KR20130076770A

KR20130076770A - 블로우아웃 방지 장치 내 파이프 전단 장치, 블로우아웃 방지 장치용 전단 램 어셈블리, 및 전단 블레이드 부착 방법

Info

Publication number: KR20130076770A
Application number: KR1020120155110A
Authority: KR
Inventors: 바이랄 샤; 윌리엄 엘 카바흐; 레오나르드 지 칠더스
Original assignee: 하이드릴 유에스에이 메뉴팩춰링 엘엘씨
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-07-08
Also published as: CA2799335A1; US8844613B2; BR102012032488B8; EA201201641A1; SG191549A1; AU2012268781B2; US20130168075A1; EP2610428A3; EP2610428A2; EP2610428B1; BR102012032488A2; MX2012014742A; AR089498A1; CN103184847A; CN103184847B; AU2012268781A1; BR102012032488B1

Abstract

램 블록에 부착되는 전단 블레이드에 관한 것이다. 적어도 하나의 볼트 통로가 램 블록의 정상부에서 각도를 이루어 형성된다. 램 블록에 있는 볼트 통로와 대응하는 볼트 통로가 전단 블레이드에 형성된다. 램 블록의 볼트 통로와 전단 블레이드에 있는 볼트 통로 내로 들어가는 볼트는 전단 블레이드를 램 블록에 부착한다. 전단 블레이드를 램 블록에 부착하기 위한 이러한 기술을 사용하면, 전단 블레이드의 전방면의 표면적인 더 감소되지 않는다. 그래서, 전단 블레이드의 강도가 증대된다.

Description

블로우아웃 방지 장치 내 파이프 전단 장치, 블로우아웃 방지 장치용 전단 램 어셈블리, 및 전단 블레이드 부착 방법{SHEAR BLADE AND METHOD OF ATTACHMENT TO SHEAR RAMS}

본 발명은 개락적으로 시추(drilling)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 블로우아웃 방지 장치(blowout preventor)용 전단 램(shear ram)에 부착되는 개선된 전단 블레이드에 관한 것이다.

연안에서의 시추 작업시, 작업자는 시추 라이저(riser)를 통해 시추 작업을 하게 된다. 시추 라이저는 해저에 있는 해중 분출지(wellhead) 어셈블리와 시추선(drilling vessel) 사이에서 연장된다. 시추 라이저는 다수의 개별적인 조인트 또는 부분으로 구성된다. 이들 부분은 서로에 고정되고 시추선의 라이저 배치 바닥에서부터 이어져 있다. 시추 라이저는 또한 보통 메인 중앙 파이프 주위에 있는 다수의 보조 도관을 갖는다. 이들 보조 도관 중의 일부는 유정(well)을 제어하기 위해 해중 분출지에 설치되어 있는 해중 블로우아웃 방지 장치(BOP)에 수력 유체 압력을 공급하게 된다.

블로우아웃 방지 장치 어셈블리는 시추선에서부터 아래로 연장되어 있는 라이저의 하단부에 위치될 수 있는 스택 어셈블리의 일 부분일 수 있다. 블로우아웃 방지 장치 스택 어셈블리는 보통 전단 램, 파이프 램, 가변 보어(bore) 램, 환형 폐쇄 부재 및 비상 사태시 라이저에서 분리시키기 위한 신속 분리 기구를 포함한다. 작동되면, 전단 램이 관통 보어 및 드릴 파이프, 관 또는 케이싱과 같은 유정내의 전단 파이프를 폐쇄하게 된다. 전단 블레이드는 이 전단 블레이드의 전방면을 통과하여 램 블록에 나사 결합되는 다수의 볼트를 통해 램 블록에 부착될 수 있다. 또한, 상기 볼트는 전단 중에 유정 보어 압력으로 인해 생기는 힘에 저항하는데 도움이 된다. 그러나, 각 볼트를 위해 전단 블레이드의 전방면에 있는 카운터보어가 블레이드의 면적을 감소시켜 그 블레이드 강도를 저하시키게 된다. 그러므로, 전단 블레이드를 램 블록에 부착하기 위한 개선된 기술이 요구된다.

전단 램에 전단 블레이드를 부착하는 방법을 제공하는 본 발명의 바람직한 실시형태에 의해, 일반적으로 이들 및 다른 문제들이 해결되거나 회피되며 또한 일반적으로 기술적 이점들이 얻어진다.

본 발명의 일 실시형태는 램 블록에 부착되는 전단 블레이드를 포함하는 전단 램 어셈블리를 제공한다. 유사한 전단 블레이드와 램 블록이 전단 블레이드와 램 블록의 반대쪽에서 이들에 대해 오프셋되어 있다. 적어도 하나의 볼트 통로가 램 블록의 정상부에서 각도를 이루어 형성된다. 램 블록 내의 볼트 통로와 대응하는 볼트 통로가 전단 블레이드의 후방면에 형성된다. 램 블록의 볼트 통로 및 전단 블레이드 내의 볼트 통로로 도입되는 볼트가 전단 블레이드를 램 블록에 부착한다. 볼트는 전단 블레이드 내의 볼트 통로와 나사 결합할 수 있다. 또한, 램 블록의 일 면에 형성되어 있는 볼트 통로와 정렬되는 적어도 하나의 볼트 통로가 전단 블레이드의 면에 형성된다. 전단 블레이드와 램 블록 면에 있는 볼트 통로들로 인해 볼트가 그 통로들 내로 도입되어 램 블록과 나사 결합하여, 전단 블레이드와 램 블록의 추가적인 연결 안정성을 제공한다.

램 블록의 정상부와 전단 블레이드의 후방 면에 있는 경사 볼트 통로를 이용하여 램 블록에 전단 블레이드를 연결하는 기술에 의하면, 추가적인 볼트 통로를 위해 전단 블레이드의 전방 면에서 추가적인 재료를 제거할 필요가 없기 때문에 그전방면의 표면적이 증가되어 전단 블레이드의 강도가 유리하게 증대된다.

도 1은 본 발명에 따른 전단 램 어셈블리의 램 블록의 사시도이다.
도 2는 도 1의 램 블록의 측면도이다.
도 3은 도 1의 램 블록의 상면도이다.
도 3a는 도 1의 램 블록의 측단면도이다.
도 4는 도 1의 램 블록의 저면 사시도이다.
도 5는 도 1의 상부 램 블록의 정면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전단 램을 갖는 블로우아웃 방지 장치 어셈블리의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 전단 램 또는 블라인드 전단 램(11)이 이들이 위치되는 하우징 또는 보닛에서 제거된 상태로 도시되어 있다. 전단 램(11)은 스택 어셈블리의 일 부분인 램 블로우아웃 방지 장치 어셈블리의 일 부분이며, 스택 어셈블리는 시추선에서 아래쪽으로 연장되어 있는 라이저의 하단부에 위치된다. 블로우아웃 방지 장치 스택 어셈블리의 하단부는 해저에 있는 해중 분출지에 고정된다. 블로우아웃 방지 장치 스택 어셈블리는 보통 파이프 램, 가변 보어 램, 환형 폐쇄 부재 및 비상 사태시 라이저에서 분리시키기 위한 신속 분리 기구를 또한 포함한다. 전단 램(11)은 작동되면 관통 보어 및 드릴 파이프, 관 또는 케이싱과 같은 유정 내의 전단 파이프도 폐쇄하게 된다.

전단 램(11)은 전방 단부(15)를 갖는 상부 램 어셈블리(13)를 포함한다. 반원형 시일 홈(16)이 탄성중합체 시일(9)의 일 부분을 수용하기 위해 상부 램 블록(13)의 상측부에 위치되어 있다. 상부 전단 블레이드(17)가 전방 단부(15)에 장착되어 있다. 이 실시형태에서, 상부 전단 블레이드(17)의 전방면(23)에서부터 후방면까지 이르는 볼트 통로(20) 내로 복수의 볼트(18)가 삽입될 수 있다. 볼트 통로(20)는 축선(Ax)에 평행하고 상부 전단 블레이드(17)의 전방면(23)에서 카운터보어를 형성한다. 복수의 볼트(18) 각각은 상부 램 어셈블리(13)의 전방 단부(15)에 형성된 볼트 통로(22)(도 3) 내로 계속 들어가게 되며, 이 볼트 통로는 상부 전단 블레이드(17)의 볼트 통로와 정렬되어 있다. 볼트(18)는 볼트 통로(20, 22)의 내부 나사 프로파일에 대응하는 외부 나사 프로파일을 가질 수 있다. 볼트(18)의 크기는 받는 전단력 및 유정 압력에 따라 변할 수 있다.

상부 블레이드(17)의 전방면(23)을 통해 들어가는 볼트(18)에 추가하여, 적어도 하나의 경사 볼트(26)가 상부 램 어셈블리(13)의 상부 표면에 형성된 경사 볼트 통로(28) 내에 삽입된다. 도시된 실시형태에서는 축선(Ax)의 양측에 하나씩 2개의 경사 볼트 통로가 있다. 경사 볼트(26)와 경사 볼트 통로(28)는 도 3a를 참조하여 아래에서 더 논의할 것이다. 경사 볼트 통로(28)의 입구는 시일 홈(16)에 대해 안쪽 또는 앞쪽에 위치된다.

도 1을 계속 참조하면, 상부 블레이드(17)의 전방면(23)은 상측 에지(19)와 하측 에지(21)를 갖는다. 이 실시예에서 하측 에지(21)는 상측 에지(19)보다 앞쪽으로 더 나와 있어, 전방면(23)은 수직에 대해 경사져 있다. 전방면(23)은 일반적으로 오목하며, 그 결과 외측 단부(24) 사이에 있는 면(23)의 중심부는 외측 단부(24)에 있는 면(23)에 있어서 더 앞쪽에 있는 부분에 비해 움푹 들어가 있는 상태이다. 상부 블레이드(17)에 대해 다양한 상이한 형상들이 사용될 수 있다.

파이프 안내 아암(25)이 상부 램 블록 전방 단부(15)의 외측부에 위치될 수 있다. 각 아암(25)은 상부 아암 블록(13)과 일체적으로 형성될 수 있지만, 용접 또는 체결구에 의해 다른 방식으로도 부착될 수 있다. 각 아암(25)은 수직으로 방향설정된 내측부(27) 및 전방 단부 또는 팁(29)을 갖는다. 쐐기 표면(31)이 내측부(27)의 전방부로부터 팁(29)까지 형성되어 있다. 이 실시예에서 각각의 내측부(27)는 전단 램(11)의 길이 방향 축선(Ax)에 평행하다. 쐐기 표면(31)은 도시된 바와 같이 길이 방향 축선(Ax)에 대해 예각을 이루는 평평한 수직 표면일 수 있다. 이 실시형태에서, 쐐기 표면(31)은 길이 방향 축선(Ax)에 대해 약 30도의 각을 이룬다. 쐐기 표면(31)은 평평하기보다는 만곡된 표면일 수도 있다. 각각의 안내 아암(25)은 상측부(33)를 가지며, 이 상측부는 이 실시예에서 평평하고 수평면 내에 있다. 모따기부 또는 경사부(34)가 상측부(33)와 팁(29)의 교차부에 선택적으로 존재할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상측부(33)는 상부 블레이드 하측 에지(21)보다 낮은 높이에서 상부 램 블록 전방 단부(15)에서 이격되어 있다. 이 실시예에서 상측부(33)는 상부 블레이드(17) 바로 아래에 위치되어 있지 않은데, 왜냐하면 각 아암(25)의 내측부(27)는 도 3에 도시된 바와 같이 상부 블레이드 외측 단부(24) 중 하나와 대략 같은 외측 거리로 있기 때문이다. 또한, 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 팁(29)은 상부 블레이드(17)보다 전방으로 더 나와 있다. 내측부(27)와 쐐기 표면(31)의 연결부는 상부 전단 블레이드 상측 에지(19)와 외측 단부(24)의 연결부와 대략 수직 방향으로 정렬된다. 쐐기 표면(31)은 전방 단부(15)로부터 외측 단부(24)에 있는 상부 블레이드 면(23)의 상측 에지(19)까지의 거리와 대략 동일한 거리로 상부 램 블록 전방 단부(15)로부터 이격되어 내측부(27)와 연결된다.

각각의 안내 아암(25)은 기부(37)(이 기부에서 아암(25)이 상부 램 블록(13)에 연결됨)에서부터 팁(29)까지 이르는 외측부(35)를 갖는다. 이 외측부(35)는 길이 방향 축선(Ax)에 대해 예각을 이룰 수 있다. 이 실시형태에서, 그 예각은 길이 방향 축선(Ax)에 대해 약 15°이다. 팁(29)은 기부(37)보다 작은 높이와 폭을 갖는다.

도 3a는 상부 전단 블레이드(17)와 상부 램 블록(13)의 단면을 나타낸다. 앞에서 설명한 바와 같이, 적어도 하나의 경사 볼트(26)가 상부 램 블록(13)의 상부 표면에 형성되어 있는 경사 볼트 통로(28) 내에 삽입된다. 경사 볼트 통로(28)는 상부 램 블록(13)의 전방 단부(15)를 통해 아래쪽으로 연장되어 있으며, 축선(Ax)에 대해 약 15°~ 약 45°의 각도 범위를 가질 수 있다. 경사 볼트 통로(28)는 직경이 한번 감소되어 숄더(36)가 형성될 수 있으며, 이 숄더에는 볼트(26)의 머리부가 안착될 수 있다. 경사 볼트(26)는 경사 볼트 통로(28)를 계속 통과하여 상부 블레이드(17)의 후방 면에 형성되어 있는 경사 블레이드 볼트 통로(38) 내로 들어가며, 여기서 블레이드 경사 블레이드 볼트 통로가 램 블록(13)에 있는 경사 볼트 통로와 정렬된다. 경사 블레이드 볼트 통로(38)는 상부 블레이드(17)의 전방 면(23)에 도달하기 전에 그 상부 블레이드 내에서 종단된다. 경사 볼트(26)는 경사 볼트 통로(28, 38)의 내부 나사 프로파일에 대응하는 외부 나사 프로파일을 가질 수 있다. 경사 볼트(26)의 크기는 받는 전단력과 유정 압력에 따라 변할 수 있다. 램 블록의 상부 표면에 있는 경사 볼트 통로(28)와 상부 블레이드(17)에 있는 경사 볼트 통로(38) 및 경사 볼트(26)를 이용하여 상부 블레이드(17)를 램 블록(13)에 부착함으로써, 상부 블레이드의 전방 면(23)에서 제거되는 재료는 더 적게 된다. 그 결과, 상부 전단 블레이드(17)의 전방 면(23)에 대해 최대의 표면적이 얻어지게 되며, 이에 따라 상부 전단 블레이드의 강도가 증대된다. 도면에 도시된 바와 같이, 4개의 볼트(18)가 상부 블레이드(17)의 전방 면(23)에 들어가 있고 또한 2개의 경사 볼트(26)가 램 블록(13)의 상부 표면을 통과하여 상부 블레이드를 램 블록에 고정하고 있다. 그러나, 볼트(18) 및 경사 볼트(26)의 다양한 조합들이 용도와 유정 압력 조건에 따라 사용될 수 있다. 또한, 이용될 볼트(18, 26)의 크기는 사용될 볼트의 수에 영향을 줄 수 있다.

도 4에는 각 아암(25)의 하측부(39)가 도시되어 있다. 이 하측부(39)는 평평하고 또한 상측부(33)(도 3)와 평행한 면 내에 있는 것으로 도시되어 있다. 경사면(41)은 하측부(39)의 외측 에지를 외측부(35)에 연결할 수 있다. 경사면(41)은 수평에 대해 경사진 면 내에 있는 것으로 도시되어 있다.

도 4 및 도 5를 계속 참조하면, 상부 램 블록(13)의 하측부는 전단 파이프 단부 홈(43)을 갖는다. 이 홈(43)은 측벽부(47)와 연결된 후방벽부(45)를 갖는다. 이들 벽부(45, 47)는 유정 파이프가 전단된 후에 그 유정 파이프의 상단부를 받도록 위치된 수직 벽이다. 후방벽부(45)는 부분적으로 원통형인 것으로 도시되어 있고, 곧은 측벽부(47)와 연결되어 있다. 전단 파이프 단부 홈에 대한 다른 형상도 가능하다. 도 4에는 또한 피스톤 로드에의 연결을 위해 상부 램 블록(13)의 후방 단부에 있는 T형 커넥터 슬롯(49)이 도시되어 있다.

다시 도 1을 참조하면, 하부 램 블록(51)이 상부 램 블록(13)과 수평으로 정렬된 상태로 도시되어 있다. 하부 램 블록(51)은 상부 램 블록(13)의 전방 단부(15)에 평행한 전방 단부(53)를 갖는다. 하부 램 블록(51)의 상측부에 있는 탑 시일 홈(55)이 탄성중합체 시일(56)을 수용하고, 램 블록(13, 51)이 서로 접하면 시일 홈(16)과 정렬하여 연속적인(시일은 반드시 "원형"일 필요는 없음) 시일을 형성하게 된다. 하부 램 블록(51)은 전단 후에 유정 파이프의 하단부를 수용하기 위한 전단 파이프 단부 홈(57)을 갖는다. 전단 파이프 단부 홈(57)은 2개의 곧은 측벽부(61)와 연결된 만곡된 후방벽부(59)를 갖는다. 다른 형상도 가능하다.

이 실시형태에서, 램 블록(13, 51)은 폐쇄시 압력의 보조를 받도록 설계되어 있다. 반원형 홈(9, 55)안에 있는 시일(9, 56)은 이 압력의 보조를 가능케 해준다. 후방측에서부터 전방측까지 램 블록을 통과하는 체결구로 램 전단 블레이드를 램 블록에 고정할 때, 그 체결구 주위에 추가적인 시일이 제공되지 않으면 시일(9, 56)로 압력이 새는 경로가 생기게 된다. 이 경우, 블레이드를 고정하기 위한 경사 볼트 통로(28)는 완전히 시일(9, 56)의 내부 보어측에 있게 되며, 따라서 압력이 새어 압력 보조 요소를 감소시킬 가능성이 없게 된다. 또한, 경사 볼트 통로(28)가 시일 홈(16) 및 시일(9)의 앞쪽에 있으므로, 각 볼트 통로 주위를 시일링할 필요가 없다. 앞에서 설명한 바와 같이, 통로(28)는 시일 홈(16, 55)을 가로지르지 않고 대신에 시일(9, 56)로 시일링되는 압력 영역에 전부 위치된다. 그러나, 대안적인 실시형태에서, 통로(28)는 시일(9, 56)을 우회할 수 있다.

하부 블레이드(63)는 하부 램 블록(51)의 전방 단부(53)에 부착된다. 하부 블레이드(63)는 도 2에 도시된 바와 같이 상측 블레이드(17)보다 낮은 높이에 있다. 하부 전단 블레이드(63)는 상부 전단 블레이드(17)에 대해 전술한 바와 유사한 방식으로 하부 램 블록(51)의 전방 단부(53)에 부착될 수 있으며 따라서 도 3a에서 유사하게 설명된다. 따라서, 하부 블레이드(63)는 도 3에 도시된 바와 같이 하부 램 블록(51)의 하부 표면에 형성되는 경사 볼트 통로(62)를 또한 가질 수 있다. 적어도 하나의 경사 볼트(64)가 경사 볼트 통로(62)에 삽입된다. 이 경사 볼트 통로(62)는 하부 램 블록(51)의 전방 단부(53)를 통해 아래쪽으로 연장되어 있으며, 축선(Ax)에 대해 약 15°~ 약 45°의 각도 범위를 가질 수 있다. 경사 볼트(64)는 경사 볼트 통로(62)를 계속 통과하여 하부 블레이드(63)의 후방 면에 형성되어 있는 경사 블레이드 볼트 통로(66) 내로 도입되며, 여기서 블레이드 경사 블레이드 볼트 통로가 램 블록(51) 내의 경사 볼트 통로와 정렬된다. 경사 블레이드 볼트 통로(66)는 하부 블레이드(63)의 전방면(69)에 도달하기 전에 그 하부 블레이드(63) 내에서 종단된다. 하부 블레이드(63)는 전단시 상부 블레이드(17) 아래에서 미끄러진다. 하부 블레이드(63)의 상측 에지(65)는 상부 블레이드(17)의 하측 에지(21)보다 약간 낮은 높이에 있다. 하부 블레이드(63)는 상측 에지(65)보다 하부 블록 전방 단부(53)에 더 가까운 하측 에지(67)를 갖는다. 상기 면(69)은 하측 에지(67)와 상측 에지(65) 사이에 있으며 따라서 수직에 대해 경사져 있다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 이 실시예에서, 하부 블레이드 면(69)의 기울기는 상부 블레이드 면(23)의 기울기와 동일하다. 하부 블레이드 면(69)은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 하부 블레이드(63)의 외측 단부(70)보다 하부 블록 전방 단부(53)에 더 가까운 중앙 영역으로 움푹 들어가 있다. 일 외측 단부(70)에서부터 다른 외측 단부까지의 하부 블레이드(63)의 길이는 일 외측 단부(24)에서부터 다른 외측 단부까지의 상부 블레이드(17)의 길이와 동일하다.

하부 블록(51)의 바닥을 나타내는 도 4를 참조하면, 홈(71)이 하부 블레이드 외측 단부(70)로부터 외측 및 후방에서 각각의 외측부를 따라 하부 전단 블록(51)에 위치되어 있다. 각각의 홈(71)은 램 블록(13, 51)이 폐쇄될 때 아암(25)들 중 하나를 수용하기 위해 외측부를 따라 제공되어 있는 공간 또는 틈새를 포함한다. 각각의 홈(71)은 상측벽(72) 및 내측벽(74)으로 형성되며, 이 실시예에서 이들 측벽(72, 74)은 평평하고 서로 수직이다. 각각의 홈(71)은 폐쇄 위치 또는 전단 위치에 있을 때 아암(25)들 중 하나와 정렬되어 그 아암을 수용하게 된다. 각각의 홈(71)은 각 아암(25)의 길이 보다 더 큰 종방향 길이를 갖는다. 또한, 상측벽(72)은 각 아암(25)보다 더 큰 폭을 가지며, 내측벽(74)은 하측부(39)에서부터 상측부(33)(도 2)까지의 각 아암(25)의 높이 보다 더 큰 높이를 갖는다. 홈(71)은 외측벽 또는 바닥측벽을 갖지 않으므로 폐쇄된 공동은 아니다. 상측벽(72)과 아암(25)의 상측부(33)(도 2) 사이에는 간섭이 없다. 아암(25)의 내측부(27)와 내측벽(74) 사이에도 간섭이 없다. 아암 상측부(33)는 홈 상측벽(74)과 선택적으로 미끄럼 결합할 수 있지만, 그 결과 하부 램 블록(51)에 수직 방향 힘이 발생되지는 않는다.

각 아암(25)의 수직 방향 중심점은 하부 블레이드(63)의 수직 방향 중심점과 대략 같다. 폐쇄 또는 전단 위치로 움직일 때, 아암이 홈(71)에 들어감에 따라 하부 블레이드(63)는 두 아암(25) 사이에서 미끄러진다. 아암이 홈(71)에 들어감에 따라 하부 블레이드(63)의 외측 단부(70)는 아암(25)의 내측부(27)로부터 가까이 이격되어 있게 될 것이다. 피스톤 로드에의 연결을 위한 T형 커넥터 슬롯(76)은 하부 블록(51)의 후방 단부에 위치된다.

제작 중에, 경사 볼트 통로(28)는 상부 표면에서 시작하여 상부 램 블록(13)과 전방 단부(15)에 구멍을 뚫어 형성된다. 경사 블레이드 볼트 통로(38)는 블레이드 경사 블레이드 볼트 통로와 램 블록(13) 내의 경사 볼트 통로가 짝을 이루면 서로 정렬되도록 상부 블레이드(17)의 후방면에 구멍을 뚫어 형성된다. 경사 볼트(26)(외부 나사 프로파일을 가질 수 있음)와 나사 결합하는 나사를 경사 블레이드 볼트 통로(38)에 형성할 수 있다. 경사 볼트(26)의 머리부에 대응하는 카운터보어를 램 블록(13) 내의 경사 볼트 통로(28)에 형성할 수 있다. 추가적인 경사 볼트와 통로가 형성될 수도 있다. 또한, 볼트 통로(20)는 상부 전단 블레이드(17)의 전방면(23)에서부터 후방면까지 구멍을 뚫어 형성된다. 볼트 통로(20)는 축선(Ax)에 평행하게 형성되며 상부 전단 블레이드(17)의 전방면(23)에서 카운터보어를 형성한다. 복수의 볼트(18) 각각은 상부 램 블록(13)의 전방 단부(15)에 형성되어 있는 볼트 통로(22)(도 2 및 도 3) 내로 계속 들어가, 상부 전단 블레이드(17)의 볼트 통로(20)와 정렬된다. 볼트(18)는 볼트 통로(20, 22)에 형성될 수 있는 내부 나사 프로파일에 대응하는 외부 나사 프로파일을 가질 수 있다. 볼트(18)가 상부 블레이드(17)의 전방면(23)에 도입되고 경사 볼트(26)는 램 블록(13)의 상부 표면을 통해 도입되어 상부 블레이드를 램 블록에 고정시키게 된다.

도 6은 전형적인 해중 블로우아웃 방지 장치 어셈블리 내에 설치되는 블라인드 전단 램(11)을 나타낸다. 블로우아웃 방지 장치 어셈블리는 블로우아웃 방지 장치("BOP") 스택(81)을 갖는데, 이 스택은 해중 분출지 어셈블리(미도시)에 연결되는 분출지 커넥터(85)가 하단부에 있는 프레임을 포함한다. 블라인드 전단 램(11)은 보통 파이프 램 위쪽에 위치되며, 이 실시예에서 파이프 램은 파이프 램(91, 93, 95)을 포함한다. 각각의 파이프 램(91, 93, 95)은 다른 크기 범위의 파이프 주위를 폐쇄하는 반원통형 홈이 짝지움 면에 있는 램을 갖는다. 폐쇄되면 블라인드 전단 램(11)은 보어를 시일링하고 파이프가 존재하면 그 파이프를 전단할 것이다.

하부 해양 라이저 패키지(lower marine riser package; LMRP)(94)가 블로우아웃 방지 장치 스택(81)의 상단부에 연결된다. 환형 블로우아웃 방지 장치(95)가 LMRP(94)의 하단부에 위치될 수 있다. 환형 블로우아웃 방지 장치(95)는 어떤 크기의 파이프 주위에도 폐쇄되어 그 파이프와 보어의 측벽 사이의 환형부를 시일링하게 될 것이다. 파이프가 없더라도 환형 블로우아웃 방지 장치(95)가 또한 충분히 시일링할 것이다. 가요성 조인트(97)가 LMRP(94)의 상단부에 위치되어, 가요성 조인트(97)에 연결된 라이저 스트링(99)의 하단부가 굴곡될 수 있게 해준다. 유정 내로 유체를 송출하기 위한 쵸크 앤드 킬 라인(choke and kill lines)(101)이 환형 블로우아웃 방지 장치(95) 아래에서부터 라이저(99)를 따라 연장되어 있다. 비상 사태시 LMRP(94)와 라이저(99)는 블로우아웃 방지 장치 스택(81)에서 분리될 수 있다. 여분의 제어 포드(103)가 LMRP(94)에 설치되어 있고 다양한 램(11, 81, 91, 93) 환형 블로우아웃 방지 장치(95) 및 다른 장비의 운동을 제어하기 위한 유압 및 전기 회로를 포함한다. 제어 포드(103)는 LMRP(94)로부터 회수될 수 있으며 표면에서 시추선까지 이어진 도관(미도시)에 연결된다.

본 발명은 많은 형태와 실시형태들을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 요지와 범위를 벗어남이 없이 전술한 바에서 여러 변형예들이 만들어질 수 있다. 이렇게 해서 본 발명을 그의 어떤 바람직한 실시형태를 참조하여 설명했지만, 개시된 실시형태들은 전적으로 제한적인 것이 아닌 실례적인 것이며 또한 다양한 변형예, 수정예, 변경예, 대체예가 전술한 개시에서 생각될 수 있고 또한 어떤 경우에는 본 발명의 일부 특징은 다른 특징의 대응하는 사용 없이 채용될 수도 있다. 바람직한 실시형태에 대한 전술한 설명을 볼 때 그러한 많은 변형예 및 수정예는 당업자가 볼 때 명백하고 바람직한 것으로 생각될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구 범위는 넓게 또한 본 발명의 범위에 맞게 해석되어야 함이 적절한 것이다.

Claims

블로우아웃 방지 장치(blowout preventor; BOP) 내의 파이프를 전단하기 위한 장치에 있어서,
전방 단부와 길이방향 축선을 갖는 전단 램 블록(shear ram block);
전방면을 갖는 블레이드;
상기 전방면의 반대편에 있으며, 전단 램 블록의 전방 단부와 접하는 후방 면;
상기 블레이드를 통과하여 전단 램 블록의 전방 단부 내로 연장되어 있으며, 각각 길이방향 축선에 평행한 복수의 페이스 볼트 통로(face bolt passage);
각각의 페이스 볼트 통로 내에 위치되며 블레이드를 전단 램 블록에 고정하는 페이스 볼트(face bolt);
상기 전단 램 블록의 상부 표면으로부터 아래쪽 내측으로 이어져 전단 램 블록의 전방 단부 밖으로 나가 블레이드 내로 연장되어 있는 적어도 하나의 경사 볼트 통로(inclined bolt passage); 및
상기 경사 볼트 통로 내에 위치되어 상기 블레이드를 상기 전단 램 블록에 고정하는 경사 볼트(inclined bolt)를 포함하는
블로우아웃 방지 장치 내 파이프 전단 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 경사 볼트 통로는 경사 볼트 통로를 통과하는 수직면이 길이방향 축선에 평행하도록 방향설정되어 있는
블로우아웃 방지 장치 내 파이프 전단 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 페이스 볼트 통로는 페이스 볼트 통로를 통과하는 수직면이 길이방향 축선에 평행하도록 방향설정되어 있는
블로우아웃 방지 장치 내 파이프 전단 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 경사 볼트 통로 내에 카운터보어 및 숄더가 형성되어 있는
블로우아웃 방지 장치 내 파이프 전단 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전단 램 블록의 상부 표면에 반원형 시일 홈이 형성되어 있고, 경사 볼트 통로로의 입구가 시일 홈과 전단 램 블록 사이에 있는
블로우아웃 방지 장치 내 파이프 전단 장치.
제 1 항에 있어서,
2개의 경사 볼트 통로가 각각 길이방향 축선의 양측면에 있는
블로우아웃 방지 장치 내 파이프 전단 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 경사 볼트 통로는 블레이드 내에 위치되는 전방 하단부를 갖는
블로우아웃 방지 장치 내 파이프 전단 장치.
블로우아웃 방지 장치용 전단 램 어셈블리에 있어서,
각각 전방 단부와 길이방향 축선을 갖는 상부 및 하부 전단 램 블록;
전방면을 갖는 상부 블레이드;
전방면을 갖는 하부 블레이드;
전방면들 중 적어도 하나의 반대편에 있으며, 상부 및 하부 전단 램 블록의 전방 단부와 접하는 적어도 하나의 후방 면;
블레이드들 중 적어도 하나를 통과하여 전단 램 블록들 중 적어도 하나의 전방 단부 내로 연장되어 있으며, 각각 길이방향 축선에 평행한 복수의 페이스 볼트 통로;
각각의 페이스 볼트 통로 내에 위치되며 블레이드들 중 적어도 하나를 전단 램 블록들 중 적어도 하나에 고정하는 페이스 볼트;
상부 전단 램 블록의 상부 표면으로부터 아래쪽 내측으로 이어져 상부 전단 램 블록의 전방 단부 밖으로 나가 상부 블레이드 내로 연장되어 있는 적어도 하나의 경사 볼트 통로; 및
경사 볼트 통로 내에 위치되어 상부 블레이드를 상부 전단 램 블록에 고정하는 경사 볼트를 포함하는
블로우아웃 방지 장치용 전단 램 어셈블리.
제 8 항에 있어서,
상기 하부 전단 램 블록의 하부 표면으로부터 위쪽 내측으로 이어져 하부 전단 램 블록의 전방 단부 밖으로 나가 하부 블레이드 내로 연장되어 있는 적어도 하나의 경사 볼트 통로; 및
경사 볼트 통로 내에 위치되어 하부 블레이드를 하부 전단 램 블록에 고정하는 경사 볼트를 더 포함하는
블로우아웃 방지 장치용 전단 램 어셈블리.
제 8 항에 있어서,
상기 경사 볼트 통로는 경사 볼트 통로를 통과하는 수직면이 길이방향 축선에 평행하도록 방향설정되어 있는
블로우아웃 방지 장치용 전단 램 어셈블리.
제 8 항에 있어서,
상기 페이스 볼트 통로는 페이스 볼트 통로를 통과하는 수직면이 길이방향 축선에 평행하도록 방향설정되어 있는
블로우아웃 방지 장치용 전단 램 어셈블리.
제 8 항에 있어서,
상기 경사 볼트 통로 내에 카운터보어 및 숄더가 형성되어 있는
블로우아웃 방지 장치용 전단 램 어셈블리.
제 8 항에 있어서,
상기 전단 램 블록의 상부 표면에 반원형 시일 홈이 형성되어 있고, 경사 볼트 통로로의 입구가 시일 홈과 전단 램 블록 사이에 있는
블로우아웃 방지 장치용 전단 램 어셈블리.
제 8 항에 있어서,
2개의 경사 볼트 통로가 각각 길이방향 축선의 양측면에 있는
블로우아웃 방지 장치용 전단 램 어셈블리.
제 8 항에 있어서,
상기 경사 볼트 통로는 상부 블레이드 내에 위치되는 전방 하단부를 갖는
블로우아웃 방지 장치용 전단 램 어셈블리.
블로우아웃 방지 장치(BOP)에 장착되는 램 블록에 전단 블레이드를 부착하기 위한 방법에 있어서,
상기 램 블록의 상부 표면으로부터 상기 램 블록의 전방 단부까지 제 1 통로를 뚫는 단계;
상기 전단 블레이드의 후방면에 제 2 통로를 뚫는 단계로서, 상기 제 2 통로는 램 블록의 전방 단부와 전단 블레이드의 후방면에 의해 형성된 계면에서 제 1 통로와 정렬되는, 상기 제 2 통로를 뚫는 단계; 및
상기 제 1 및 2 통로와 맞물리는 볼트로 전단 블레이드를 램 블록에 부착하는 단계를 포함하는
전단 블레이드 부착 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 제 1 및 2 통로는 수평 축선에 대해 약 15°~ 약 45°범위의 각도를 이루어 뚫리는
전단 블레이드 부착 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 제 2 통로는 전단 블레이드 내에서 종단되는
전단 블레이드 부착 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 전단 블레이드는 전방 볼트에 의해 램 블록에 연결되고, 상기 전방 볼트는 전단 블레이드의 전방 면으로부터 삽입되어, 전단 블레이드를 통해 연장되며 램 블록 내의 통로와 정렬되는 통로를 통해 램 블록 내로 들어가게 되며, 상기 볼트와 통로들은 수평 축선에 평행한
전단 블레이드 부착 방법.