KR101041507B1 - 보닛 로킹장치 및 보닛을 분출방지장치에 로킹하는 방법 - Google Patents

Abstract

보닛 로킹장치가 개시된다. 이 장치는 보닛 주위에 배치되고, 분출방지장치의 본체에 배치된 대응하는 레이디얼 로크와 결합하도록 구성된 세그먼트형 레이디얼 로크와; 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트를 로킹위치로 바이어스하도록 구성된 적어도 하나의 스프링과; 보닛 주위에 배치된 적어도 하나의 백업 슬리브를 포함하고, 백업 슬리브의 적어도 일 부분은 분출방지장치의 상기 본체에 배치된 대응하는 레이디얼 로크에 대한 세그먼트형 레이디얼 로크의 결합을 고정하도록 구성된다. 또한 분출방지장치에 보닛을 로킹하는 방법이 개시된다. 이 방법은 세그먼트형 레이디얼 로크를 보닛 주위에 조립하여, 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트가 로킹위치 쪽으로 바이어스되게 하는 단계와; 보닛을 분출방지장치의 개구로 삽입시켜, 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트가 반경방향 외측으로 확장하여 분출방지장치에 배치된 대응하는 레이디얼 로크와 결합할 때까지, 세그먼트형 레이디얼 로크의 외측면이 개구의 표면과 접촉하고, 이에 의해 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트를 반경방향 내측으로 이동시키는 단계와; 백업 슬리브의 적어도 일 부분이 세그먼트형 레이디얼 로크의 반경방향 내측에 있는 위치로 백업 슬리브를 위치시키는 단계를 포함한다.

Description

보닛 로킹장치 및 보닛을 분출방지장치에 로킹하는 방법{BONNET LOCKING APPARATUS AND METHOD OF LOCKING A BONNET TO A BLOWOUT PREVENTOR}

본 출원은 2005년 5월 6일자 미국출원 11/124,633의 CIP출원이다. 미국출원 11/124,633은 2002년 12월 17일자 미국출원 10/322,038의 CIP출원이고, 미국출원 10/322,038은 2001년 5월 4일자 미국출원 09/849,218(미국특허 6,510,897)의 CIP출원이다. 이 출원들 및 특허는 명시적으로 그 전체에 있어서 본 명세서에 참고로 통합된다.

본 발명은 오일 및 개스 산업에서 사용되는 분출방지장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 신규한 보닛 고정(securing) 메커니즘을 갖는 분출방지장치에 관한 것이다.

적절한 제어는 오일 및 개스 탐사의 중요한 측면이다. 예를 들어, 오일 및 개스 탐사에서 유정을 시추할 때, 장비들은 시추 작업에 관련된 인부나 설비에 해를 주지 않도록 정확한 자리에 놓여야 한다. 그러한 제어장치의 하나가 분출방지장치(blowout preventer: BOP)로서 알려져 있다.

분출방지장치는 일반적으로 시추공을 밀봉하는데 사용된다. 예컨대, 오일이나 개스 탐사에서 유정을 시추하는 것은 다양한 지표 아래의 지질학적인 구조, 또는 '층'을 뚫는 과정을 포함한다. 각각의 층은 일반적으로 예컨대 혈암(shale), 사 암(sandstone), 석회암(limestone) 등과 같은 특정한 지질학적인 조성을 포함한다. 각각의 층은 서로 다른 형성 압력으로 갇힌 유체 또는 기체를 포함할 수 있고, 이 형성 압력은 깊이가 증가함에 따라 증가한다. 시추공 내의 압력은 일반적으로, 예컨대 시추공 내의 시추이수(drilling mud)의 밀도를 증가시키거나 유정 표면의 펌프 압력을 증가시킴에 의하여 적어도 형성 압력의 균형을 맞추도록 조절된다.

시추 작업 중에 시추공 내의 압력보다 실질적으로 높은 형성 압력을 가진 층을 시추공이 관통하는 경우가 있다. 이런 일이 생기면, 시추공은 '킥을 잡았다(have taken a kick)'고 칭해진다. 킥과 관련된 압력 증가는 일반적으로 시추공 내로 (액체, 기체 또는 이들의 조합일 수 있는) 형성 유체가 유입됨에 의해 발생한다. 상대적으로 고압인 킥은 시추공 업홀(uphole) 내의 유입점으로부터 (고압 영역으로부터 저압 영역으로) 전파된다. 만일 킥이 표면에 도달되도록 허용된다면, 시추유체, 시추공구 및 다른 시추 구조물들이 시추공으로부터 분출될 수 있다. 이러한 분출은 종종 (예컨대 시추 릭(drilling rig)을 포함한) 시추설비의 비극적인 파괴로 이어지고, 릭 인부의 실질적인 상해나 사망을 초래한다.

분출 위험으로 인해 분출방지장치는 킥이 적절히 제어되고 시스템으로부터 '순환'되도록 보통 심해 시추 설비에서 표면 또는 해저에 설치된다. 분출방지장치는 적극적인 수단이 킥을 제어하기 위해 취해질 때까지 시추공 내부를 효과적으로 밀봉하도록 작동할 수 있다. 여러 타입의 분출방지장치가 있는데, 가장 흔한 것은 고리형(annular) 분출방지장치와 램형(ram-type) 분출방지장치이다.

고리형 분출방지장치는 통상적으로 시추파이프 및 시추공구들을 감싸고 시추 공을 완전히 밀봉하도록 작동할 수 있는 (예컨대, 팽창할 수 있는) 고리형 엘라스토머 '패커(packers)'를 포함한다. 두 번째 타입인 램형 분출방지장치는 통상적으로 본체와 적어도 두 개의 대향 배치된 보닛을 포함한다. 보닛은 일반적으로 그 외주에서 예컨대 볼트에 의해 본체에 고정된다. 선택적으로, 보닛은 힌지와 볼트로 본체에 고정될 수 있고, 이에 의해 보닛이 유지보수 접근을 위해 옆으로 회전할 수 있다.

각 보닛의 내부에는 피스톤 작동 램이 있다. 램은 (작동 시, 시추파이프와 시추공구를 결합 및 포위하고 시추공을 밀봉하도록 움직이는) 파이프 램이거나 (작동 시, 시추공 내의 시추파이프나 시추공구를 결합 및 물리적으로 전단하도록 움직이는) 쉬어(shear) 램일 수 있다. 파이프 램이든 쉬어 램이든, 램은 보통 서로 대향 배치되고, 시추공을 완전히 밀봉하도록 시추공 중심 근처에서 서로에 대해 밀봉된다.

오일 및 개스 유정 시추에 사용되는 다른 공구와 마찬가지로 분출방지장치도 정기적으로 유지보수 되어야 한다. 예컨대, 분출방지장치는 보닛과 BOP 본체 사이에 고압 시일을 포함한다. 많은 경우에 고압 시일은 엘라스토머 시일이다. 엘라스토머 시일은 예컨대 시추공 내의 시추유체와의 화학 반응에 의해 찢어지거나 영구 변형되거나 열화되지 않도록 규칙적으로 점검되어야 한다. 더욱이, 서로 다른 유정 제어 옵션을 제공하기 위해 파이프 램과 쉬어 램은 서로 교체되는 것이 종종 바람직하다. 따라서 분출방지장치는 램과 같은 내부 구성요소가 접근되어 유지보수 되도록 쉽게 분리 가능한 보닛을 포함하는 것이 중요하다.

유지보수가 용이한 분출방지장치를 개발하는 것은 어려운 일이다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 보닛은 보통 볼트나 힌지와 볼트의 조합에 의해 BOP 본체에 결합된다. 볼트는 보닛 도어와 BOP 본체 사이에 시일을 유지하기 위해 높은 토크를 받아야 한다. 보닛과 BOP 본체 사이의 시일은 일반적으로 페이스 시일(face seal)로서 시추공 내에 존재하는 매우 높은 압력을 견딜 수 있어야 한다.

결국 BOP 본체 내부에 접근하기 위해서는 보닛 도어와 보닛을 설치 및 제거하기 위한 특별한 공구와 설비가 필요하다. 보닛 도어를 BOP 본체에 연결하는 볼트를 체결 및 분리하는 데 걸리는 시간은 릭의 정지를 초래하여, 비경제성과 비효율성을 초래한다. 더욱이, 보닛도어를 BOP 본체에 결합시키는 충분한 힘을 제공하기 위해서는 실질적으로 대형인 볼트와 보닛 도어 외주의 거의 완전한 '볼트 써클'이 필요한 것이 일반적이다. 볼트와 볼트 써클의 크기는 BOP의 '적층 높이(stack height)'를 증가시킬 수 있다. (여러 대의 분출방지장치가 수직으로 설치된 경우) 적층식 분출방지장치를 작동시키는 것이 통상의 실무이고, 최소화된 적층높이가 시추 동작 시에 바람직하다.

적층 높이와 분출방지장치의 내부에 접근하는 시간을 감소시키기 위한 다양한 시도가 행해졌다. Morrill의 미국특허 5,655,745는 보닛 도어와 BOP 본체 사이에 페이스 시일을 제거한 압력식 시일 캐리어를 개시한다. 이 특허는 보닛을 본체에 결합하기 위해 크기와 개수가 작은 볼트와 덜 완전한 볼트 써클의 사용을 가능케 한다. 더욱이 이 특허는 힌지가 볼트의 적어도 일부를 대신하여 사용될 수 있는 구성을 보여준다.

Brugman 등의 미국특허 5,897,094는 보닛을 BOP 본체에 고정하기 위한 상부 및 하부 커넥터 바를 포함하는 개선된 BOP 도어 결합을 개시한다. 이 특허의 개선된 BOP 도어 결합은 보닛을 BOP에 결합하기 위해 볼트를 사용하지 않고 BOP의 적층 높이를 최소화하는 디자인을 개시한다.

따라서 BOP의 유지보수 및 램의 교체를 위해 BOP의 용이한 접근을 제공하는 안전한 보닛 로킹장치가 필요하다.

일 측면에서, 본 발명은 보닛 주위에 배치되고, 분출방지장치의 본체에 배치된 대응하는 레이디얼 로크와 결합하도록 구성된 세그먼트형 레이디얼 로크와; 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트를 로킹위치로 바이어스하도록 구성된 적어도 하나의 스프링과; 상기 보닛 주위에 배치된 적어도 하나의 백업 슬리브를 포함하고, 상기 백업 슬리브의 적어도 일 부분은 상기 분출방지장치의 상기 본체에 배치된 상기 대응하는 레이디얼 로크에 대한 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 결합을 고정하도록 구성된 보닛 로킹장치에 관련된다.

다른 측면에서, 본 발명은 보닛 주위에 배치되고, 분출방지장치의 본체에 배치된 대응하는 레이디얼 로크와 결합하도록 구성된 세그먼트형 레이디얼 로크와; 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트를 로킹해제위치로 바이어스하도록 구성된 적어도 하나의 스프링과; 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 제1세그먼트를 확장시켜 상기 분출방지장치의 상기 본체에 배치된 상기 대응하는 레이디얼 로크와 결합시키도록 구성된 액튜에이터 슬리브의 제1작동부재와; 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 제2세그먼트를 확장시켜 상기 분출방지장치의 상기 본체에 배치된 상기 대응하는 레이디얼 로크와 결합시키도록 구성된 상기 액튜에이터 슬리브의 제2작동부재를 포함하는 보닛 로킹장치에 관련된다.

다른 측면에서, 본 발명은 보닛을 분출방지장치에 로킹하는 방법에 있어서, 세그먼트형 레이디얼 로크를 보닛 주위에 조립하여, 상기 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트가 로킹위치 쪽으로 바이어스되게 하는 단계와; 상기 보닛을 상기 분출방지장치의 개구로 삽입시켜, 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트가 반경방향 외측으로 확장하여 상기 분출방지장치에 배치된 대응하는 레이디얼 로크와 결합할 때까지, 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 외측면이 상기 개구의 표면과 접촉하고, 이에 의해 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트를 반경방향 내측으로 이동시키는 단계와; 백업 슬리브의 적어도 일 부분이 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 반경방향 내측에 있는 위치로 상기 백업 슬리브를 위치시키는 단계를 포함하는 방법에 관련된다.

다른 측면에서, 본 발명은 보닛을 분출방지장치에 로킹시키는 방법에 있어서, 보닛 주위에 배치된 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트를 로킹해제위치 쪽으로 바이어스시키는 단계와; 상기 세그먼트형 레이디얼 로크가 상기 분출방지장치에 배치된 대응하는 레이디얼 로크에 반경방향으로 인접할 때까지 상기 보닛을 상기 분출방지장치의 개구로 삽입시키는 단계와; 제1작동부재를 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 제1세그먼트와 접촉하게 위치시켜, 상기 제1작동부재의 적어도 일 부분이 로킹해제위치 쪽으로 바이어스된 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 상기 제1세그먼트를 반경방향 외측으로 확장시켜 상기 분출방지장치의 상기 대응하는 레이디얼 로크와 결합시키는 단계와; 제2작동부재를 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 제2세그먼트와 접촉하게 위치시켜, 상기 제2작동부재의 적어도 일 부분이 로킹해제위치 쪽으로 바이어스된 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 상기 제2세그먼트를 반경방향 외측으로 확장시켜 상기 분출방지장치의 상기 대응하는 레이디얼 로크와 결합시키는 단계를 포함하는 방법에 관련된다.

본 발명의 다른 측면들과 장점들은 후술하는 설명과 첨부 청구범위에 의해 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예를 포함하는 BOP의 부분 분리 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 실시예의 일부를 도시한 확대도.

도 3은 레이디얼 로크 변위장치의 실시예를 보인 도면.

도 4는 레이디얼 로크 변위장치의 다른 실시예를 보인 도면.

도 5는 레이디얼 로크가 보닛의 일부에 핀 결합된, 본 발명의 실시예를 보인 도면.

도 6A-6C는 둘, 넷 및 복수의 세그먼트를 각각 포함하는 레이디얼 로크의 실시예를 보인 도면들.

도 7은 노치형 서펜타인 레이디얼 로크의 실시예를 보인 도면.

도 8은 본 발명의 실시예에 사용된 로킹 메커니즘의 실시예를 보인 도면.

도 9는 본 발명의 실시예에 사용된 로킹 메커니즘의 실시예를 보인 도면.

도 10은 본 발명의 실시예에 사용된 로킹 메커니즘의 실시예를 보인 도면.

도 11은 본 발명의 실시예에 사용된 고압 시일의 실시예를 보인 도면.

도 12는 본 발명의 실시예에 사용된 고압 시일의 실시예를 보인 도면.

도 13은 본 발명의 실시예에 사용된 고압 시일의 실시예를 보인 도면.

도 14는 본 발명의 실시예에 사용된 고압 시일의 실시예를 보인 도면.

도 15는 본 발명의 실시예에 사용된 고압 시일의 실시예를 보인 도면.

도 16은 레이디얼 로크가 BOP 본체의 측면 통로 내의 홈에 배치된, 본 발명의 실시예를 보인 도면.

도 17은 두 개의 반쪽 세그먼트를 포함하는 레이디얼 로크의 실시예를 보인 도면.

도 18은 네 개의 세그먼트를 포함하는 레이디얼 로크의 실시예를 보인 도면.

도 19는 복수의 절취부를 포함하는 레이디얼 로크의 실시예를 보인 도면.

도 20은 계단식 절취부를 포함하는 레이디얼 로크의 실시예를 보인 도면.

도 21A-21B는 레이디얼 로크의 실시예를 보인 도면.

도 22A-22B는 레이디얼 로크의 실시예를 보인 도면.

도 23은 본 발명의 일 측면에 사용된 스위블 슬라이드 마운트의 실시예를 보인 측면 사시도.

도 24는 본 발명의 일 측면에 사용된 스위블 슬라이드 마운트의 실시예를 보인 정면 사시도.

도 25는 본 발명의 일 측면에 사용된 스위블 슬라이드 마운트의 실시예를 보인 평면도.

도 26은 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 측면 사시도.

도 27A는 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 평면도.

도 27B는 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 정면도.

도 27C는 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 평면도.

도 28A는 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 평면도.

도 28B는 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 정면도.

도 28C는 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 평면도.

도 28D는 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 정면도.

도 29A는 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 평면도.

도 29B는 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 측면도.

도 29C는 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 정면도.

도 29D는 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 평면도.

도 30A는 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 평면도.

도 30B는 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 평면도.

도 30C는 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 평면도.

도 31A는 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 평면도.

도 31B는 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 평면도.

도 32는 본 발명의 일 측면에 사용된 보닛 마운트의 실시예를 보인 정면도.

도 1에 본 발명의 일 실시예가 도시되어 있다. 램형 분출방지장치(BOP)(10)는 BOP 본체(12)와, 대향 배치된 보닛 어셈블리(14)를 포함한다. BOP 본체(12)는 BOP(10)를 예컨대 다른 BOP 또는 시추공구에 결합시키기 위한 (예컨대 플랜지일 수 있는) 커플링(16)을 BOP 본체(12)의 상면 및 하면에 더 포함한다. BOP 본체(12)는 예컨대 오일이나 개스 유정을 시추하는데 사용되는 시추유체, 시추파이프, 시추공구 등의 통로가 되는 내부 구멍(18)을 포함한다. BOP 본체(12)는 복수의 측면 통로(20)를 더 포함한다. 각각의 측면 통로(20)는 전체적으로 보닛 어셈블리(14)에 결합되도록 적합화된다.

보닛 어셈블리(14)는 도 1에 도시된 바와 같이 통상적으로 대향하는 쌍으로 BOP 본체(12)에 결합된다. 각각의 보닛 어셈블리(14)는 보닛 어셈블리(14)를 BOP 본체(12)에 밀봉시키고 램 피스톤(22)을 보닛 어셈블리(14) 내에서 작동시키도록 적합화된 복수의 구성요소를 더 포함한다. 보닛 어셈블리(14)의 구성요소는 램 피스톤(22)의 이동을 위한 통로를 포함한다.

각각의 보닛 어셈블리(14)는 전체적으로 유사한 구성요소를 포함한다. 각각의 보닛 어셈블리(14)는 별도의 구별되는 BOP(10)의 부품이지만, 그 동작과 구조는 유사하다. 따라서 BOP(10) 및 보닛 어셈블리(14)의 동작에 대한 설명을 단순화시키기 위해 하나의 보닛 어셈블리(14)의 구성과 동작을 상세히 설명하기로 한다. 각 보닛 어셈블리(14)가 유사한 방식으로 작동한다는 것, 그리고 예컨대 대향하는 보닛 어셈블리들(14)이 보통 통합된 방식으로 작동한다는 것이 이해돼야 한다.

하나의 보닛 어셈블리(14)의 설명을 계속하면, 피스톤(22)은 예컨대 파이프 램 또는 쉬어 램일 수 있는 램(미도시)에 결합되도록 적합화된다. 각각의 램 피스톤(22)은, BOP 본체(12)에 전체적으로 직교하는 방향으로 보닛 어셈블리(14) 내에서 램 피스톤(22)을 축방향으로 변위시키도록 적합화된 램 액튜에이터 실린더(24)와 결합된다. BOP 본체(12)의 축방향은 (전체적으로 시추공 축에 평행한) 내부 구멍(18)의 수직축으로서 전체적으로 정의된다. 램(미도시)은 전체적으로 램 피스톤(22)에 결합된다. 만일 램이 쉬어 램이라면, 램 피스톤(22)의 축방향 변위는 램을 내부 구멍(18) 속으로 이동시켜 BOP(10)의 반대편에 위치한 보닛 어셈블리(14) 내의 램 피스톤(22)에 결합된 대응 램(미도시)과 접촉하게 한다.

이와 달리 램이 파이프 램이라면, 램 피스톤의 축방향 변위는 전체적으로 램을 내부 구멍(18) 속으로 이동시켜 대응 램과, 그리고 시추공 내에 존재하는 시추파이프 및/또는 시추공구와 접촉하게 한다. 따라서 램 액튜에이터 실린더(24)의 작동은 램 피스톤(22)을 변위시켜 BOP 본체(12)의 내부 구멍(18)을 통해 시추유체 및/또는 형성 유체가 흐르는 것을 막는 위치로 램을 이동시킨다. 이때 유체가 시추공(미도시) 속으로 또는 시추공 밖으로 흐르는 것을 방지하는 고압 시일을 형성하게 된다.

램 액튜에이터 실린더(24)는 예컨대 유압 액튜에이터일 수 있는 액튜에이터(26)를 더 포함한다. 그러나 기술분야에서 공지된 다른 타입의 액튜에이터도 본 발명에 사용될 수 있다. 설명의 편의상, '유체'는 기체, 액체 또는 그들의 조합으로 정의될 수 있다.

예컨대, 램이 파이프 램이라면, 램 피스톤(22)의 작동은 BOP 본체(12)의 내부 구멍(18)를 통과하는 시추파이프나 시추공구 주변을 밀봉하는 위치로 램을 이동시킨다. 만일 램이 쉬어 램이라면, 램 피스톤(22)의 작동은 BOP 본체(12)의 내부 구멍(18)을 통과하는 시추파이프나 시추공구를 전단하여 내부 구멍을 밀봉하는 위치로 램을 이동시킨다.

보닛을 BOP에 결합시키는 레이디얼 로크 메커니즘

BOP(10)의 중요한 측면은 보닛 어셈블리(14)가 본체(12)에 대해 밀봉되는 메커니즘이다. 도 1은 보닛 어셈블리(14)와 본체(12) 사이에 고압 레이디얼 시일을 제공하도록 설계된 레이디얼 로크 메커니즘(28)을 도시한다. 또는 레이디얼 로크 메커니즘(28)은 보닛 어셈블리(14)와 그 안에 위치한 램(미도시)의 유지보수가 용이하도록 설계된다.

도시된 실시예에서, 측면 통로(20)와, 측면 통로(20)와 측면 통로(20) 안에서 결합되도록 설계된 BOP(10)의 다른 구성요소들은 계란형 또는 실질적으로 타원형으로 도시되어 있다. 계란형 또는 실질적으로 타원형의 형상(예컨대 계란형 단면)은 BOP의 적층 높이를 감소시키는데 도움을 주고, 이에 의해 중량, 재료 및 비용을 최소화한다. 그러나 원형과 같은 다른 형상도 본 발명에 사용되도록 적합화된다. 따라서 본 발명의 범위는 도면에 도시된 실시예에 한정될 수 없다.

레이디얼 로크 메크니즘(28)은 보닛 어셈블리(14) 안에 그리고 본체(12)의 측면 통로(20) 안에 위치한다. 본 실시예에서, 레이디얼 로크 메크니즘(28)은 보닛 바디(30)에 위치한 보닛 시일(29)과, 레이디얼 로크(32)와, 레이디얼 로크 변위장치(34)와, 보닛 도어(36)와, 로크 액튜에이터(38)를 포함한다. 보닛 시일(29)은 측면 통로(20) 근처에서 보닛 바디(30)를 BOP 본체(12)에 대해 상호 작용적으로 밀봉한다. 보닛 시일(29)은 본체(12)의 내부 구멍(18)로부터의 유체가 측면 통로(20)을 경유하여 유출하는 것을 방지하는 고압 시일을 포함한다. 이하 보닛 시일(29)의 다양한 실시예를 설명한다.

보닛 시일(29)이 보닛 바디(30)와 BOP 본체(12) 사이에 형성될 때, 보닛 바디(30)는 설치 위치에 있고, BOP 본체(12) 근처에서 적어도 부분적으로 측면 통로(20) 내에 위치한다. 보닛 시일(29)이 고압 시일이기 때문에 레이디얼 로크 메커니즘(28)은 견고해야 하고 내부 구멍(18) 내에 존재하는 매우 높은 압력을 견딜 수 있어야 한다.

도 1에 도시된 실시예는 보닛 어셈블리(14)를 (그리고 결과적으로 보닛 시일(29)을) 제위치에 로킹시키기 위한 신규한 메커니즘을 포함한다. 도 2를 참조하면, 레이디얼 로크(32)는 보닛 바디(30)의 외측면(40) 상에 끼워맞춤 되고 보닛 바디(30)의 실링 단부에 인접한 위치로 슬라이딩 되도록 적합화된 직경을 갖는다. 도 2에 도시된 레이디얼 로크(32)는 중앙 절취부(46)에 의해 분리된 두 개의 반쪽 세그먼트를 포함한다. 그러나 레이디얼 로크(32)는 부가적인 세그먼트를 포함할 수 있고, 도 2에 도시된 실시예는 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 이하 레이디얼 로크(32)의 다른 실시예들을 상세히 설명한다.

레이디얼 로크 변위장치(34) 또한 보닛 바디(30)의 외측면(40) 상에 끼워맞춤 되도록 적합화된 직경을 갖는다. 또한 레이디얼 로크 변위장치(34)는 레이디얼 로크(32)의 내경(50)으로 끼워맞춤 되도록 적합화된 외경 상에 쐐기면(48)을 더 포함한다. 또한 레이디얼 로크 변위장치(34)는 BOP 본체(12)의 외측면(54)에 접촉하도록 적합화된 내측면(56)을 더 포함한다. 설치 위치에서, 보닛 바디(30)와 레이디얼 로크(32)와 레이디얼 로크 변위장치(34)는 BOP 본체(12)와 보닛 도어(36) 사이에 위치한다. 보닛 도어(36)의 내측면(52)은 BOP 본체(12)의 외측면(54)에 접촉하도록 적합화된다. 보닛 도어(36)와 BOP 본체(12) 사이의 결합은 고정되지 않는다. (예컨대, 보닛 도어(36)는 BOP 본체(12)에 볼트로 결합되지 않는다.)

도 1을 참조하면, 보닛 어셈블리(14)는 스위블 슬라이드 마운트(74)를 통해 적어도 하나의 로드(70)와 슬라이딩 결합되도록 적합화된다. (두 개의 로드(70)가 스위블 슬라이드 마운트(74)를 통해 도 1의 각각의 보닛 어셈블리(14)와 슬라이딩 가능하게 결합된 것을 보라.) 슬라이딩 가능한 결합의 결과, 보닛 어셈블리(14)는 로드(70)를 따라 슬라이딩할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 슬라이딩 가능한 결합은 보닛 어셈블리(14)를 BOP 본체(12)와 로킹 및 실링 결합되게 또는 결합 해제되게 이동시킨다.

로크 액튜에이터(38)는 볼트, 접착제, 용접, 나사결합 또는 기술분야에서 공지된 유사한 수단을 포함하는 고정된 또는 분리 가능한 결합 방법으로 보닛 도어(36)와 결합된다. 또한 로크 액튜에이터(38)는 유사한 방식으로 레이디얼 로크 변위장치(34)와도 상호 작용적으로 결합된다. 부가적으로, 로크 액튜에이터(38)와 레이디얼 로크 변위장치(34) 사이의 결합은 단순한 접촉 결합일 수 있다. 도 1에 도시된 실시예가 각각의 보닛 도어(36)에 결합된 두 개의 로크 액튜에이터(38)를 도시하고 있음을 보라. 그러나, 단일의 또는 복수의 로크 액튜에이터(38)가 본 발명에 사용될 수 있다. 도시된 로크 액튜에이터(38)는 일반적으로 유압 실린더이지만, 기술분야에서 공지된 (예컨대 공압 액튜에이터, 전동 모터 등의) 다른 타입의 로크 액튜에이터도 본 발명에 사용될 수 있다.

또한 로크 액튜에이터(38)는 수동으로 작동될 수도 있다. 본 실시예에서 도시된 로크 액튜에이터(38)는 일반적으로 예컨대 외부의 전기신호나 압력 유체의 유동 등에 의해 제어된다. 선택적으로, 레이디얼 로크(32)는 예컨대 레버, 레버 시스템, 나사식 액튜에이터 장치, 또는 기술분야에서 공지된 다른 유사한 수단과 같은 수동식 수단에 의해 작동될 수 있다. 나아가 예컨대 로크 액튜에이터(38)가 유압 실린더를 포함한다면, 유압 실린더는 수동식 펌프에 의해 작동될 수 있다. 따라서 레이디얼 로크(32)의 수동식 작동도 본 발명의 범위에 포함된다.

레이디얼 로크 메커니즘(28)을 포함하는 보닛 어셈블리(14)의 완전한 조립도가 도 2에 도시되어 있다. 레이디얼 로크 메크니즘(28)의 동작 중에, 보닛 어셈블리(14)는 처음 로드(70) 상에서 BOP 본체(12) 쪽으로 슬라이딩함에 의하여 BOP 본체(12)에 근접한 위치로 이동한다. 다음, 로크 액튜에이터(38)가 작동하여 레이디얼 로크 변위장치(34)를 BOP 본체(12) 쪽으로 축방향으로 변위시킨다. (변위축은 측면 통로(20)의 축에 상응한다.) 레이디얼 로크 변위장치(34)가 BOP 본체(12) 쪽으로 축방향으로 이동할 때, 쐐기면(48)은 레이디얼 로크(32)의 내경(50)과 접촉하 고, 이에 의해 레이디얼 로크(32)를 방사상 외측 방향으로 (예컨대 측면 통로(20)의 내측 레이디얼 로크면(58) 쪽으로) 이동시킨다. 레이디얼 로크 변위장치(34)의 작동이 완료되면, 레이디얼 로크 변위장치(34)의 내측 코(nose)(60)는 보닛 바디(30)의 로드 쇼울더(load shoulder)(44)에 근접하고, 레이디얼 로크(32)의 외주(62)는 내측 레이디얼 로크면(58)과 로킹 결합된다. 더욱이 후술하는 바와 같이, 레이디얼 로크(32)와 내측 레이디얼 로크면(58)은 모두 경사면을 보통 포함한다(예컨대 도 10 및 도 11에서 설명되는 결합면 참조). 레이디얼 로크(32)가 내측 레이디얼 로크면(58)과 결합할 때, 상기 경사면은 보닛 도어(36)를 축방향으로 내측으로 '끌어당겨' BOP 본체(12)의 외측에 단단하게 접촉시키고 이에 의해 레이디얼 로크 메커니즘(28)의 로킹 결합을 완료하는 축방향의 힘을 제공하도록 설계된다.

레이디얼 로크(32)가 로크 액튜에이터(38) 및 레이디얼 로크 변위장치(34)의 작동에 의해 제자리에 고정될 때, 보닛 바디(30)와 보닛 어셈블리(14)는 예컨대 볼트를 사용하지 않고도 BOP 본체(12)에 대해 축방향으로 제자리에 로킹된다. 그러나 레이디얼 로크(32)가 제자리에 확실히 유지되는 것을 확보하기 위해 본 발명과 조합하여 부가적인 수동식 로킹 메커니즘(미도시)이 사용될 수도 있다. 일단 레이디얼 로크(32)가 예컨대 유압식 작동에 의해 제자리에 고정되면, 핀 또는 나사 기구와 같은 수동식 로크(미도시)가 부가적인 억제장치로서 작동될 수 있다. 고정된 레이디얼 로킹 메크니즘(28)은 보닛 어셈블리(14)를, 따라서 고압 보닛 시일(29)을 제자리에 홀딩시키도록 설계된다. 레이디얼 로크(32)와 고압 보닛 시일(29)은 레이디얼 로크(32)와 BOP 본체(12)의 내측 레이디얼 로크면(58) 사이의 로킹 결합으로 인해 BOP 본체(12)의 내부 구멍(18) 내에 존재하는 높은 압력에 의해 발생하는 높은 힘을 견딜 수 있다.

레이디얼 로크 메커니즘(28)은 (예컨대 내부 구멍(18) 내의 압력이 해제된 후) 로크 액튜에이터(38)의 작동을 반전시킴으로써 결합 해제될 수 있다. 그 결과, 본 발명은 적극적인 결합 해제 시스템을 포함하는 레이디얼 로크 메커니즘(28)을 포함하게 된다. (예컨대, 로크 액튜에이터(38)는 레이디얼 로크 메커니즘(28)을 결합 해제하도록 작동되어야 한다.)

레이디얼 로크(32)를 반경방향으로 변위시키기 위해 사용되는 쐐기면(48)은 여러 실시예 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 일 실시예에서, 레이디얼 로크 변위장치(34)의 쐐기면(48)은 단일의 작동 스텝부(80)를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 다른 실시예에서는, 쐐기면(48)은 이중의 작동 스텝부(82)를 포함할 수 있다. 일반적으로 도 3의 단일 작동 스텝부(80)가 도 4의 이중 작동 스텝부(82)보다 짧은 작동 스트로크를 갖는다는 점을 유의해야 한다. 더욱이 도 3 및 도 4에 도시된 작동 스텝각(84)은 방사상 작동력을 최대화시키고 직선 작동력을 최소화시키기 위해 설계된다. 본 발명의 일 실시예에서, 작동 스텝각(84)은 약 45°이다. 다른 실시예에서는 작동 스텝각(84)이 45°미만이다.

도 5에 도시된 다른 실시예에서, 레이디얼 로크 변위장치(34)는 레이디얼 로크(32)를 보닛 바디(30)의 로드 쇼울더(44)에 접촉 유지시키기 위해 설계된 슬롯(90)과 적어도 하나의 유지 핀(92)을 더 포함한다. 이 실시예에서, 레이디얼 로크(32)는 적어도 하나의 유지 핀(92)에 의해 제자리를 유지하고, 보닛 바디(30)와 레이디얼 로크(32)는 레이디얼 로크(32)가 작동한 후에 고정 관계로 홀딩되어 측면 통로(도 1의 20)의 내측 레이디얼 로크면(도 2의 58)과 로킹 결합한다.

레이디얼 로크(32) 또한 여러 실시예 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 레이디얼 로크(32)는 도 6A에 도시된 바와 같이 방사상 대칭인 두 개의 반쪽 세그먼트를 포함한다. 도 6B에 도시된 다른 실시예에서, 레이디얼 로크(100)는 적어도 두 개의 실질적으로 직선형인 세그먼트(102)와 적어도 두 개의 반원형 엔드 세그먼트(104)로 형성될 수 있다. 도 6C에 도시된 다른 실시예에서, 레이디얼 로크(106)는 실질적으로 직선형인 복수의 세그먼트(108)와 복수의 곡선형 세그먼트(110)로 형성될 수 있다. 도 6B 및 도 6C에 도시된 실시예들은 제1실시예인 도 1 및 도 6A에 도시된 레이디얼 로크(32)와 유사하지만 복수의 세그먼트로 분할된 레이디얼 로크(100, 106)를 필수적으로 포함한다. 레이디얼 로크(100, 106)는 예컨대 고체 레이디얼 로크를 제조한 다음 이를 둘 이상의 세그먼트로 톱 절단함에 의해 제조될 수 있다. 그러나 기술분야에서 공지된 다른 기술이 레이디얼 로크를 제조하기 위해 사용될 수 있다.

도 7에 도시된 다른 실시예에서, 레이디얼 로크(112)는 '서펜타인 벨트(serpentine belt)'와 유사한 노치형 서펜타인 구조(114)로 형성될 수 있다. 레이디얼 로크(112)는 예컨대 단일의 고체 부재로 형성된 후 내주(113)나 외주(116)를 통해 절단(117)된다. 절단부(117)는 레이디얼 로크(112)를 완전히 횡단하거나 단지 부분적인 절단부만 포함할 수 있다. 절단부(117)가 레이디얼 로크(32)를 횡단하는 경우, 개개의 세그먼트들은 플렉시블 밴드(118)에 부착되고, 이에 의해 레이 디얼 로크(32)는 작동 링(도 1의 34)과 함께 작동할 수 있다. 플렉시블 밴드(118)는 레이디얼 로크 변위장치(도 1의 34)에 의해 발생하는 방사상 변위에 응답하여 방사상으로 팽창할 수 있도록 (예컨대, 개개 세그먼트의 탄성계수에 비해) 상대적으로 작은 탄성계수를 갖는 재질을 포함하여 구성될 수 있다. 플렉시블 밴드(118)의 방사상 팽창은 레이디얼 로크(32)와 BOP 본체(12)의 내측 레이디얼 로크면(도 2의 58) 사이의 로킹 결합을 야기한다.

또한 레이디얼 로크(32)와 내측 레이디얼 로킹면(58) 사이의 결합도 다른 실시예들을 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 일 실시예에서, 레이디얼 로크(120)는 단일의 레이디얼 로크 결합면(122)을 포함하는 단일의 프로파일 결합을 포함할 수 있다. 단일의 레이디얼 로크 결합면(122)은 측면 통로(도 1의 20)의 내측 레이디얼 로크면(58) 상에 형성된 BOP 결합면(도 2의 59)과 로킹 결합하도록 설계된다.

도 9에 도시된 다른 실시예에서, 레이디얼 로크(124)는 두 개의 레이디얼 로크 결합면(126)을 포함하는 이중 프로파일 결합을 포함한다. 또한 레이디얼 로크(124)는 복수의 레이디얼 로크 결합면을 포함할 수 있고, 이 레이디얼 로크 결합면은 BOP 본체(도 1의 12)의 측면 통로(20)의 내측 레이디얼 로크면(58) 상에 형성된 대응하는 개수의 BOP 결합면(59)과 로킹 결합하도록 설계된다.

상술한 실시예들에 따른 레이디얼 로크는 레이디얼 로크 결합면과 BOP 결합면(59) 사이의 결합 횡단면적이 최대화되도록 설계된다. 결합 횡단면적을 최대화시킴에 의해, 레이디얼 로크는 BOP(도 1의 10)의 내부 구멍(18)에 존재하는 높은 압력에 대해, 보닛 어셈블리(도 1의 14)을, 그리고 결과적으로 보닛 시일(도 1의 29) 을, 제자리에 확실하게 로킹시킬 수 있다. 또한 전술한 바와 같이, 결합면의 각도는 BOP 본체(12)에 대해 보닛 도어(36)를 확실하게 끌어내고 어떤 실시예에서는 보닛 시일(29)의 작동을 도울 수 있는 축방향의 힘을 발생시키도록 설계된다.

상술한 실시예에 따른 레이디얼 로크 및 결합면은 예컨대 경질금속 재료 및/또는 마찰감소 재료로 코팅될 수 있다. 이 코팅은 예컨대 마모를 방지하는 데 도움을 줄 수 있고, 레이디얼 로크가 레이디얼 로크 메커니즘(도 1의 28)의 작동 및/또는 작동정지 중에 결합면에 들러붙거나 '매달리는(hanging-up)' 것을 방지할 수 있다. 또한 이 코팅은 마찰 및 마모를 감소시켜 레이디얼 로크와 결합면의 수명을 증대시킬 수 있다.

도 10은 로크 링(127)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 레이디얼 로크(127)는 복수의 절취부(128), 복수의 구멍(129) 또는 그들의 조합을 포함한다. 절취부(128) 및/또는 구멍(129)은 레이디얼 로크(127)의 무게 및 면적관성모멘트를 감소시키고, 이에 의해 레이디얼 로크(127)를 방사상 변위시키는데 필요한 작동력을 감소시킨다. 레이디얼 로크(127)에 약간의 탄성변형을 허용하기 위해, 레이디얼 로크(127)는 (예컨대, 강(steel)과 비교할 때) 상대적으로 작은 탄성계수를 갖는 재질로 형성될 수 있다. 이러한 재질로는 티타늄, 베릴륨 코퍼 등이 포함된다. 더욱이, 예컨대 레이디얼 로크(127)의 면적관성모멘트 및 굽힘응력을 더 감소시키기 위하여, 전술한 구성에 더하여, 레이디얼 로크(127)의 형상 변경이 이루어질 수 있다.

상술한 레이디얼 로크는 레이디얼 로크가 형성되는 재질의 탄성한계 내에서 동작하도록 설계된다. 탄성한계 내의 동작에 의해 레이디얼 로크는 영구변형을 피할 수 있다. 영구변형의 결과는 효과의 상실로 이어진다. 따라서 재료 선정 및 결합면의 결합 횡단면적은 레이디얼 로크 메커니즘(28)의 설계에 매우 중요하다.

도 1을 참조하면, 보닛 시일(29)은 BOP 본체(12)의 내부 구멍(18)에 존재하는 높은 압력을 견디고 이에 의해 유체 및/또는 기체가 내부 구멍(18)으로부터 BOP(10) 외부로 유출되는 것을 방지하도록 설계된다. 보닛 시일(29)은 도 13-17에 도시된 여러 실시예들을 포함할 수 있다. 또한 후술하는 시일은 다양한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 시일은 엘라스토머 시일 또는 (금속 시일, PEEK 시일 등의) 비-엘라스토머 시일일 수 있다. 금속 시일은 금속 대 금속 C-링 시일 및/또는 금속 대 금속 립(lip) 시일을 더 포함할 수 있다. 더욱이, 아래 도시된 실링 구조는 시일 타입 및 재료의 조합을 포함할 수 있다. 따라서 시일의 타입, 개수, 그리고 레이디얼 및 페이스 시일을 형성하는데 사용되는 재료는 보닛 시일(29)을 한정하기 위한 것이 아니다.

도 11에 도시된 실시예는 보닛 바디(133)의 방사상 외주(132)에 형성된 보닛 시일(130)을 포함한다. 레이디얼 시일(130)은 보닛 바디(133)의 방사상 외주(132)에 형성된 그루브(136)에 배치된 두 개의 오링(134)를 더 포함한다. 오링(134)은 BOP 본체(12)의 측면 통로(20)의 실링 내주면(138)과 실링 결합한다. 도 11에 도시된 실시예는 두 개의 그루브(136)를 포함하지만, 하나 또는 복수의 그루브도 오링(134)에 사용되기에 적합할 수 있다. 또한, 본 실시예가 두 개의 오링(134)을 도시하고 있지만, 하나 또는 둘 이상의 오링이 본 발명에 사용될 수 있다.

도 12에 도시된 다른 실시예에서, 보닛 시일(140)은 보닛 바디(144)의 외주면(142)에 형성된 그루부(148)에 배치된 적어도 두 개의 패킹 시일(146)을 포함한다. (패킹 시일(146)은 Parker Hannifin, Inc.의 상표 PolyPak으로 시판되는 t-시일, 립 시일 또는 시일일 수 있다.) 패킹 시일(146)은 BOP 바디(12)의 측면 통로(20)의 실링 내주면(150)과 실링 결합한다. 도 12에 도시된 실시예는 두 개의 그루브(148)을 포함하지만, 하나의 그루브 또는 복수의 그루브도 패킹 시일(146)에 사용되기에 적합할 수 있다. 또한 본 실시예가 두 개의 패킹 시일(146)을 도시하고 있지만, 하나 또는 둘 이상의 시일이 본 발명에 사용될 수 있다.

도 13에 도시된 다른 실시예에서, 보닛 시일(152)은 보닛 바디(162)의 외주면(160)에 형성된 그루브(166)에 배치된 레이디얼 시일(154)을 포함한다. 또한 본 실시예는 보닛 바디(162)의 짝 페이스(face)(168)에 형성된 그루브(164)에 배치된 페이스 시일(156)을 더 포함한다. 레이디얼 시일(154)은 BOP 본체(12)의 측면 통로(20)의 실링 내주면(158)과 실링 결합되도록 적합화된다. 페이스 시일(156)은 BOP 본체(12)의 외측 페이스(170)와 실링 결합되도록 적합화된다. 본 실시예에 따른 레이디얼 시일(154)과 페이스 시일(156)은 모두 오링으로서 단일 그루브(166, 164)에 배치된다. 그러나 예컨대 패킹 시일과 같은 다른 타입의 시일과 (적어도 하나의 그루브에 배치된) 복수의 시일이 본 발명에 사용될 수 있다.

도 14에 도시된 다른 실시예에서, 보닛 시일(172)은 시일 캐리어(180)에 형성된 그루브(178)에 배치된 레이디얼 시일(174)을 포함한다. 시일 캐리어(174)는 보닛 바디(184)에 형성된 그루브(182)에 배치되고, 시일 캐리어(180)에 형성된 그 루브(177)에 배치된 페이스 시일(176)을 포함한다. 페이스 시일(176)은 BOP 본체(12)의 짝 페이스(186)와 실링 결합하도록 적합화되고, 레이디얼 시일은 보닛 바디(184)에 형성된 실링 내주면(188)과 실링 결합하도록 적합화된다. 또한 보닛 시일(172)은 시일 캐리어(180)를 BOP 본체(12)의 외측면(186) 쪽으로 변위시켜 페이스 시일(176)을 동력화시키도록 적합화된 동력 메커니즘(190)을 포함할 수 있다. 동력 메커니즘(190)은 예컨대 스프링, 쓰러스트 와셔 또는 유사한 구조체를 포함할 수 있다.

동력 메커니즘(190)은 페이스 시일(176)이 BOP 본체(12)의 외측면(186)과 확실히 접촉하여 고압 시일을 유지하는 것을 돕는다. 그러나 동력 메커니즘(190)은 모든 실시예에서 요구되지는 않는다. 예컨대, 시일 캐리어(180)는 레이디얼 시일(174)과 페이스 시일(176)이 동력 메커니즘(190)의 도움 없이 압력 작동하도록 설계될 수 있다.

동력 메커니즘이 없는 실시예에서, (도 14에 도시된 시일 캐리어(180)와 같은) 시일 캐리어의 직경 및 축방향 두께는 내부 구멍으로부터의 높은 압력이 먼저 시일 캐리어를 BOP 본체의 외측면 쪽으로 이동시키도록 선정된다. 일단 페이스 시일이 외측면과 실링 결합하면, 내부 구멍으로부터의 높은 압력은 레이디얼 시일이 시일 캐리어의 그루브와 실링 결합할 때까지 시일 캐리어를 반경방향으로 팽창시킨다. 본 발명의 양수인에게 양도된 Morril의 미국특허 5,225,890에 유사한 디자인이 개시되어 있다. 이 특허는 상기 시일 캐리어에 필요한 형태를 명시적으로 개시하고 있다.

도 14에 도시된 실시예에서, 페이스 시일(176) 및 레이디얼 시일(174)은 예컨대 오링, 패킹 시일 또는 기술분야에서 공지된 다른 고압 시일일 수 있다. 또한 도 14는 단일의 그루브에 배치된 단일의 시일만 도시한다. 그러나 복수의 시일, 복수의 그루브 또는 이들의 조합도 본 발명에 사용될 수 있다.

도 15에 도시된 다른 실시예에서, 앞의 실시예에서 도시된 바와 같은 시일 캐리어(192)는 보닛 바디(200)의 외측면(198) 상의 그루브(196)에 배치된 백업 시일(194)와 결합하여 사용된다. 백업 시일(194)은 오링, 패킹 시일, 금속 시일, 또는 기술분야에서 공지된 다른 고압 시일일 수 있다. 백업 시일(194)은, 예컨대 시일 캐리어(192)에 배치된 시일로부터 누설이 있는 경우, 고압 시일을 더 포함한다. 도 15에 도시된 실시예는 동력 메커니즘을 포함하고 있지 않음을 유의하라.

바람직하게, 시일 실시예 중 일부는 보닛 시일을 형성하는데 필요한 축방향의 힘을 감소시킨다. 전술한 보닛 시일은 시추공 압력에 무관하게 일정한 압착을 유지함에 의해 도어 굴성(flex)에 대한 보닛 시일의 민감성을 크게 감소시킨다. 레이디얼 시일 구조는 또한 시추공 압력이 작용하는 전체 면적을 감소시키고, 이에 따라 보닛 도어를 BOP 본체로부터 밀어내기 위해 작용하는 분리력을 감소시킨다.

도 16에 도시된 레이디얼 로크의 다른 실시예에서, 레이디얼 로크 메커니즘(220)은 BOP 본체(230)의 측면 통로(228)의 내측면(226)에 형성된 홈(224)에 배치된 레이디얼 로크(222)를 포함한다. 레이디얼 로크 메커니즘(220)의 동작은 보닛 바디(232)를, 그리고 이에 따라 보닛 도어(미도시) 및 보닛 어셈블리(미도시)를, 제자리에 고정하는 것이 레이디얼 로크 메커니즘(220)을 반경방향 내측으로 작동시 킴에 의해 이루어진다는 점에서 전술한 실시예들과 다르다.

도 16에 도시된 실시예의 구조는 레이디얼 로크 메커니즘(220)의 작동 방향을 제외하고는 전술한 실시예들과 유사하다. 따라서 본 실시예의 설명은 선택적인 레이디얼 로크 메커니즘(220)이 전술한 실시예들과 얼마나 다르냐에 대한 설명을 포함한다. 예컨대 보닛 도어(36), 리니어 로드(70) 등과 같은 공통된 구성요소들은 반복 설명을 생략한다. 또한 도 16의 실시예는 예컨대 액튜에이터 실린더 또는 레이디얼 로크 변위장치를 요하지 않는다는 점에 유의해야 한다. (예컨대, 도 16의 실시예는 내부의 작동 메커니즘을 요구하지 않는다.)

레이디얼 로크(222)의 작동은 방사상 내측 방향이다. 따라서 레이디얼 로크(222)는 예컨대 전술한 실시예들의 레이디얼 로크 변위장치(도 1의 34) 및 로크 액튜에이터(도 1의 38)와 다른 작동 메커니즘에 결합되어야 한다. 본 발명의 일 실시예에서, 레이디얼 로크(222)는 도 6 및 도 7에 도시된 레이디얼 로크와 유사한 구조를 갖는다. 도 17에 도시된 바와 같이, 레이디얼 로크(222)의 분리된 반쪽 세그먼트(236, 238)는 방사상으로 배치된 액튜에이터(240)와 결합될 수 있다. 보닛 바디(232)가 BOP 본체(230)와 실링 결합으로 이동할 때, 액튜에이터(240)는 레이디얼 로크(222)의 반쪽 세그먼트(236, 238)를 반경방향 내측으로 변위시키도록 작동하고, 이에 의해 레이디얼 로크(222)는 보닛 바디(도 16의 232)의 외측면(도 16의 246)에 형성된 그루브(도 16의 244)와 결합한다. 레이디얼 로크 메커니즘(도 16의 222)은 보닛 바디(도 16의 232)를, 그리고 이에 따라 보닛 도어(미도시) 및 보닛 어셈블리(미도시)를, 제자리에 로킹시키고, 고압 시일(도 16의 234)을 동력화시킨 다. 고압 시일(도 16의 234)은 (도 13-17과 관련하여 설명된 실시예들과 같은) 전술한 실시예들 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 또한, 레이디얼 로크(222)와 그루브(244)는 보닛 바디(232)를 (그리고 보닛 어셈블리(미도시) 및 보닛 도어(미도시)를) BOP 본체(230) 쪽으로 끌어당기는 축방향 힘을 발생시키고 확실한 로킹 결합을 보장하는 (앞의 실시예에서 설명한 바와 같은) 경사면을 포함할 수 있다.

또한 도 18에 도시된 바와 같이, 레이디얼 로크(222)는 복수의 세그먼트를 포함할 수 있다. 레이디얼 로크(250)가 예컨대 네 개의 세그먼트(252, 254, 256, 258)를 포함한다면, 동일한 수의 액튜에이터(240)가 레이디얼 로크(250)를 작동시키기 위해 사용될 수 있다. 선택적으로, 액튜에이터(240)가 예컨대 레이디얼 로크(250)의 하나 이상의 세그먼트(252, 254, 256, 258)에 결합된다면, 더 작은 수의 액튜에이터(240)가 (예컨대 도 18의 실시예에서 넷 미만의 액튜에이터가) 사용될 수 있다. 액튜에이터(240)는 유압 액튜에이터 또는 기술분야에서 공지된 다른 타입의 액튜에이터일 수 있다. 또한 액튜에이터(240)는 BOP 본체(도 16의 230) 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 액튜에이터(240)는 예컨대 기계식 또는 유압식 링크(미도시)에 의해 레이디얼 로크(250)에 결합될 수 있다. 다른 실시예에서, 레이디얼 로크(222)는 복수의 액튜에이터(미도시)에 연결되고 그에 의해 작동하는 복수의 다이 또는 부재(미도시)를 포함한다.

도 19에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서, 레이디얼 로크(270)는 단일의 세그먼트(272)로 형성될 수 있다. 레이디얼 로크(270)는, 레이디얼 로크(270)에 결합되고 세그먼트(272)의 단부(276, 278)에 인접 배치된 원주 액튜에이터(274)에 의 해 작동한다. 작동 시, 원주 액튜에이터(274)는 세그먼트(272)의 단부(276, 278)를 서로를 향해 도 19의 화살표로 표시된 반경방향 내측으로 이동시킨다. 도 19의 점선은 작동 후 레이디얼 로크(270)의 내측면(277)을 나타낸다. 작동 시, 레이디얼 로크(270)는 도 16에 도시된 것과 비슷한 방식으로 보닛 바디(도 16의 232)와 결합한다.

레이디얼 로크(270)의 세그먼트(272)는 엔드 세그먼트(280, 282)에 인접한 복수의 절취부(284)를 형성함에 의해 제조될 수 있다. 절취부(284)는 레이디얼 로크(270)를 홈(도 16의 224)에 설치하기 용이하도록, 그리고 레이디얼 로크(270)의 반경방향 변형을 위한 신축성을 향상시키도록 설계될 수 있다. 절취부는 기술분야에서 공지된 어떠한 형상이라도 취할 수 있다. 예컨대 도 20은 사각형 절취부(284)를 도시한다. 그러나 바람직하게, 절취부(284)는 그 가장자리에서 응력집중이나 응력상승을 감소시키는 방식으로 형성될 수 있다. 예컨대, 절취부(284)가 사각형이라면, 응력 상승은 상대적으로 날카로운 모서리에서 형성될 수 있다. 따라서 절취부(284)는 응력상승 효과를 최소화하기 위해 필렛형 모서리(미도시)를 갖거나 실질적인 사다리꼴 형상(미도시)을 가질 수 있다.

또한 절취부(284)는 도 20에 도시된 바와 같이 상대적으로 단단한 직선형 세그먼트(286)와 상대적으로 유연한 엔드 세그먼트(280,282) 사이에 실질적으로 완만한 전이를 발생시키기 위해 '계단식으로' 형성될 수 있다. 계단식 절취부(284)는 완만한 강성 전이 효과를 낳고, 이는 마지막 절취부에서 (예컨대 직선형 세그먼트(286)에 인접한 마지막 절취부에서) 응력상승을 방지하는데 도움이 된다.

레이디얼 로크(270)는 (예컨대, 강, 티타늄, 베릴륨 코퍼 또는 이들의 조합 및/또는 합금을 포함하는) 하나의 재료 또는 서로 다른 재료들로 형성될 수 있다. 예컨대 곡선형 엔드 세그먼트(280, 282)는 직선형 세그먼트(286)를 형성하는 상대적으로 단단한 재료에 비해 상대적으로 유연한 재료로 형성될 수 있다. (예컨대, 곡선형 엔드 세그먼트(280, 282)는 직선형 세그먼트(286)의 탄성계수(Es)보다 작은 탄성계수(Ec)를 갖는 재료로 형성될 수 있다.) 레이디얼 로크(270)를 형성하는데 사용되는 재료와 무관하게, 레이디얼 로크(270)는 홈(도 16의 224)에 대해 설치 및 분리가 가능할 만큼 충분히 유연해야 한다.

선택적으로, 도 19의 레이디얼 로크(270)는 복수의 원주 액튜에이터에 결합되고 그에 의해 작동하는 복수의 세그먼트(예컨대, 두 개의 반쪽 세그먼트나 복수의 세그먼트)를 포함할 수 있다. 또한 레이디얼 로크(270)는 플렉시블 밴드에 의해 결합된 복수의 분리형 다이 또는 부재를 포함할 수 있다. 다이들은 갭에 의해 분리될 수 있고, 그 이격거리는 레이디얼 로크(270)를 위한 원하는 유연성을 제공하도록 선정될 수 있다.

도 21A는 본 발명의 실시예에 따라 보닛에 대해 상대적으로 방사상으로 작동될 수 있는 세그먼트형 레이디얼 로크를 도시한다. 본 실시예는 '스프링 로크 보닛'이라고 부를 수 있다. 본 실시예에서, 세그먼트형 레이디얼 로크(300)는 BOP 본체(306)의 보닛(302)을 고정하기 위해 보닛(302) 주위에 배치될 수 있다. 세그먼트형 레이디얼 로크(300)는 보닛(302) 주위에 배치된 복수의 세그먼트를 포함할 수 있다(예컨대, 도 6A-6C 참조). 일 실시예에서, 세그먼트형 레이디얼 로크(300)는 적어도 여덟 개의 세그먼트를 포함한다. 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 각 세그먼트는 적어도 하나의 스프링(308)에 의해 로킹위치 쪽으로 (즉, 외측으로) 바이어스될 수 있다. 여기서 '스프링'은 탄성력을 제공하는 헬리컬 스프링, 벨리빌(Belleville) 와셔 또는 엘라스토머와 같은 모든 바이어싱 부재를 지칭한다. 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 각 세그먼트는 수동식 로크, 예컨대 유지 스크루(310) 또는 핀에 의해 축방향으로 제자리에 홀딩될 수 있다.

보닛(302)을 로킹시키기 위해, 보닛(302)은 BOP 본체(306)의 개구(304)로 삽입될 수 있다. 보닛(302)이 BOP 본체(306) 속으로 삽입될 때, 세그먼트형 레이디얼 로크(300)는 BOP 본체(306)의 개구(304)에 있는 챔퍼(312)에 접촉하고, 이에 의해 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 각 세그먼트를 반경방향 내측으로 밀어 스프링(308)을 압축시킨다. 일단 보닛(302) 상의 세그먼트형 레이디얼 로크(300)가 BOP 본체(306) 내의 대응하는 레이디얼 로크(314)에 인접하게 BOP 본체(306) 속으로 축방향으로 이동하면, 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 세그먼트들은 스프링(308)에 의해 반경방향 외측으로 확장하여 BOP 본체(306) 내의 대응 레이디얼 로크(314)와 결합한다. 이때 세그먼트형 레이디얼 로크(300)은 '로킹위치'에 있다고 칭해진다.

보닛(302) 상의 세그먼트형 레이디얼 로크(300)가 '로킹해제위치'로 반경방향 내측으로 이동하는 것을 방지하기 위하여, 백업 슬리브(316)는 백업 슬리브(316)의 적어도 일 부분(318)이 보닛(302) 상의 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 반경방향 내측으로 이동하도록 작동할 수 있다. 백업 슬리브(316)가 제자리에 있을 때, 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 세그먼트들은 반경방향 내측으로 작동 할 수 없고, 이에 의해 보닛(302)을 BOP 본체(306) 내에 고정할 수 있다.

보닛 시일(322)은 보닛(302)의 시일 캐리어(324) 상에 배치될 수 있다. 보닛(302)이 BOP 본체(306)의 개구(304)로 삽입될 때, 보닛 시일(322)은 BOP 본체(306) 내의 시일 구멍(326)과 접촉한다. 보닛 시일(322)은 BOP 본체(306)의 내부 구멍(330)으로부터 유체가 유출되는 것을 방지하는 고압 시일을 포함한다. 일 실시예에서, 보닛 시일(322)은 적어도 하나의 오링(332)을 포함할 수 있다. 보닛 시일(332)은 여분의 시일을 제공하기 위해 제2 오링(334)을 더 포함할 수 있다. 당업자라면 보닛 시일(322)이 특정한 타입의 시일에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 예컨대, 일 실시예에서, 보닛 시일(322)은 셰브론(chevron) 시일을 포함할 수 있다.

피스톤(328)을 포함하는 램 어셈블리를 서비스하기 위하여, 보닛(302)은 백업 슬리브(316)를 제거한 다음 보닛(302)을 BOP 본체(306)로부터 이격되도록 축방향 이동시킴에 의해 로킹 해제될 수 있다. 보닛(302)이 BOP 본체(306)로부터 이격 이동할 때, 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 세그먼트들은 BOP 본체(306) 내의 대응하는 레이디얼 로크(314)의 표면(320)에 의해 반경방향 내측으로 이동하고, 이에 의해 BOP 본체(306)로부터 보닛(302)의 결합 해제를 가능케 한다.

도 21B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세그먼트형 레이디얼 로크(300)를 도시한다. 본 실시예에서, 세그먼트형 레이디얼 로크(300)는 보닛(302) 주위에 배치되어 보닛(302)을 BOP 본체(306) 내에 고정시킬 수 있다. 세그먼트형 레이디얼 로크(300)는 보닛(302) 주위에 배치된 복수의 세그먼트를 포함할 수 있다(도 6A-6C 참조). 일 실시예에서, 세그먼트형 레이디얼 로크(300)는 적어도 여덟 개의 세그먼트를 포함한다. 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 각 세그먼트는 스프링(308), 예컨대 헬리컬 스프링, 벨리빌(Belleville) 와셔 또는 엘라스토머에 의해 로킹해제위치로 (즉, 내측으로) 바이어스될 수 있다. 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 각 세그먼트는 수동식 로크, 예컨대 유지 스크루(310) 또는 핀에 의해 축방향으로 제자리에 홀딩될 수 있다.

일단 보닛(302)이 BOP 본체(306) 내에서 제자리에 위치하면, 세그먼트 레이디얼 로크(300)의 세그먼트들은 BOP 본체(306) 내의 대응하는 레이디얼 로크(314)에 인접하게 된다. 적어도 두 개의 세그먼트 또는 독립적인 작동부재를 포함하는 세그먼트 액튜에이터 슬리브(317)는 보닛 주위에 배치된다. 여기서 제1작동부재(334)와 제2작동부재(336)는 서로 독립적으로 작동하여 보닛(302)을 따라 축방향으로 이동한다. 당업자라면 세그먼트 액튜에이터 슬리브(317)가 각각의 작동부재가 독립적으로 작동하는 이상 둘 이상의 작동부재를 포함할 수 있음을 알 것이다.

도 21B에 도시된 바와 같이, 제1작동부재(334)는 제1작동부재(334)의 적어도 일 부분(319)이 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 적어도 제1세그먼트(323)의 반경방향 내측 위치로 보닛(302)을 따라 축방향으로 이동하도록 구성된다. 제2작동부재(336)는 제1작동부재(334)와 무관하게 제2작동부재(336)의 적어도 일 부분(318)이 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 적어도 제2세그먼트(325)의 반경방향 내측 위치로 보닛(302)을 따라 축방향으로 이동하도록 구성된다. 적어도 두 개의 동력 액튜에이터(미도시)가 제1 및 제2 작동부재(334, 336)를 독립적으로 작동시키기 위해 사용될 수 있다. 제1작동부재(334)가 위치로 이동할 때, 제1작동부재(334)의 일 부분(319), 예컨대 챔퍼(338)는 보닛(302) 상의 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 적어도 제1세그먼트를 반경방향 외측으로 확장시켜 BOP 본체(306)의 대응하는 레이디얼 로크(314)와 결합시킨다. 제2작동부재(336)가 위치로 이동할 때, 제2작동부재(336)의 일 부분(318), 예컨대 챔퍼(338)는 보닛(302) 상의 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 적어도 제2세그먼트를 반경방향 외측으로 확장시켜 BOP 본체(306)의 대응하는 레이디얼 로크(314)와 결합시킨다.

일 실시예에서, 세그먼트형 액튜에이터 슬리브(317)는 대각선 평면을 따라 분할될 수 있고, 이에 의해 제1 및 제2 작동부재(334, 336)를 한정할 수 있다. 이 실시예에서, 세그먼트형 액튜에이터 슬리브(317)의 제1작동부재(334)는 보닛(302) 상에서 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 상부 세그먼트와 측부 세그먼트의 반을 작동시킬 수 있고, 제2작동부재(336)는 보닛(302) 상에서 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 하부 세그먼트와 측부 세그먼트의 반을 작동시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 세그먼트형 액튜에이터 슬리브(317)는 수직 평면을 따라 분할될 수 있다. 이 실시예에서, 세그먼트형 액튜에이트 슬리브(317)의 제1작동부재(334)는 수직 평면의 일측, 예컨대 좌측에 배치된 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 세그먼트들을 작동시킬 수 있고, 제2작동부재(336)는 수직 평면의 반대측, 예컨대 우측에 배치된 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 세그먼트들을 작동시킬 수 있다. 또 다른 실시예에서, 세그먼트형 액튜에이터 슬리브(317)는 수평 평면을 따라 분할될 수 있다. 이 실시예에서, 제1작동부재(334)는 수평 평면의 일측, 예컨대 상측에 배치된 세그먼 트형 레이디얼 로크(300)의 세그먼트들을 작동시킬 수 있고, 제2작동부재(336)는 수평 평면의 반대측, 예컨대 하측에 배치된 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 세그먼트들을 작동시킬 수 있다.

또한 세그먼트형 액튜에이터 슬리브(317)의 제1 및 제2 작동부재(334, 336)의 위치는 세그먼트형 레이디얼 로크(300)가 BOP 본체(306)의 개구(304) 쪽으로 보닛(302)을 따라 축방향으로 이동하여 BOP 본체(306) 내의 내부 압력의 결과로 로킹 해제되는 것을 방지할 수 있다. 제1 및 제2 작동부재(334, 336)가 제자리에 있을 때, 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 세그먼트들은 반경방향 내측으로 작동할 수 없고, 이에 의해 보닛(302)을 BOP 본체(306) 내에 고정시킬 수 있다. 이때 세그먼트형 레이디얼 로크(300)는 로킹위치에 있다고 칭해진다.

피스톤(328)을 포함하는 램 어셈블리를 서비스하기 위하여, 보닛(302)은 세그먼트형 액튜에이터 슬리브(317)를 제거한 다음 보닛(302)을 BOP 본체(306)로부터 이격되게 축방향으로 이동시킴에 의해 로킹 해제될 수 있다. 세그먼트형 액튜에이터 슬리브(317)가 제거될 때, 스프링(308)의 바이어스의 결과로 세그먼트형 레이디얼 로크(300)의 상부 및 측부 세그먼트는 로킹해제위치로 복귀하거나 반경방향 내측으로 이동하고, 이에 의해 BOP 본체(306)로부터 보닛(302)의 결합 해제를 가능케 한다.

도 22A-22B는 본 발명의 실시예에 따른 레이디얼 로크를 도시한 것이다. 본 실시예에서, 세그먼트형 레이디얼 로크(350)는 보닛(302)을 BOP 본체(306) 내에 고정시키기 위해 보닛(302) 주위에 배치될 수 있다. 세그먼트형 레이디얼 로크(350) 는 보닛(302) 주위에 배치된 복수의 세그먼트를 포함할 수 있다(도 6A-6C 참조). 일 실시예에서, 세그먼트형 레이디얼 로크(350)는 적어도 여덟 개의 세그먼트를 포함한다. 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 세그먼트들은 수동식 로크, 예컨대 유지 스크루(310) 또는 핀에 의해 축방향으로 제자리에 홀딩될 수 있다. 본 실시예에서, 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 적어도 하나의 세그먼트는 중력에 의해 반경방향 외측으로 확장될 수 있다. 일 실시예에서, 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 적어도 하나의 세그먼트는 로킹해제위치 쪽으로 바이어스될 수 있다. 다른 실시예에서, 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 적어도 하나의 세그먼트는 로킹해제위치 쪽으로 바이어스될 수 있다.

일 실시예에서, 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 적어도 하나의 하부 세그먼트는 중력에 의해 반경방향 외측으로 확장될 수 있다. 도 22B는 본 발명의 실시예에 따른 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 하부 세그먼트(351)를 도시한 것이다. 하부 세그먼트(351)는 중력에 의해 반경방향 외측으로 확장될 수 있다. 즉, 반경방향 외측으로 (즉 하방으로) 떨어질 수 있다. 본 실시예는 '매달림(hanging) 로크 보닛'으로 부를 수 있다. 일단 보닛(302)이 BOP 본체(306)의 개구(304)로 삽입되고 세그먼트형 레이디얼 로크(350)가 BOP 본체(306)의 대응 레이디얼 로크(314)의 반경방향 내측으로 인접하게 위치하면, 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 하부 세그먼트(351)는 BOP 본체(306)의 대응 레이디얼 로크(314)와 결합하도록 낙하한다. 당업자라면 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 하나 이상의 세그먼트가 중력에 의해 반경방향 외측으로 확장하여 BOP 본체(306)의 대응 레이디얼 로크(314)와 결합하도 록 구성될 수 있음을 알 것이다.

본 실시예에서, 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 적어도 하나의 세그먼트는 도 22B에 도시된 바와 같이 스프링(308)에 의해 로킹해제위치를 향해 (즉 내측으로) 바이어스될 수 있다. 선택적으로, 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 적어도 하나의 세그먼트는 스프링(308)에 의해 로킹위치로 (즉 외측으로) 바이어스될 수도 있다. 일 실시예에서, 로킹위치 또는 로킹해제 위치를 향해 바이어스될 수 있는 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 적어도 하나의 세그먼트는 적어도 하나의 상부 세그먼트(352)나 측부 세그먼트일 수 있고, 또는 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 세그먼트들의 어떠한 조합이라도 가능하다. 일단 보닛(302)이 BOP 본체(306) 내에서 제자리에 위치하면, 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 적어도 하나의 상부 또는 측부 세그먼트는 BOP 본체(306)의 대응 레이디얼 로크(314)에 인접하게 위치하고, 적어도 하나의 하부 세그먼트는 낙하하여 BOP 본체(306)의 대응 레이디얼 로크(314)와 결합한다.

일 실시예에서, 백업 슬리브(316)는 백업 슬리브(316)의 적어도 일 부분(318)이 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 반경방향 내측 위치로 보닛(302)을 따라 축방향으로 이동하도록 작동할 수 있다. 일 실시예에서, 백업 슬리브(316)가 위치로 이동할 때, 백업 슬리브의 적어도 일 부분(318)은 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 상부 및 측부 세그먼트를 반경방향 외측으로 확장시켜 BOP 본체(306)의 대응 레이디얼 로크(314)와 결합시킨다. 다른 실시예에서, 백업 슬리브(316)가 위치로 이동할 때, 백업 슬리브(316)의 적어도 일 부분(318)은 레이디얼 로크(350)의 로킹위치 쪽으로 바이어스된 적어도 하나의 세그먼트의 반경방향 내측에 위치하고, 이에 의해 적어도 하나의 세그먼트가 반경방향 내측으로 작동되는 것을 방지한다.

일 실시예에서, 백업 슬리브(316)는 적어도 두 개의 섹션, 예컨대 상부 섹션(334)(도 22B)과 하부 섹션(336)(도 22A)을 포함할 수 있다. 백업 슬리브(316)가 위치로 이동할 때, 백업 슬리브(316)의 상부 섹션(334)의 챔퍼(338)는 보닛(302) 상에서 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 로킹해제위치 쪽으로 바이어스된 세그먼트들을 반경방향 외측으로 확장시켜 BOP 본체(306)의 대응 레이디얼 로크(314)와 결합시킨다. 일 실시예에서, 백업 슬리브(316)의 상부 섹션(334)은 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 로킹해제위치 쪽으로 바이어스된 상부 및 측부 세그먼트들을 보닛(302) 상에서 작동시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 상부 섹션(334)은 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 로킹위치 쪽으로 바이어스된 상부 및 측부 세그먼트들을 보닛(302) 상에 고정시킬 수 있다. 백업 슬리브(316)의 하부 섹션(336)은 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 하부 세그먼트들이 보닛(302) 상에서 BOP 본체(306)의 대응 레이디얼 로크(314)와 결합하는 것을 고정할 수 있다. 또한 백업 슬리브(316)의 위치는 세그먼트형 레이디얼 로크(350)가 BOP 본체(306)의 개구(304) 쪽으로 보닛(302)을 따라 축방향으로 이동하거나 BOP 본체(306)의 내부 압력의 결과로 로킹 해제되는 것을 방지할 수 있다. 백업 슬리브(316)가 제자리에 있을 때, 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 세그먼트들은 반경방향 내측으로 작동할 수 없고, 이에 의해 보닛(302)을 BOP 본체(306) 내에 고정시킬 수 있다. 이때 세그먼트형 레이디얼 로크(350)는 로킹위치에 있다고 칭해진다.

피스톤(328)을 포함하는 램 어셈블리를 서비스하기 위하여, 보닛(302)은 백업 슬리브(316)를 제거한 다음 보닛(302)을 BOP 본체(306)부터 이격되도록 축방향으로 끌어당김에 의해 로킹 해제될 수 있다. 백업 슬리브(316)가 제거될 때, 스프링(308)의 바이어스 결과, 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 상부 및 측부 세그먼트들이 로킹해제위치로 복귀하거나 반경방향 내측으로 이동한다. 보닛(302)이 BOP 본체(306)으로부터 이격 이동할 때, 세그먼트형 레이디얼 로크(350)의 하부 세그먼트들은 BOP 본체(306)의 대응 레이디얼 로크(314)의 표면(320)에 의해 반경방향 내측으로 이동하고, 이에 의해 BOP 본체(306)로부터 보닛(302)의 결합 해제가 가능케 된다.

보닛 어셈블리용 스위블 슬라이드 마운트

다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 다른 중요한 측면은 로드(70)에, 그리고 보닛 어셈블리(14) 각각에 상호 작용적으로 부착된 스위블 슬라이드 마운트(74)이다. 전술한 바와 같이, 보닛 어셈블리(14)는 스위블 슬라이드 마운트(74)에 결합되고, 스위블 슬라이드 마운트(74)는 로드(70)와 슬라이딩 가능하게 결합된다. 스위블 슬라이드 마운트(74)는 보닛 어셈블리(14)를 그 축방향 중심선 근처에서 회전시키도록 적합화되고, 이에 의해 램(미도시)과 보닛 어셈블리(14) 및 BOP 본체(12) 양자의 내부 구성요소가 유지보수나 램의 교환 등을 위해 접근될 수 있다.

스위블 슬라이드 마운트(74)의 실시예가 도 23 및 도 24에 도시되어 있다. 스위블 슬라이드 마운트(74)는 스위블 슬라이드 마운팅 바(76)와 스위블 플레이트(78)를 포함한다. 스위블 슬라이드 마운팅 바(76)는 로드(70)에 슬라이딩 가능하 게 부착된다. 스위블 슬라이드 마운팅 바(76)와 로드(70) 사이의 슬라이딩 가능한 부착은, 예컨대 스위블 슬라이드 마운팅 바(76)에 결합된 리니어 베어링(87)에 의해 이루어질 수 있다. 그러나 기술분야에서 공지된 다른 슬라이딩 가능한 부착수단도 슬라이딩 가능한 부착을 형성하기 위해 본 발명에 사용될 수 있다. 또는 부싱(미도시)이나 리니어 베어링(87)과 부싱의 조합도 본 발명에 사용될 수 있다. 스위블 플레이트(78)는 스위블 슬라이드 마운팅 바(76)에 회전 가능하게 부착되고, 보닛 어셈블리(14)의 상면(75)에 상호 작용적으로 부착된다. 스위블 슬라이드 마운트(74)의 보닛 어셈블리(14)에 대한 상호 작용적인 부착은 실질적으로 보닛 어셈블리(14)의 축방향 중심선에서 이루어진다.

로드(70)는 보닛 어셈블리(14)가 BOP 본체(12)로부터 결합 해제되어 램(미도시)이 측면 통로(20) 밖으로 완전히 나올 때까지 BOP 본체(12)로부터 이격 슬라이딩 되도록 하기에 충분한 길이를 갖도록 설계된다. 또한 스위블 슬라이드 마운트(74)가 보닛 어셈블리(14)의 상면(75)에 상호 작용적으로 부착되는 부착 포인트(82)는 실질적으로 보닛 어셈블리(14)의 질량 중심에 가깝도록 최적화될 수 있다. 부착 포인트(82)를 실질적으로 질량 중심 가까이 위치시킴으로써 보닛 어셈블리(14)를 회전시키는데 필요한 힘을 감소시킬 수 있고, 스위블 플레이트(78)에 작용하는 굽힘응력을 감소시킬 수 있다.

스위블 플레이트(78)는 베어링(85)을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 베어링(85)은 스위블 슬라이드 마운팅 바(76)에 상호 작용적으로 부착될 수 있고, 보닛 어셈블리(14)의 회전에 의해 발생하는 레이디얼 및 쓰러스트 하중을 견디도록 적합 화될 있다. 예컨대, 베어링(85)은 (예컨대, 테이퍼 롤러 베어링과 같은) 레이디얼 베어링과 쓰러스트 베어링의 조합을 포함할 수 있다. 선택적으로, 베어링(85)은 예컨대 레이디얼 하중을 지지하는 롤러 베어링과 쓰러스트 하중을 지지하는 쓰러스트 와셔를 포함할 수 있다. 그러나 기술분야에서 공지된 다른 타입의 베어링 구조도 스위블 플레이트(78)에 사용될 수 있다.

램(미도시)이 완전히 측면 통로(20)에서 빠져나올 때, 보닛 어셈블리(14)는 스위블 플레이트(78)의 회전축을 중심으로 회전할 수 있고, 이에 의해 유지보수, 검사 등을 위해 램 및 측면 통로(20)에 대한 접근이 가능하다. 도 23 및 도 24에 도시된 실시예에서, 하부 보닛 어셈블리(14)는 BOP 본체(12)에 대해 약 90°회전되어 있는 반면, 상부 보닛 어셈블리(14)는 BOP 본체(12)와 로킹 결합을 유지하고 있다. 램 블록 접착 포인트(80)가 분명하게 보인다.

도 25는 보닛 어셈블리(14) 중 하나가 BOP 본체(12)로부터 결합 해제되어 약 90°회전했을 때의 BOP(10)의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 램 블록 부착 포인트(80)는 분명하게 보이고, 수직으로 접근 가능하다. 수직 접근은 힌지를 포함하는 종래의 보닛이 일반적으로 보닛 도어의 가장자리를 중심으로 회전하기 때문에 중요한 장점이 된다. 따라서 예컨대 하부 BOP 보닛이 볼트 해제되고 개방 회전되어도 램은 상부 BOP 보닛의 본체가 가로막고 있기 때문에 수직 접근이 불가하다. 램에 대한 수직 접근은, 램의 유지보수나 교체가 훨씬 용이하고 이에 따른 시간이 단축되며 작업 인부의 안전 수준을 높이기 때문에 중요하다. 또한 수직 접근은 예컨대 상부 보닛이 제자리에 로킹되어 있는 동안 하부 보닛을 유지보수하는 것을 가능케 한다(예컨대, 도 23-25 참조)

또한 보닛 어셈블리(14)는 측면 통로(도 1의 20)의 축에 대해 다른 방향으로 약 90° 회전할 수 있고, 이에 의해 약 180°의 회전을 허용한다. 그러나 180°보다 크거나 작은 회전을 허용하는 다른 실시예도 설계될수 있다. 스위블 슬라이드 마운트(74)의 회전범위는 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니다.

스위블 슬라이드 마운트(74)는 디자인과 보닛 어셈블리(14)에 대한 부착이 간단하다는 점에서 유리하다. 예컨대, 종래의 힌지는 일반적으로 복잡하여 제조가 어렵고 상대적으로 비싸다. 또한 종래의 힌지는 보닛의 질량 중심으로부터 일정 거리 이격 위치하는 수직축을 중심으로 보닛의 전체 중량을 지탱하기 때문에 견고해야 한다. 결국 힌지에 가해지는 벤딩 모멘트가 매우 크고, 힌지의 변형에 의해 보닛의 새깅(sagging)이 초래될 수 있다.

도 26-31은 본 발명에 따른 BOP 보닛 마운트의 실시예를 도시한 것이다. 각 실시예에서, 마운트는 보닛이 BOP 본체로부터 결합 해제되고 BOP 본체의 페이스에 실질적으로 수직인 방향으로 BOP 본체로부터 이격 이동하여 램이 개구부로부터 클리어되도록 배치된다. 일단 램이 클리어되면, 보닛은 램에 대한 접근이 용이하도록 피봇, 스위블 또는 이동될 수 있다. 여기서 '실질적으로 수직'이라는 말은 BOP 및 측면 개구가 위치하는 페이스로부터 이격되는 방향을 가리키기 위해 사용된다. 당업자라면 정확한 방향은 BOP, 보닛 및 측면 개구의 구성에 의존하지만 방향이 전체적으로 BOP 본체의 페이스에 수직하다는 것을 알 것이다.

도 26은 본 발명의 일 측면에 따른 BOP 보닛 마운트(602)의 일 실시예를 도 시한다. BOP(601)는 네 개의 측면 개구, 예컨대 측면 개구(650)를 갖는 BOP 본체(603)를 갖는다. 네 개의 BOP 보닛(611, 612, 613, 614)은 측면 개구에 결합되도록 적합화될 수 있다. 예컨대, 도 26은 측면 개구(650)에서 BOP 본체(603)에 결합되도록 적합화된 BOP 보닛(612)을 도시한다.

또한 BOP 보닛 마운트(602)도 도 26에 도시되어 있다. BOP 보닛 마운트(602)는 두 개의 지지부재(621, 622)와 보닛 마운팅 부재(628)를 포함한다. BOP 마운트(602)는 램(미도시)이 더 쉽게 교체될 수 있도록 보닛(612)을 BOP 본체(603)의 페이스(655)에 실질적으로 수직인 방향으로 BOP 본체(603)로부터 이격 이동시키고 스위블 회전시킬 수 있다.

도 26에 도시된 지지부재(621, 622)는 BOP 본체(603)에 결합된다. 또한 지지부재(621, 622)는 휠이 지지부재(621, 622)의 상부를 가로질러 롤링하는 것을 가능케 하도록 적합화될 수 있다. 지지부재(612, 622)는 BOP 보닛(612)이 BOP 본체(603)로부터 이격 이동하여 램(미도시)이 BOP 본체(603) 및 측면 개구(650)로부터 클리어되도록 BOP 본체(603)로부터 충분한 거리로 연장된다. 본 명세서에서, BOP 본체 또는 측면 개구로부터 '클리어된다'는 말은 보닛이 램 블록 및 BOP 본체 사이의 접촉을 야기하지 않고 회전할 수 있는 정도로 충분히 제거된다는 뜻이다.

보닛 마운팅 부재(628)는 두 개의 휠 블록(624, 626) 및 스위블 플레이트(630)를 포함할 수 있다. 하나의 휠 블록은 보닛 마운팅 부재(628)의 각 단부에 배치된다. 각각의 휠 블록(624, 626)은 지지부재(621 또는 622) 상부에서 롤링하도록 위치되는 적어도 하나의 휠을 포함한다. 도 26의 실시예에서, 각각의 휠 블 록(624, 626)은 두 개의 휠을 포함하지만, 다른 개수의 휠도 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.

스위블 플레이트(630)는 보닛 마운팅 부재(628)에 회전 가능하게 부착되고 보닛(612)에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 스위블 플레이트(630)는 보닛 마운팅 부재(628)의 중심 근처에서 보닛 마운팅 부재(628)에 회전 가능하게 결합된다. 다른 일부 실시예에서, 스위블 플레이트(630)는 보닛(612)의 질량 중심 위에서 보닛(612)에 결합된다. 일부 실시예에서, 스위블 플레이트(630)는 보닛 마운팅 부재(628)에 고정 결합되고 보닛(612)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

도 26에 도시된 실시예에 따른 보닛 마운트(602)는 램 피스톤(651)의 단부에 배치된 램(미도시)의 검사 및 교체를 더욱 용이하게 한다. 보닛(612)은 먼저 BOP 본체(603)로부터 결합 해제된다. 보닛의 결합 및 해제 방법은 본 발명의 부분이 아니고, 본 발명은 그러한 방법에 의해 한정되지 않는다. 다음, 보닛(612)은 BOP 본체(603)의 페이스(655)에 실질적으로 수직인 방향으로 BOP 본체(603)로부터 이격 이동한다. 보닛(612)은 보닛 마운팅 부재(628)에 결합되고, 보닛 마운팅 부재(628)의 휠은 보닛(612)이 BOP 본체(603)로부터 이격 이동하는 것을 가능케 한다. 일단 램(미도시)이 측면 개구(650)로부터 클리어되면, 보닛(612)은 어느 한 쪽으로 스위블되고, 이에 의해 램이 검사 또는 교체될 수 있다.

도 26의 실시예는 두 개의 지지부재를 포함한다. 그러나 하나 또는 둘 이상의 지지부재도 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 마찬가지로, 도 27A-31B를 참조하여 설명되는 실시예들의 다수도 두 개의 지지부재를 포함한다. 여 기서도 하나 또는 둘 이상의 지지부재들이 사용될 수 있다.

도 26은 세 개의 부가적인 보닛(611, 613, 614)을 도시한다. 이 보닛들과 관련된 보닛 마운트의 동작은 상술한 바와 유사하므로, 따로 설명하지 않는다. 또한 도 27A-32의 실시예들은 단 하나의 보닛 및 이와 관련된 보닛 마운트를 도시한다. 각각의 실시예가 BOP 상에서 보닛의 어떠한 개수에 대해서도 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 각 측면에 대해, 보닛의 질량 중심 근처에서 또는 중심축을 따라서 보닛과 어떠한 커플링을 이루는 것이 바람직하다. 본 발명의 특정 실시예에 대해 구체적으로 언급하지는 않았지만, 실시예들은 그러한 커플링을 포함할 수 있다.

도 27A는 본 발명의 실시예에 따른 보닛 마운트(701)의 평면도이다. 보닛(605)은 램 블록(607)이 BOP 본체(603)로부터 클리어되도록 BOP 본체(603)로부터 후퇴해 있다. 보닛(605)은 두 개의 지지부재(711, 712)에 이동 가능하게 결합된 보닛 마운팅 부재(703)에 결합되어 있다. 보닛 마운팅 부재(703)는 두 개의 사이드 블록(706, 707)에 의해 지지부재(711, 712)에 결합된다. 사이드 블록(706, 707)은 보닛(605) 및 보닛 마운팅 부재(703)가 BOP 본체(603)의 페이스에 실질적으로 수직인 방향으로 BOP 본체(603)로부터 이격 이동하는 것을 가능케 하는 리니어 베어링(도 23 참조), 휠 블록(도 26 참조) 또는 다른 적절한 커플링을 포함할 수 있다.

보닛(605)은 보닛 커넥터(705)에 의해 보닛 마운팅 부재(703)에 견고하게 고정될 수 있다. 선택적으로, 보닛(605)은 도 23 및 도 26을 참조하여 설명한 바와 같이 스위블 플레이트에 의해 보닛 마운팅 부재(703)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

지지부재(711, 712)는 BOP 본체(603)에 힌지 결합될 수 있다. 도 27A는 힌지(708)에 의해 BOP 본체(603)에 힌지 결합된 지지부재(711)를 도시한다. 마찬가지로, 지지부재(712)는 힌지(709)에 의해 BOP 본체에 힌지 결합된다. 힌지(708, 709)는 보닛이 수평 방향으로 이동하도록 지지부재(711, 712)를 회전시킨다.

도 27B는 본 발명의 상기 측면에 따른 보닛 마운트(701)의 정면도이다. 보닛(605)은 지지부재(711, 712)에 매달려 있다. (도면에는 하나의 지지부재(711)만 도시되어 있다.) 보닛 마운팅 부재(703)는 사이드 블록(706, 707)에 회전 가능하게 결합된다. (도면에는 하나의 사이드 블록(707)만 도시되어 있다.) 도 27B는 피봇 포인트(715)에서 보닛 마운팅 부재(703)에 회전 가능하게 결합된 사이드 블록(707)를 도시한다. 도 27B에는 도시되지 않았지만, 보닛 마운팅 부재(703)는 유사한 방식으로 사이드 블록(706)에도 결합된다.

도 27C는 지지부재(711, 712)가 한쪽으로 회전하여 검사 및 교체를 위한 램 블록(607)에의 접근이 더 용이한 상태의, 보닛 마운트(701)를 도시한 평면도이다. 지지부재(711, 712)는 BOP 본체(603)에 힌지 결합되는 지점에서 회전한다. 도 27C에 도시된 실시예에서, 지지부재(711)는 힌지(708)에 의해 BOP 본체에 결합되어 있고, 지지부재(712)는 힌지(709)에 의해 BOP 본체에 결합되어 있다. 힌지 커플링(708, 809)과 사이드 블록(706, 707)의 회전 커플링은 보닛(605)을 BOP 본체(603)로부터 수평으로 이격 스윙시켜 램 블록(607)에 대한 접근을 용이하게 한다. 도 27A-27C에 도시된 실시예는 보닛을 수평으로 이동시키는 보닛 마운트를 포 함한다. 일부 실시예(미도시)에서, 보닛 마운트는 보닛의 수직 이동을 가능케 할 수 있다. 그러한 실시예에서, 지지부재는 상하 방향으로 회전하도록 BOP 본체에 힌지 결합될 수 있다. 이 실시예는, 예컨대 램 블록이 BOP의 위 또는 아래에서 더 쉽게 검사 또는 교체될 수 있는 경우에 유리할 것이다.

도 28A-28D는 본 발명의 실시예에 따른 보닛 마운트(801)를 도시한다. 보닛(605)은 BOP 본체(603)가 페이스에 실질적으로 수직하게 BOP 본체(603)로부터 이격 이동할 수 있도록 BOP 본체(603)에 결합된다. 일단 램 블록(607)이 BOP 본체(603)로부터 클리어되면, 보닛(605)은 다른 방향을 바라보도록 수직한 평면에서 회전할 수 있다.

도 28A는 본 실시예에 따른 보닛 마운트(801)를 도시한 평면도이다. 보닛(605)은 두 개의 지지부재(807, 808), 두 개의 이동블록(803, 805) 및 두 개의 보닛 회전부재(810, 811)에 의해 BOP 본체(603)에 결합될 수 있다.

지지부재(807, 808)는 기술분야에서 공지된 수단에 의해 BOP 본체(603)에 결합된다. 일부 실시예에서, 지지부재(807, 808)는 BOP 본체(603)에 고정 결합된다. 이동블록(803)은 지지부재(807)에 이동 가능하게 결합되고, 이동블록(805)는 지지부재(808)에 이동 가능하게 결합된다. 이동블록(803, 805)은 지지부재의 길이를 따라 움직이도록 적합화된다.

일부 실시예에서, 지지부재(807, 808)는 지지로드를 포함하고, 이동블록(803, 805)은 지지로드의 길이를 따라 슬라이딩 되도록 적합화된 리니어 베어링 또는 부싱을 포함한다. 다른 실시예에서, 이동블록(803, 805)은 지지부재(807, 808)의 상부를 따라 롤링하는 적어도 하나의 휠을 갖도록 적합화된다.

보닛(605)은 두 개의 회전부재(810, 811)에 의해 이동블록(803, 805)에 결합될 수 있다. 회전부재(810)는 보닛(605) 및 이동블록(803)에 결합된다. 제2회전부재(811)는 보닛(605)의 다른 쪽 및 이동블록(805)에 결합된다. 회전부재(810, 811)는 보닛(605)을 수평축을 중심으로 회전시키는 방식으로 결합된다. 이런 구성은 회전부재(810, 811)을 보닛(605)에 고정 결합하고 이동블록(803, 805)에 회전 가능하게 결합함에 의해 달성될 수 있다. 반대로, 회전부재(810, 811)는 이동블록(803, 805)에 고정 결합되고 보닛(605)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 보닛을 지지부재에 이동 및 회전 가능하게 결합시키는 다른 수단도 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 고려될 수 있다. 예컨대, 모든 커플링이 회전 가능한 커플링일 수 있다.

도 28B는 도 28A에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 보닛 마운트(801)를 도시한 정면도이다. 지지부재(807, 808)는 보닛(603)의 수평축과 정렬되어 있다. (도면에는 하나의 지지부재(807)만 도시되어 있다.) 이동블록(803, 805) 및 회전블록(810, 811)은 보닛(605)의 질량 중심 근처에서 정렬될 수 있다. (도면에는 하나의 이동블록(803)만 도시되어 있다.)

도 28C는 램 블록(607)이 BOP 본체(603)로부터 이격 대면하도록 보닛(605)이 회전한 상태의, 보닛 마운트(801)를 도시한다. 보닛은 (도 28B에 도시된) 처음 위치로부터 어느 방향으로든 회전할 수 있다. 일부 실시예에서, 보닛 마운트(801)는 보닛(605)을 BOP 본체(603)의 측면 개구(650)와 결합되는 위치에 로킹하거나 검사 및 교체를 위해 180°회전한 위치에 로킹할 수 있는 로크 메커니즘을 포함할 수 있 다. 또한 본 발명의 이 측면에 따른 보닛 마운트(801)는 보닛을 90°위치에 로킹하도록, 즉 램 블록(607)이 상향 또는 하향하도록 적합화된 로크 메커니즘을 포함할 수 있다. 이런 위치는, 예컨대 램 블록(607)의 검사가 위 또는 아래에서 이루어지는 것이 유리한 경우에 바람직할 것이다.

도 29A-29D는 본 발명의 실시예에 따른 보닛 마운트(901)를 도시한다. 보닛(605)은 적어도 세 개의 지지부재(911, 912, 913)에 의해 BOP 본체(603)에 결합된다. 적어도 두 개의 지지부재(911, 912)는 BOP 본체(603)에 힌지 결합된다.

도 29A는 본 실시예에 따른 보닛 마운트(901)의 평면도이다. 보닛(605)은 BOP 본체(603)와 결합되어 있고, 램 블록(607)은 BOP 본체(603) 내에 위치하고 있다. 보닛(605)은 보닛 마운팅부재(915), 수직 보닛 지지부재(921) 및 세 개의 지지부재(911, 912, 913)에 의해 BOP 본체(603)에 결합된다. (지지부재(912)는 도 29A에는 도시되어 있지 않다. 도 29B 및 도 29C 참조.)

도 29B는 보닛 마운팅부재(901)의 측면도이다. 보닛(605)은 보닛 지지플레이트(919)에 의해 보닛 마운팅부재(915)에 결합된다. 일부 실시예에서, 보닛 지지플레이트(919)는 고정 커플링을 포함하지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 회전 커플링을 포함할 수도 있다.

보닛 마운팅부재(915)는 일측에서 수직 보닛 지지부재(921)에 결합된다. 타측에서 보닛 마운팅부재(915)는 이동블록(917)에 결합된다. 보닛 마운팅부재(915)는 이동블록(917)에 매달려 있지만, 다른 타입의 커플링도 본 발명의 실시예에 사용될 수 있다.

도 29B를 계속 참조하면, 지지부재(911, 912)는 측면 개구(650)의 일측에서 BOP 본체(603)에 결합되고, 지지부재(913)는 측면 개구(650)의 반대측에서 BOP 본체(603)에 결합된다. 수직 보닛 지지부재(921)는 그 상부 근처에서 지지부재(911)에 이동 가능하게 결합되고, 그 하부 근처에서 지지부재(912)와 이동 가능하게 결합된다. 이동블록(917)은 지지부재(913)에 이동 가능하게 결합된다.

도 29A 및 도 29D에 도시된 바와 같이, 지지부재들은 다른 길이를 가질 수 있다. 지지부재(911, 912)는 보닛(605)이 BOP 본체(603)의 페이스에 실질적으로 수직으로 이동하여 램 블록(607)이 BOP 본체(603)로부터 클리어될 수 있도록 충분한 길이를 갖는다. 한편, 사이드 지지부재(913)는 보닛(605)이 BOP 본체(603)로부터 이격 이동하고 이동블록(917)이 지지부재(913)의 단부를 지나 이동하도록 선정된 길이를 가질 수 있다.

지지부재(911, 912)는 BOP 본체(603)에 힌지 결합될 수 있다. 도 29A 및 도 29D에 도시된 바와 같이, 지지부재(911)는 BOP 본체(603)에 힌지 결합되어 있다. 이 힌지 커플링은 힌지(923)를 포함할 수 있다. 마찬가지로 지지부재(912)는 도 29C에 도시된 바와 같이 BOP 본체(603)에 힌지 결합된다. 이 커플링은 힌지(924)를 포함할 수 있다.

일단 이동블록(917)이 지지부재(913)로부터 결합 해제되면, 도 29D에 도시된 바와 같이 나머지 지지부재(911, 912) 및 보닛(605)은 BOP 본체(603)로부터 자유롭게 이격 회전한다. 일부 실시예에서, 보닛 마운트(901)는 지지부재(911, 912) 및 보닛(605)이 지정된 위치를 넘어 회전하는 것을 방지하는 스토퍼(미도시)를 포함한 다. 지지부재(911, 912)의 힌지 커플링을 중심으로 회전함에 의해, 램 블록(607)은 검사 및 교체를 위해 접근이 더 용이해진다.

보닛을 결합위치로 되돌리기 위해, 도 29A에 도시된 바와 같이, 보닛(605)은 BOP 본체(603)를 향해 반대 회전할 수 있다. 일부 실시예에서, 보닛 마운트(901)는 지지부재(911, 912) 및 보닛이 정렬된 위치를 지나 회전하는 것을 방지하는 스토퍼를 포함한다. 이때 이동블록(917)은 지지부재(913)와 재결합하고, 보닛(605)은 측면 개구(650)의 축에 실질적으로 평행하게 BOP 본체(603)를 향해 이동할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 보닛 마운트(901)는 제3지지부재(913)를 포함하지 않을 수 있음을 유의해야 한다. 이 경우, 보닛 마운팅부재(915)는 어떠한 지지부재와도 결합하지 않을 것이다. 일단 램 블록(607)이 BOP 본체(603)로부터 클리어되면, 보닛(605)은 BOP 본체(603)로부터 이격 이동한 다음 회전할 수 있다.

도 30A-30C는 본 발명의 실시예에 따른 3축 힌지 보닛 마운트(1001)를 도시한다. 3축 힌지 보닛 마운트(1001)는 램 블록(607)이 BOP 본체(603)로부터 클리어되도록 보닛(605)을 BOP 본체(603)의 페이스에 실질적으로 수직인 방향으로 BOP 본체(603)로부터 이격 회전시킨다.

도 30A는 BOP 본체(603)에 결합된 보닛(605)의 평면도이다. 램 블록(607)은 BOP 본체(603) 내에 배치된다. 보닛(605) 또한 3축 힌지 보닛 마운트(1001)에 의해 BOP 본체(603)에 결합된다. 본 실시예에 따른 3축 힌지 보닛 마운트(1001)는 두 개의 힌지부재(1015, 1017)와 세 개의 피봇 포인트(1021, 1022, 1023)를 포함할 수 있다.

제1힌지부재(1015)는 보닛 힌지 커넥터(1013)에서 보닛(605)에 힌지 결합될 수 있다. 이 보닛 커플링은 힌지(1023)을 포함할 수 있다. 제2힌재부재는 BOP 힌지 커넥터(1011)에서 BOP 본체(603)에 힌지 결합될 수 있다. 이 BOP 힌지 커플링은 힌지(1021)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 힌지부재(1015, 1017)는 서로 힌지 결합될 수 있고, 각각 그 결합부로부터 반대편의 단부에서 보닛(605) 및 BOP 본체(603)에 힌지 결합될 수 있다. 또한 제1 및 제2 힌지부재(1015, 1017) 사이의 커플링은 힌지(1022)를 포함할 수 있다.

도 30A에 도시된 바와 같이, 보닛(605)이 BOP 본체(603)와 결합될 때, 힌지부재(1015, 1017)는 각을 이룬다. 이에 의해 보닛(605)은 BOP 본체(603)의 페이스에 실질적으로 수직으로 BOP 본체(603)로부터 이격 이동할 수 있다. 도 30B는 램 블록(607)이 BOP 본체(603)로부터 클리어되도록 BOP 본체(603)로부터 이격 이동한 것을 나타낸다. 보닛이 BOP 본체(603)로부터 이격 이동할 때, 힌지부재(1015, 1017)는 힌지(1021, 1023) 사이에 직선을 형성할 수 있다. 램 블록(607)이 BOP 본체(603)로부터 클리어된 상태에서, 보닛(605)은 힌지(1021, 1022, 1023) 중 어느 것에서 BOP 본체(603)로부터 이격 회전할 수 있다. 도 30C는 힌지(1021)를 중심으로 회전함으로써 BOP 본체(603)로부터 이격 회전한 보닛(605)을 도시한 평면도이다.

하나 이상의 실시예(미도시)에서, 힌지 보닛 마운트는 BOP 본체 및 보닛에 힌지 결합된 단일 부재를 포함할 수 있다. 단일 부재는 보닛이 측면 개구의 축을 따라 BOP 본체로부터 이격 이동할 수 있도록 선형적으로 연장될 수 있다. 일단 이 격 이동하면, 보닛은 힌지 커플링의 어느 것에서든 BOP 본체로부터 이격 회전할 수 있다.

도 31A 및 도 31B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보닛 마운트(1101)를 도시한다. 도시된 실시예에서, 지지부재(1109, 1111)는 BOP 본체(603)와 이동 가능하게 결합되고, 보닛(605)과 고정 결합될 수 있다.

도 31A는 본 발명의 실시예에 따른 보닛 마운트(1101)의 평면도이다. 보닛(605)은 커넥션 포인트(1117)에서 보닛 마운팅부재(1103)에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 보닛(605)은 보닛 마운팅부재(1103)에 회전 가능하게 결합된다. 일 실시예에서, 커넥션 포인트(1117)는 스위블 플레이트를 포함한다.

보닛 마운팅부재(1103)는 그 양측 단부에서 지지부재(1109, 1111)와 결합될 수 있다. 엔드 블록(1107)이 보닛 마운팅부재(1103)의 일측 단부에 포함될 수 있다. 이 엔드 블록(1107)은 지지부재(1109)에 결합될 수 있다. 제2 엔드 블록(1105)는 보닛 마운팅부재(1103)의 제2단부에 포함될 수 있다. 제2 엔드 블록(1105)은 지지부재(1111)에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 보닛 마운팅부재(1103)는 지지부재(1109, 1111)에 고정 결합될 수 있다.

지지부재(1109, 1111)는 BOP 본체(603)에 이동 가능하게 결합될 수 있다. BOP 본체(603)는 지지부재(1109, 1111)에 이동 가능하게 결합될 수 있는 지지블록(1113, 1115)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 지지블록(1113, 1115)은 리니어 베어링을 포함하고, 지지부재(1109, 1111)를 지지블록(1113, 1115) 내외로 슬라이딩 시킬 수 있도록 적합화된다.

도 31B는 보닛(605)이 BOP 본체로부터 이격 이동되어 있고 램 블록(607)이 BOP 본체(603)로부터 클리어된 상태의, 보닛 마운트(1101)를 도시한다. 지지부재(1109, 1111)는 BOP 본체(603)에 대해 보닛(605)을 따라 이동하였다. 일부 실시예에서, 일단 램 블록(607)이 BOP 본체(603)로부터 클리어되면, 보닛(605)은 보닛 마운팅부재(1103)에 회전 가능하게 결합되어 스위블 회전할 수 있다.

바람직하게, 본 실시예에 따른 보닛 마운트는 보닛이 BOP 본체와 결합되는 때에도 보닛을 넘어 연장되는 지지부재를 포함할 필요가 없다. 본 실시예에 따른 마운트는 지지부재가 보닛을 넘어 연장되지 않기 때문에 보닛이 BOP 본체와 결합할 때 상대적으로 적은 공간을 요구한다.

도 32는 본 발명의 실시예에 따른 보닛 마운트(1201)의 정면도이다. 본 실시예에서, 지지부재는 BOP 본체(603)에 결합되지 않는다. 당업자라면 지지부재가 BOP 본체(603)와 결합되지 않은 상황에서 여기서 설명된 다른 실시예들이 적용 가능하다는 것을 알 것이다.

보닛(605)은 램 블록(607)이 BOP 본체(603)로부터 클리어되도록 BOP 본체(603)로부터 이격 이동한다. 보닛(605)은 수직 지지부재(1207)에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 수직 지지부재(1207)는 회전 포인트(1209)에서 보닛(605)과 회전 가능하게 결합된다. 보닛(605)의 회전에 의해 램(607)에 대한 접근이 더 용이해진다. 다른 실시예에서, 수직 지지부재(1207)는 보닛(605)에 해제 가능하게 결합된다. 수직 지지부재(1207)가 보닛(605)에 해제 가능하게 결합될 때, 수직 지지부재(1207)는 보닛(605)과 결합 해제될 수 있고, 다른 보닛(미도시)과 연결되어 사용 될 수 있다.

지지부재(1203)는 수직 지지부재(1207)가 지지부재(1203)에 결합될 수 있도록 보닛(605) 근처에 위치할 수 있다. 일부 실시예에서, 수직 지지부재(1207)는 지지부재(1203)를 따라 롤링하도록 적합화된 적어도 하나의 휠(1205)을 포함한다. 일부 실시예에서, 지지부재(1203)은 레일이다.

지지부재(1203)는 기술분야에서 공지된 수단에 의해 지지될 수 있다. 지지부재(1203)의 지지수단은 본 발명의 범위를 한정하지 않는다. 예컨대, 도 32는 지지 브레이스(support brace)(1213) 및 BOP 적층 프레임(1215)에 연결된 지지부재(1203)를 도시한다.

바람직하게, 본 발명의 실시예는 더 안전한 보닛 로킹 장치를 제공할 수 있다. 더하여, 실시예들은 BOP의 용이한 유지보수 및 램의 용이한 교체를 허용할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 BOP의 유지보수에 요구되는 시간을 단축할 수 있고, 작업 인부의 안전수준을 높일 수 있다.

본 발명의 제한된 수의 실시예에 대해 설명되었지만, 본 개시의 이익을 갖는 당업자라면 다른 실시예들도 개시된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 안출될 수 있음을 알 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정되어야 한다.

Claims (14)

1. 분출방지장치의 본체에 배치된 대응하는 레이디얼 로크와 결합하도록 구성되어 있고, 보닛 주위에 배치되는, 세그먼트형 레이디얼 로크와;

   상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트를 로킹위치로 바이어스하도록 구성된 적어도 하나의 스프링과;

   상기 보닛 주위에 배치된 적어도 하나의 백업 슬리브를 포함하고,

   상기 백업 슬리브의 적어도 일 부분은 상기 분출방지장치의 상기 본체에 배치된 상기 대응하는 레이디얼 로크에 대한 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 결합을 고정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 보닛 로킹장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 백업 슬리브는 여덟 개의 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 보닛 로킹장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 외측면은 상기 분출방지장치의 상기 본체의 개구의 표면과 접촉하고, 이에 의해 상기 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트를 반경방향 내측으로 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 보닛 로킹장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트는 중력에 의해 반경방향 외측으로 확장되어 상기 분출방지장치의 상기 본체에 배치된 상기 대응하는 레이디얼 로크와 결합하도록 구성된 것을 특징으로 하는 보닛 로킹장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 보닛의 시일 캐리어에 배치된 보닛 시일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보닛 로킹장치.
6. 분출방지장치의 본체에 배치된 대응하는 레이디얼 로크와 결합하도록 구성되어 있고, 보닛 주위에 배치되는, 세그먼트형 레이디얼 로크와;

   상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트를 로킹해제위치로 바이어스하도록 구성된 적어도 하나의 스프링과;

   상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 제1세그먼트를 확장시켜 상기 분출방지장치의 상기 본체에 배치된 상기 대응하는 레이디얼 로크와 결합시키도록 구성된 액튜에이터 슬리브의 제1작동부재와;

   상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 제2세그먼트를 확장시켜 상기 분출방지장치의 상기 본체에 배치된 상기 대응하는 레이디얼 로크와 결합시키도록 구성된 상기 액튜에이터 슬리브의 제2작동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 보닛 로킹장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트는 중력에 의해 반경방향 외측으로 확장하여 상기 분출방지장치의 상기 본체에 배치된 상기 대응하는 레이디얼 로크와 결합하도록 구성된 것을 특징으로 하는 보닛 로킹장치.
8. 제6항에 있어서,

   상기 제1작동부재는 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 상기 제1세그먼트의 반경방향 내측에 위치한 것을 특징으로 하는 보닛 로킹장치.
9. 제6항에 있어서,

   상기 제2작동부재는 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 상기 제2세그먼트의 반경방향 내측에 위치한 것을 특징으로 하는 보닛 로킹장치.
10. 제6항에 있어서,

    상기 액튜에이터 슬리브의 상기 제1 및 제2 작동부재는 수직 평면, 수평 평면 및 대각선 평면 중 적어도 하나에 의해 분리된 것을 특징으로 하는 보닛 로킹장치.
11. 보닛을 분출방지장치에 로킹하는 방법에 있어서,

    세그먼트형 레이디얼 로크를 보닛 주위에 조립하여, 상기 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트가 로킹위치 쪽으로 바이어스되게 하는 단계와;

    상기 보닛을 상기 분출방지장치의 개구로 삽입시켜, 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트가 반경방향 외측으로 확장하여 상기 분출방지장치에 배치된 대응하는 레이디얼 로크와 결합할 때까지, 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 외측면이 상기 개구의 표면과 접촉하고, 이에 의해 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트를 반경방향 내측으로 이동시키는 단계와;

    백업 슬리브의 적어도 일 부분이 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 반경방향 내측에 있는 위치로 상기 백업 슬리브를 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 보닛을 분출방지장치에 로킹하는 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 하나의 하부 세그먼트를 중력에 의해 이동시켜 상기 분출방지장치에 배치된 상기 대응하는 레이디얼 로크와 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 보닛을 분출방지장치에 로킹하는 방법.
13. 보닛을 분출방지장치에 로킹시키는 방법에 있어서,

    보닛 주위에 배치된 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 하나의 세그먼트를 로킹해제위치 쪽으로 바이어스시키는 단계와;

    상기 세그먼트형 레이디얼 로크가 상기 분출방지장치에 배치된 대응하는 레이디얼 로크에 반경방향으로 인접할 때까지 상기 보닛을 상기 분출방지장치의 개구로 삽입시키는 단계와;

    제1작동부재를 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 제1세그먼트와 접촉하게 위치시켜, 상기 제1작동부재의 적어도 일 부분이 로킹해제위치 쪽으로 바이어스된 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 상기 제1세그먼트를 반경방향 외측으로 확장시켜 상기 분출방지장치의 상기 대응하는 레이디얼 로크와 결합시키는 단계와;

    제2작동부재를 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 제2세그먼트와 접촉하게 위치시켜, 상기 제2작동부재의 적어도 일 부분이 로킹해제위치 쪽으로 바이어스된 상기 세그먼트형 레이디얼 로크의 적어도 상기 제2세그먼트를 반경방향 외측으로 확장시켜 상기 분출방지장치의 상기 대응하는 레이디얼 로크와 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 보닛을 분출방지장치에 로킹시키는 방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 세그먼트형 레이디얼 로크를 중력에 의해 이동시켜 상기 분출방지장치에 배치된 상기 대응하는 레이디얼 로크와 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 보닛을 분출방지장치에 로킹시키는 방법.

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