器入口655、755、855、955可以用作BOP堆叠600至900的紧急液压供应。
图9示出了根据一个实施方案的完成的模块化BOP堆叠900的示例。如图所示，完成的BOP堆叠900包括三个BOP闸板腔体组905-a、905-b、905-c，它们通过开口912-a、912-b经由连接器937、937-a、937-b流体联接在一起，并且位于下部框式水平仪910与上部框式水平仪945之间。完成的模块化BOP堆叠900的侧面是位于下部框式水平仪910和上部框式水平仪945的每个拐角处的储集器入口955，并且邻接框式水平仪915-a、915-b的每个拐角。
所示的完成的模块化BOP堆叠900可以包括用于每个BOP闸板腔体组905-a、905-b、905-c的两个BOP闸板腔体913，总共六个BOP闸板腔体913。所示的BOP堆叠还可以包括阻流阀或压井阀925-a、925-b、930-b、930-c。框式水平仪915-a、915-b可以各自分别包括两个接合板935-a-1、935-a-2和接合板935-b-1、935-b-2。接合板935-a-1、935-a-2、935-b-1、935-b-2可以经由液压管道耦合与阻流阀或压井阀925-a、925-b、930-b、930-c相关联的液压能量，如下面参考图10A至10C更详细地说明和论述的。
尽管在图9中示出为具有所描述的配置，但在其它实施方案中，可以设想替代的BOP堆叠组件配置。举例来说，在替代实施方案中，根据特定的情况或消费者要求，可以包括不同数目和配置的BOP闸板腔体组、BOP闸板和阻流阀或压井阀。根据个人需求的变化，BOP闸板腔体组的模块化特性允许这种重新配置和组装。
图10A至10C示出了接合板1035-a-1、1035-b-1的示例的详细视图，其可以是如图9所示的接合板935-a-1、935-b-1的示例。在图10A中，完成的BOP堆叠1000(如图9的示例900中类似地示出)包括三个BOP闸板腔体组1005-a、1005-b、1005-c。最下面的BOP闸板腔体组1005-a可以包括两个BOP闸板腔体1013-a；第二BOP闸板腔体组1005-b可以包括两个BOP闸板腔体1013-b；最上面的BOP闸板腔体组1005-c可以包括两个BOP闸板腔体1013-c。
最下面的BOP闸板腔体组1005-a示出为经由下部框式水平仪1010中的连接器1037联接到井口连接器1040，并且最上面的BOP闸板腔体组1005-c示出为连接到上部框式水平仪1045。最下面的BOP闸板腔体组1005-a也可以经由框式水平仪1015-a中的连接器1037-a联接到第二BOP闸板腔体组1005-b，并且第二BOP闸板腔体组1005-b可以经由框式水平仪1015-b中的连接器1037-b联接到最上面的BOP闸板腔体组1005-c。
下部框式水平仪1010、最下面的BOP闸板腔体组1005-a、框式水平仪1015-a、第二BOP闸板腔体组1005-b、框式水平仪1015-b、最上面的BOP闸板腔体组1005-c和上部框式水平仪1045在图10A中示出为连接并且侧面是分别位于每个框式水平仪的远端拐角处的四个竖直储集器入口1055。
最下面的BOP闸板腔体组1005-a可以包括阻流阀或压井阀1025-a，并且最上面的BOP闸板腔体组1005-c可以包括阻流阀或压井阀1025-c。液压管道1062也可以连接到控制舱132并且允许从所述控制舱接收控制信号，如上面参考图1所述。另外，BOP闸板1013-a、1013-b、1013-c可以经由多组液压管道1060-a、1060-b、1060-c相互连接并且与阻流阀或压井阀1025-a、1025-c相互连接，如下面更详细论述的。
框式水平仪1015-a可以包括接合板1035-a-1和接合板1035-a-2(后者在所示视图中不可见)，并且框式水平仪1015-b可以包括接合板1035-b-1和接合部板1035-b-2(后者在所示视图中不可见)。接合板1035-a-1、1035-b-1可以允许容易地配置BOP堆叠1000的模块化部件。明确地说，可以提供接合板1035-a-1、1035-b-1以将多组液压管道1060-a、1060-b、1060-c联接在相邻的连接的BOP闸板腔体组1005-a、1005-b、1005-c之间。举例来说，接合板1035-a-1可以将连接到BOP闸板腔体1013-a的液压管道1060-a联接到连接到BOP闸板腔体1013-b的液压管道1060-b。类似地，接合板1035-b-1可以将连接到BOP闸板腔体1013-b的液压管道1060-b联接到连接到BOP闸板腔体1013-c的液压管道1060-c。
接合板1035-a-1、1035-b-1可以通过使用位于每个接合板上的快速连接联接器、螺母、螺钉或合适的连接构件的任何组合促进与相邻的BOP闸板腔体相关联的液压管道1060-a、1060-b、1060-c之间的连接，使得相邻的液压管道组在彼此接触时可以容易地联接。举例来说，当例如通过图2至9中所示的过程组装图10中所示的BOP堆叠1000时，第二BOP闸板腔体组1005-b可以与最下面的BOP闸板腔体组1005-a对准并且居中，并且第二BOP闸板腔体组1005-b可以在BOP 1020-b与连接器1037-a之间的界面处与最下面的BOP闸板腔体组1005-a接触。除了定位在框式水平仪1015-a上的连接器1037-a与第二BOP闸板腔体组1005-b的BOP 1020-b的联接之外，液压管道1060-a可以经由位于接合板1035-a-1处的快速连接联接器与液压管道1060-b联接。
类似地，最上面的BOP闸板腔体组1005-c可以与第二BOP闸板腔体组1005-b对准并且居中，并且最上面的BOP闸板腔体组1005-c可以在BOP 1020-c与连接器1037-b之间的界面处与第二BOP闸板腔体组1005-b接触。除了定位在框式水平仪1015-b上的连接器1037-b与最上面的BOP闸板腔体组1005-c的BOP 1020-c的联接之外，液压管道1060-b可以经由位于接合板1035-b-1处的快速连接联接器与液压管道1060-c联接。
如示例1000中所示，接合板1035-a-1、1035-b-1可以促进与阻流阀或压井阀1025-a、1025-c相关联的液压管道1060-a、1060-b、1060-c之间的接触和连接，并且还可以促进与阻流阀或压井阀1030-b、1030-c相关联的液压管道1065-a、1065-b、1065-c之间的接触和连接(后者在所示视图中不可见)。
图11至15示出了根据一个实施方案的拆卸具有六个BOP闸板腔体1113的BOP堆叠1100，并且将BOP堆叠1500重新组装成具有七个BOP闸板腔体1513的BOP堆叠1500的方法的示例。从图9中所示的完全组装的BOP堆叠900开始，在图11中所示的示例BOP堆叠1100中，连接到上部框式水平仪1145的最上面的BOP闸板腔体组1105-c可以脱开并且从竖直储集器入口1155移除。尽管在图11和12的实施方案中示出了拆卸BOP堆叠包括移除最上面的BOP闸板腔体组，但在其它实施方案中，拆卸BOP堆叠可以包括移除最下面的BOP闸板腔体组，或其组合。
图12示出了示例BOP堆叠1200，其中最上面的BOP闸板腔体组1105-c和上部框式水平仪1145已从BOP堆叠1200移除，留下最下面的BOP闸板腔体组1205-a和第二BOP闸板腔体组1205-b，以及下部框式水平仪1210和四个竖直储集器入口1255。
此时，可以进一步拆卸BOP堆叠1200，例如通过移除第二BOP闸板腔体组1205-b。或者，如图13所示，示出了根据一个实施方案的用于构造七闸板腔体BOP堆叠1500的方法的示例。如图13中所示，第三BOP闸板腔体组1305-c可以插入第二BOP闸板腔体组1305-b的顶部。与图11中所示的最上面的BOP闸板腔体组1105-c(其联接到上部框式水平仪1145以完成BOP堆叠1100)不同，第三BOP闸板腔体组1305-c联接到框式水平仪1315-c，使得一个或多个额外BOP闸板腔体组可以组装在BOP堆叠1300中的第三BOP闸板腔体组1305-c上。
第三BOP闸板腔体组1305-c可以在第二BOP闸板腔体组1305-b上居中并且对准，并且BOP 1320-c可以降低到连接器1337-b上以进行联接。图14示出了BOP堆叠1400的示例，其具有通过连接器1437、1437-a、1437-b组装和连接的最下面的BOP闸板腔体组1405-a、第二BOP闸板腔体组1405-b以及第三BOP闸板腔体组1405-c。
在图15中，根据所示示例，最上面的BOP闸板腔体组1505-d可以联接到BOP堆叠1500以完成BOP堆叠。在所示的示例中，最上面的BOP闸板腔体组1505-d可以仅包括单个BOP闸板腔体1513-d。在其它示例中，最上面的BOP闸板腔体组1505-d可以包括两个或更多个BOP闸板腔体1513-d。通过联接包括不同数目的BOP闸板腔体的模块化BOP闸板腔体组，可以实现具有特定所需数目的BOP闸板腔体的BOP堆叠。
最上面的BOP闸板腔体组1505-d可以联接到上部框式水平仪1545以完成BOP堆叠1500。最上面的BOP闸板腔体组1505-d可以在第三BOP闸板腔体组1505-c上居中并且与之对准，并且BOP1520-d可以降低到连接器1537-c上以进行联接。在连接器1537-c与BOP 1520-d联接时，上部框式水平仪1545的每个拐角可以与每个竖直储集器入口1555对准并且接触，以便使BOP堆叠1500稳定。这种连接将完成BOP堆叠1500的配置。如图所示，BOP堆叠1500可以包括总共七个BOP闸板腔体1513-a、1513-b、1513-c、1513-d以及阻流阀或压井阀1525-a、1525-b、1525-c、1530-b、1530-c、1530-d。在其它实施方案中，可以设想BOP堆叠中的不同配置和数目的部件，并且由于BOP闸板腔体体组的模块化设计而可以实现。
因此，本文所述的本公开非常适合于实现所述目的并且获得所提到的目的和优点，以及其中固有的其它目的和优点。虽然出于公开的目的给出了本公开的当前优选实施方案，但在用于实现期望结果的过程的细节中存在许多变化。这些和其它类似的修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且旨在涵盖于本文公开的本公开的精神和所附权利要求的范围内。

Claims (17)

1.一种用于石油和天然气作业的可配置的防喷器系统，所述防喷器系统包括：
两个或更多个模块化防喷器闸板腔体组，所述两个或更多个模块化防喷器闸板腔体组中的每一者包括至少一个防喷器闸板腔体；
一个或多个框式水平仪，所述一个或多个框式水平仪中的每一者将所述两个或更多个模块化防喷器闸板腔体组中的每一者分开，并且将所述两个或更多个模块化防喷器闸板腔体组中的每一者联接在一起；以及
多个液压管道，所述多个液压管道流体连接到所述两个或更多个模块化防喷器闸板腔体组中的每一者，所述多个液压管道被配置成驱动所述两个或更多个模块化防喷器闸板腔体组的操作；
其中，所述防喷器系统还包括位于所述框式水平仪中的每一者上的一个或多个接合板，所述一个或多个接合板被配置成将所述多个液压管道联接在所述两个或更多个模块化防喷器闸板腔体组中的每一者之间。
2.如权利要求1所述的防喷器系统，其中所述一个或多个接合板包括选自由螺钉、螺栓或快连联接器中的任一者或其组合组成的群组的连接器。
3.如权利要求1所述的防喷器系统，其中所述两个或更多个模块化防喷器闸板腔体组竖直堆叠。
4.如权利要求1所述的防喷器系统，所述防喷器系统还包括一个或多个竖直储集器入口。
5.如权利要求3所述的防喷器系统，其中两个或更多个竖直堆叠的模块化防喷器闸板腔体组流体连接到在所述防喷器系统的下端处的井口连接器，并且流体连接到在所述防喷器系统的上端处的立管。
6.如权利要求5所述的防喷器系统，所述防喷器系统还包括：
下部框式水平仪，所述下部框式水平仪位于所述防喷器系统的所述下端与所述井口连接器之间；以及
上部框式水平仪，所述上部框式水平仪位于所述防喷器系统的所述上端与所述立管之间。
7.如权利要求1所述的防喷器系统，所述防喷器系统还包括：
一个或多个阻流阀或压井阀，所述一个或多个阻流阀或压井阀位于所述两个或更多个模块化防喷器闸板腔体组中的每一者上，
其中所述多个液压管道还被配置成驱动所述一个或多个阻流阀或压井阀的操作。
8.如权利要求7所述的防喷器系统，其中所述一个或多个阻流阀或压井阀由一个或多个控制舱经由所述多个液压管道加以控制。
9.如权利要求1所述的防喷器系统，所述防喷器系统还包括位于所述至少一个防喷器闸板腔体中的一个或多个闸板，所述一个或多个闸板选自由管闸板、盲闸板、剪切闸板、密封闸板或盲剪切闸板中的任一者或其任何组合组成的群组。
10.如权利要求3所述的防喷器系统，所述防喷器系统还包括位于所述两个或更多个模块化防喷器闸板腔体组中的每一者上的一个或多个阻流阀或压井阀，其中所述多个液压管道还被配置成驱动所述一个或多个阻流阀或压井阀的操作。
11.如权利要求3所述的防喷器系统，所述防喷器系统还包括一个或多个竖直储集器入口。
12.一种用于组装用于石油和天然气作业的可配置的防喷器系统的方法，所述方法包括：
堆叠两个或更多个模块化防喷器闸板腔体组，所述两个或更多个模块化防喷器闸板腔体组中的每一者包括至少一个防喷器闸板腔体；
将框式水平仪定位在所述两个或更多个模块化防喷器闸板腔体组中的每一者之间，并且将所述两个或更多个模块化防喷器闸板腔体组中的每一者与所述框式水平仪联接在一起；
将多个液压管道流体连接到所述两个或更多个模块化防喷器闸板腔体组中的每一者，所述多个液压管道被配置成驱动所述两个或更多个模块化防喷器闸板腔体组的操作；以及
将一个或多个接合板定位在所述框式水平仪中的每一者上，所述一个或多个接合板被配置成将所述多个液压管道联接在所述两个或更多个模块化防喷器闸板腔体组中的每一者之间。
13.如权利要求12所述的方法，所述方法还包括：
移除所述两个或更多个防喷器闸板腔体组中的至少一者，所述移除包括在位于所移除的至少一个防喷器闸板腔体组与相邻防喷器闸板腔体组之间的所述框式水平仪中的每一者上的所述一个或多个接合板处断开所述多个液压管道。
14.如权利要求13所述的方法，所述方法还包括：
用一个或多个替代的防喷器闸板腔体组替换所述两个或更多个防喷器闸板腔体组中的所移除的至少一者，所述替换包括将所述多个液压管道联接在位于所替换的至少一个防喷器闸板腔体组与相邻防喷器闸板腔体组之间的所述框式水平仪中的每一者上的所述一个或多个接合板处。
15.如权利要求12所述的方法，所述方法还包括：
将上部框式水平仪连接到所述防喷器系统的上端。
16.如权利要求15所述的方法，所述方法还包括：
将所述上部框式水平仪流体联接到立管。
17.如权利要求12所述的方法，所述方法还包括：
将下部框式水平仪连接到所述防喷器系统的下端。
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