[发明专利]多级防喷器及其使用方法

说明书

技术领域

以下描述涉及石油和天然气工业中在钻井期间所使用的防喷器。例如，冲压式(ram-type)防喷器(blowoutpreventer)用来防止井筒压力在因地层流体引起的意外压力的情况下或者在其他不可控状况下逸入外部环境。

背景技术

良好控制是石油和天然气勘探的重要方面。通常，在钻探井时，安全装置必须到位，以防止从关联钻探操作的意外事件产生的、对设备以及更重要地对人员的损坏。由于吹出的安全条件和风险，称作防喷器(BOP)的装置安装在表面或者深水状况的海底的井口上方，以有效地密封井身，直到能够采取措施来控制跳动。

防喷器是通常以叠层安装的专用高压阀，并且用来密封和控制井下压力，以及监测油井和天然气井，以便最终防止钻井操作期间液体和气体的未受控制流动。另外，防喷器通常用来防止管道、工具和钻探流体在吹出威胁时从井身吹出。防喷器以多种样式、尺寸和额定压力出现，并且服务于各种功能的若干单元通常相结合以组成防喷器叠层。防喷器可执行多种功能的任一种，例如将油井流体限制到井身、提供将流体加入井身的部件、允许可控容积的流体从井身被抽取、调节和监测井身压力、使钻柱在井身中居中和放开、关上油井、防止地层流体的流动以及密封油井。

防喷器对人员、钻塔和环境的安全性以及对井完整性的监测和维护是必不可少的。因此，预计防喷器是故障安全装置。如机构所推荐和各种规程所要求，防喷器必须经过定期测试、检验和整修。防喷器通常包括一组对应冲头垫块(ramblock)，以及当冲头垫块需要更换或整修时，法律要求公司重新测试整个防喷器叠层。这可能花费很长时间，并且可引起极大开支。通常在防喷器叠层上需要包括不同类型的冲头垫块的多个防喷器，以便服务于多种不同功能。

发明内容

提供本部分以便以简化形式介绍概念的选择，下面在详细描述中进一步描述。本概述不是要确定要求保护主题的关键特征或基本特征，也不是要用作帮助确定要求保护主题的范围。

按照一示例，冲头垫块载体包括：开口；开口中的上层架，配置成保持上冲头垫块；以及开口中的下层架，配置成保持下冲头垫块。

在另一个示例中，防喷器的壳体包括：膛孔(bore)；膛孔一侧的第一空腔；膛孔另一侧的第二空腔；以及内壁，与第一和第二空腔相邻，各包括允许冲头垫块接近(access)膛孔的开口。

在另一个示例中，防喷器包括：壳体；冲头垫块载体，配置成在壳体中移动；以及一个或多个冲头垫块，配置成放置在冲头垫块载体中。

在另一个示例中，一种操作防喷器的方法包括在防喷器中移动冲头垫块，以及将冲头垫块载体的冲头垫块朝经过防喷器的膛孔的管道移动。

附图说明

通过结合附图进行阅读，将会更好地了解以上概述以及以下详细描述。为了便于说明，本描述的某些示例在附图中示出。但是，应当理解，本发明并不局限于所示的准确布置和工具。结合到本申请文件中并且构成其部分的附图示出按照本说明书的系统、设备和方法的实现，并且连同本描述一起用来说明按照本发明的优点和原理。

图1是示出防喷器的示例的透视图的简图。

图2是示出开门配置的防喷器的示例的透视图的简图。

图3是示出防喷器的壳体的示例的透视图的简图。

图4是示出防喷器的冲头垫块载体的示例的透视图的简图。

图5A和图5B是示出包括用于移动冲头垫块的液压致动器和机械覆盖机构的防喷器的示例的正视和顶视截面图的简图。

图5C是示出包括用于到致动杆的连接的T槽的冲头垫块的示例的简图。

图6A和图6B是示出包括用于将冲头垫块载体移入上位和下位的液压致动器的防喷器的示例的侧视截面图的简图。

图6C和图6D是示出包括用于将冲头垫块载体移入上位和下位的机械覆盖的防喷器的示例的简图。

图7A和图7B是示出具有处于下位的冲头垫块载体以及处于缩回位置和接合位置的上冲头垫块的防喷器的示例的简图。

图8A和图8B是示出具有处于上位的冲头垫块载体以及处于缩回位置和接合位置的下冲头垫块的防喷器的示例的简图。

图9是示出包括圆形后门的防喷器的另一个示例的透视图的简图。

图10是示出包括圆形冲压门的防喷器的另一个示例的透视图的简图。

图11是示出包括用于移动冲头垫块载体的液压致动器和机械致动机构的防喷器的另一个示例的顶视截面图的简图。