KR20150092371A - 유정 보어를 밀봉하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

유정 보어를 밀봉하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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브래드포드 쉐인 프랭크스
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내셔널 오일웰 바르코 엘.피.
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Abstract

유정 현장을 밀봉하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 블로우아웃 방지기의 한 쌍의 대향하는 램 블록에 의해 지지되는 밀봉 조립체가 제공된다. 상기 밀봉 조립체는 한 쌍의 대향하는 램 블록에 의해 지지되는 한 쌍의 밀봉부 및 상기 한 쌍의 밀봉부에 의해 지지되는 복수의 인서트를 포함한다. 상기 인서트는 그 사이에 리브를 갖는 상부 바디와 하부 바디를 포함한다. 상기 상부 바디 및 하부 바디는 그의 밀봉 단부 상의 연장 팁 및 상기 연장 팁을 수용하기 위한 그의 리딩면 상의 팁 리셉터클을 각각 구비한다. 상기 연장 팁은 인접한 인서트의 팁 리셉터클에 위치될 수 있어서 이들 사이에서 밀봉부의 압출이 억제된다.

Description

유정 보어를 밀봉하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SEALING A WELLBORE}
본 발명은 일반적으로 유전 작업에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 유정 보어를 밀봉하기 위한 기술에 관한 것이다.
유전 작업은 유용한 다운홀(downhole) 유체를 찾고 수집하기 위하여 통상적으로 수행된다. 유정 굴착 장치(oil rig)는 유정 현장(wellsite)에 위치되고, 시추 도구와 같은 다운홀 도구가 지하 저장소에 도달하도록 지면 내에 배치된다. 상기 다운홀 도구가 원하는 저장소에 도달하도록 유정 보어를 형성하면, 케이싱은 유정 보어 내에 시멘트-접합될 수 있고, 상기 유정 보어가 완료되어 상기 저장소로부터 유체의 생산을 개시할 수 있다. 배관이나 파이프는 통상적으로 유정 보어에 위치되어 지하 유체가 표면으로 흐르게 한다.
지하 유체의 누출은 상기 유정 보어로부터 방출되는 경우에 심각한 환경 위험을 야기한다. 블로우 아웃 방지기(BOPs; blow out preventers)와 같은 설비는 흔히 유정 보어에 대하여 위치되어 파이프에 대한 밀봉부를 형성하고 유체가 표면으로 이동됨에 따른 유체의 누출을 방지한다. BOP는 유정을 밀봉하는 램(ram) 및/또는 램 블록을 이용할 수 있다. 램 BOP 및/또는 램 블록의 일부 예는 US 특허/출원 제4647002호, 제6173770호, 제5025708호, 제7051989호, 제5575452호, 제6374925호, 제20080265188호, 제5735502호, 제5897094호, 제7234530호, 및 제2009/0056132호에 제시되어 있다. 상기 BOP에는, 예를 들어 US 특허 제4508311호, 제5975484호, 제6857634호, 및 제6955357호에 설명된 바와 같이 상기 BOP의 다양한 부분을 밀봉하기 위한 여러 장치가 제공될 수 있다.
밀봉 기술의 개발에도 불구하고, 유정 보어를 밀봉하기 위하여 진보된 기술을 제공할 필요가 남아 있다.
본 발명은 유정 보어의 파이프를 밀봉하기 위한 기술에 관한 것이다. 인서트는 블로우아웃 방지기의 한 쌍의 대향하는 램 블록에 의해 지지되는 밀봉 조립체에 위치될 수 있다. 상기 인서트는 그 사이에 일체형 리브를 갖는 상부 바디와 하부 바디를 구비한다. 상기 상부 바디 및 하부 바디에는 그의 밀봉 단부 상의 연장 팁에서 종단되고, 그의 리딩면 상에 팁 리셉터클을 구비한다. 상기 연장 팁의 종단부는 인접한 인서트의 팁 리셉터클에 수용되어 이들 사이에서의 압출을 억제한다. 또한, 상기 상부 바디 및 하부 바디에는 인서트 사이에서 결합을 연동하고 슬라이딩 이동하기 위하여 리세스 및 레지가 제공될 수 있다. 스캘럽(scallops)이 다양한 파이프 직경과 부합하도록 상기 팁을 따라 제공될 수 있다.
다른 관점에서, 본 발명은 블로우아웃 방지기의 밀봉 조립체에 관한 것이다. 상기 블로우아웃 방지기는 유정 현장의 파이프에 대하여 위치될 수 있는 한 쌍의 대향하는 램 블록을 포함한다. 상기 밀봉 조립체는 상기 한 쌍의 대향하는 램 블록에 의해 지지되는 한 쌍의 밀봉부 및 복수의 인서트를 포함한다. 상기 인서트는 상기 한 쌍의 밀봉부에 의해 지지되고 타원형 어레이로 상기 파이프에 대하여 위치될 수 있다. 상기 인서트의 각각은 그 사이에 일체형 리브를 갖는 상부 바디와 하부 바디를 구비한다. 상기 상부 바디 및 하부 바디의 각각은 그의 밀봉 단부 상의 연장 팁에서 종단되고, 그의 리딩면 상의 팁 리셉터클을 구비한다. 상기 인서트의 각각의 상부 바디 및 하부 바디의 연장 팁의 종단부는 상기 인서트 중 인접한 하나의 팁 리셉터클에 수용되어 상기 인서트 사이에서 상기 한 쌍의 밀봉부의 압출이 억제된다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 유정 현장의 파이프를 밀봉하기 위한 블로우아웃 방지기에 관한 것이다. 상기 블로우아웃 방지기는 하우징, 유정 현장의 파이프에 대해 위치될 수 있는 한 쌍의 대향하는 램 블록, 및 밀봉 조립체를 포함한다. 상기 밀봉 조립체는 상기 한 쌍의 대향하는 램 블록에 의해 지지되고 상기 파이프에 대하여 밀봉 결합하게 위치될 수 있는 한 쌍의 밀봉부 및 복수의 인서트를 포함한다. 상기 인서트는 상기 한 쌍의 밀봉부에 의해 지지되고 타원형 어레이로 상기 파이프에 대하여 위치될 수 있다. 상기 인서트의 각각은 그 사이에 일체형 리브를 갖는 상부 바디와 하부 바디를 구비한다. 상기 상부 바디 및 하부 바디의 각각은 그의 밀봉 단부 상의 연장 팁에서 종단되고, 그의 리딩면 상의 팁 리셉터클을 구비한다. 상기 인서트의 각각의 상부 바디 및 하부 바디의 연장 팁의 종단부는 상기 인서트 중 인접한 하나의 팁 리셉터클에 수용되어 상기 인서트 사이에서 상기 한 쌍의 밀봉부의 압출이 억제된다.
최종적으로, 또 다른 관점에서, 본 발명은 유정 현장의 파이프를 밀봉하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 하우징, 상기 파이프에 대해 위치될 수 있는 한 쌍의 대향하는 램 블록, 및 밀봉 조립체를 포함하는 블로우아웃 방지기를 제공하는 것을 포함한다. 상기 밀봉 조립체는 상기 한 쌍의 대향하는 램 블록에 의해 지지되는 한 쌍의 밀봉부 및 복수의 인서트를 포함한다. 상기 인서트는 밀봉부에 의해 지지된다. 상기 인서트는 그 사이에 일체형 리브를 갖는 상부 바디와 하부 바디를 구비한다. 상기 상부 바디 및 하부 바디의 각각은 그의 밀봉 단부 상의 연장 팁에서 종단되고, 그의 리딩면 상의 팁 리셉터클을 구비한다. 상기 방법은 파이프를 향해 상기 대향하는 램 블록을 전진시킴으로써 상기 파이프에 대하여 타원형 어레이로 상기 밀봉 조립체의 인서트를 위치시키는 것, 및 상기 인서트의 각각의 상부 바디 및 하부 바디의 연장 팁의 종단부를 상기 인서트 중 인접한 하나의 팁 리셉터클에 수용함으로써 상기 인서트 사이에서 상기 한 쌍의 밀봉부의 압출을 억제하는 것을 더 포함한다.
본 발명은 유정 보어를 밀봉하기 위한 기술에 관한 것이다. 상기 기술은, 예를 들어 블로우아웃 방지기의 램 블록에서 사용되는 인서트를 포함한다. 상기 인서트는 이와 밀봉부를 형성하기 위하여 관형(또는 파이프)에 대해 배치될 수 있다. 고압력 조건 하에서도 더 효율적으로 밀봉하는 기술을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 다양한 파이프 직경에 대해 더 효율적으로 밀봉하는 기술을 제공하는 것이 더 바람직할 수 있다. 바람직하게는, 이러한 기술은 그 중에서도, 작업의 용이성, 단순한 설계, 다양한 응용분야에 대한 적용성, 감소된 실패, 가혹한 조건 하에서의 성능, 설비 형상 및/또는 크기에 대한 적합성, 증가된 용적 등에서 하나 이상을 포함한다. 본 발명은 기술분야의 이러한 요구를 달성하도록 유도된다.
위에서 인용된 본 발명의 특징 및 이점이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에서 간략하게 요약된 본 명세서에서의 기술에 대한 보다 구체적인 설명이 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있다. 그러나, 첨부된 도면은 이러한 기술의 통상적인 실시예만을 나타낸 것이므로, 본 발명이 동등한 다른 효과적인 실시예를 용인할 수 있기 위하여 그의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는다는 것을 유의하여야 한다. 도면은 반드시 축적대로 이루어진 것은 아니고, 도면의 일부 특징 및 일부 시점은 명확성 및 간결성의 관점에서 크기나 도해가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 그 내부에 밀봉 조립체를 갖는 BOP를 구비한 연안 유정 현장의 개략도이다.
도 2는 램 블록 상에 밀봉 조립체를 갖는 램 블록을 구비한 도 1의 BOP의 개략도이다.
도 3a 및 3b는 리트랙트되고 밀봉된 위치에서 램 블록 상에 밀봉 조립체를 갖는 램 블록을 각각 나타낸 개략도이다.
도 4a-4c는 밀봉 조립체의 인서트를 다양하게 나타낸 개략도이다.
도 5a 및 5b는 갭 및 감소 갭을 갖는 밀봉 조립체의 일부를 각각 나타낸 개략도이다.
도 6a-6d는 본 발명에 따른 복수의 인서트를 갖는 밀봉 조립체의 여러 부분을 다양하게 나타낸 개략도이다.
도 7a-7d는 도 6a의 인서트 중 하나를 다양하게 나타낸 개략도이다.
도 7e-7f는 도 7a의 복수의 인서트를 갖는 밀봉 조립체의 일부를 다양하게 나타낸 개략도이다.
도 8a-8c는 대체 인서트의 개략도이다.
도 9a-9c는 또 다른 대체 인서트의 개략도이다.
도 10a-10c는 도 9a의 복수의 인서트를 갖는 밀봉 조립체의 일부를 다양하게 나타낸 개략도이다.
다음의 설명은 본 발명 요지의 기술을 구현하는 예시적인 장치, 방법, 기술, 및 명령 시퀀스를 포함한다. 그러나, 설명된 실시예는 이러한 특정 상세 없이 실행될 수 있다고 생각된다.
도 1은 해저(107)로 연장되는 유정 보어(105)를 밀봉하도록 구성된 블로우아웃 방지기(BOP)(108)를 구비한 연안 유정 현장(100)을 나타내고 있다. 상기 BOP(108)는 그 내부에 위치된 밀봉 조립체(102)를 갖는다. 도시된 바와 같이, 상기 BOP(108)는 해저(107) 상에 위치된 해저 시스템(106)의 일부이다. 또한, 상기 해저 시스템(106)은 유정 보어(105)를 통해 연장되는 파이프(또는 관형)(104), 상기 유정 보어(105)에 대한 유정 헤드(110), 상기 유정 보어(105)로부터 연장되는 도관(112), 및 스트리퍼와 운송 전달 시스템(미도시)과 같은 그 밖의 해저 장치를 포함한다. 상기 유정 현장(100)이 해저 작업으로 묘사되었지만, 상기 유정 현장(100)은 육상이나 해상에 기반을 둘 수 있다는 것을 알 수 있다.
상기 연안 유정 현장(100)에서 작업을 용이하게 하기 위하여 표면 시스템(120)이 이용될 수 있다. 상기 표면 시스템(120)은 리그(rig)(122), 플랫폼(124)(또는 선박), 및 표면 제어기(126)를 포함할 수 있다. 또한, 하나 이상의 해저 제어기(128)가 있을 수 있다. 상기 표면 제어기(126)가 지표면 위치에서 표면 시스템(120)의 일부로 도시되었고 상기 해저 제어기(128)가 해저 위치에서 해저 시스템(106)의 일부로 도시되었지만, 하나 이상의 제어기가 표면 시스템 및/또는 해저 시스템을 제어하기 위하여 다양한 위치에 위치될 수 있다는 것을 알 수 있다.
상기 BOP(108) 및/또는 상기 유정 현장(100)과 연관된 다른 장치를 작동시키기 위하여, 상기 표면 제어기(126) 및/또는 해저 제어기(128)는 연통하게 배치될 수 있다. 상기 유정 현장(100)에서 표면 제어기(126), 해저 제어기(128), 및/또는 임의의 장치는 하나 이상의 통신 링크(134)를 통해 연통할 수 있다. 상기 통신 링크(134)는 유압 라인, 공압 라인, 배선, 광섬유, 텔레메트리, 음향, 무선 통신, 이들의 임의의 조합 등과 같은 임의의 적절한 통신 수단일 수 있다. 상기 유정 현장(100)에서 BOP(108) 및/또는 다른 장치는 상기 제어기(126 및/또는 128)를 통해 자동으로, 수동으로, 및/또는 선택적으로 작동될 수 있다.
도 2는 도 1의 BOP(108)로 사용될 수 있는 BOP(108)를 상세하게 나타낸 개략도이다. 상기 BOP(108)는 파이프(예를 들어 도 1의 104)를 수용하기 위하여 바디(236)를 통과하는 중앙 통로(238)를 갖는 바디(236)를 구비한 통상적인 BOP일 수 있다. 또한, 상기 BOP(108)는 그의 대향측 상에 통상적인 한 쌍의 램 조립체(240, 242)를 포함한다. 상기 BOP(108)와 함께 이용가능한 BOPs, 램 조립체, 및/또는 램 블록의 예는 US 특허 제5735502호에 설명되어 있다. 상기 램 조립체(240)는 램 블록(247)을 드러내기 위하여 피벗가능하게 리트랙트된다. 상기 밀봉 조립체(102)는 중앙 통로(238)에 위치된 파이프와의 밀봉부를 제공하기 위하여 상기 각 램 블록(247) 내에 위치될 수 있다.
각 램 조립체(240, 242)는 중앙 통로(238)로부터 반경방향 외측으로 연장하는 BOP 바디에서 반경방향으로 대향하는 챔버(244) 중 각각의 하나와 연통한다. 각 램 조립체(240, 242)는 램 바디(246), 램 블록(247), 및 램 도어(248)를 포함할 수 있다. 램 도어(248) 내의 각 구멍(250)을 통과하여 상기 BOP 바디(236)의 대응 포트(251)에 나사-결합되는 통상적인 볼트(미도시)에 의해 램 도어(248)가 BOP 바디(236)에 고정될 수 있다.
상기 램 조립체(240, 242)는 피벗 암(252)에 의해 상기 BOP 바디(236)에 피벗가능하게 장착되어, 상기 램 블록(247)의 수리 및 유지보수를 용이하게 할 수 있다. 따라서, 상기 통로(250)에서의 볼트는 BOP 바디(236)로부터 결합해제될 수 있어서, 상기 램 조립체(240)는 램 블록(247)을 노출시키기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 개방되게 회전된다.
상기 램 블록(247)은 파이프(104)와의 밀봉 결합을 위하여 상기 파이프(104)의 일부를 수용하도록 구성된 아치형 입구(259)를 갖는 아치형 바디를 구비한다. 일단 제 위치에서, 상기 램 블록(247)은 밀봉 조립체(102) 내에서 그 내부에 위치된 파이프(104)에 대한 밀봉 위치로 이동하도록 선택적으로 작동될 수 있다.
도 3a-3b는 파이프(104)에 대한 다양한 위치에서 통상적인 램 블록 조립체(12, 14)의 일부를 도시하고 있다. 상기 램 블록 조립체(12, 14)는 도 2의 램 블록(247)의 일부로 사용될 수 있다. 상기 램 블록(247)은 고무 마개(또는 밀봉부)(249)를 지지하기 위하여 상기 램 블록 상에 밀봉 조립체(102)가 제공된다. 상기 밀봉 조립체(102)는 다수의 파이프 직경에 대해 밀봉하도록 구성될 수 있다. 상기 램 블록(247)의 작동시, 상기 고무 마개(249)는 시추 파이프(104)를 향해 전진되어 상기 시추 파이프(104)에 부합하는 유압을 받는다. 상기 고무 마개(249)를 보호하고 (그리고 이의 수명을 잠재적으로 연장하기 위하여), 상기 마개(249)를 유지하고 및/또는 고무 압출을 방지하는데 도움을 주는 인서트(또는 금속 보강부)(20)가 상기 고무 마개(249)에 성형될 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 인서트(20)는 때때로 인서트 어레이로 불리우는 타원형의 홍채(iris) 구성으로 배치될 수 있다. 상기 인서트(20)의 이동은 파이프(104)를 수용하는 동공(또는 홀)의 내경을 변경하는 안구의 홍채와 유사하다. 상기 인서트(20)는 리트랙트된(또는 밀봉되지 않은) 위치와 밀봉된 위치 사이에서 슬라이딩 이동가능하고, 이들 사이에서 협업 이동을 위하여 연동된다. 상기 인서트(20)는 작동시에 상기 고무 마개(249)에 의해 형성된 밀봉부를 파이프(104)에 대하여 향상시키기 위하여 상기 고무 마개(249)를 지지하도록 설계된다.
통상적인 인서트(20)가 도 4a-4c에 상세하게 도시되어 있다. 이러한 인서트(20)는 US 특허 제6,857,634호에 더 상세하게 설명되어 있다. 상기 인서트(20)는 상부 바디(24) 및 하부 바디(26)를 갖는다. 상기 상부 바디 및 하부 바디(24, 26)의 각각에는 레지(ledge)(30) 및 이에 대해 대응하는 리세스(36)와 압출 방지 레지(46)가 제공된다.
상기 밀봉 조립체(102)의 작동을 향상시키기 위하여, 상기 인서트(20)에는 램 블록(247)의 작동시에 상기 밀봉 조립체(102)에 지지를 제공하고 및/또는 상기 파이프(104)에 대한 고무 마개(249)의 압출을 감소시키는 기하학적 구조가 선택적으로 제공될 수 있다. 도 5a는 도 3b의 인서트(20)의 어레이의 일부를 도시하고 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 통상적인 인서트(20)는 파이프(104)(도 1 참조)를 수용하기 위한 내경(560)을 형성한다. 상기 인서트(20)는 내경(560)에 인접한 단부에서 팁(564)을 갖고, 상기 내경(560)을 따라 인서트(20) 사이에 갭(562)을 형성할 수 있다. 이러한 큰 갭은 고무 마개(249)용 압출 경로나 갭을 형성하는 시추 파이프와 인서트 사이에 공간을 제공한다. 일부 경우에, 0.125인치(0.32cm)까지의 압출 갭이 존재할 수 있다.
상기 인서트 사이에서 압출을 감소시키거나 억제하기 위하여, 상기 갭(562)을 줄이는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 감소된 갭은 파이프(104)와 인서트(20) 사이의 개방 영역(또는 공간)을 감소시켜 이를 통한 압출을 억제한다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 대체 인서트(20a)에는 인서트(20a)의 밀봉 단부 상에서 이차 팁(565a)을 지나 연장하는 연장 팁(564a)이 제공된다. 상기 연장 팁(564a)은 내경(560a)을 따라 상기 연장 팁(564a) 사이에 감소 갭(562a)을 제공하는데 사용될 수 있다. 상기 인서트(20a)의 기하학적 구조는 다양한 파이프 크기에 점진적으로 부합하는 기하학적 구조를 제공함으로써 상기 압출 갭(562a)을 최소화하는데 이용될 수 있다. 상기 기하학적 구조체의 형상, 크기, 및 수량은 커버리지의 요망 범위 및/또는 작동 조건에 기초하여 달라질 수 있다.
상기 인서트에는 이러한 갭을, 예를 들면 약 0.015-0.030인치(0.38-0.76mm) 이하로 줄이기 위하여 본 명세서에서 더 설명될 바와 같은 스캘럽(scallop)(또는 면)과 같은 다양한 특징부가 제공될 수 있다. 또한, 상기 인서트는 큰 표면적이 상기 특징부를 분배하도록 본 명세서에 더 설명될 바와 같은 팁, 레지, 또는 쇼울더와 같은 중첩 특징부를 가질 수도 있다. 이러한 중첩 특징부는 내부 고무 압력으로부터 인접한 인서트를 지지하고, 인서트 사이에서 압출을 방지하고, 및/또는 상기 밀봉 조립체에 강성을 부가하기 위하여 상기 인서트의 부분에 이용될 수 있다.
도 6a-6d는 도 1-3b의 밀봉 조립체(102)에서 이용가능한 인서트(20a)를 나타낸 여러 도면이다. 도 6a는 대체 밀봉 조립체(102a)의 일부를 형성하며 가변 내경(560a)을 형성하는 상기 인서트(20a)의 타원형 어레이를 도시하고 있다. 도 6b는 6B-6B 라인에 따른 도 6a의 인서트(20a)의 어레이의 일부를 도시하고 있다. 도 6c는 도 6a의 조립체(102a)의 일부(6C)를 나타낸 상세도이다. 도 6d는 이들 사이에서 슬라이딩 이동을 위하여 함께 연동되는 두개의 인서트(20a)를 나타낸 상세도이다.
도 6c-6d에 도시된 바와 같이, 상기 인서트(20a)에는 갭(562a)을 채우기 위하여(예를 들어, 도 5b 참조) 지점에서 종단되는 연장(또는 날카로운) 팁(564a)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 연장 팁(564a)은 그 종단부 근처에서 약 0.03-0.05인치(0.76-1.27mm)의 반경(R)을 가질 수 있다. 본 명세서에서 더 설명될 바와 같이, 인접 인서트(20a)의 연장 팁(564a)을 수용하고 상기 인서트(20a) 사이에 중첩을 제공하기 위하여 상기 인서트(20a)에 팁 리셉터클(667a)이 제공될 수 있다.
인서트의 타원형 어레이는 상기 파이프와 결합하기 위하여 내부 접촉면을 형성한다. 또한, 상기 인서트(20a)에는 파이프(104)와 결합하고 내경(560a)에 대하여 상기 갭(562a)을 더 채우기 위하여 스캘럽(또는 접촉면)(566a)이 제공될 수 있다. 하나 이상의 스캘럽(566a)이 상기 연장 팁을 따라 제공되어 상기 파이프(104)를 수용하기 위한 접촉면을 형성할 수 있다. 다양한 파이프 직경의 형상에 부합할 수 있는 만곡된 접촉면에 다수의 스캘럽이 제공될 수 있다. 상기 인서트는 파이프의 크기 및 형상에 부합하도록 상기 파이프에 대해 수축 및 확장될 수 있고, 상기 스캘럽의 형상은 다양한 파이프에 부합할 수 있다.
도 7a-7d는 상기 인서트(20a)를 더 상세하게 도시하고 있다. 상기 인서트(20a)는 홍채 패턴으로(예를 들어, 도 3b, 6b 참조) 반경방향으로 확장 및 수축하기 위하여 서로 협력한다. 각 인서트(20a)는 모두 금속으로 이루어진 상부 바디(768a)와 하부 바디(770a) 사이에 리브(772a)를 가지면서 상부 바디(768a) 및 하부 바디(770a)를 갖는다. 상기 상부 바디(768a)는 하부 바디(770a)와 동일한 형상을 갖고, 상기 하부 바디(770a)의 거울상이다. 상기 리브(772a)는 상부 바디(768a) 및 하부 바디(770a)보다 대략 작아서 상기 램 블록(247)기 도 3b에 도시된 바와 같이 함께 가압됨에 따라 상기 고무 마개(249)가 금속 인서트(20a) 사이에서 유동되게 한다.
상기 상부 바디(768a) 및 하부 바디(770a)는 도 7a에 도시된 바와 같은 리딩면(774a) 및 도 7b에 도시된 바와 같은 트레일링면(776a)을 각각 갖는다. 상기 리딩면(774a)과 트레일링면(776a)은 이차 팁(565a)을 지나는 하나의 단부 상의 연장 팁(564a)에서 만나 그 대향 단부에서 힐(heel)(또는 반경방향 외측으로 대향하는 면)(778a)에 의해 결합된다. 또한, 상기 상부 바디(768a)와 하부 바디(770a)는 도 7c에 도시된 바와 같이 리딩면(774a)으로부터 연장되는 역전 레지(782a) 및 상기 트레일링면(776a)으로 압입된 역전 리세스(784a)를 각각 갖는다. 상기 역전 리세스(784a)와 역전 레지(782a) 사이에서 슬라이딩 가능하게 지지하기 위하여 상기 역전 리세스(784a)는 도 6d에 도시된 바와 같은 인접한 인서트의 역전 레지(782a)를 수용하도록 구성된다. 상기 역전 리세스(784a)와 역전 레지(782a)는 도 4a의 레지(30) 및 리세스(36)와 유사하게 협력적으로 상호작용하도록 부합될 수 있다. 상기 레지(782a)와 리세스(784a)는 도 4a의 인서트(20)의 외면에 위치된 레지(30) 및 리세스(36)의 구성으로부터 역전될 수 있다. 상기 역전된 구성에서, 상기 레지(782a)와 리세스(784a)는 상부 바디 및 하부 바디(768a, 770a)의 내면에 위치되어 밀봉 작동시에 압력이 인서트(20a)에 가해짐에 따라 상기 인서트(20a)를 더 지지한다.
상기 리딩면(774a)은 도 7a에 도시된 바와 같이 그의 일부 상에 복수의 스캘럽(또는 접촉 표면이나 면)(566a)을 갖는다. 하나 이상의 스캘럽(566a)이 제공된다. 도시된 바와 같이, 4개의 스캘럽(566a)이 리딩면(774a)으로 연장된다. 상기 스캘럽(566a)은 파이프(104)를 수용하게 결합하도록 구성된 오목한 자국일 수 있다. 상기 갭(562a)(도 5b 참조)을 더 감소시키기 위하여, 인접한 인서트(20a)의 스캘럽(566a)은 내경(560a)(도 4b 참조)의 형상을 따르도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 인서트에 의해 형성된 내경(560a)이 주어진 파이프 크기로 조절됨에 따라 상기 스캘럽(566a)이 파이프 형상에 부합하도록 상기 스캘럽(566a)이 형성될 수 있다. 추가적인 스캘럽(566a)이 더 많은 파이프 크기에 대한 적합성을 제공하도록 부가될 수 있다. 일부 경우에, 상기 스캘럽(566a)은 이들 사이에 에지(787a)를 형성할 수 있다. 상기 에지(787a)는 스캘럽(566a) 사이에 더 매끄러운 천이를 제공하기 위하여 선택적으로 평탄형이거나 만곡형일 수 있다.
도 7d는 상기 연장 팁(564a)을 나타낸 인서트(20a)의 일부를 더 상세하게 도시하고 있다. 도 7e 및 7f는 상기 인서트(20a)의 어레이의 일부를 도시하고 있다. 상기 인서트(20a)는 인접한 인서트(20a)의 연장 팁(564a)을 수용하기 위하여 상기 상부 바디(768a)로 연장되는 팁 리셉터클(667a)을 갖는다. 이러한 중첩된 구성은 상기 인서트(20a)를 함께 더 단단히 끼우고 상기 연장 팁(564a)을 파이프의 형상에 더 부합하게 하는데 사용될 수 있다. 부가적으로, 이러한 중첩 구성은 인서트 사이에서 압출을 더 방지하는데 사용될 수 있다.
도 8a-8b는 상부 바디(768b)와 하부 바디(770b)가 리딩면(774b)으로 연장되는 리세스(888b)를 가지면서 트레일링면(776b)으로 연장되는 대응하는 레지(890b)를 각각 갖는 점을 제외하고는 상기 인서트(20a)와 유사한 대체 인서트(20b)를 도시하고 있다. 상기 상부 바디(768b)와 하부 바디(770b)는 이들 사이에 리브(772b)를 갖는다. 이러한 구성에서, 상기 리세스(888b)와 레지(890b)는 수직이고(도 7a-7f의 인서트(20a)에서 도시된 바와 같이 역전되지 않음), 상기 인서트(20b)의 외면에 위치된다. 상기 리세스(888b)와 레지(890b)는 도 4a의 레지(30) 및 리세스(36)와 유사하게 협력적으로 상호작용할 수 있다. 하나 이상의 리세스(888b) 및 대응 레지(890b)가 각 인서트(20b)의 상부 및/또는 하부 바디(786b, 770b)의 여러 부분에 대하여 제공될 수 있다.
도 8a 및 8b에 도시된 바와 같이, 각 인서트(20a) 상의 상부 바디(786b)에서 쇼울더(또는 반경방향 내측으로 향하는 압출 방지 레지)(892b)는 상기 리딩면(774b)으로부터 연장되고 대응 리지(894b)는 트레일링면(776b)으로 연장된다. 상기 쇼울더(892b)와 리지(894b)는 도 4a의 인서트(20)의 반경방향 내측으로 향하는 압출 방지 레지(46)와 유사하게 작동할 수 있다.
상기 쇼울더(892b)와 리지(894b)는 인서트(20b) 사이에서 상호작용하기 위한 제1 티어(tier)를 형성한다. 상기 레지(890b)는 트레일링면(776b)으로부터 연장되어 리세스(888b)와 상호작용하기 위한 제2 티어를 형성한다. 이러한 두 티어의 구성은 상기 인서트(20b)의 지지와 협업 이동을 지지하고 이들 사이에서 압출을 방지하는데 사용될 수 있다. 또한, 하나 이상의 쇼울더(892b)와 대응 리지(894b)가 인서트(20b)의 여러 부분에 대해 제공되어 인접한 인서트 사이에서 지지를 제공하고 및/또는 압출을 방지할 수 있다. 도 7a-7c의 스캘럽(566a)과 유사한 연장 팁(564b)에 인접한 스캘럽(566b)은 상기 인서트(20b) 간의 갭을 감소시키고 이들 사이에서 압출을 더 방지하도록 제공될 수도 있다. 연장 팁(564b)에는 그 아래에 이차 팁(565b)이 제공된다.
도 9a-9b는 상부 바디(768c)와 하부 바디(770c)가 리딩면(774c)으로 연장되는 다수의 리세스(888c)를 가지면서 트레일링면(776c)으로 연장되는 대응하는 수직 레지(890c)를 각각 갖는 점을 제외하고는 상기 인서트(20b)와 유사한 대체 인서트(20c)를 도시하고 있다. 상기 상부 바디(768c)와 하부 바디(770c)는 이들 사이에 리브(772c)를 갖는다. 상기 다수의 리세스(888c)와 다수의 레지(890c)는 도 8a-8b의 레지(890b) 및 리세스(888b)와 유사하게 협력적으로 상호작용할 수 있다. 이 경우, 다수의 리세스(888c)와 다수의 레지(890c)는 인접한 인서트 간의 부가적인 접촉을 제공하도록 다양한 깊이로 제공된다. 부가적인 레지(890c)와 리세스(888c)가 인서트 사이에서 중첩량을 증가시키고 및/또는 이들 사이에서 압출을 감소시키는데 사용될 수 있다. 쇼울더를 수용하기 위한 하나 이상의 리세스(888c) 및 대응 레지(890c)가 각 인서트(20c)의 상부 및/또는 하부 바디의 여러 부분에 대하여 제공될 수도 있다.
도 9a 및 9b에 도시된 바와 같이, 상기 인서트(20c)에는 각 인서트(20c) 상의 상부 바디(786c)에서 상기 리딩면(774c)으로부터 연장되는 쇼울더(또는 반경방향 내측으로 향하는 압출 방지 레지)(892c) 및 상기 트레일링면(776c)으로 연장되는 대응 리지(894c)가 제공될 수도 있다. 상기 쇼울더(892c)와 리지(894c)는 도 8a 및 8b의 쇼울더(892b) 및 리지(894b)와 유사하게 작동할 수 있다.
상기 리세스(888c)와 쇼울더(890c)는 인서트(20c) 사이에서 상호작용하기 위한 제1 및 제2 티어를 형성한다. 상기 쇼울더(892c)는 리딩면(774c)으로부터 연장되어 인서트(20c) 사이에서 상호작용하기 위한 제3 티어를 형성한다. 이러한 셋 티어의 구성은 상기 인서트(20c)의 지지와 협업 이동을 지지하고 이들 사이에서 압출을 방지하는데 사용될 수 있다. 또한, 하나 이상의 쇼울더(892c)와 대응 리지(894c)가 인서트(20c)의 여러 부분에 대해 제공되어 인접한 인서트 사이에서 지지를 제공하고 및/또는 압출을 방지할 수 있다. 도 7a-7c의 스캘럽(566a)과 유사한 연장 팁(564c)에 대하여 위치된 스캘럽(566c)은 상기 인서트(20c) 간의 갭을 감소시키고 이들 사이에서 압출을 더 방지하도록 제공될 수도 있다. 두개의 연장 팁(564c)에는 그 아래에 이차 팁(565c)이 제공된다.
도 10a-10c는 상기 인서트(20c)의 어레이의 일부를 도시하고 있다. 도 10a 및 10b에 도시된 바와 같이, 각 인서트(20c)는 인접한 인서트(20c)의 연장 팁(564c)을 수용하기 위하여 상기 상부 바디(768c)와 하부 바디(770c)로 연장되는 팁 리셉터클(667c)을 갖는다. 이러한 중첩된 구성은 상기 인서트(20c)를 함께 더 단단히 끼우고 상기 연장 팁(564c)을 파이프의 형상에 더 부합하게 하는데 사용될 수 있다. 또한, 도 10c는 제1 인서트(20c)의 레지(890c)와 쇼울더(892c)가 이들 사이에서 추가적인 중첩을 위하여 인접한 인서트(20c)의 리세스(888c)와 리지(894c)에 의해 각각 수용되는 것을 도시하고 있다. 이러한 중첩 구성은 인서트 사이에서 압출을 더 방지하는데 사용될 수도 있다.
예시적인 작동에서, 상기 램 블록(247)은 도 4a의 리트랙트된 위치와 도 4b의 밀봉된 위치 사이에서 작동될 수 있다. 상기 밀봉 조립체(102a-c)의 인서트(20a-c)는 파이프(104)와의 밀봉 결합을 위하여 상기 파이프(104)의 형상과 협력적으로 부합하도록 슬라이딩 이동할 수 있다. 상기 인서트(20a-c)에는 밀봉 조립체의 작동을 향상시키기 위하여 리세스, 쇼울더, 리지, 스캘럽, 리셉터클, 및 연장 팁과 같은 다양한 특징부의 조합이 제공될 수 있다.
본 명세서에 개시된 기술이 원하는 기능을 수행하기 위한 알고리즘으로 구성된 소프트웨어를 통해 자동화/자율 응용 프로그램을 위해 구현될 수 있다는 것은 당업자에 의해 인지될 것이다. 이러한 양상은 적합한 하드웨어를 구비한 하나 이상의 적절한 범용 컴퓨터를 프로그래밍하여 구현될 수 있다. 상기 프로그래밍은 본 명세서에서 설명된 작동을 수행하기 위하여 프로세서(들)에 의해 판독가능한 하나 이상의 프로그램 저장 장치의 사용 및 상기 컴퓨터에 의해 실행가능한 하나 이상의 명령 프로그램의 인코딩을 통해 달성될 수 있다. 상기 프로그램 저장 장치는, 예를 들어 하나 이상의 플로피 디스크; CD ROM이나 다른 광학 디스크; 읽기 전용 메모리 칩(ROM)의 형태; 및 본 기술분야에서 잘 알려지거나 이후 개발되는 종류의 다른 형태를 취할 수 있다. 상기 명령 프로그램은 "목적 코드"로, 즉 상기 컴퓨터에 의해 거의 직접적으로 실행가능한 2진법 형태로; 실행 전에 번역이나 해석을 필요로 하는 "소스 코드"로; 또는 부분적으로 컴파일된 코드와 같은 일부 중간 형태로 있을 수 있다. 상기 프로그램 저장 장치의 정확한 형태 및 명령의 인코딩의 정확한 형태는 여기에서 중요하지 않다. 또한, 본 발명의 양상은 오로지 현장에서 (적합한 하드웨어/소프트웨어를 통해) 설명된 기능을 수행하도록 구성될 수 있고 및/또는 확장 통신(예를 들어, 무선, 인터넷, 위성 등) 네트워크를 통해 원격으로 제어될 수 있다.
본 발명이 발명의 구체적인 양상을 설명하였지만, 다수의 수정 및 변형이 본 명세서에서 설명된 요소에 대한 동등한 기능 및/또는 구조적인 대체의 사용을 포함하는 본 발명을 검토한 후에 당업자에게 명백해질 것이다. 예를 들어, 본 발명의 양상은 인서트의 다양한 부분에 대한 하나 이상의 리세스, 쇼울더, 리지, 스캘럽, 리셉터클, 확장 팁, 및/또는 다른 특징부의 여러 조합을 이용하여 구현될 수도 있다. 당업자에게 명백한 이러한 유사한 변형의 모두는 첨부된 청구범위에 의해 규정된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
복수의 예들은 본 명세서에서 설명된 구성요소, 작동, 또는 구조를 위하여 단일 예로서 제공될 수 있다. 일반적으로, 예시적인 구성에서 별도의 구성요소로 제시된 구조 및 기능성은 조합된 구조나 구성요소로 구현될 수 있다. 유사하게, 단일 구성요소로 제시된 구조 및 기능성은 별도의 구성요소로 구현될 수 있다. 이들 및 다른 변형, 수정, 부가, 및 개선은 본 명세서의 요지의 범위 내에 속할 수 있다.

Claims (1)

  1. 블로우아웃 방지기(108)의 밀봉 조립체(102)의 밀봉부를 지지하기 위한 인서트(20)이며,
    상기 밀봉 조립체는 파이프(104)와 밀봉 결합하게 위치될 수 있고,
    일체형 리브(772a)가 사이에 구비된 상부 바디(24)와 하부 바디(26)로서, 상기 상부 바디 및 하부 바디의 각각은 그의 밀봉 단부 상의 연장 팁(564a)에서 종단되고 그의 리딩면(774b) 상의 팁 리셉터클(667a,667c)을 구비한, 상부 바디와 하부 바디를 포함하고,
    상기 연장 팁의 종단부는 인접 인서트의 팁 리셉터클에 수용될 수 있고, 이로써 상기 밀봉부의 압출이 억제되고,
    복수의 인서트는 유정 현장(100)의 파이프에 대하여 위치될 수 있는 한 쌍의 대향하는 램 블록(247)을 포함하는 블로우아웃 방지기의 밀봉 조립체 내에 위치될 수 있으며,
    밀봉 조립체는 상기 한 쌍의 대향하는 램 블록에 의해 지지되는 한 쌍의 밀봉부(249)를 포함하고,
    복수의 인서트는 상기 한 쌍의 밀봉부에 의해 지지되고 타원형 어레이로 상기 파이프에 대하여 위치될 수 있고,
    상기 복수의 인서트의 각각이 연장 팁에 대해 적어도 하나의 스캘럽(566a,566b)을 구비하여, 상기 복수의 인서트의 각각이 파이프에 대하여 타원형 어레이로 배치되는 경우에 상기 복수의 인서트의 연장 팁의 적어도 하나의 스캘럽은 상기 파이프를 수용하게 결합하기 위한 내면을 형성하는, 인서트.
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