KR101523152B1

KR101523152B1 - 분출 방지장치 블레이드 조립체 및 그 이용 방법

Info

Publication number: KR101523152B1
Application number: KR1020137010720A
Authority: KR
Inventors: 프랭크 벤자민 스프링게트; 크리스토퍼 데일 존슨; 쉐른 유진 피터스; 에릭 트레보어 엔슬리
Original assignee: 내셔널 오일웰 바르코 엘.피.
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2015-05-26
Also published as: KR20130101065A; CA2812648A1; WO2012042269A2; US20120073816A1; CN103228866A; SG189080A1; BR112013007713A2; CA2812646A1; SG189079A1; CA2812646C; US8807219B2; WO2012042269A3; EP2622171B1; WO2012042268A2; BR112013007701B1; BR112013007701A2; KR101523858B1; EP2622172A2; CN103249907A; US20120073815A1

Abstract

본원에 개시된 기술은 지하의 포메이션을 침투하는 유정 보어의 튜브를 전단하기 위한 분출 방지장치의 블레이드 조립체에 관한 것이다. 분출 방지장치는 튜브를 수용하기 위한 관통 홀을 가지는 하우징을 구비한다. 블레이드 조립체는 비-결합 위치와 결합 위치 사이에서 튜브 주위로 이동가능한 램 블록, 튜브와 컷팅식으로 결합하기 위해서 상기 램 블록에 의해서 지지되는 블레이드, 램 블록에 의해서 지지되고 램 블록을 따라서 슬라이딩식으로 이동가능한 후퇴가능 가이드, 및 튜브와의 결합을 가이드하기 위한 가이드 위치와 상기 블레이드가 상기 튜브와 컷팅식으로 결합할 수 있게 허용하기 위한, 상기 블레이드 뒤쪽으로 거리를 둔, 컷팅 위치 사이에서 이동하도록 상기 가이드를 선택적으로 해제하기 위한 해제 메커니즘을 포함한다.

Description

분출 방지장치 블레이드 조립체 및 그 이용 방법{BLOWOUT PREVENTER BLADE ASSEMBLY AND METHOD OF USING SAME}

본원은 전체 기재내용이 본원에서 참조로서 포함된 2010년 9월 29일자로 출원된 미국 가출원 61/387,805 및 전체 기재내용이 본원에서 참조로서 포함된 2011년 9월 28일자로 출원된 비-가출원 13/247,517의 이익향유를 주장한다.

본원 발명은 전반적으로 시추현장(wellsite) 작업을 실시하기 위한 기술에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본원 발명은 튜브(tubular) 센터링 장치 및/또는 및/또는 분출 방지장치(BOP)와 같은 기술과 관련된다.

전형적으로, 유전(oilfield) 작업은 가치 있는 다운홀(downhole) 유체를 위치결정하고(locate) 수집하기 위해서 실시된다. 오일 리그(oil rig)가 시추현장에 배치될 수 있고, 드릴링 툴과 같은 다운홀 툴이 지면 내로 전개되어 지면 아래의(subsurface) 저장부에 도달될 수 있을 것이다. 다운홀이 희망하는 저장부에 도달하기 위한 유정 보어(wellbore)를 형성하면, 케이싱이 유정 보어 내의 위치로 시멘트 작업될(cemented) 수 있을 것이고, 저장부로부터 유체 생산을 개시하도록 유정 보어가 완료될 수 있을 것이다. 튜브 또는 튜브 스트링이 유정 보어 내에 배치되어 저장부로부터 표면으로 지면 아래의 유체가 통과할 수 있게 한다.

지면 아래의 유체가 유정 보어로부터 방출된다면, 지면 아래의 유체의 누출은 환경적인 위협을 제공할 수 있을 것이다. BOPs와 같은 장비가 유정 보어 주위에 배치되어 내부의 튜브 주위에 밀봉부를 형성하여, 예를 들어, 유체가 표면으로 나올 때 그러한 유체가 누출되는 것을 방지할 수 있을 것이다. BOPs은, 유정 보어 내의 튜브를 절단 및/또는 밀봉하도록 활성화될 수 있는 (유정 보어를 밀봉하기 위해서 튜브와 접촉, 결합 및/또는 포위하기 위한) 튜브 램(ram) 또는 (튜브와 접촉하고 물리적으로 전단(shear)하기 위한) 전단 램과 같이, 선택적으로 작동될 수 있는 램 또는 램 보넷(ram bonnet)을 가질 수 있을 것이다. 램 BOPs 및/또는 램 블록의 일부 예가 미국 특허/출원 3,554,278; 4,647,002; 5,025,708; 7,051,989; 5,575,452; 6,374,925; 7,798,466; 5,735,502; 5,897,094 및 2009/0056132에 제공되어 있다. 예를 들어, 미국 특허 3,946,806; 4,043,389; 4,313,496; 4,132,267; 2,752,119; 3,272,222; 3,744,749; 4,523,639; 5,056,418; 5,918,851; 5,360,061; 4,923,005; 4,537,250; 5,515,916; 6,173,770; 3,863,667; 6,158,505; 4,057,887; 5,505,426; 3,955,622; 7,234,530 및 5,013,005에 개시된 바와 같이, BOP 내의 튜빙 컷팅을 위한 기술이 또한 제공되어 있다. 일부 BOPs은, 예를 들어, 미국 특허 5,400,857, 7,243,713 및 7,464,765에 개시된 바와 같은 가이드(guide)를 구비할 수 있을 것이다.

튜브를 컷팅하기 위한 기술의 개발에도 불구하고, 튜브를 보다 효율적으로 밀봉 및/또는 절단하기 위한 진보된 기술의 제공이 요구되고 있다. 본원은 이러한 종래 기술의 요구를 충족시키기 위한 것이다.

적어도 하나의 양태에서, 본원 발명의 청구 대상은 지하의 포메이션(subterranean formation)을 침투하는 유정 보어의 튜브를 전단하기 위한 분출 방지장치의 블레이드 조립체에 관한 것으로서, 상기 분출 방지장치는 튜브를 수용하기 위한 관통 홀을 가지는 하우징을 구비한다. 블레이드 조립체는 비-결합 위치와 결합 위치 사이에서 튜브 주위로 이동가능한 램 블록, 튜브와 컷팅식으로(cuttingly) 결합하기 위해서 상기 램 블록에 의해서 지지되는 블레이드, 램 블록에 의해서 지지되고 램 블록을 따라서 슬라이딩식으로 이동가능한 후퇴가능(retractable) 가이드, 및 튜브와의 결합을 가이드하기 위한 가이드 위치와 상기 블레이드가 상기 튜브와 컷팅식으로 결합할 수 있게 허용하기 위한, 상기 블레이드 뒤쪽으로 거리를 둔, 컷팅 위치 사이에서 이동하도록 상기 가이드를 선택적으로 해제(releasing)하기 위한 해제 메커니즘을 포함한다.

상기 해제 메커니즘은 상기 해제 메커니즘의 가이드 표면에 대한 연결분리력(disconnect force)의 인가에 의해서 활성화될 수 있을 것이다. 블레이드 조립체는 또한 해제 메커니즘을 활성화시키기 위한 트리거를 또한 포함할 수 있을 것이다. 트리거는 상기 해제 메커니즘과 동작적으로(operatively) 연결될 수 있는 플런저를 포함할 수 있을 것이다. 상기 플런저는 가이드의 정점 주위에 및/또는 상기 가이드의 가이드 표면을 따라서 배치될 수 있을 것이다. 플런저는 복수의 접촉부(contact)을 포함할 수 있을 것이다. 각각의 접촉부는 로드에 의해서 부재(member)에 동작적으로 커플링될 수 있을 것이다. 상기 부재는 상기 가이드의 트리거 채널 내에 슬라이딩식으로 배치될 수 있을 것이다. 상기 플런저는 상기 가이드 내의 적어도 하나의 트리거 슬롯 내에 슬라이딩식으로 배치될 수 있는 적어도 하나의 트리거 가이드를 포함할 수 있을 것이다.

해제 메커니즘은 상기 트리거에 동작적으로 커플링되고 상기 가이드의 트리거 채널 내에서 슬라이딩식으로 배치될 수 있는 부재를 포함할 수 있을 것이다. 또한, 해제 메커니즘은 가이드 채널 내에서 부재를 지지하기 위한 복수의 편향 부재, 상기 부재의 이동에 의해서 상기 가이드 내의 록킹(locked) 위치와 언록킹 위치 사이에서 선택적으로 이동가능한 복수의 쐐기(wedge), 및/또는 상기 쐐기에 의해서 지지되고 상기 가이드 내의 복수의 통로를 따라서 선택적으로 이동가능한 복수의 보스(boss)를 포함할 수 있을 것이다. 이러한 통로는 유체의 관통 통과를 위해서 상기 가이드를 통해 연장하는 튜브와 유체 소통할 수 있을 것이다. 해제 메커니즘은 램 블록의 엣지에 근접하여 배치될 수 있는 립을 포함할 수 있을 것이다. 램 블록은 립을 슬라이딩식으로 수용하기 위한 램프를 가질 수 있을 것이다.

가이드가 복수의 스프링을 포함할 수 있을 것이고 그리고 상기 해제 메커니즘은 상기 복수의 스프링에 대해서 해제식으로 연결될 수 있는 복수의 래치(latch)를 포함할 수 있을 것이다. 래치는 복수의 스프링과 선택적으로 결합하기 위해서 램 블록에 피봇식으로 연결될 수 있을 것이다.

램 블록은 가이드 내의 가이드 슬롯에 의해서 수용되어 그 슬롯을 따라서 슬라이딩 운동할 수 있는 가이드 핀을 구비할 수 있을 것이다. 램 블록은 상기 가이드와의 슬라이딩가능 결합을 위한 쇼울더를 가질 수 있을 것이다. 상기 가이드 표면은 그 중앙 축을 따라서 정점을 가지는 오목형일 수 있을 것이다. 상기 가이드 표면은 상기 중앙 축에 대해서 제 1 각도를 이루는 제 1 부분 및/또는 상기 중앙 축에 대해서 제 2 각도를 이루는 제 2 부분을 가질 수 있을 것이다.

다른 양태에서, 본원 발명의 청구 대상은 지하의 포메이션을 침투하는 유정 보어의 튜브를 전단하기 위한 분출 방지장치에 관한 것이다. 상기 분출 방지장치는 튜브를 수용하기 위한 관통 홀을 가지는 하우징 및 한 쌍의 블레이드 조립체를 포함한다. 블레이드 조립체의 각각은 비-결합 위치와 결합 위치 사이에서 튜브 주위로 이동가능한 램 블록, 상기 튜브와 컷팅식으로 결합하기 위한 램 블록에 의해서 지지되는 블레이드, 상기 램 블록에 의해서 지지되고 상기 램 블록을 따라서 슬라이딩식으로 이동가능한 후퇴가능(retractable) 가이드, 튜브와의 결합을 가이드하기 위한 가이드 위치와 상기 블레이드가 상기 튜브와 컷팅식으로 결합할 수 있게 허용하기 위한, 상기 블레이드 뒤쪽으로 거리를 둔, 컷팅 위치 사이에서 이동하도록 상기 가이드를 선택적으로 해제하기 위한 해제 메커니즘을 포함할 수 있을 것이다.

상기 후퇴가능 가이드는 그에 대향하여 배치된 다른 후퇴가능 가이드의 선단부를 수용하기 위한 포켓을 가질 수 있을 것이다. 분출 방지장치는 또한 블레이드 조립체의 각각의 램 블록을 동작시키기 위한 적어도 하나의 액츄에이터를 포함할 수 있을 것이다. 해제 메커니즘은 해제 메커니즘의 활성화를 위한 트리거를 포함할 수 있을 것이다. 트리거는 튜브와의 접촉시에 및/또는 다른 가이드와의 접촉시에 활성화될 수 있을 것이다.

마지막으로, 다른 양태에서, 본원 발명의 청구 대상은 지하의 포메이션을 침투하는 유정 보어의 튜브를 전단하기 위한 방법에 관한 것일 수 있다. 그러한 방법은 분출 방지장치를 제공하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 분출 방지장치는 튜브를 수용하기 위한 관통 홀을 가지는 하우징, 및 한 쌍의 블레이드 조립체를 포함한다. 블레이드 조립체의 각각이 램 블록, 상기 램 블록에 의해서 지지되는 블레이드, 상기 램 블록에 의해서 지지되는 후퇴가능 가이드, 및 해제 메커니즘을 포함할 수 있을 것이다. 그러한 방법은 비-결합 위치와 결합 위치 사이에서 튜브 주위로 램 블록을 이동시키는 단계, 상기 해제 메커니즘을 선택적으로 해제하는 단계, 상기 튜브와의 결합을 가이드하기 위한 가이드 위치와 상기 블레이드가 상기 튜브와 컷팅식으로 결합할 수 있게 허용하기 위한, 상기 블레이드 뒤쪽으로 거리를 둔, 컷팅 위치 사이에서 상기 가이드를 슬라이딩식으로 이동시키는 단계, 및 상기 튜브를 상기 블레이드와 컷팅식으로 결합시키는 단계를 더 포함할 수 있을 것이다.

상기 선택적으로 해제하는 단계는 연결분리력의 인가시에 발생될 수 있을 것이다. 상기 선택적으로 해제하는 단계는 상기 램 블록의 램프를 따라서 립을 시프팅시키는 단계(shifting), 상기 가이드를 언래칭시키는 단계(unlatching), 상기 해제 메커니즘을 트리거링하는 단계, 및/또는 록킹 위치와 언록킹 위치 사이에서 상기 해제 메커니즘을 시프팅시키는 단계를 포함할 수 있을 것이다. 상기 방법은 상기 가이드를 이용하여 상기 분출 방지장치 내의 희망 위치로 상기 튜브를 가이드하는 단계를 더 포함할 수 있을 것이다.

본원 발명의 특정 양태에서, 분출 방지장치가 제공되고, 그러한 분출 방지장치는:

상기 분출 방지장치 내의 컷팅 및/또는 전단 위치를 향해서 튜브를 가이드하기 위한, 램 블록에 장착된 가이드;

상기 튜브가 상기 컷팅 및/또는 전단 위치에 도달한 때를 검출하도록 배치된 메커니즘; 및

튜브를 컷팅/전단하기 위한 블레이드를 포함하고,

사용 중에, 상기 메커니즘이 상기 컷팅 및/또는 전단 위치에서 상기 튜브를 검출할 때, 상기 블레이드가 단지 상기 튜브를 컷팅 및/또는 전단하도록 동작될 수 있게 배열된다. 일부 실시예에서, 블레이드가 튜브를 컷팅/전단하는 동안에, 가이드가 튜브와 접촉되는 위치에서 체류할 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 가이드는, 블레이드가 튜브와 접촉하기 직전에 또는 직후에, 튜브와의 접촉으로부터 멀어지는 쪽으로 후퇴될 수 있을 것이다. 어느 경우에도, 블레이드가 튜브를 컷팅/전단할 수 있기 전에 가이드가 튜브에 대해서 가압될 때 램 블록이 극복하여야 하는 편향력 및/또는 연결분리력이 존재할 수 있을 것이다.

본원 개시 내용의 앞서 인용한 특징 및 장점이 구체적으로 이해될 수 있도록, 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여, 앞서서 간략하게 요약한 본원 개시 내용에 대한 보다 특별한 설명이 이루어진다. 그러나, 개시 내용이 다른 동일한 효과의 실시예에 대해서도 인정될 수 있기 때문에, 첨부 도면이 전형적인 실시예만을 도시한 것이고 그에 따라 본원 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것을 주지하여야 할 것이다. 도면은 반드시 일정 비율인 것 아니고, 도면의 특정 특징 및 특정 그림(view)이 명료함 및 간결함과 관련하여 스케일이 과장되어 도시될 수 있을 것이고 또는 개략적으로 도시될 수 있을 것이다.

도 1은 블레이드 조립체를 가지는 분출 방지장치(BOP)를 구비하는 해양(offshore) 시추현장의 개략도이다.
도 2는 BOP 동작을 개시하기 이전의 도 1의 BOP의 부분적인 단면을 도시한 개략도이다.
도 3-6은 블레이드 및 튜브 센터링 시스템을 가지는 도 1의 블레이드 조립체의 일부를 도시한 여러 가지 개략도이다.
도 7-17은 선 7-7을 따라서 취한 도 2의 BOP(104)의 단면의 일부의 개략도로서 튜브를 절단하는 블레이드 조립체를 도시한 도면이다.
도 18-22는 래치 해제 메커니즘을 가지는 여러 가지 블레이드 조립체의 개략적인 평면도이다.
도 23-24는 트리거 활성화된 해제 메커니즘을 가지는 여러 가지 블레이드 조립체의 개략적인 평면도이다.
도 25a-25b는 트리거 활성화된 쐐기 해제 메커니즘을 가지는 여러 가지 블레이드 조립체의 개략적인 평면도이다.
도 26a-26b는 트리거 활성화된, 다중 접촉 쐐기 해제 메커니즘을 가지는 여러 가지 블레이드 조립체의 개략적인 평면도이다.
도 27a-27b는 트리거 활성화된, 다중 접촉 쐐기 해제 메커니즘을 가지는 여러 가지 블레이드 조립체의 개략적인 평면도이다.
도 28은 유정 보어의 튜브를 전단하기 위한 방법을 도시한 흐름도이다.

이하의 설명은 예시적인 장치, 방법, 기술, 및 본원 청구 대상의 기술을 구현하는 명령 시퀀스를 포함한다. 그러나, 설명된 실시예는 이러한 구체적인 상세사항이 없어도 실시될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.

본원에 기재된 기술은 분출 방지장치를 위한 블레이드 조립체에 관한 것이다. 이러한 블레이드 조립체는 튜브 센터링 및 전단 능력을 제공하도록 구성된다. 후퇴가능 가이드 및/또는 해제 메커니즘을 이용하여 전단 중에 튜브를 배치할 수 있을 것이다. 튜브의 전단에 앞서서 튜브를 배치하기 위한 기술을 제공하는 것이 바람직할 수 있을 것이다. 그러한 기술을, 약 8½"(21.59 cm)까지의 또는 그 초과의 지름을 가지는 튜브와 같은, 임의의 크기를 가지는(sized) 튜브에 대해서 실시하는 것이 추가적으로 바람직할 수 있을 것이다. 그러한 기술은 예를 들어 이하의 기재 중 하나 이상을 포함할 수 있을 것이다: 튜브의 배치, 효과적인 부품들 교체, 블레이드의 마모 감소, 튜브 전단에 필요한 적은 힘, 효과적인 전단, 및 부품 교체를 위한 짧은 유지보수 시간.

도 1은 분출 방지장치(BOP)(104)의 하우징(105) 내의 블레이드 조립체(102)를 가지는 해양 시추현장(100)을 도시한다. 블레이드 조립체(102)는, 튜브(106)의 전단에 앞서서 또는 그와 동시에, BOP(104) 내에서 튜브(106)를 센터링하도록 구성될 수 있을 것이다. 튜브(106)는 BOP(104)을 통해서 그리고 지하의 포메이션을 침투하는 유정 보어(108) 내로 공급될 수 있을 것이다. BOP(104)은 바다의 바닥(112)에 배치된 수중 시스템(110)의 일부일 수 있을 것이다. 수중 시스템(110)은 또한 유정 보어(108)로부터 연장하는 튜브(또는 파이프)(106), 유정 보어(108) 주위의 유정헤드(114), 상기 유정 보어(108)로부터 연장하는 도관(116), 그리고 스트립퍼 및 이송 전달 시스템(미도시)과 같은 다른 수중 장치들을 포함할 수 있을 것이다.

블레이드 조립체(102)는 적어도 하나의 튜브 센터링 시스템(118) 및 적어도 하나의 블레이드(120)를 구비할 수 있을 것이다. 튜브 센터링 시스템(118)은, 이하에서 보다 구체적으로 설명하는 바와 같이, 블레이드(120)가 튜브(106)와 결합하기에 앞서서 및/또는 그와 동시에, BOP(104) 내에서 튜브(106)를 센터링하도록 구성될 수 있을 것이다. 튜브 센터링 시스템(118)은 블레이드(120)에 커플링될 수 있거나 블레이드(120)와 함께 이동될 수 있을 것이며, 그에 따라 추가적인 액츄에이터를 이용하지 않고도 또는 BOP(104) 본체를 가공할 필요없이 튜브(106)를 센터링할 수 있게 된다.

해양 시추현장(100)이 수중 작업으로서 도시되어 있지만, 시추현장(100)이 지상이거나 물을 기반으로(water based) 할 수 있고, 블레이드 조립체(102)가 임의의 시추현장 환경에서 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 튜브(106)는, 특정 다운홀 툴, 파이프, 케이싱, 드릴 튜브, 라이너, 코일형 튜빙, 생산 튜빙, 와이어라인, 슬릭라인(slickline), 또는 유정 보어 내에 배치되는 다른 튜브 부재들과 같이 유정 보어(108) 내로 연장되는 툴, 그리고 드릴 칼라, 툴 조인트, 드릴 비트, 로깅(logging) 툴, 및 팩커(packer) 등(본원에서는 "튜브" 또는 "튜브 스트링"으로 지칭된다)과 같은 연관 성분을 위한 임의의 적절한 튜브 및/또는 이송부일 수 있을 것이다.

표면 시스템(122)을 이용하여 해양 시추현장(100)에서의 작업을 용이하게 할 수 있을 것이다. 표면 시스템(122)은 리그(124), 플랫폼(126)(또는 선박) 및 표면 제어기(128)를 포함할 수 있을 것이다. 또한, 하나 이상의 수중 제어기(130)가 있을 수 있을 것이다. 표면 제어기(128)가 표면 위치에서 표면 시스템(122)의 일부로서 도시되어 있고, 그리고 수중 제어기(130)가 수중 위치에서 수중 시스템(110)의 일부로서 도시되어 있지만, 하나 이상의 표면 제어기(128) 및 수중 제어기(130)가 표면 및/또는 수중 시스템을 제어하기 위해서 다양한 위치에 위치될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

블레이드 조립체(102) 및/또는 시추현장(100)과 연관된 다른 장치들을 동작시키기 위해서, 표면 제어기(128) 및/또는 수중 제어기(130)가 그들과 통신하도록 배치될 수 있을 것이다. 표면 제어기(128), 수중 제어기(130), 및/또는 시추현장(100)의 임의의 장치가 하나 이상의 통신 링크(132)를 통해서 통신할 수 있을 것이다. 통신 링크(132)는, 수압식 라인, 공압식 라인, 와이어링, 섬유 광학장치, 원격 계측기(telemetry), 음향장치, 무선 통신, 및 이들의 임의의 조합 등과 같은 임의의 적합한 통신 시스템 및/또는 장치일 수 있을 것이다. 블레이드 조립체(102), BOP(104) 및/또는 시추현장(100)의 다른 장치들이 표면 제어기(128) 및/또는 수중 제어기(130)를 통해서 자동적으로, 수동적으로, 및/또는 선택적으로 동작될 수 있을 것이다.

도 2는 블레이드 조립체(102) 및 밀봉 조립체(200)를 가지는 도 1의 BOP(104)의 개략적인 단면도를 도시한다. BOP(104)은, 도시된 바와 같이, BOP(104)의 중앙 축(204)을 통한 홀(202)을 구비한다. 홀(202)은 튜브(106)를 수용하기 위한 것일 수 있을 것이다. BOP(104)은 블레이드 조립체(102) 및/또는 밀봉 조립체(200)를 수용하기 위한 하나 이상의 채널(206)을 가질 수 있을 것이다. 도시된 바와 같이, 2개의 채널(206)이 있으며, 그 중 하나는 블레이드 조립체(102)를 가지고 다른 하나는 밀봉 조립체(200)를 내부에 가진다. 비록, 2개의 채널(206)이 있지만, 임의 수의 블레이드 조립체(102) 및/또는 밀봉 조립체(200)를 수용하는 임의 수의 채널(206)이 존재할 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 채널(206)은 튜브(106)를 향해서 그리고 튜브(106)로부터 멀리 방사상으로 블레이드 조립체(102) 및/또는 밀봉 조립체(200)를 가이드하도록 구성될 수 있을 것이다.

BOP(104)은, 연장(run in), 드릴링, 및 로깅 등과 같은 정상 동작 중에, 튜브(106)가 BOP(104)을 통과할 수 있게 할 수 있을 것이다. 업셋(upset), 압력 서지(surge) 또는 다른 트리거링(triggering) 이벤트의 경우에, 유체가 유정 보어(108)로부터 방출되는 것을 방지하기 위해서 BOP(104)은 튜브(106)를 절단하거나 및/또는 홀(202)을 밀봉할 수 있을 것이다. BOP(104)이 특정 구성을 가지는 것으로 도시되어 있지만, BOP(104)이 다양한 형상을 가질 수 있을 것이고, 센서(미도시)와 같은 다른 장치들을 구비할 수 있을 것이다. 이용가능한 BOP의 예가 미국 특허 5,735,502에 개시되어 있고, 그 특허의 전체 내용이 본원에서 참조에 의해서 포함된다.

블레이드 조립체(102)가 램 블록(208)에 각각 고정된 블레이드(120) 및 튜브 센터링 시스템(118)을 가질 수 있을 것이다. 각각의 램 블록(208)은, 블레이드(120)가 BOP(104) 내에서 이동될 때, 블레이드(120) 및/또는 튜브 센터링 시스템(118)을 유지(및 지지)하도록 구성될 수 있을 것이다. 블레이드 조립체(102)를 채널(206) 내에서 이동시키기 위해서, 램 블록(208)이 램 샤프트(212)를 통해서 액츄에이터(210)에 커플링될 수 있을 것이다. 액츄에이터(210)는 램 샤프트(212) 및 램 블록(208)을 도 2에 도시된 바와 같은 동작(또는 비-결합) 위치와 작동된(또는 결합된) 위치 사이에서 이동시키도록 구성될 수 있을 것이며, 상기 작동된 위치에서는 램 블록(208)이 튜브(106)에 대해서 결합 및/또는 절단하거나 및/또는 홀(202)을 밀봉한다. 액츄에이터(210)는 수압식 액츄에이터, 공압식 액츄에이터 및 서보 등과 같은 임의의 적합한 액츄에이터일 수 있을 것이다. 밀봉 조립체(200)는 또한, 튜브 센터링 시스템(118)에 추가하여 또는 그 대안으로서, 튜브(106)를 센터링하기 위해서 이용될 수 있을 것이다.

도 3은 블레이드(120) 및 튜브 센터링 시스템(118)을 가지는 블레이드 조립체(102)의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이다. 블레이드(120) 및 튜브 센터링 시스템(118)은 램 블록(208)들 중 하나에 의해서 지지된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 함께 협력하여 작업하는 블레이드들(120) 및/또는 튜브 센터링 시스템들(118) 중 다른 블레이드 및/또는 튜브 센터링 시스템을 유지하는 다른 램 블록(208)이 존재할 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 도시된 바와 같이, 블레이드(120)는 다중-위상(multi-phase) 전단을 이용하여 튜브(106)를 절단하도록 구성될 수 있을 것이다. 블레이드(120)는 블레이드의 결합 단부를 따라서 천공점(300) 및 하나 이상의 홈통(trough)(302)을 가질 수 있을 것이다. 추가적으로, 미국 특허/출원 7,367,396; 7,814,979; 12/883,469; 13/118,200; 13/118,252; 및/또는 13/118,289에 개시된 블레이드와 같은, 튜브(106)를 절단하기 위한 임의의 블레이드가 블레이드 조립체(102)에서 이용될 수 있을 것이고, 그러한 특허/출원의 전체 내용들은 본원에서 참조로서 포함된다.

튜브 센터링 시스템(118)은 BOP(104) 내의 중앙 위치에 튜브(106)를 위치시키도록 구성될 수 있을 것이다(예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같음). 중앙 위치는, 천공점(300)이 튜브(106)의 중앙 부분(304)과 정렬될 수 있는 위치이다. 중앙 위치에서, 천공점(300)이 튜브(106)의 중앙 부분(304)에 근접하여 튜브(106)의 튜브 벽(306)을 타공할 수 있을 것이다. 천공점(300)이 희망에 따라 튜브(106)를 타공할 수 있게 하기 위해서, 튜브(106)를 블레이드(120)에 결합시키기에 앞서서 또는 그와 동시에 튜브(106)를 센터링시키는 것이 필요할 수 있을 것이다.

튜브 센터링 시스템(118)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 블레이드(120)에 앞서서 튜브(106)와 결합하도록 구성된 후퇴가능 가이드(308)를 가질 수 있을 것이다. 가이드(308)는 튜브(106)와 결합되기에 적합한 그리고 램 블록(208)이 튜브(106)를 향해서 이동할 때 튜브(106)를 중앙 위치를 향해서 이동(또는 가압)시키기에 적합한 임의 형상을 가질 수 있을 것이다. 도시된 바와 같이, 가이드(308)는 곡선형의 오목한 또는 C-형상의 표면(310)이고, 그러한 표면은 그 결합 단부에서 표면(310)의 중앙 부분을 따라서 천공점(300)과 실질적으로 정렬되는 정점(312)을 가진다. 곡선형 표면(310)은, 램 블록(208)이 튜브(106)를 향해서 방사상으로 블레이드 조립체(102)를 이동시킬 때, 블레이드(120)에 앞서서 튜브(106)와 결합될 수 있을 것이다. 곡선형 표면(310)은, 튜브(106)가 정점(312) 근처에 위치될 때까지, 램 블록(208)의 계속적인 방사상 운동으로 정점(312)을 향해서 튜브를 가이드할 수 있을 것이다.

튜브 센터링 시스템(118)은 하나 이상의 편향 부재(314) 및/또는 하나 이상의 취약(frangible) 부재(316)를 구비할 수 있을 것이다. 블레이드(120)가 계속적으로 튜브(106)를 향해서 이동되고 그리고/또는 튜브(106)와 결합될 때 가이드(308)가 붕괴될 수 있게 및/또는 블레이드(120)에 대해서 이동될 수 있게 허용하도록, 편향 부재(314) 및/또는 취약 부재(316)가 구성될 수 있을 것이다. 그에 따라, 가이드(308)는 튜브(106)와 결합될 수 있고 BOP(104) 내의 중앙 위치에 대해서 튜브(106)를 정렬시킬 수 있을 것이다(도 1 및 2에 도시된 바와 같다). 그에 따라, 편향 부재(314) 및/또는 취약 부재(들)(316)는, 블레이드(120)가 튜브(106)와 결합하고 튜브(106)를 절단할 때, 가이드(308)가 이동되도록 허용할 수 있을 것이다. 편향 부재(314) 또는 취약 부재(316)를 이용하여, 가이드(308)가 블레이드(120)에 대해서 이동될 수 있게 허용할 수 있을 것이다. 또한, 램 블록(208)이 손상되지 않도록 보장하기 위해서 편향 부재(314) 및 취약 부재(316) 모두를 여분의(redundant) 시스템으로 함께 이용할 수 있을 것이다. 편향 부재(314) 및 취약 부재(316) 모두가 함께 사용되는 경우에, 편향 부재(314)는, 취약 부재(316)를 파괴하는데 필요한 가이드력보다 더 큰, 가이드(308)를 이동시키기 위한 가이드력을 필요로 할 수 있을 것이다.

편향 부재(314)는, 램 블록(208)의 계속되는 방사상 이동을 이용하여 가이드(308)가 튜브(106)를 센터링시킬 수 있게 허용하고 블레이드(120)에 대해서 이동시킬 수 있게 허용하기에 적합한 임의 장치일 수 있을 것이다. 편향 부재(314)에 의해서 생성된 편향력이 충분히 커서, 튜브(106)가 정점(312)에서 센터링될 때까지 가이드(308)를 가이드 위치에서 유지할 수 있을 것이다. 램 블록(208)의 계속적인 이동으로, 편향력이 극복될 수 있을 것이다. 이어서, 편향 부재(314)는, 블레이드(120)가 계속적으로 튜브(106)를 향해서 및/또는 튜브(106)를 통해서 이동할 때, 가이드(308)가 블레이드(120)에 대해서 이동될 수 있게 허용할 수 있을 것이다. 램 블록(208)이 동작 위치(도 2에 도시된 바와 같음)를 향해서 뒤쪽으로 이동될 때 및/또는 튜브(106)가 절단될 때, 편향 부재(314)가 가이드(308)를 도 3에 도시된 바와 같은 초기 위치로 이동시킬 수 있을 것이다. 편향 부재(314)는, 판 스프링, 탄성 재료, 및 코일형 스프링 등과 같이 가이드(308)를 편향시키기에 적합한 임의 장치일 수 있을 것이다.

취약 부재(316)는, 가이드(308)가 튜브(106)를 센터링시킬 수 있게 허용하고 이어서 블레이드(120)로부터 분리시킬 수 있게 허용하는 임의의 적합한 장치일 수 있을 것이다. 취약 부재(들)(316)는, 가이드(308)가 BOP(104) 내에서 튜브(106)를 센터링시키도록 허용할 수 있을 것이다. 튜브(106)가 센터링되면, 튜브(106)를 향한 램 블록(208)의 계속적인 이동은 연결분리력(disconnect force)에 도달할 때까지 취약 부재(316) 상에 가해지는 힘을 증가시킬 수 있을 것이다. 연결분리력에 도달하였을 때, 취약 부재(316)가 파괴될 수 있고, 그에 따라 블레이드(120)가 튜브(106)와 결합하고 및/또는 튜브(106)를 타공함에 따라 가이드(308)가 이동되거나 정지 상태로 유지될 수 있게 허용한다. 취약 부재(들)(316)는, 전단 핀 등과 같이, 연결분리력이 도달하였을 때 가이드가 블레이드(120)를 분리(disengage)시킬 수 있게 허용하는 임의의 적합한 장치 또는 시스템이 될 수 있을 것이다.

도 4는 도 3의 블레이드 조립체(102)의 일부의 다른 도면이다. 가이드(308)는, 도시된 바와 같이, 천공점(300)으로부터 방사상 방향으로 거리(D)에 위치되는 정점(312)을 가진다. 튜브 센터링 시스템(118)이 블레이드(120)의 상단부(400) 상에 위치될 수 있고, 그에 따라 튜브(106)가 절단될 때 대향 블레이드(120)(도 2에 도시된 바와 같음)가 블레이드(120)에 근접하여 통과할 수 있게 허용한다. 대향 블레이드(120)가 블레이드(120)의 하단부(402)에 위치된 튜브 센터링 시스템(118)을 가질 수 있을 것이다. 램 블록(208)은 블레이드(120) 및/또는 튜브 센터링 시스템(118)을 지지하도록 구성된 임의의 적합한 램 블록일 수 있을 것이다.

도 5는 도 3의 블레이드 조립체(102)의 일부의 다른 도면이다. 도시된 바와 같이, 튜브 센터링 시스템(118)은, 도시된 바와 같이, 가이드(308)를 가이드 위치에서 유지하도록 구성된 해제 메커니즘(또는 립)(500)을 구비할 수 있을 것이다. 립(500)은 램 블록 표면(502)과 결합하기 위한 임의의 적합한 업셋(upset), 또는 쇼울더(shoulder)일 수 있을 것이다. 립(500)은, 정점(312)에 도달한 튜브(106)의 결과로서, 가이드(308) 내의 힘이 커지기 시작하고 연결분리력에 도달할 때까지 가이드(308)를 가이드 위치 내에서 유지할 수 있을 것이다. 램 블록(208)의 계속되는 이동이 립(500)을 변형시킬 수 있고 및/또는 립(500)을 램 블록 표면(502)으로부터 변위시킬 수 있을 것이다. 이어서, 가이드(308)가 블레이드(120)에 대해서 변위됨에 따라 립(500)이 램 블록(208)의 램프(504)를 따라서 이동될 수 있을 것이다.

도 6은 도 4의 블레이드 조립체(102)의 다른 도면이다. 튜브 센터링 시스템(118)이 가이드 위치에 도시되어 있다. 가이드 위치에서, 가이드(308)가 파괴 및/또는 이동되지 않았고 그리고 블레이드(120)의 상단부(400) 위쪽에 위치된다. 립(500)은 가이드(308)의 여분의 지지를 위해서 램 블록 표면(502)과 결합될 수 있을 것이다.

도 7-17은 선 7-7을 따라서 취한 도 2의 BOP(104)의 단면의 일부의 개략도로서 튜브(106)를 절단하는 블레이드 조립체(102)를 도시한 도면이다. 도 7은 초기 동작 위치에서 BOP(104)을 도시한다. 블레이드 조립체(102)는 한 쌍의 대향하는 튜브 절단 시스템(118A 및 118B), 블레이드(120A 및 120B) 및 튜브(106)와 결합하기 위한 램 블록(208AA 및 208BB)을 포함한다. 상기 도면들의 각각에서 도시된 바와 같이, 한 쌍의 대향하는 블레이드 조립체(102)(및 그들의 상응하는 절단 시스템(118A 및 118B) 및 블레이드(120A 및 120B)가 서로 동일하고 BOP을 중심으로 대칭적인 것으로 도시되어 있으나, 선택적으로 그와 다른 구성들(본원에서 제시된 바와 같음)을 가질 수 있을 것이다.

동작 위치에서, 튜브(106)는 BOP(104)의 홀(202)을 통해서 자유롭게 이동하고 시추현장 작업을 실시한다. 램 블록(208AA 및 208BB)이 홀(202)로부터 후퇴되고, 그리고 튜브 센터링 시스템(118A 및 118B)의 가이드(308AA 및 308BB)가 블레이드(120A 및 120B)보다 튜브(106)에 방사상으로 더 근접하여 배치될 수 있을 것이다. 블레이드 조립체(102)는, 업셋 발생 후와 같이, 작동이 요구될 때까지 이러한 위치에서 유지될 수 있을 것이다. 업셋이 발생될 때, 블레이드 조립체(102)가 작동될 수 있고 그리고 절단 동작이 개시될 수 있을 것이다.

튜브 절단 시스템(118A 및 118B), 블레이드(120A 및 120B) 및 램 블록(208AA 및 208BB)이, 예를 들어, 도 3-6의 튜브 절단 시스템(118), 블레이드(120) 및 램 블록(208)과 동일할 수 있을 것이다. 절단 시스템(118B), 블레이드(120B) 및 램 블록(208BB)은 절단 시스템(118A), 블레이드(120B) 및 램 블록(208BB)(직립 위치로 도시됨)과의 반대되는 상호작용을 위해서 반전된다. 블레이드(120A)(또는 상단부 블레이드)는 위쪽을 대면(face)하도록 구성된 블레이드(120)(도 2에 도시된 바와 같음)일 수 있고, 또는 아래쪽을 대면하도록 구성된 도 2의 동일한 블레이드(120)일 수 있는 블레이드(120B)(또는 하단부 블레이드)의 위에서 이동하도록 구성된 블레이드(120)(도 2에 도시된 바와 같음)일 수 있다.

도 8은 절단 동작의 개시시의 블레이드 조립체(102)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 램 블록(208AA)이 블레이드(120A) 및 튜브 센터링 시스템(118A)을 홀(202) 내로 그리고 튜브(106)를 향해서 이동시킨 것일 수 있다. 비록 도 7-17이 첫 번째로 이동하는 상부 블레이드(120A)(그리고 램 블록(208AA) 및 파이프 센터링 시스템(118A))를 도시하였지만, 하부 블레이드(120B)가 첫 번째로 이동할 수 있을 것이고, 또는 양 블레이드(120A 및 120B)가 동시에 이동할 수 있을 것이다. 램 블록(208AA)이 이동함에 따라, 가이드(308AA)가 튜브(106)와 결합된다.

도 9는, 튜브(106)가 가이드(308AA)에 의해서 초기에 센터링됨에 따른 블레이드 조립체(102)를 도시한다. 램 블록(208AA)이 블레이드(120A) 및 튜브 센터링 시스템(118A)을 BOP(104)의 중심을 향해서 방사상으로 계속 이동시킴에 따라서, 가이드(308AA)가 튜브(106)를 센터링시키기 시작한다. 튜브(106)는 (도 3의 곡선형 표면(310) 및 정점(312)에서와 동일한 방식으로) 가이드(308AA)의 곡선형 표면(310A)을 따라서 정점(312A)까지 올라 탄다(ride). 튜브(106)가 곡선형 표면(310A)을 따라서 올라탈 때, 튜브(106)는 도 10에 도시된 바와 같이 홀(202)의 중심에 더 근접한 위치로 이동한다.

도 11은, 튜브(106)가 곡선형 표면(310A)의 정점(312A)을 향해서 가이드(308AA)를 따라서 계속적으로 올라탈 때의 그리고 다른 블레이드(120B)(또는 하단부 블레이드)가 동작될 때의 블레이드 조립체(102)를 도시한다. 이어서, 튜브(106)와 결합하기 위해서 블레이드(120B)가 홀(202)의 중심을 향해서 방사상으로 이동될 수 있을 것이다.

도 12는, 양 가이드(308AA 및 308BB)가 튜브(106)와 결합하고 튜브 센터링 시스템(118A 및 118B)의 정점(312A 및 312B)을 향해서 튜브(106)를 계속 이동시킬때의 블레이드 조립체(102)를 도시한다. 곡선형 표면(310A) 및 곡선형 표면(310B)은, 램 블록(208AA 및 208BB)이 BOP(104)의 중심을 향해서 블레이드(120A 및 120B)를 계속적으로 이동시킴에 따라, 튜브 센터링 시스템(118A 및 118B) 사이에 튜브(106)를 끼워 넣을(wedge) 수 있을 것이다.

도 13은 BOP(104) 내에 센터링되고 블레이드(120A 및 120B)의 천공점(300A 및 300B)과 정렬된 튜브(106)를 도시한다. 튜브(106)가 가이드(308AA 및 308BB) 사이에 센터링된 상태에서, 램 블록(208AA 및 208BB)의 계속적인 방사상 이동은 튜브 센터링 시스템(118A 및 118B) 내의 힘을 증가시킬 것이다.

그러한 힘은, 편향력이 극복될 때까지, 및/또는 연결분리력에 도달할 때까지, 튜브 센터링 시스템(118A 및 118B) 내에서 증가될 수 있을 것이다. 이어서, 램 블록(208AA 및 208BB)이 계속 이동될 때, 가이드(들)(308AA 및/또는 308BB)가 이동될 수 있고 또는 블레이드(120A 및 120B)에 대해서 정지되어 유지될 수 있을 것이다. 튜브 센터링 시스템(118A 및 118B)에 대한 편향력 및/또는 연결분리력이 동일할 수 있고, 또는 하나가 다른 것 보다 더 클 수 있으며, 그에 따라 블레이드(120A 및/또는 120B) 중 적어도 하나가 튜브(106)와 결합되게 허용할 수 있을 것이다.

도 14는 튜브(106)를 천공하는 블레이드(120A)를 도시한다. 블레이드(120A)가 가이드(308AA)에 대해서 이동되고, 그에 따라 천공점(300A)이 가이드(308AA)를 지나서 연장하고 튜브(106)를 타공할 수 있게 허용한다. 블레이드(120B)(또는 하단부 블레이드)에 대한 튜브 센터링 시스템(118B)이 블레이드(120B)와 여전히 결합될 수 있을 것이고, 그에 따라 천공점(300A)이 튜브(106)를 타공할 때 가이드(308BB)가 튜브(106)를 제위치에서 유지할 수 있게 허용한다.

도 15는 튜브(106)를 천공하는 양 블레이드(120A 및 120B)를 도시한다. 튜브 센터링 시스템(118B)은 블레이드(120B)(또는 하단부 블레이드)에 대해 이동되어 있으며, 그에 따라 천공점(300B)이 가이드(308BB)를 지나 연장되고 튜브(106)를 천공할 수 있게 허용한다.

도 16은, 램 블록(208AA 및 208BB)이 채널(206) 내에서 서로를 향해서 방사상으로 이동할 때, 블레이드(120A 및 120B)가 튜브(106)를 계속적으로 전단하는 것을 도시한다. 상단부 블레이드(120A)가 하단부 블레이드(120B)의 일부 위를 통과하는 것으로 도시되어 있다. 이러한 이동은, 도 17에 도시된 바와 같이 튜브(106)가 절단될 때까지 계속된다.

도 18-27b는 본원에 개시된 블레이드 조립체(102, 102A, 102B) 및 램 블록(208, 208AA, 208BB)으로서 이용가능한 블레이드 조립체(102a-j) 및 램 블록(208a-j)의 여러 가지 버전을 도시한다. 블레이드 조립체(102a-j)는, 블레이드 조립체(102a-j)가 본원에서 이하에 설명되는 바와 같은 가이드(308a-j) 및 해제 메커니즘(1840-2740)을 포함한다는 것을 제외하고, 본원에서 전술한 블레이드 조립체와 유사할 수 있을 것이다. 해제 메커니즘(1840-2740)은, 튜브와 결합하는 가이드 위치와 블레이드의 결합 단부 뒤로 거리를 둔 컷팅 위치 사이에서 이동되도록(도 12-17에 설명된 이동과 유사하다) 가이드(120A 및 120B)를 해제하기 위해서 이용될 수 있을 것이다. 가이드(308a)는 튜브(106)와의 결합을 위해서 튜브(106)의 대향 측부들 상에 배치될 수 있을 것이다(도 7-17에 도시된 위치와 유사함). 가이드(308a-j)는 대향 가이드(308)의 선단부(1829)를 수용하기 위한 포켓(1831)을 구비할 수 있을 것이다.

도 18은 램 블록(208a)에 의해서 지지되는 가이드(308a)를 포함하는 블레이드 조립체(102a)를 도시한다. 램 블록(208a)은 램 블록(208a)을 결합 위치와 비-결합 위치 사이에서 튜브(106) 주위로 이동시키기 위한 램(미도시)에 의해서 결합가능한 후방 단부(1837)를 구비할 수 있을 것이다.

가이드(308a)는 외측 부분(1833) 및 상기 외측 부분으로부터 연장하는 내측 스프링(1834)을 가지는 전방 부분(1832)을 구비한다. 외측 부분(1833)은 스프링(1834)을 사이에 두고 램 블록(208a)에 의해서 슬라이딩식으로 수용될 수 있다. 램 블록(208a)은 외측 부분(1833)과 슬라이딩식으로 결합하기 위한 상승된 외측 쇼울더(1835)를 구비할 수 있을 것이다.

내측 스프링 채널(1836)이 외측 부분(1833)과 스프링(1834) 사이에서 가이드(308a) 내로 연장한다. 가이드 채널(1838)은 내측 스프링들(1834) 사이에서의 이동을 허용하도록 내측 스프링들(1834) 사이에서 연장한다. 램 블록(208a)은 램 블록(208a)을 따른 가이드(308a)의 이동을 가이드하기 위해서 내측 스프링 채널(1836)에 의해서 슬라이딩식으로 수용될 수 있는 상승된 쇼울더(1842)를 가진다. 내측 스프링 채널(1836) 및 상승된 쇼울더(1842)가 그들 사이의 슬라이딩 결합을 위해서 성형될 수 있을 것이다. 또한, 램 블록(208a)은 램 블록(208a)을 따른 가이드(308a)의 이동을 가이드하기 위해서 가이드 채널(1838)에 의해서 슬라이딩식으로 수용될 수 있는 가이드 핀(1839)을 구비할 수 있을 것이다.

해제 메커니즘(1840)은 램 블록(208a)의 상승된 쇼울더(1842)에 대해서 피봇식으로 장착된 래치(1840)이다. 래치(1840)는, 가이드(308a)의 이동을 방지하기 위해서 폐쇄 위치에서 래치를 내측 스프링(1834)에 대해서 가압하기 위한 스프링(미도시)을 구비할 수 있을 것이다. 래치(1840) 및 내측 스프링(1834)이 그들 사이의 결합을 위해서 쇼울더(1843, 1844)를 각각 구비할 수 있을 것이다.

활성화시에, 래치(1840)가 내측 스프링(1834)으로부터 멀리 언록 위치까지 피봇식으로 이동되며, 그에 따라 가이드(308a)의 이동을 허용한다. 가이드(308a)는, 래치(1840)에 의한 해제시에, 램 블록(208a)을 따라서 선택적으로 후퇴될 수 있을 것이다. 스프링(1834)을 해제시키기 위한 래치(1840)의 활성화는, 가이드(308a)로의 충분한 힘(예를 들어, 연결분리력)의 인가시에 발생될 수 있을 것이다. 필요에 따라, 다른 수동, 자동, 기계적, 전기적 또는 기타 활성화를 이용하여 래치(1840)를 선택적으로 해제할 수 있을 것이다.

도 18에 또한 도시된 바와 같이, 가이드(308a)는 튜브와 결합하기 위해서 오목한 가이드 표면(1810)을 가질 수 있을 것이다. 오목한 가이드 표면(1810)이 가이드(308a)의 중앙 축을 따라서 정점(1812)을 가질 수 있을 것이다. 상기 정점(1812)에 인접한 가이드 표면(1810)의 제 1 부분(1815)이 중앙 축(X)에 대해서 제 1 각도(α₁)로 연장될 수 있을 것이다. 상기 가이드 표면(1810)의 제 2 부분(1817)이, 상기 제 1 부분으로부터, 중앙 축(X)에 대해서 제 2 각도(α₂)로 연장될 수 있을 것이다.

도 19는 램 블록(208b)을 따라서 슬라이딩식으로 이동가능한 가이드(308b)를 가지는 다른 블레이드 조립체(102b)를 도시한다. 블레이드 조립체(102b)는, 내측 스프링(1934) 사이의 가이드 채널(1938)이 더 짧고, 상승된 외측 쇼울더(1935)가 단축되고, 그리고 램 블록(208b)의 형상이 변경된 것을 제외하고, 블레이드 조립체(102a)와 유사하다. 짧아진 가이드 채널(1938) 및/또는 스프링 채널(1936)은, 램 블록(208b)을 따라서 가이드(308b)의 이동 거리를 형성하기 위한 주어진 거리를 가질 수 있을 것이다. 램 블록(208b)의 후방 단부(1937)가 램(미도시)을 수용하도록 조정될 수 있을 것이다. 쇼울더(1942) 및 래치(1940)가 후방 단부(1937)의 형상에 피팅(fit)되도록 배치될 수 있을 것이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 후방 단부(1937)가 램의 수용가능한 결합을 위해서 편평하다.

도 20의 블레이드 조립체(102c) 및 램 블록(208c)은, 그 부분이 내마모성을 위해서 경화되었다는 것을 제외하고, 도 19의 블레이드 조립체(102b)와 동일하다. 코팅(2050)이 내측 스프링(2034) 및 래치(2040)의 접촉 표면을 따라서 도포된다. 코팅(2050)은, 서로 간의 상호작용을 촉진하고 및 서로 간의 마모성을 개선하기 위해서 도포되는 임의의 경화 재료(예를 들어 티타늄 질화물 또는 TN)일 수 있을 것이다.

도 21은 램 블록(208d)에 의해서 지지되는 가이드(308d)를 가지는 블레이드 조립체(102d)를 도시한다. 가이드(308d)는, 내측 스프링(2134)의 폭(W)이 넓어지고 그리고 스프링 채널(2036), 쇼울더(2042), 및 래치(2040)가 좁아진다는 것을 제외하고, 도 19의 블레이드 조립체(102b)와 동일하다. 스프링 폭(W)은 래치(2040)와의 상호작용을 위해서 요구되는 가요성을 제공하도록 선택될 수 있을 것이다. 내측 스프링(2134)의 폭(W)은 그러한 스프링의 희망 강성도(rigidity)를 제공하도록 선택될 수 있을 것이며, 그에 따라 가이드(308d)를 해제하기 위해서 래치(2040)를 활성화하기 위해서 필요한 연결분리력을 규정할 수 있을 것이다.

도 22는 가이드(308e)를 가지는 블레이드 조립체(102e)를 도시한다. 블레이드 조립체(102e)는, 가이드(308e)가 내측 스프링(2234) 및 외측 스프링(2235)을 구비하고 이들 사이에 스프링 채널(2236)을 갖는 것을 제외하고, 블레이드 조립체(102d)와 유사하다. 외측 스프링(2235)은, 외측 스프링 채널(2238)을 사이에 두고 각각의 내측 스프링(2234) 및 외측 부분(2232) 사이에 배치된다.

더블 래치(2240)가 내측 스프링(2234)과 외측 스프링(2235) 사이에서 스프링 채널(2236) 내에 배치된다. 더블 래치(2240)는 일 측부 상에서 내측 스프링(2234)과 결합하도록 그리고 대향 측부 상에서 외측 스프링(2235)과 결합하도록 양 측부 상에 노치(2242)를 구비한다. 내측 스프링(2234) 및 외측 스프링(2235)은 가이드(308e)에 대한 연결분리력의 인가시에 래치(2240)로부터 해제될 수 있을 것이다.

해제시에, 더블 래치(2240)는 램 블록(208e)을 따른 가이드(308e)의 슬라이딩 운동을 제공하기 위해서 내측 스프링(2234) 및 외측 스프링(2235)과 슬라이딩식으로 결합된다. 도 22에 또한 도시된 바와 같이, 더블 래치(2240)의 변경된 형상에 일치되도록, 스프링 채널(2238)이 변경된 형상을 가진다.

도 23-27b는 해제 메커니즘(2340-2740)을 가지는 가이드(308f-j)를 구비한 여러 가지 블레이드 조립체(102f-j)를 도시한다. 블레이드 조립체(102f-j)) 및 가이드(308f-j))는, 블레이드 조립체(102f-j))가 이하에서 설명하는 바와 같이 여러 가지 해제 메커니즘(2340-2740)을 활성화시키기 위한 여러 가지 트리거(2360-2760)를 구비한다는 것을 제외하고, 전술한 블레이드 조립체 및 가이드와 유사할 수 있을 것이다.

도 23에 도시된 바와 같이, 블레이드 조립체(102f)는 가이드 표면(2310)을 따라서 램 블록(208f) 및 트리거(2360) 주위로 슬라이딩식으로 배치될 수 있는 가이드(308f)를 가진다. 램 블록(208f) 내의 가이드 핀(2362)은 램 블록(208f)을 따라서 가이드(308f)의 이동을 가이드하기 위한 이동 슬롯(2364)에 의해서 수용될 수 있다. 또한, 가이드(308f)에는 해제 메커니즘(2340)을 수용하기 위한 트리거 채널(2366)이 제공된다.

트리거(2360)는 가이드(308f)의 가이드 표면(2310)의 정점(2312)을 지나서 소정 거리만큼 연장하는 스프링-장착식 플런저(2368)를 포함한다. 플런저(2368)는 로드(2370)에 의해서 부재(2372)로 링크된다. 부재(2372)는 플런저(2368)로 인가된 힘에 응답하여 가이드 위치 및 컷팅 위치 사이의 트리거 채널(2366) 내에 슬라이딩식으로 위치될 수 있다. 가이드 핀(2367)이 부재(2372)를 슬라이딩식으로 수용하기 위해서 램 블록(208f) 내에 배치된다.

해제 메커니즘은 부재(2372)의 양 측부 상에서 트리거 채널(2366) 내에 배치되는 한 쌍의 쐐기(2340)를 포함한다. 부재(2372)는 쐐기(2340)와 결합하기 위해서 양 측부 상에 상승된 쇼울더(2374)를 가진다. 쐐기(2340)가 상승된 쇼울더(2374) 상에 배치된 상태에서, 쐐기(2340)가 트리거 채널(2366) 내의 록킹된 위치로 이동된다. 트리거 채널(2366)은, 트리거 채널(2366) 내에서 쇼울더(2377)를 따라서 록킹하기 위해서 쐐기(2340)가 외측으로 연장하도록 허용하기 위해서 넓은 부분(2376)을 가진다. 쐐기(2340)가 부재(2372)를 따라서 상승된 쇼울더(2374)에서 이격된(off) 배치된 상태에서, 쐐기(2340)가 트리거 채널(2366) 내의 언록킹 위치로 이동된다. 언록킹 위치에서, 쐐기(2340)가 트리거 채널(2366)의 좁은 부분(2378)으로 이동한다.

힘의 인가시에, 트리거(2360)가 플런저(2368)를 따라서 활성화될 수 있을 것이다. 그러한 힘은 튜브가 플런저(2368)를 가압함으로써 인가될 수 있을 것이다. 일단 활성화되면, 플런저로 인가된 힘이 로드(2370)를 통해서 부재(2372)로 이동된다. 쐐기(2340)가 부재(2372)의 쇼울더(2374) 상의 록킹 위치로부터 부재(2372)의 쇼울더(2374)의 언록킹 위치로, 그리고 트리거 채널(2366)의 넓은 부분(2376)으로부터 좁은 부분(2378)으로 이동되도록, 부재(2372)가 병진운동된다. 언록킹 위치에서, 가이드(308f)가 자유로워서, 가이드 위치와 컷팅 위치 사이에서 램 블록(208f)에 대해서 슬라이딩식으로 이동될 수 있다.

도 24에 도시된 바와 같이, 블레이드 조립체(102g)가 램 블록(208g) 주위로 슬라이딩식으로 배치될 수 있는 가이드(308g)를 가진다. 블레이드 조립체(102g)는, 트리거 채널(2466) 내에 슬라이딩식으로 배치될 수 있는 부재(2472) 및 가이드 표면(2410)을 따라서 트리거(2460)를 가진다는 것을 제외하고, 블레이드 조립체(102f)와 유사하다. 트리거(2460)는 가이드 표면(2410)을 따른 트리거 표면(2480)을 가지는 플런저(2468), 및 가이드(308g) 내에서 트리거 슬롯(2484) 내로 연장하는 트리거 가이드(2482)를 포함한다. 트리거 표면(2480)은 튜브 및/또는 가이드 표면(2410)을 따른 대향 램 블록 및/또는 가이드에 의한 활성화를 위한 연장된 접촉 표면을 제공한다.

부재(2472)는 플런저(2468)로부터 트리거 채널(2466) 내로 연장한다. 부재(2472)는 편향 부재(2486)에 의해서 트리거 채널(2466) 내에서 지지된다. 편향 부재는 부재(2472)의 이동에 대한 미리 규정된 저항을 인가할 수 있을 것이다. 부재(2472)는 해제 메커니즘(또는 쐐기)(2440)과의 결합을 위해서 트리거 채널(2466) 내에 슬라이딩식으로 배치될 수 있다. 트리거 채널(2466)은, 부재(2472)를 따라서 쇼울더(2474)를 따라 배치될 때 록킹 위치로 쐐기(2469)를 이동시키기 위한 넓은 부분(2476)을 가진다. 또한, 트리거 채널(2466)은, 쇼울더(2474)가 부재(2472)를 따라서 이격(off) 배치될 때 언록킹 위치로 쐐기(2440)를 이동시키기 위한 좁은 부분(2478)을 가진다. 가이드 핀(2467)은 부재(2472)를 슬라이딩식으로 수용하기 위해서 램 블록(208g) 내에 배치된다.

도 25a-25b는 램 블록(208h) 상에 슬라이딩식으로 배치될 수 있는 가이드(308h), 및 블레이드(120)를 포함하는 블레이드 조립체(102h)의 개략적인 평면도를 도시한다. 도 25a는 가이드 플레이트(2586)를 상부에 가지는 가이드(308h)를 도시한다. 도 25b는 블레이드(120) 및 가이드(308h)의 내측 성분을 보여주기 위해서 가이드 플레이트(2586)를 제거한 상태로 가이드(308h)를 도시한다. 블레이드 조립체(102h)는, 트리거(2560)가 로드(2510)에 의해서 부재(2572)에 커플링된 플런저(2568)를 가진다는 것을 제외하고, 도 24의 블레이드 조립체(102g)와 유사하다. 부재(2572)는 해제 메커니즘(또는 쐐기)(2540)을 활성화시키기 위해서 트리거 채널(2566) 내에서 슬라이딩식으로 이동가능하다.

쐐기(2540)는 자석(2584)에 의해서 부재(2572)에 커플링된다. 쐐기(2540)는 플런저로의 충분한 힘의 인가에 의한 플런저(2568)의 활성화시에 선택적으로 연장가능하다. 일단 활성화되면, 부재(2572)가 후퇴되고 그리고 쐐기(2540)가 도 25a에 도시된 바와 같은 록킹 위치로부터 도 25b에 도시된 바와 같은 언록킹 위치로 이동된다. 도 25a의 록킹 위치에서, 쐐기(2540)는 부재(2572)와 결합하기 위해서 쐐기로부터 연장하는 핑거(2590)를 가진다. 이러한 위치에서, 플런저(2568)가 활성화될 때까지 부재(2572)가 록킹되고 그리고 이동이 방지된다. 도 25b의 언록킹 위치에서, 쐐기(2540)의 핑거(2590)가 부재(2572) 위의 위치로 이동된다. 쐐기(2540)가 램 블록(208h) 내의 통로(2569) 내에 슬라이딩식으로 배치될 수 있는 보스(2583)를 가지고 그리고 부재(2572)가 자유롭게 후퇴될 수 있게 된다. 이러한 언록킹 위치에서, 가이드(308h)가 컷팅 위치로부터 후퇴될 수 있고, 그에 따라 블레이드(120)가 튜브 컷팅을 위해서 플런저(2568)를 지나서 연장하게 된다.

도 26a-26b는 램 블록(208i) 상에 슬라이딩식으로 배치될 수 있는 가이드(308i), 및 블레이드(120)를 포함하는 블레이드 조립체(102i)의 개략적인 평면도를 도시한다. 도 26a는 가이드 플레이트(2686)를 상부에 가지는 가이드(308i)를 도시한다. 도 26b는 블레이드(120) 및 가이드(308i)의 내측 성분을 보여주기 위해서 가이드 플레이트(2686)를 제거한 상태로 가이드(308i)를 도시한다. 블레이드 조립체(102i)는, 트리거(2660)가 로드(2610)에 의해서 부재(2672)에 커플링된 3개의 접촉부(2673, 2675)를 가지는 플런저(2668)를 구비한다는 것을 제외하고, 도 25a 및 25b의 블레이드 조립체(102g)와 유사하다. 부재(2672)는 해제 메커니즘(또는 쐐기)(2640)을 활성화시키기 위해서 트리거 채널(2667) 내에서 슬라이딩식으로 이동가능하다.

중앙 접촉부(2673)는 그 양 측부 상에 측방향 접촉부(2675)를 구비하여, 연결분리력의 인가를 위한 복수의 접촉점을 제공한다. 로드(2610)가 접촉부(2673, 2675)를 부재(2672)에 링크시켜, 램 블록(208i)의 트리거 채널(2667) 내에서의 원활한 슬라이딩가능 운동을 위한 안정화된 구조를 제공한다. 또한, 부재(2672)는, 가이드(208i)에 대한 확실한 정지부(positive stop)를 트리거 채널(2667) 내에 제공하는 단차부(2665)를 가진다. 쐐기(2640)는, 도 25a 및 25b의 쐐기(2540) 및 보스(2583)와 같은 방식으로 통로(2669) 내에서 이동하는 보스(2683)를 가진다.

도 27a-27b는 램 블록(208j) 상에 슬라이딩식으로 배치될 수 있는 가이드(308j), 및 블레이드(120)를 포함하는 블레이드 조립체(102j)의 개략적인 평면도를 도시한다. 도 27a는 가이드 플레이트(2786)를 상부에 가지는 가이드(308j)를 도시한다. 도 27b는 블레이드(120) 및 가이드(308j)의 내측 성분을 보여주기 위해서 가이드 플레이트(2786)를 제거한 상태로 가이드(308i)를 도시한다. 블레이드 조립체(102j)는, 램 블록(208j)이 가이드 내의 가이드 슬롯(2785) 내에서 슬라이딩식으로 배치될 수 있는 가이드 핀(2784)을 가지고, 통로(2769)가 유체 통과를 위해서 튜브(2792)와 유체 소통하며, 그리고 트리거(2760) 및 부재(2772)가 변경된 형상을 가진다는 것을 제외하고, 도 26a 및 26b의 블레이드 조립체(102i)와 유사하다. 통로(2769)는, 블레이드 조립체(102j) 내에 포획되기 시작할 수 있는 진흙과 같은 유체를 방출하기 위해서 제공될 수 있을 것이다. 도 26a 및 26b의 트리거(2660)와 유사한 방식으로 해제 메커니즘(또는 쐐기)(2740)을 활성화시키기 위해서 부재(2772)에 커플링된 3개의 접촉부(2773, 2775)를 가지는 플런저(2768)를 트리거(2760)가 구비한다. 도 27a에 도시된 바와 같이, 접촉부(2775) 중 하나가 가이드 플레이트(2786)를 통해서 그리고 포켓(2731) 내로 연장하여, 그에 대향하는 다른 가이드의 선단부와 접촉될 때 활성화된다.

도 7-27b에 도시된 바와 같은 동작은 블레이드, 가이드 및 그 성분의 특정 운동 시퀀스 및/또는 구성을 도시한다. 운동 순서 및 구성의 변경이 제공될 수 있을 것이다. 예를 들어, 블레이드 및/또는 가이드가 동시에 또는 여러 가지 순서로 진행될 수 있을 것이다. 전단 동작 중에 희망하는 가이드 운동을 달성하기 위해서, 여러 가지 트리거, 해제 메커니즘 및/또는 가이드가 제공될 수 있을 것이다.

도 28은 도 1의 유정 보어(108)와 같은 유정 보어의 튜브를 전단하는 방법(2800)을 도시한다. 그러한 방법은 한 쌍의 블레이드 조립체(블레이드 조립체의 각각은 램 블록, 상기 램 블록에 의해서 지지되는 블레이드, 램 블록에 의해서 지지되는 후퇴가능 가이드, 및 해제 메커니즘을 포함한다) 및 튜브를 수용하기 위한 관통 홀을 가지는 하우징을 포함하는 BOP을 제공하는 단계(2895)를 포함한다. 상기 방법은 비-결합 위치와 결합 위치 사이에서 튜브 주위로 램 블록을 이동시키는 단계(2896), 상기 해제 메커니즘을 선택적으로 해제하는 단계(2897), 상기 튜브와의 결합을 가이드하기 위한 가이드 위치와 상기 블레이드가 상기 튜브와 컷팅식으로 결합할 수 있게 허용하기 위한, 상기 블레이드 뒤쪽으로 거리를 둔, 컷팅 위치 사이에서 상기 후퇴가능 가이드를 슬라이딩식으로 이동시키는 단계(2898), 및 상기 튜브를 상기 블레이드와 컷팅식으로 결합시키는 단계(2899)를 더 포함한다. 블레이드 및/또는 가이드를 후퇴시키는 단계와 같은 추가적인 단계가 또한 실시될 수 있을 것이고, 그리고 방법이 필요에 따라 반복될 수 있을 것이다.

본원에 개시된 기술이 희망하는 기능을 실시하기 위한 알고리즘으로 구성된 소프트웨어를 통해서 자동화된/자율적인(autonomous) 적용예를 위해서 구현될 수 있다는 것을 소위 당업자가 이해할 수 있을 것이다. 이러한 양태는, 적절한 하드웨어를 가지는 하나 이상의 적합한 범용 컴퓨터를 프로그래밍함으로써 구현될 수 있다. 프로그래밍은 프로세서(들)에 의해서 판독가능한 하나 이상의 프로그램 저장 장치 및 본원에 개시된 동작들을 실시하기 위해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 명령의 하나 이상의 프로그램의 인코딩의 이용을 통해서 달성될 수 있을 것이다. 프로그램 저장 장치는, 예를 들어, 하나 이상의 플로피 디스크; CD ROM 또는 기타 광학적 디스크; 리드-온리 메모리 칩(ROM); 및 당업계에 주지된 또는 후속하여 개발될 종류의 다른 형태를 취할 수 있을 것이다. 명령의 프로그램이 "옵젝트 코드(object code)" 즉, 컴퓨터에 의해서 다소(more-or-less) 직접적으로 실행될 수 있는 바이너리 형태; 실행 전에 컴필레이션(compilation) 또는 해석을 필요로 하는 "소오스 코드(source code)"; 또는 부분적으로 컴파일링된 코드와 같은 일부 중간 형태일 수 있을 것이다. 프로그램 저장 장치의 그리고 명령의 인코딩의 정확한 형태는 여기에서 중요하지 않다. 본원 발명의 양태는 또한, 현장에서만 및/또는 확장된 통신(예를 들어, 무선, 인터넷, 위성 등) 네트워크를 통해서 원격적으로 제어되어 (적절한 하드웨어/소프트웨어를 통해서) 설명된 기능을 실시하도록 구성될 수 있을 것이다.

여러 가지 구현예 및 이용예를 참조하여 실시예를 설명하였지만, 이러한 실시예가 설명적인 것이고 본원 발명의 청구 대상이 그러한 것으로 제한되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 많은 변화, 변경, 부가 및 개선이 가능할 것이다. 예를 들어, 가이드(guiding) 및/또는 절단 동작을 실시하기 위해서, (예를 들어, 동일한 또는 상이한) 블레이드, 가이드, 트리거, 및/또는 해제 메커니즘의 다양한 조합이 (예를 들어, 정렬된, 반전된) 다양한 위치에서 제공될 수 있을 것이다.

하나의 경우로서 본원에서 설명된 성분, 동작 또는 구조에 대해서 복수의 경우가 제공될 수 있을 것이다. 일반적으로, 예시적인 구성에서 독립적인 성분으로서 제시된 구조 및 기능이 조합된 구조 또는 성분으로 구현될 수 있을 것이다. 유사하게, 하나의 성분으로서 제시된 구조 및 기능이 독립된 성분으로서 구현될 수 있을 것이다. 이러한 그리고 기타의 변화, 변경, 부가 및 개선이 본원 발명의 청구 대상의 범위 내에 포함될 수 있을 것이다.

Claims

지하의 포메이션을 침투하는 유정 보어의 튜브를 전단하기 위한 분출 방지장치의 블레이드 조립체이며,
분출 방지장치는 튜브를 수용하기 위한 관통 홀을 가지는 하우징을 구비하고,
블레이드 조립체는,
비-결합 위치와 결합 위치 사이에서 튜브 주위로 이동가능한 램 블록;
튜브와 컷팅식으로 결합하기 위해서 램 블록에 의해서 지지되는 블레이드;
램 블록에 의해서 지지되고 램 블록을 따라서 슬라이딩식으로 이동가능한 후퇴가능 가이드; 및
튜브와의 결합을 가이드하기 위한 가이드 위치와 블레이드가 튜브와 컷팅식으로 결합할 수 있게 허용하기 위한, 블레이드 뒤쪽으로 거리를 둔, 컷팅 위치 사이에서 이동하도록 가이드를 선택적으로 해제하기 위한 해제 메커니즘을 포함하는, 블레이드 조립체.
제 1 항에 있어서,
해제 메커니즘은 상기 후퇴가능 가이드의 가이드 표면에 대한 연결분리력의 인가에 의해서 활성화될 수 있는, 블레이드 조립체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
해제 메커니즘을 활성화시키기 위한 트리거를 더 포함하는, 블레이드 조립체.
제 3 항에 있어서,
트리거는 해제 메커니즘과 동작적으로 연결될 수 있는 플런저를 포함하는, 블레이드 조립체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
해제 메커니즘은 부재의 이동에 의해서 가이드 내의 록킹 위치와 언록킹 위치 사이에서 선택적으로 이동가능한 복수의 쐐기를 더 포함하는, 블레이드 조립체.
제 5 항에 있어서,
쐐기에 의해서 지지되고 가이드 내의 복수의 통로를 따라서 선택적으로 이동가능한 복수의 보스를 더 포함하는, 블레이드 조립체.
제 6 항에 있어서,
통로는 유체의 관통 통과를 위해서 가이드를 통해 연장하는 튜브와 유체 소통하는, 블레이드 조립체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
램 블록은 가이드와의 슬라이딩가능 결합을 위한 쇼울더를 가지는, 블레이드 조립체.
제 2 항에 있어서,
가이드 표면은 가이드 표면의 중앙 축을 따라서 정점을 가지는 오목형인, 블레이드 조립체.
제 3 항에 있어서,
트리거는 튜브 또는 다른 블레이드 조립체의 다른 가이드와의 접촉시에 활성화될 수 있는, 블레이드 조립체.
유정 보어의 튜브를 전단하기 위한 방법이며, 지하의 포메이션을 침투하는 유정 보어의 튜브를 전단하기 위해 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 블레이드 조립체를 이용하는 단계를 포함하는, 유정 보어의 튜브를 전단하기 위한 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 이용 단계는
비-결합 위치와 결합 위치 사이에서 튜브 주위로 램 블록을 이동시키는 단계;
해제 메커니즘을 선택적으로 해제하는 단계;
튜브와의 결합을 가이드하기 위한 가이드 위치와 블레이드가 튜브와 컷팅식으로 결합할 수 있게 허용하기 위한, 블레이드 뒤쪽으로 거리를 둔, 컷팅 위치 사이에서 가이드를 슬라이딩식으로 이동시키는 단계; 및
상기 튜브를 블레이드와 컷팅식으로 결합시키는 단계를 포함하는, 유정 보어의 튜브를 전단하기 위한 방법.
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