CN1524157A - 用于防喷装置罩盖的转动台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于防喷装置罩盖(14)的转动台。滑动固定杆(70)可滑动地与防喷装置本体(12)相连。滑动固定杆(70)适合于沿防喷装置本体的侧开口(59)的轴线运动。转盘(74)与固定杆和罩盖相连。该转盘适合于在罩盖与防喷装置本体脱开时使罩盖转动。

Description

用于防喷装置罩盖的转动台

【技术领域】

本发明涉及通常用于油气工业的防喷装置。具体地说，本发明涉及一种具有新颖的罩盖固定机构的防喷装置。

【背景技术】

对井进行控制是油气勘探的一个重要方面。在钻井例如进行油气勘探时，必须将设备放置到位，以避免在钻井过程中对人员和设备造成损伤。这种井控装置就是防喷装置(BOP)。

防喷装置通常用于密封井眼。例如，勘探油或气进行钻井会穿透地下的各种地质结构或“层”。每个层通常包括特定的地质组成，例如页岩、砂岩、石灰石等。每层可包含处于不同形成压力下的储存流体或储气。并随着深度的增大，形成压力增大。通过例如增大井眼处的钻井泥浆密度或者增大井表面的泵送压力，而将井眼压力大致调节到至少与形成压力相平衡。

在钻井过程中，有时井眼会穿透到形成压力大致高于井眼保持压力的层中。这时，井就发生所谓的“井涌”。形成的流体(可以是液体、气体或其混合)流入井眼通常会造成压力增大并伴随有井涌。较高压力的井涌会从井眼进入点向井上(从高压区向低压区)传播。如果允许井涌传播到地表面，钻井流体、井具及其它的钻井设备就会被喷出井眼。这些“井喷”通常会对钻井设备(例如包括钻机)造成严重的损坏并导致钻井人员伤亡。

由于有井喷的危险，因此，通常在地表面或深水钻井结构的海底安装防喷装置，以便于对井涌进行充分的控制并使其从系统中“向外循环”。可启动防喷装置来有效地密封井眼，直到可进行有效测量来控制井涌。现有多种防喷装置，最常用的是环形防喷装置和柱塞式防喷装置。

环形防喷装置通常包括环形的弹性“封隔器”，可启动“封隔器”(例如使其膨胀)来密封钻管和井具，并完全密封井眼。第二种类型的防喷装置是柱塞式防喷装置。柱塞式防喷装置通常包括一个本体和至少两个相对布置的罩盖。罩盖通常通过围绕其周边布置的例如螺栓固定到本体上。或者，罩盖可通过铰链和螺栓固定到本体上，从而可使罩盖可转动到一侧进行维修。

每个罩盖的内部设有一个柱塞驱动的闸板。闸板可以是防喷器闸板(启动时，产生运动，与钻管和井具接合并包围钻管和井具来密封井眼)或剪切闸板(启动时，产生运动，与井眼内的任何钻管或井具接合并对其进行物理剪切)。闸板通常彼此相对布置，无论是防喷器闸板还是剪切闸板，闸板通常在井眼中心附近相互贴靠进行密封，从而完全密封住井眼。

如同在钻探油井和气井中所用的任何工具一样，防喷装置必须定期进行维修。例如，防喷装置包括位于BOP的罩盖和本体之间的高压密封件。在很多情况下，高压密封件是合成橡胶密封件。合成橡胶密封件必须定期进行检查，以确保合成橡胶没有被切破，没有发生永久变形或者例如没有与井眼中的钻井流体发生化学反应而被腐蚀。而且，通常需要用剪切闸板来更换防喷器闸板，或反之，以提供不同的井控方案。因此，重要的是，防喷装置所包含的罩盖便于拆卸，以便可接近和维修其内部部件，例如闸板。

开发一种易于进行维修的防喷装置是一件非常困难的事。例如，如前所述，罩盖通常通过螺栓或铰链与螺栓组合来与BOP本体相连。必须对螺栓施加较大的扭矩，以便在罩盖门与BOP本体之间保持密封。罩盖和BOP本体之间的密封通常为端面密封，且密封必须能承受井眼内所存在的非常高的压力。

因此，必须利用特殊的工具和设备来安装和拆卸罩盖门和罩盖，以便进入BOP本体内部。对用于将罩盖门连接到BOP本体上的螺栓进行安装和拆卸需要时间，其造成钻机停机，因此既昂贵又效率低。而且，位于罩盖门周围的大螺栓和近乎完整的“螺栓圈”通常需要足够大的力来将罩盖门固定贴靠在BOP本体上。螺栓和螺栓圈的尺寸会增大BOP的“堆叠高度”。通常的做法是将BOP“堆叠”起来(多个BOP竖直进行安装)使用，在钻井过程中，希望堆叠高度最小。

人们已进行了多种尝试来减小堆叠高度和进入BOP内部所需的时间。授予Morrill的美国专利No.5655745就公开了一种可施加压力的密封支架，其省去了罩盖门和BOP本体之间的端面密封。该专利的BOP可在小于一个完整螺栓圈中使用较少和较小的螺栓来将罩盖固定到本体上。而且，该专利阐明了至少一些螺栓可用铰链来代替。

授予Brugman等人的美国专利No.5897094公开了一种改进的BOP门连接装置，其包括用于将罩盖固定到BOP上的上和下连接杆。该专利的改进的BOP门连接装置不使用螺栓来将罩盖固定到BOP上，并公开了一种趋于使BOP堆叠高度最小化的结构。

【发明内容】

一方面，本发明包括一种用于防喷装置罩盖的转动台。该转动台包括一个滑动固定杆，该滑动固定杆可滑动地与防喷装置本体相连，并适合于沿本体侧开口的轴线运动。一个转盘与固定杆和罩盖相连，从而当罩盖与防喷装置本体脱开时，转盘可使罩盖转动。

另一方面，本发明包括一种用于防喷装置罩盖的转动台，其包括至少一个连接到防喷装置本体上的杆。滑动固定杆可滑动地与所述至少一个杆相连，并适合于沿防喷装置本体的侧开口的轴线运动。转盘与滑动固定杆相连，且转盘适合于在罩盖与防喷装置本体脱开时使罩盖转动。

再一方面，本发明包括一种用于接近配合连接到防喷装置罩盖上的闸板的方法。该方法包括使罩盖与防喷装置脱开并沿平行于本体侧开口轴线的方向轴向滑动罩盖使其离开本体。然后相对于本体绕一条与罩盖轴向中心线相交的罩盖转动轴线转动罩盖，并沿竖直方向接近闸板。

本发明的其它方面和优点可从以下的说明书和所附的权利要求书中清楚地得出。

【附图说明】

图1是本发明实施例的防喷装置的局部剖面图和分解图。

图2是图1所示实施例的局部放大图。

图3示出了径向锁定移动装置的一个实施例。

图4示出了径向锁定移动装置的另一个实施例。

图5示出了本发明的一个实施例，其中，径向锁定装置扣入到一部分罩盖中。

图6示出了由两半构成的径向锁定装置的一个实施例。

图7示出了由四个部分构成的径向锁定装置的一个实施例。

图8示出了由多个部分构成的径向锁定装置的一个实施例。

图9示出了带切槽的盘旋径向锁定装置的一个实施例。

图10示出了用于本发明一个实施例的锁定机构的一个实施例。

图11示出了用于本发明一个实施例的锁定机构的一个实施例。

图12示出了用于本发明一个实施例的锁定机构的一个实施例。

图13示出了用于本发明一个实施例的高压密封结构的一个实施例。

图14示出了用于本发明一个实施例的高压密封结构的一个实施例。

图15示出了用于本发明一个实施例的高压密封结构的一个实施例。

图16示出了用于本发明一个实施例的高压密封结构的一个实施例。

图17示出了用于本发明一个实施例的高压密封结构的一个实施例。

图18示出了本发明的一个实施例，其中，径向锁定装置设置在防喷装置本体侧通道的凹槽中。

图19示出了由两半构成的径向锁定装置的一个实施例。

图20示出了由四个部分构成的径向锁定装置的一个实施例。

图21示出了包括多个切口的径向锁定装置的一个实施例。

图22示出了包括分级切口的径向锁定装置的一个实施例。

图23是用于本发明实施例的旋转滑台的一个实施例的侧视透视图。

图24是用于本发明实施例的旋转滑台的一个实施例的正视透视图。

图25是用于本发明实施例的旋转滑台的一个实施例的顶视图。

【具体实施方式】

图1示出了本发明的一个实施例。柱塞式防喷装置(BOP)10包括BOP本体12和相对设置的罩盖组件14。BOP本体12还包括位于其上表面和下表面上的连接装置16(例如法兰)，用于将BOP10与例如另一个BOP或另一个井具相连。BOP本体12包括内孔18，其可用作钻井流体、钻管、井具及用于钻探油井或气井的类似工具的通道。BOP本体12还包括多个侧通道20，其中，所述多个侧通道20中的每一个通常适合于与罩盖组件14相连。

如图1所示，通常，罩盖组件14相对成对连接到BOP本体12上。每个罩盖组件14还包括多个适合于将罩盖组件14密封到BOP本体12上并使压力机柱塞22在每个罩盖组件14内移动的部件。罩盖组件14的部件包括压力机柱塞22移动所经过的通道。

每个罩盖组件14通常包括类似的部件。尽管每个罩盖组件14是BOP10的一个单独且不同的部分，但每个罩盖组件14的工作过程和结构是类似的。因此，为了简化对BOP10和罩盖组件14工作过程的描述，在此将详细地对一个罩盖组件14的部件及其工作过程进行描述。应当理解，每个罩盖组件14是以类似的方式进行工作，例如，两个相对的罩盖组件14通常以协同配合的方式进行工作。

下面将对一个罩盖组件14的工作过程进行描述，柱塞22适合于与一个闸板(未示出)相连，该闸板例如可以是一个防喷器闸板或一个剪切闸板。每个压力机柱塞22与一个柱塞式动力油缸24相连，油缸24适合于沿大致垂直于BOP本体12轴线的方向在罩盖组件14内轴向移动压力机柱塞22，BOP本体12的轴线通常被定义为内孔18的竖直轴线(其通常平行于井眼轴线)。闸板(未示出)通常与压力机柱塞22相连，如果闸板(未示出)是剪切闸板，压力机柱塞22轴向移动通常使闸板(未示出)移动到内孔18中，并与一个相应的闸板(未示出)相接触，该相应的闸板与设置在BOP10相对侧的罩盖组件14的压力机柱塞22相连。

另外，如果闸板(未示出)是防喷器闸板，压力机柱塞的轴向移动通常将闸板(未示出)移动到内孔18中，并与一个相应的闸板(未示出)相接触，以及与钻管和/或存在于井眼中的井具相接触。因此，启动柱塞式动力油缸24使压力机柱塞22移位并将闸板(未示出)移动到一位置来阻止钻井和/或地层流体流经BOP本体12的内孔18，并在此情况下形成高压密封以避免流体流入或流出井眼(未示出)。

柱塞式动力油缸24还包括致动器26，该致动器例如可以是一个液压致动器。但是，其它公知类型的致动器也可用于本发明。应当注意，出于对本发明进行描述的目的，“流体”可以是气体、液体或气体和液体的混合体。

例如，如果闸板(未示出)是防喷器闸板。启动压力机柱塞22将闸板(未示出)移动到位，从而对穿过BOP本体12的内孔18的钻管(未示出)或井具(未示出)的周围进行密封。另外，如果闸板(未示出)是剪切闸板，启动压力机柱塞22将闸板(未示出)移动到位，并对穿过BOP本体12的内孔18的任何钻管(未示出)或井具(未示出)进行剪切，并因此对内孔18进行密封。

用于将罩盖连接到BOP上的径向锁定机构

BOP10的一个重要方面是用于将罩盖组件14密封到本体12上的机构。图1示出了径向锁定机构28，其可在罩盖组件14和BOP本体12之间形成高压密封。而且，径向锁定机构28简化了对罩盖组件14及位于其中的闸板(未示出)所进行的维护。

在图示的实施例中，侧通道20及与其相接合的BOP10的其它部件的形状为椭圆形或大致椭圆形。椭圆形或大致为椭圆形(例如椭圆形横截面)有助于减小BOP的堆叠高度，从而使重量、所用的材料和费用最小。但其它的形状例如圆形形状也同样适合于本发明。因此，本发明的范围不应局限于图示实施例的形状。

径向锁定机构28设置在罩盖组件14和BOP本体12的侧通道20内。在该实施例中，径向锁定机构28包括设置在罩盖本体30上的罩盖密封29、径向锁定装置32、径向锁定移动装置34、罩盖门36和锁定致动装置38。罩盖密封29相互配合地在侧通道20附近将罩盖本体30密封到BOP本体12上。罩盖密封29包括高压密封，其可避免流体从BOP本体12的内孔18经侧通道20流出。下面将详细地对罩盖密封29的各种实施方式进行描述。

当在罩盖本体30和BOP本体12之间形成罩盖密封29时，罩盖本体30处于安装位置，并位于BOP本体12附近，且至少部分地位于侧通道20内。由于罩盖密封29是高压密封，径向锁定机构28必须坚固耐用，并可承受内孔18中的较高压力。

图1所示实施例包括一种新的用于将罩盖组件14(并因此而将罩盖密封29)锁定就位的机构。如图2所示，径向锁定装置32的内径适合于配合在罩盖本体30的外表面40上，并滑入到罩盖本体30的密封端45附近位置上。图2所示的径向锁定装置32包括通过中间切口46分开的两个半部。但是，径向锁定装置32也可包括其它的部分，图2所示的由两个部分构成的实施例并不是为了限制本发明的范围。下面将详细地对径向锁定装置32的其它实施方式进行描述。

径向锁定移动装置34的内径也适合于配合在罩盖本体30的外表面40上。而且，径向锁定移动装置34在其外径上还包括楔形表面48，其适合于配合在径向锁定装置32的内径部分50内。径向锁定移动装置34还包括适合于与BOP本体12的外表面54相接触的内表面56。在安装位置，罩盖本体30、径向锁定装置32和径向锁定移动装置34定位在BOP本体12和罩盖门36之间。罩盖门36的内表面52适合于与BOP本体12的外表面54相接触。应当注意：罩盖门36和BOP本体12之间的接合不是固定接合(例如，罩盖门36不是螺栓连接到BOP本体12上)。

罩盖组件14适合于通过旋转滑台74与至少一个杆70滑动接合(注意，在图1中，示出了两个杆70通过旋转滑台74与每个罩盖组件14滑动接合)。由于是滑动接合，因此，罩盖组件14可沿杆70滑动。正如下面所描述的，滑动接合允许罩盖组件14移动到与BOP本体12锁定以及脱离锁定和密封接合。

锁定致动装置38通过任一固定或可拆卸的连接件与罩盖门36相连，连接件包括螺栓、粘结剂、焊接结构、螺纹连接结构或公知的类似装置。锁定致动装置38也相互配合地以类似的方式连接到径向锁定移动装置34上。另外，锁定致动装置38和径向锁定移动装置34之间的连接可以是简单的接触接合。注意，图1所示实施例示出了每个罩盖门36与两个锁定致动装置38相连接。但是，本发明也可采用一个锁定致动油缸38或多个锁定致动装置38。图示的锁定致动装置38通常为液压缸；但本领域所公知的其它类型的锁定致动装置(例如包括气动致动装置、电动马达及类似的装置)也可用于本发明。

而且，锁定致动装置38也可通过手动进行操纵。本实施例所示的锁定致动装置38通常通过例如外部电信号、加压液压流体流等进行控制。作为一种选择，径向锁定装置32可通过手动装置例如杠杆、杠杆系统、螺纹致动装置或公知的其它类似装置来致动。另外，例如如果锁定致动装置38包括液压缸，液压缸可通过手动泵来致动。因此，通过手动来致动径向锁定装置32也属于本发明的范围之内。

图2是包括径向锁定机构28的罩盖组件14的完整装配图15。在径向锁定机构28工作过程中，首先，通过使罩盖组件14在杆70上向BOP本体12滑动使罩盖组件14运动到BOP本体12的附近位置上。然后启动锁定致动装置38使其沿轴向(其中，移动轴线与侧通道20的轴线一致)朝BOP本体12的方向移动径向锁定移动装置34。当径向锁定移动装置34沿轴向向BOP本体12运动时，楔形表面48与径向锁定装置32的内径50接触，从而使径向锁定装置32沿径向向外(例如向侧通道20的内径向锁定表面58)运动。当径向锁定机构28启动完成时，径向锁定移动装置34的内突出部60贴近罩盖本体30的承载肩部44，且径向锁定装置32的外周面62与内径向锁定表面58锁定接合。而且，正如下面所描述的那样，径向锁定装置32和内径向锁定表面58通常包括倾斜表面(例如，在后面对图10和11进行描述时所称的接合表面)。当径向锁定装置32与内径向锁定表面58接合时，倾斜表面被设计成可提供轴向力沿轴向向内的方向“拉”罩盖门36并使其牢牢地贴靠在BOP本体12的外部，从而完成径向锁定机构28的锁定接合。

当通过锁定致动装置38和径向锁定移动装置34的驱动而使径向锁定装置32固定就位时，在不使用例如螺栓的情况下，罩盖本体30和罩盖组件14可相对于BOP本体12沿轴向锁定就位。但是，还可使用其它的手动锁定机构(未示出)与本发明一起来保证径向锁定装置32牢固地保持就位。当通过例如液压驱动使径向锁定装置32固定就位时，可采用手动锁定装置(未示出)例如锁销或螺纹机构作为另外的约束机构。固定的径向锁定机构28设计成可将罩盖组件14并因此而将高压罩盖密封29保持就位。由于径向锁定装置32和BOP本体12的内径向锁定表面58之间锁定接合，因此，径向锁定装置32和高压罩盖密封29可承受存在于BOP本体12的内孔18内的高压形成的高压力。

通过反向致动锁定致动装置38(例如在内孔18中的压力释放之后)，径向锁定机构28就可脱离接合。因此，本发明包括一个包含有效脱开系统(例如，必须启动锁定致动装置38来使径向锁定机构28脱开)的径向锁定机构28。

用于径向移动径向锁定装置32的楔形表面48可包括多种实施方式中的任何一种。如图3所示，在一个实施例中，径向锁定移动装置34的楔形表面48可包括一个单致动台阶80。在图4所示的另一个实施例中，楔形表面48可包括一个双致动台阶82。注意，单致动台阶80(图3)通常比双致动台阶82(图4)具有较短的致动行程。另外，致动阶梯角84(图3和4)设计得使径向致动力最大而使直线致动力最小。在本发明的一个实施例中，致动阶梯角84(图3和4)大约为45°。在本发明另一个实施例中，致动阶梯角84(图3和4)小于45°。

在图5所示的另一个实施例中，径向锁定移动装置34还包括槽90和至少一个止动销92，止动销92设计成可使径向锁定装置32保持并贴靠在罩盖本体30的承载肩部44上。在该实施例中，在驱动径向锁定装置32并使其与侧通道20(图1)的内径向锁定表面58(图1)锁定接合之后，径向锁定装置32通过至少一个止动销92而保持就位，且罩盖本体30和径向锁定装置32保持固定。

径向锁定装置32(图1)还可包括多种实施方式中的任何一种。如图6所示，图1所示实施例的径向锁定装置32包括两个径向成镜像的半部94、96。在另一个实施例中，如图7所示，径向锁定装置100可由至少两个大致为直线的部分102和至少两个半圆的端部部分104构成。在另一个实施例中，如图8所示，径向锁定装置106可由多个大致直的挡块108和多个弯曲的挡块110构成。图7和8所示实施例主要包括与第一实施例的径向锁定装置32(图1和6)类似的径向锁定装置100、106，只是径向锁定装置100、106被分成了多个部分。径向锁定装置100、106可通过例如先制造一个整体的径向锁定装置然后再将其锯切为两个或多个部分而制成。但是，本领域所公知的其它制造技术也可用于制造该径向锁定装置。

在图9所示的另一个实施例中，径向锁定装置112可由类似于“盘旋带”的一个带切槽的盘旋结构114构成。径向锁定装置112形成例如一个整体部件，然后切出穿过内周边113或外周边116的切槽117。切槽117可完全横切径向锁定装置112或者可只包括局部切口。另外，如果切槽117横切径向锁定装置112，可将单个部分连接到柔性带118上，从而使径向锁定装置112可由致动环34(图1)致动。柔性带118可包括具有较低弹性模量(例如与单个部分的弹性模量相比)的材料，从而使柔性带118可根据径向锁定移动装置34(图1)产生的径向位移而径向膨胀。柔性带118的径向膨胀导致径向锁定装置112与BOP本体12(图1)的内径向锁定表面58(图2)之间锁定接合。

径向锁定装置32(图1)和内径向锁定表面58(图2)之间的接合还可包括其它不同的实施方式。在一个实施例中，如图10所示，径向锁定装置120可包括一个单接合轮廓面，该单接合轮廓面包括一个单径向锁定接合面122。单径向锁定接合面122设计成可与形成于侧通道20(图1)的内径向锁定表面58(图2)上的BOP接合面59(图2)锁定接合。

在另一个实施例中，如图11所示，径向锁定装置124包括一个双接合轮廓面，该双接合轮廓面包括两个径向锁定接合面126。而且，径向锁定装置124还可包括多个径向锁定接合面，所述径向锁定接合面设计成可与形成于BOP本体12(图1)侧通道20(图1)的内径向锁定表面58(图2)上的相应数目个BOP接合面59(图2)锁定接合。

所述实施例中的径向锁定装置设计成使径向锁定接合面与BOP接合面59(图2)之间的接合横截面面积最大。接合横截面面积最大确保了径向锁定装置可可靠地锁定罩盖组件14(图1)，并因此而使罩盖密封29(图1)可抵抗BOP10(图1)的内孔18(图1)中的高压并将其可靠地锁定就位。而且，如前所述，接合面的倾角可设计成可产生轴向力而将罩盖门36(图1)牢牢地拉靠在BOP本体12(图1)上，而且在有些实施例中，可有助于形成罩盖密封29(图1)。

前述实施例所述的径向锁定装置和接合面可涂覆有例如表面硬化材料和/或减磨材料。涂层有助于避免例如磨损，并可在径向锁定机构28(图1)启动和/或不启动过程中避免使径向锁定装置粘附或“悬挂”在接合面上。涂层还可通过减小摩擦和磨损而提高径向锁定装置和接合面的寿命。

图12中127示出了锁定环127的另一个实施例。径向锁定装置127包括多个锯切口128、多个孔129或两者的组合。锯切口128和/或孔129减小了径向锁定装置127的重量和面积惯性矩，因此减小了径向移动径向锁定装置127所需的致动力。为了容许径向锁定装置127发生一些弹性变形，径向锁定装置127可由具有较小弹性模量(例如，与钢相比)的材料制成。这些材料包括钛、铍和铜等。而且，除了上述这些以外，还可改变径向锁定装置127的几何形状，以便例如进一步减小径向锁定装置127的面积惯性矩并减小弯曲应力。

上述径向锁定装置设计成在其材料的弹性极限以下进行工作。在弹性极限以下进行工作确保了径向锁定装置不会产生永久变形和由永久变形而引起的失效。因此，材料的选择和接合面的接合横截面面积对于径向锁定机构28(图1)的设计是非常重要的。

如图1所示，罩盖密封29设计成可承受BOP本体12的内孔18中的高压，并因此而避免液体和/或气体从内孔18流到BOP10的外部。罩盖密封29可包括图13-17所示的多种不同结构。而且，下面所要描述的密封件可由各种不同的材料制成。例如，密封件可以是合成橡胶密封件或非合成橡胶密封件(例如，金属密封件、PEEK密封件等)。金属密封件还可包括金属-金属的C形环密封件和/或金属-金属的唇形密封件。另外，以下图示的密封结构可包括各种密封类型和材料的组合。因此，这里的密封件类型、密封件数目以及用于形成径向和端面密封件的材料并不是要限制罩盖密封件29。

图13所示实施例包括形成于罩盖本体133的径向周面132上的罩盖密封件130。径向密封件130还包括两个O形圈134，O形圈134设置在形成于罩盖本体133的径向周面132上的槽136中。O形圈134与BOP本体12的侧通道20(图1)的内密封周面138密封接触。图13所示实施例包括两个槽136，但一个槽或多个槽对于使用O形圈134也是适合的。而且，尽管实施例示出的是两个O形圈134，但本发明也可采用一个O形圈或两个以上的O形圈。

在图14所示的另一个实施例中，罩盖密封件140包括至少两个填料密封件146(例如，t形密封件、唇形密封件或Parker Hannifin，Inc.公司所销售的商标为PolyPak的密封件)，填料密封件146设置在形成于罩盖本体144的径向周面142上的槽148中。填料密封件146与BOP本体12的侧通道20(图1)的内密封周面150密封接触。图14所示实施例包括两个槽148，但一个槽或多个槽对于使用填料密封件146也是适合的。而且，尽管实施例示出的是两个填料密封件146，但本发明也可采用一个密封件或两个以上的密封件。

在图15所示的另一个实施例中，罩盖密封件152包括一个径向密封件154，该径向密封件154设置在形成于罩盖本体162的径向周面160上的槽166中。而且，该实施例包括一个端面密封件156，该端面密封件156设置在形成于罩盖本体162的接合端面168上的槽164中。径向密封件154适合于与BOP本体12的侧通道20(图1)的内密封周面158密封接触。端面密封件156适合于与BOP本体12的外表面170密封接触。图示实施例的径向密封件154和端面密封件156是两个O形圈并分别设置在一个槽166、164中。但是，本发明也可采用不同类型的密封件(例如，填料密封件)和一个以上的密封件(设置在至少一个槽中)。

在图16所示的另一个实施例中，罩盖密封件172包括一个径向密封件174，该径向密封件174设置在形成于密封支架180上的槽178中。密封支架180设置在形成于罩盖本体184上的槽182中，并还包括一个端面密封件176，该端面密封件176设置在形成于密封支架180上的槽177中。端面密封件176适合于与BOP本体12的接合端面186密封接触，径向密封件174适合于与形成于罩盖本体184上的内密封周面188密封接触。罩盖密封件172还可包括一个施力机构190，该施力机构190适合于朝BOP本体12的外表面186的方向移动密封支架180，从而增强端面密封件176的密封性。施力机构190可包括例如弹簧、止推垫圈或类似的结构。

施力机构190有助于确保端面密封件176与BOP本体12的外表面186保持可靠地接触，并因此而与该外表面186保持高压密封。但是，并不是在所有的实施例中都需要施力机构190。例如，密封支架180可设计成使径向密封件174和端面密封件176在不借助于施力机构190的情况下而产生压力。

在没有施力机构的实施例中，密封支架(例如图16所示的密封支架180)的直径和轴向厚度选择成使来自内孔的高压首先使密封支架向BOP本体的外表面移动。当端面密封件与外表面密封接触时，来自内孔的高压使密封支架径向膨胀，直到径向密封件与密封支架上的槽密封接触。授予Morrill并受让给本发明受让人的美国专利No.5255890就公开了类似的结构。该专利清楚地描述了这种密封支架所需的几何结构。

在图16所示实施例中，端面密封件176和径向密封件174可以是例如O形圈、填料密封件或公知的其它任何高压密封件。而且，图16只示出了设置在单个槽中的单个密封件。但是，本发明也可采用一个以上的密封件和一个以上的槽或使它们相互组合。

在图17所示的另一个实施例中，前述实施例的密封支架192与一个辅助密封件194一起组合使用，该辅助密封件194设置在罩盖本体200的外表面198上的槽196中。辅助密封件194可以是O形圈、填料密封件、金属密封件或公知的其它任何高压密封件。如果例如设置在密封支架192上的密封件产生泄漏，辅助密封件194还可保持高压密封。注意，图17所示实施例不包括施力机构。

最好，有些密封的实施例可减小形成罩盖密封所必需的轴向力。上述图示的罩盖密封不管井眼压力怎样都通过使挤压力保持恒定来极大地减小罩盖密封对门挠曲的敏感性。径向密封结构也减小了井眼压力作用的总面积，并因此而减小了用于将罩盖门推离BOP本体的分离力。

在图18所示的径向锁定装置的另一个实施例中，径向锁定机构220包括一个径向锁定装置222，该径向锁定装置222设置在形成于BOP本体230的侧通道228的内表面226上的凹口224中。径向锁定机构220的工作过程与上述实施例的不同之处在于：通过沿径向向内致动径向锁定机构220来实现将罩盖本体232固定就位，并因此而将罩盖门(未示出)和罩盖组件(未示出)固定就位。

除了径向锁定机构220的驱动方向之外，图18所示实施例的结构与上述实施例所述的结构类似。因此，对本实施例的描述将包括描述另一种径向锁定机构220是如何不同于上述那些径向锁定机构的。实施例中共同的部件(例如，罩盖门36、直杆70等)将不再详细进行描述。而且，应当注意，图18所示实施例不需要例如动力油缸或径向锁定移动装置(例如，图18所示实施例不需要内致动机构)。

径向锁定装置222沿径向向内进行动作。因此，径向锁定装置222必须与一个致动机构相连，该致动机构与例如前述实施例所述的径向锁定移动装置34(图1)和锁定致动装置38(图1)不同。在本发明的一个实施例中，径向锁定装置222包括与图6和7所示结构类似的结构。如图19所示，径向锁定装置222的分离的半部236、238可与径向定位致动装置240相连。当罩盖本体232运动到与BOP本体230密封接触时，致动装置240启动，使径向锁定装置222的半部236、238沿径向向内移动，从而使径向锁定装置222与形成于罩盖本体232(图18)的外表面246(图18)上的槽244(图18)接合。径向锁定机构220(图18)锁定罩盖本体232(图18)，并因此而将罩盖门(未示出)和罩盖组件(未示出)锁定就位，并增强了高压密封234(图18)。注意，高压密封234(图18)可由上述图示的任何一种实施例(例如图13-17所示的实施例)构成。而且，径向锁定装置222和槽244可包括倾斜表面(如前述实施例所述)，该倾斜表面可产生轴向力将罩盖本体232(和罩盖组件(未示出)和罩盖门(未示出))拉向BOP本体230，并进一步确保了可靠的锁定接合。

而且，如图20所示，径向锁定装置222可包括两个以上的部分。如果径向锁定装置250包括例如四个部分252、254、256、258，可采用相等数量的(例如4个)致动装置240来驱动径向锁定装置250。另外，如果致动装置240例如与径向锁定装置250的一个以上的部分252、254、256、258相连，那么就可采用较少数目个致动装置240(例如，在图20所示实施例中数目小于4个)。致动装置240可以是液压致动装置或公知的其它任何种类的致动装置。而且，致动装置240可设置在BOP本体230(图18)内或设置在BOP本体230(图18)的外部。致动装置240可通过机械或液压连接机构(未示出)与径向锁定装置250相连。在另一个实施例中，径向锁定装置222包括多个模块或挡块(未示出)，它们与多个致动装置(未示出)相连并由其进行致动。

在图21所示的另一个实施例中，径向锁定装置270可由一个部分段272构成。径向锁定装置270由周向致动装置274驱动，周向致动装置274与径向锁定装置270相连，并设置在部分段272的端部276、278附近。在动作时，周向致动装置274使部分段272的端部276、278相向并沿图21中箭头所示的方向径向向内运动。图21中的虚线表示运动之后的径向锁定装置270的内表面277。在动作时，径向锁定装置270以与图18所示方式类似的方式与罩盖本体232(图18)接合。

通过在端部部分280、282附近形成多个切槽284，从而形成径向锁定装置270的部分段272。切槽284可设计成便于将径向锁定装置270安装在凹口224(图18)中，并提高了径向锁定装置270的径向变形柔性度。切槽可以是任何公知的形状。例如，图22示出的矩形切槽284。但是，所形成的切槽284最好可减小切槽284边缘位置处的应力集中或应力升高。例如，如果切槽284为矩形形状，那么在较为尖锐的拐角处应力就会增大。因此，切槽284可包括倒角的拐角(未示出)或例如大致为梯形形状(未示出)，以便使应力升高效应最小。

而且，如图22所示，切槽284可以是“分级的”，从而在相对较硬的直线部分段286和相对较柔的端部部分段280、282之间形成基本上平滑的过渡。分级的切槽284产生平滑刚度过渡，从而有助于避免最后一个切槽(例如，靠近直线部分段286的最后一个切槽)处的应力增大。

径向锁定装置270可由单一材料制成或者由不同的材料(例如包括钢、钛、铍、铜或者它们的组合和/或合金)制成。例如，弯曲的端部部分段280、282可由比构成直线部分段286的较为刚性的材料柔软的材料构成(例如，弯曲端部部分段280、282可由弹性模量(Ec)大致小于直线部分段286的弹性模量(Es)的材料构成)。不管用于构成径向锁定装置270的材料如何，径向锁定装置270必须具有足够的柔性，以便可将其安装到凹口224(图18)中和从凹口224中取出。

另外，图21所示的径向锁定装置270可包括与多个周向致动装置相连并由其驱动的一个以上的部分段(例如，两个半部或多个部分段)。径向锁定装置270还可包括多个由柔性带连接的分离模块或挡块。模块之间间隔有间隙，并可选择间隔距离，以便使径向锁定装置270具有所需的柔性。

模块和柔性带可包括不同的材料。例如，模块可由基本上为刚性的材料(例如，具有相对较大的弹性模量的材料)制成，例如，材料可包括钢或镍基合金。相反，柔性带可由具有相对较小弹性模量的材料制成，例如，材料可包括钛合金或包括玻璃纤维、碳纤维或其混合材料的pultruded扁材或型材。如上所述，图19-22所示实施例的径向锁定装置可涂覆有例如表面硬化材料(例如，包括碳化钨、氮化硼及公知的其它类似材料)或低摩擦材料(例如，包括聚四氟乙烯及公知的其它类似材料)，以便于例如减小摩擦和磨损并提高部件的寿命。径向锁定装置270的材料成分并不局限于此。

由于图19-22所示实施例减小了罩盖组件的重量并因此而减小了BOP的整体重量，因此是优选的。而且，可将旧的BOP改进为包括径向锁定机构。

用于罩盖组件的旋转滑台

如图1所示，本发明的另一个重要部件是配合连接到杆70和每个罩盖组件14上的旋转滑台74。如前所述，罩盖组件14连接到旋转滑台74上，且旋转滑台74与杆70滑动接合。旋转滑台74适合于使罩盖组件14在其轴向中心线附近旋转，以便于维修时可接近闸板(未示出)和罩盖组件14与BOP本体12的内部部件以及更换闸板等。

图23和24示出了旋转滑台74的实施例。旋转滑台74包括旋转滑动固定杆76和转盘78。旋转滑动固定杆76与杆70滑动连接。旋转滑动固定杆76和杆70之间的滑动连接可通过例如连接到旋转滑动固定杆76上的直线轴承87来实现。但是，本发明还可采用公知的其它滑动连接结构来实现滑动连接。而且，本发明可采用衬套(未示出)或直线轴承87与衬套(未示出)的组合。转盘78可转动地与旋转滑动固定杆76相连，并配合连接到罩盖组件14的上表面75上。旋转滑台74与罩盖组件14的配合连接基本上是在罩盖组件14的轴向中心线上。

杆70设计成具有足够的长度，以允许罩盖组件14与BOP本体12脱开并滑动离开BOP本体12，直到闸板(未示出)完全位于侧通道20的外侧。而且，旋转滑台74配合连接到罩盖组件14的上表面75上的一个连接点82，选择最优的连接点82使连接点82基本上靠近罩盖组件14的质心。使连接点82基本上靠近质心可减小转动罩盖组件14所需的力，并且还减小了转盘78所承受的弯曲应力。

转盘78还可包括轴承85。例如，轴承85可配合连接到旋转滑动固定杆76上，并适合于承受由罩盖组件14转动所产生的径向载荷和推力载荷。轴承85可包括例如一个组合的径向轴承和推力轴承(例如，锥形滚子轴承)。另外，轴承85可包括例如一个承受径向载荷的滚子轴承和一个承受轴向载荷的止推垫圈。但是，本发明还可采用公知的其它种类的轴承结构应用在转盘78中。

当闸板(未示出)完全位于侧通道20以外时，罩盖组件14可绕转盘78的旋转轴线转动，从而可接近闸板(未示出)和侧通道20来进行维修、检测及类似的工作。在图23和24所示实施例中，下罩盖组件14相对于BOP本体12大约转动了90°，而上罩盖组件14仍与BOP本体12锁定接合。从图中可清楚地看到闸板止动端80。

图25是BOP10的顶部视图，一个罩盖组件14已与BOP本体12脱开并大约转动了90°。如图所示，可清楚地看到闸板止动端80，并可从竖直方向接近。由于包括铰链的现有技术罩盖通常是绕罩盖门的一条边进行转动，因此，可竖直接近是非常大的一个优点。因此，如果例如松开螺栓并转动开启下BOP罩盖，由于上BOP罩盖本体碍事而不能沿竖直方向接近闸板。竖直接近闸板是非常重要的，因为这可更为方便地维修和更换闸板，从而减少维修BOP所需的时间并提高维修人员的安全水平。另外，竖直接近例如可对下BOP罩盖进行维修，而同时将上罩盖锁定就位(参见图23-25)。

罩盖组件14也可相对于侧通道20(图1)的轴线沿另一个方向旋转大约90°，从而可转动大约180°。但是，在其它实施例中，可设计成允许转动超过180°或小于180°。旋转滑台74的转动范围也并不是为了对本

发明的范围进行限制。

由于旋转滑台74简化了罩盖组件14的结构和连接方式，因此是优选的。例如，现有技术的铰链通常较复杂，难于制造且较为昂贵。另外，由于现有技术的铰链需要对绕距离罩盖质心有一定距离的竖直轴线的BOP罩盖的整个重量进行承载，因此必须坚固耐用。因此，作用于铰链的弯曲力矩非常的大，且铰链变形会引起罩盖“下垂”。

尽管上面已对本发明有限数目的实施例进行了描述，但对于本领域的技术人员，可得益于上述内容而得出其它的实施方式，而这也不会脱离本发明的范围。因此，本发明的范围应当只由所附的权利要求书来限定。

Claims (29)

1.一种用于防喷装置罩盖的转动台，该转动台包括：

一个滑动固定杆，该滑动固定杆可滑动地与防喷装置本体相连，并适合于沿防喷装置本体的侧开口的轴线运动；和

一个与固定杆和罩盖相连的转盘，该转盘适合于在罩盖与防喷装置本体脱开时使罩盖转动。

2.根据权利要求1所述的转动台，其特征在于，滑动固定杆可滑动地与连接到防喷装置本体上的至少一个杆相连。

3.根据权利要求2所述的转动台，其特征在于，可滑动的连接结构还包括设置在滑动固定杆和所述至少一个杆之间的直线轴承。

4.根据权利要求2所述的转动台，其特征在于，可滑动的连接结构还包括设置在滑动固定杆和所述至少一个杆之间的衬套。

5.根据权利要求1所述的转动台，其特征在于，转盘在罩盖质心附近与罩盖相连。

6.根据权利要求1所述的转动台，其特征在于，转盘在罩盖轴向中心线附近与罩盖相连。

7.根据权利要求1所述的转动台，其特征在于，罩盖的转动使得可竖直地接近防喷装置的闸板。

8.根据权利要求1所述的转动台，其还包括设置在滑动固定杆和转盘之间的轴承。

9.根据权利要求8所述的转动台，其特征在于，轴承包括径向轴承。

10.根据权利要求8所述的转动台，其特征在于，轴承包括止推轴承。

11.根据权利要求8所述的转动台，其特征在于，轴承包括径向轴承和止推轴承的组合。

12.一种用于防喷装置罩盖的转动台，其包括：

至少一个连接到防喷装置本体上的杆；

一滑动固定杆，其可滑动地与所述至少一个杆相连，并适合于沿防喷装置本体的侧开口的轴线运动；和

一与滑动固定杆相连的转盘，该转盘适合于在罩盖与防喷装置本体脱开时使罩盖转动。

13.根据权利要求12所述的转动台，其特征在于，罩盖的转动使得可竖直地接近防喷装置的闸板。

14.根据权利要求12所述的转动台，其特征在于，转盘还包括设置在滑动固定杆和转盘之间的轴承。

15.根据权利要求12所述的转动台，其特征在于，转盘在单盖质心附近与罩盖相连。

16.根据权利要求12所述的转动台，其特征在于，转盘在罩盖轴向中心线附近与罩盖相连。

17.根据权利要求12所述的转动台，其特征在于，可滑动的连接结构还包括设置在滑动固定杆和所述至少一个杆之间的直线轴承。

18.根据权利要求12所述的转动台，其特征在于，可滑动的连接结构还包括设置在滑动固定杆和所述至少一个杆之间的衬套。

19.一种用于接近配合连接到防喷装置罩盖上的闸板的方法，该方法包括：

使罩盖与防喷装置本体脱开；

沿平行于本体侧开口轴线的方向轴向滑动罩盖使其离开本体；

使罩盖相对于本体转动，且转动是绕一条与罩盖轴向中心线相交的罩盖转动轴线进行的；和

竖直地接近闸板。

20.根据权利要求19所述的方法，其还包括：

将一个滑动固定杆滑动地连接到与防喷装置本体相连的至少一个杆上；

将一个转盘旋转地连接到滑动固定杆上；和

将转盘连接到罩盖上。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，转盘连接在罩盖质心附近。

22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，转盘连接在罩盖轴向中心线附近。

23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，可旋转的连接还包括设置在转盘和滑动固定杆之间的轴承。

24.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，可滑动的连接还包括设置在滑动固定杆和所述至少一个杆之间的直线轴承。

25.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，可滑动的连接还包括设置在滑动固定杆和所述至少一个杆之间的衬套。

26.一种用于接近设置在防喷装置罩盖中的闸板的方法，该方法包括：

将一个滑动固定杆滑动地连接到与防喷装置本体相连的至少一个杆上，滑动固定杆适合于沿防喷装置本体侧开口的轴线运动；

将一个转盘旋转地连接到滑动固定杆上；

将转盘连接到罩盖上；和

使罩盖相对于本体转动，从而竖直地接近闸板。

27.一种用于防喷装置罩盖的转动台，该转动台包括：

与防喷装置本体相连的滑动装置；和

与滑动装置和罩盖相连的转动装置，

其特征在于，滑动装置可使罩盖相对于本体沿本体侧开口轴线滑动，且转动装置可使罩盖相对于本体转动，这种转动可竖直地接近防喷装置的闸板。

28.根据权利要求27所述的转动台，其还包括使转动装置在罩盖质心附近与罩盖相连。

29.根据权利要求27所述的转动台，其还包括使转动装置在罩盖轴向中心线附近与罩盖相连。

Images