專(zhuān)利名稱(chēng)：用閘閥替換bop的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閘閥，尤其是涉及一種具有一個(gè)可操作地反復(fù)切割管路和/或電纜的切削刀具的大I.D.閘閥，該閘閥特別適用于在一個(gè)較低的立管殼體中替換全部的BOP料堆。
背景技術(shù)：
在油田井筒采油樹(shù)中，諸如在海上油井的較低立管殼體中，通常采用防噴(B.O.P)料堆。B.O.P料堆可以包括一個(gè)用于密封井筒的第一組頂桿和一個(gè)用于切割諸如管路的管子和/或切割電纜的第二組頂桿。然而，由于B.O.P料堆往往體積龐大和笨重，所以在空間非常寶貴的海底操作中，尤其是在較低立管殼體中這些特征是不利的。B.O.P料堆的最初安裝往往很昂貴。而且，如果需要維修的話，則替換這樣的B.O.P料堆的維修成本可能是該最初安裝成本的許多倍。在需要切割管子之后，B.O.P料堆可能頻繁地需要維修，舉例來(lái)講，該切割下來(lái)的管子可能粘附在B.O.P料堆內(nèi)而影響其它的操作。
盡管已經(jīng)出現(xiàn)了帶各種類(lèi)型切割刀具的閘閥，而且這些閘閥帶有一個(gè)或者多個(gè)用于切割電纜的切削刃，但是，還沒(méi)有利用這樣的閘閥來(lái)替換B.O.P料堆。而且，希望能提供一種用于7 3/8英寸范圍內(nèi)的套管的閘閥，該閘閥可操作地切割成品管路，例如具有0.204壁厚的2 7/8英寸的成品管路。
因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可意識(shí)到本發(fā)明是針對(duì)上述的問(wèn)題而提出的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種改進(jìn)的閘閥，該閘閥能夠可靠和可反復(fù)地切割至少2 3/4英寸或者更大的管路，而且如果需要，可不需要維修。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種大直徑的閘閥，該閘閥適于替換一個(gè)的B.O.P料堆，該料堆設(shè)有用于密封井筒的推桿和用于切割管路的推桿。
因此，本發(fā)明提供了一種用于可將一閘閥安裝在一井筒套管上的方法。該閘閥最好可操作地用于控制流體和切割管路。該方法可以包括以下一個(gè)或者多個(gè)步驟，例如，將該閘閥安裝在該套管上，從而在該套管上還沒(méi)有利用BOP的情況下控制流體的流動(dòng)，在該閘閥內(nèi)安裝一個(gè)可滑動(dòng)的閘板，使該可滑動(dòng)的閘板具有一個(gè)第一側(cè)面和一個(gè)與該第一側(cè)面相對(duì)的第二側(cè)面，向該可滑動(dòng)閘板提供第一和第二座體，從而使該閘板的第一側(cè)面最好鄰近該第一座體，而該閘板的第二側(cè)面最好鄰近該第二座體，在該閘閥的可滑動(dòng)閘板上設(shè)有唯一的一個(gè)切削刃，并在該可滑動(dòng)閘板上形成一個(gè)通孔，將該切削刃設(shè)置成使該孔在切削刃處具有最小的直徑，所述的切削刃鄰近該閘板的第一側(cè)面，和/或在該閘板上設(shè)有一個(gè)傾斜面，并使該傾斜面構(gòu)成該孔的至少一部分，從而使該孔在沿遠(yuǎn)離該切削刃的方向上，具有隨軸向距離的增加而增加的孔徑，而且該孔朝向該閘板的一相對(duì)側(cè)面上具有一最大的直徑。
其它的步驟還可以包括在一個(gè)海底裝置中安裝所述的閘閥。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還可以包括使該第一座體最好是通過(guò)彼此可伸縮地相互連接兩個(gè)座體元件來(lái)構(gòu)成，并且使該第二座體最好是通過(guò)彼此可伸縮地相互連接兩個(gè)座體元件來(lái)構(gòu)成，和/或在該可滑動(dòng)閘板的第一側(cè)面上，該孔具有最小的孔徑。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于確定一個(gè)閘板在切割位于一個(gè)閘閥內(nèi)的管道時(shí)需要的力的方法?？蓛?yōu)選的是，將該閘閥安裝在一個(gè)井筒套管內(nèi)，從而使該管道最好位于該井筒套管內(nèi)。所述的方法可以包括以下一個(gè)或者多個(gè)步驟，例如，設(shè)有一個(gè)可滑動(dòng)地支承一個(gè)實(shí)驗(yàn)閘板的實(shí)驗(yàn)主體，該實(shí)驗(yàn)閘板可以具有與該閘板相關(guān)的尺寸，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)主體和實(shí)驗(yàn)閘板而插入一個(gè)實(shí)驗(yàn)管子，該實(shí)驗(yàn)管子具有與該管道相關(guān)的尺寸，向該實(shí)驗(yàn)閘板施加力，直到該實(shí)驗(yàn)閘板將該管子切割下來(lái)為止，并測(cè)量該實(shí)驗(yàn)閘板上用于切割實(shí)驗(yàn)管子而需要的力。該方法還可以包括設(shè)計(jì)一個(gè)用于所述閘板的致動(dòng)器，從而使該致動(dòng)器能夠產(chǎn)生所述的力和/或利用一液壓機(jī)向該實(shí)驗(yàn)閘板施加所述的力。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于在井筒內(nèi)利用閘閥切割管道的方法，從而將該管道從該閘閥內(nèi)的一閘板中推出來(lái)。該方法可以包括以下一個(gè)或者多個(gè)步驟，例如，沿該閘板的一個(gè)通孔，在該閘板的一側(cè)上設(shè)有唯一的一個(gè)切削刃，在該閘板的通孔上形成一傾斜面，使該孔在遠(yuǎn)離該切削刃處具有最大的孔徑，將該管子經(jīng)過(guò)該閘閥而插入到該井筒中，在該閘閥內(nèi)關(guān)閉該閘板，并且當(dāng)該閘板閉合時(shí)切割該管子，從而使該傾斜面對(duì)管子產(chǎn)生一個(gè)可將該管子從閘板中移出來(lái)的力。
而且，本發(fā)明還提供了一種包括用于安裝海底立管殼體的閘閥的裝置，該海底立管殼體的安裝可以不使用B.O.P.。該裝置包括以下一個(gè)或者多個(gè)元件，例如，一個(gè)位于該閘閥內(nèi)的滑動(dòng)閘板，一個(gè)安裝在該滑動(dòng)閘板的一側(cè)上的唯一的一個(gè)切削刃，一個(gè)鄰近該切削刃的傾斜面，從而使該切削刃和該傾斜面構(gòu)成該滑動(dòng)閘板的一個(gè)通孔，和一個(gè)用于該閘閥的液壓致動(dòng)器，其可操作地向該滑動(dòng)閘板施加足以切割該管道的力。在一個(gè)實(shí)施例中，該傾斜面相對(duì)于一根經(jīng)過(guò)該孔的軸形成約3度至20度的角度。


圖1為本發(fā)明海底閥組件的局部截面的正視圖；圖2為圖1的海底閥組件中液動(dòng)海底閘閥的局部截面的正視圖；圖3為圖2的閘閥在切割管路的過(guò)程中局部截面的正視圖；圖4示出了本發(fā)明用于測(cè)定閘閥在切割管路時(shí)需要向閘板上施加的液壓力的組件示意圖。
盡管本發(fā)明將結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例來(lái)進(jìn)行描述，但是，可以理解到本發(fā)明并不限于此。相反，本發(fā)明涵蓋了在其附屬的權(quán)利要求書(shū)和精神范圍內(nèi)的各種變型、修改和等效變化。
具體實(shí)施例方式
參考附圖尤其是參考圖1，該圖示出了一種海底閥組件10。由于自然空間的限制，希望該海底閥組件10能盡可能緊湊些。
海底閥組件10可以包括一個(gè)或者多個(gè)閘閥，諸如閘閥12和閘閥14。在該海底閥組件10中，可以利用各種型式的液壓閘閥致動(dòng)器，諸如故障保險(xiǎn)的閘閥致動(dòng)器16和液壓致動(dòng)器18。在2001.3.8日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朜o.09/802,209中公開(kāi)了一個(gè)故障保險(xiǎn)的閘閥致動(dòng)器的示例性實(shí)施例，在此可引作參考。利用閘閥12和14來(lái)控制流體流過(guò)作為海底設(shè)備一部分的管道20。圖1示出的海底閥組件10為可在深水中使用的型式。
閘閥12包括一個(gè)可滑動(dòng)的閘板22，而閘閥14包括一個(gè)可滑動(dòng)的閘板24。閘板22和24每一個(gè)都可在一個(gè)開(kāi)啟位置和一個(gè)閉合位置之間移動(dòng)，從而可以控制流經(jīng)管道20的流體。閘板22包括通道26，通過(guò)該通道使圖示的閘板22處于閉合位置。座體元件28和30同閘板一起來(lái)密封和開(kāi)啟通道20。同樣地，圖中示出的閘板24處于開(kāi)啟位置，因此允許流體流經(jīng)通道20。在許多情況中，希望既包括一種液壓致動(dòng)的閘閥又包括一種故障保險(xiǎn)的液壓致動(dòng)器，這樣在液壓動(dòng)力損失的情況下，可以對(duì)流經(jīng)管道20的流體進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂啤?br> 閘閥12包括閘閥殼體32，而閘閥14包括閘閥殼體34。這兩個(gè)閘閥殼體可以以不同的方式構(gòu)成。然而，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，為了與兩個(gè)閘閥閥帽相連，閘閥殼體包括一個(gè)兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的閥體。因此，閘閥殼體34包括閥體36，該主體包括一個(gè)第一閘閥閥帽38，該閥帽通過(guò)諸如螺栓/螺母組件40的連接件而固定到閥體36上。閘閥殼體34還包括一個(gè)第二閘閥閥帽42，該閥帽通過(guò)諸如螺栓/螺母組件44的連接件而固定到閥體36上。在本實(shí)施例中，閥體36基本上在每一側(cè)都是對(duì)稱(chēng)的，這樣，每一個(gè)閥帽都連接到閥體36的對(duì)稱(chēng)側(cè)46或者對(duì)稱(chēng)側(cè)48上。盡管這不是必須的，但是這種對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)可使設(shè)計(jì)具有顯著的靈活性，因而，如下所述，可以將液壓致動(dòng)器和/或手動(dòng)超控控制器設(shè)置在閘閥所希望一側(cè)的位置上，該位置適合于特殊的尺寸需要。
閘閥殼體包括一個(gè)閘板可在其中移動(dòng)的腔室。這樣，閘閥殼體34形成腔室50，在該腔室中，根據(jù)液壓致動(dòng)器18的動(dòng)作，閘板可在開(kāi)啟和閉合位置之間平移地滑動(dòng)。閘板24是由液壓致動(dòng)器18通過(guò)操作桿52來(lái)控制的?；钊?4靠液壓致動(dòng)來(lái)控制操作桿52，再由該操作桿控制閥門(mén)24的位置。同樣地，將故障保險(xiǎn)的液壓致動(dòng)器16連接到操作桿56上，并依照本申請(qǐng)人在前述專(zhuān)利申請(qǐng)中描述的那樣，根據(jù)活塞58和/或調(diào)節(jié)彈簧60的液壓動(dòng)作來(lái)進(jìn)行操作。通常，根據(jù)需要，故障保險(xiǎn)閥是一個(gè)常開(kāi)閥或者是一個(gè)常閉閥，這樣在失效的情況下，該閥可以恢復(fù)到希望的位置上。
一般而言，可以理解的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“垂直”等是結(jié)合附圖和/或地面而言的，而且設(shè)備在操作、運(yùn)輸、安裝等過(guò)程中不可能總是位于這樣的位置上。同樣，附圖是為了描述本發(fā)明以便使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能清楚地理解本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但這些圖并不是制造水平圖或者也不是制成品的再現(xiàn)，僅僅是為了能更容易和更快地理解本發(fā)明而繪出的簡(jiǎn)單的總體視圖。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參考本說(shuō)明書(shū)可以理解到，盡管各部件的相關(guān)尺寸和形狀可以不同于圖中所示，但本發(fā)明仍然可以根據(jù)本文教導(dǎo)的內(nèi)容而進(jìn)行操作。
可優(yōu)選的是，閥系統(tǒng)10還可利用手動(dòng)超控控制器，諸如手動(dòng)超控控制器62和64，這兩個(gè)控制器分別和故障保險(xiǎn)的液壓致動(dòng)器16和液壓致動(dòng)器18一起進(jìn)行操作?？蓛?yōu)選的是，將每個(gè)手動(dòng)超控控制器安裝到兩個(gè)閘閥閥帽之一上。這樣，將手動(dòng)超控控制器64安裝到閘閥閥帽38上。將手動(dòng)超控控制器62最好以前述相同的方式安裝到閘閥閥帽67上。由于可以將相對(duì)的閥帽，諸如閥帽38和42連接到閥體36的相應(yīng)的一個(gè)側(cè)壁46和48上，所以可將手動(dòng)超控控制器和致動(dòng)器，諸如手動(dòng)超控控制器64和液壓致動(dòng)器18分別設(shè)置在閥體36的兩側(cè)上。這樣，海底閥系統(tǒng)10的靈活性極大地增強(qiáng)了，同時(shí)也為設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。
因此，將手動(dòng)超控控制器62和64相對(duì)于液壓致動(dòng)器而安裝在閘閥的一相對(duì)側(cè)壁上。通過(guò)本發(fā)明的這種設(shè)置，極大地降低了閥系統(tǒng)10的總體尺寸。在本申請(qǐng)人的在前申請(qǐng)中，揭示出將一示例性的緊湊型手動(dòng)超控控制器安裝到一致動(dòng)器上。在本申請(qǐng)中，本發(fā)明提供了一種沒(méi)有直接連于致動(dòng)器上的手動(dòng)超控控制器，而是將其設(shè)置在圖1所示的閘閥的一相對(duì)側(cè)上。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解到，通過(guò)以這種方式來(lái)設(shè)置手動(dòng)超控控制器將會(huì)更有效地利用空間。這對(duì)一個(gè)優(yōu)選的海底閥系統(tǒng)10結(jié)構(gòu)尤其適用，該結(jié)構(gòu)可能需要將閥殼設(shè)置在中心位置上，以便控制流經(jīng)一個(gè)管道，諸如管道20的液流，并且使管道20的每一側(cè)都具有一有限的流量。
可優(yōu)選的是，對(duì)手動(dòng)超控控制器62和64的操作可采用與直接安裝到相應(yīng)致動(dòng)器上的其它可能的超控控制器相同的方式來(lái)進(jìn)行。本發(fā)明允許使用反向切制的螺紋和使用一平衡桿。這樣，閘閥12可以包括平衡桿66，而閘閥14可以包括平衡桿68。設(shè)置平衡桿的另一個(gè)目的在于為深水操作提供壓力平衡。
相對(duì)控制器桿56而言，將平衡桿66連接到閘板22的相對(duì)一側(cè)上。同樣地，相對(duì)控制器桿52而言，將平衡桿68連接到閘板24的相對(duì)一側(cè)上。可優(yōu)選的是，與閘板的這些連接能提供一些諸如密封等的其它特征，這些特征已經(jīng)在本申請(qǐng)人的在先申請(qǐng)中討論過(guò)。
盡管已經(jīng)提供了手動(dòng)超控控制器的各種結(jié)構(gòu)，但，本實(shí)施例中的手動(dòng)超控控制器包括一個(gè)手動(dòng)超控殼體，諸如殼體70或者72。設(shè)有一個(gè)可由潛水員或者遙控車(chē)(ROV)致動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)元件，諸如可旋轉(zhuǎn)元件74或76。可旋轉(zhuǎn)元件74，例如可用以旋轉(zhuǎn)手動(dòng)超控軸78。同樣地，可旋轉(zhuǎn)元件76可用以旋轉(zhuǎn)手動(dòng)超控軸80。
由于兩個(gè)手動(dòng)超控控制器大體上是相同的，所以對(duì)手動(dòng)超控控制器62進(jìn)行說(shuō)明后，就可理解到也可以以同樣的方式操作手動(dòng)超控控制器64。旋轉(zhuǎn)連接器82用于將手動(dòng)超控軸78可旋轉(zhuǎn)地固定在手動(dòng)超控殼體70中，從而使該手動(dòng)超控軸78可相對(duì)該手動(dòng)超控殼體70旋轉(zhuǎn)，但最好能避免在手動(dòng)超控殼體70內(nèi)發(fā)生平移和/或縱向移動(dòng)。手動(dòng)超控軸78在其外圓周設(shè)有一螺紋部分84。該螺紋部分84的螺紋與位于超控從動(dòng)件86內(nèi)側(cè)上的螺紋部分88的相應(yīng)螺紋相配合。這樣，超控從動(dòng)部件86可螺紋連接到手動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸78上并可避免發(fā)生將在下面討論的那樣旋轉(zhuǎn)，但可自由地平移或沿其軸向移動(dòng)。因此，當(dāng)手動(dòng)超控旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸78旋轉(zhuǎn)時(shí)，超控從動(dòng)件86將往復(fù)移動(dòng)或者平移或者沿其縱軸移動(dòng)?？蓛?yōu)選的是，螺紋部分84的螺紋和相應(yīng)的螺紋部分88的嚙合螺紋是反向切制的或者為左旋螺紋。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以清楚地理解到，對(duì)手動(dòng)超控控制器62的旋轉(zhuǎn)操作將完全相同于現(xiàn)有技術(shù)中將手動(dòng)超控控制器位于致動(dòng)器上的情況。盡管本實(shí)施例所示的螺紋是位于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸78的螺紋部分84的外表面上，以及位于超控從動(dòng)件86的螺紋部分88的內(nèi)表面上，但可以理解的是，也可以利用其它的機(jī)械結(jié)構(gòu)，只要最終控制器74的旋轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致平衡桿66以及閘板22的平移運(yùn)動(dòng)即可。因此，如果希望或者需要對(duì)閘閥12和/或閘閥14的手動(dòng)操作，則為此目的應(yīng)使用相應(yīng)的手動(dòng)超控控制器。
超控從動(dòng)件86與平衡桿66相嚙合，該平衡桿可滑動(dòng)地穿過(guò)位于閘閥閥帽67上的開(kāi)口90。當(dāng)超控從動(dòng)件86平移地或者沿其軸向移動(dòng)時(shí)，閘板22也將平移地或者沿其軸向移動(dòng)。如果不需要手動(dòng)超控，則可安裝一個(gè)閉合的閥帽和/或可將一個(gè)適當(dāng)?shù)牟孱^固定到閥帽67上。為了滿(mǎn)足深水應(yīng)用的情況，不管是否使用了本發(fā)明的手動(dòng)超控控制器以及是否使用了諸如手動(dòng)超控殼體的某種型式的殼體，都應(yīng)該設(shè)置一個(gè)平衡桿。盡管為了將超控從動(dòng)件86連接到平衡桿66上，可以利用各種型式的連接器，但在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，可利用插入件來(lái)與平衡桿66的T型槽端面96進(jìn)行連接。該插入件可以通過(guò)銷(xiāo)、伸縮件等(沒(méi)有示出)而松開(kāi)。
在本實(shí)施例中，為了避免手動(dòng)超控從動(dòng)件86旋轉(zhuǎn)，可使用一個(gè)或者多個(gè)凸緣/狹槽連接件，諸如凸緣/狹槽連接件94，而且當(dāng)手動(dòng)超控軸78旋轉(zhuǎn)時(shí)，手動(dòng)超控從動(dòng)件86應(yīng)能平移地運(yùn)動(dòng)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，將凸緣安裝到手動(dòng)超控殼體70上，并且在該手動(dòng)超控從動(dòng)件86上形成相配合的狹槽。然而，這種結(jié)構(gòu)也可以倒過(guò)來(lái)和/或利用其它的裝置來(lái)發(fā)揮同樣的機(jī)械操作的功能。
如果需要，可以利用各種指示器來(lái)指示出手動(dòng)超控控制器的位置和/或致動(dòng)器的位置。本申請(qǐng)人的在先申請(qǐng)中公開(kāi)了一些這樣的具有非常緊湊位置的指示器。
這樣，當(dāng)安裝閥組件10時(shí)，操作者在設(shè)定手動(dòng)超控控制器的位置以及設(shè)定液壓致動(dòng)器的位置方面具有較大的靈活性。在圖示的實(shí)施例中，相對(duì)液壓控制器而言，將手動(dòng)超控控制器設(shè)定在閘閥的相對(duì)兩側(cè)上。由于閥體是對(duì)稱(chēng)的，所以為了滿(mǎn)足希望尺寸的需要，手動(dòng)超控控制器和液壓致動(dòng)器的位置可以倒過(guò)來(lái)。如果需要，同在先申請(qǐng)中描述的一樣，還可以將手動(dòng)超控控制器設(shè)定在致動(dòng)器上。因此，可以理解的是，本發(fā)明提供了在操作方面非常大的靈活性。
為了操作本發(fā)明的手動(dòng)超控控制器，可以通過(guò)一個(gè)潛水員或者ROV以現(xiàn)有技術(shù)中公知的方式來(lái)旋轉(zhuǎn)元件74。由于螺紋部分88和84包括反向切制或者左旋的螺紋，其操作與本申請(qǐng)人在先申請(qǐng)中公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例中，利用標(biāo)準(zhǔn)或者右旋螺紋并將手動(dòng)超控組件直接安裝在致動(dòng)器的情況完全相同。然而，代替通過(guò)操作桿將閘板推動(dòng)到希望的位置上，該動(dòng)作為借助于平衡桿66將閘板拉到希望的位置上。元件74的旋轉(zhuǎn)將引起超控驅(qū)動(dòng)軸78的旋轉(zhuǎn)，其中該驅(qū)動(dòng)軸為可旋轉(zhuǎn)地安裝且使其不能沿軸向平移運(yùn)動(dòng)。該超控驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)將引起螺紋部分84的旋轉(zhuǎn)，螺紋部分84的旋轉(zhuǎn)反之將引起手動(dòng)超控從動(dòng)件86的平移運(yùn)動(dòng)。手動(dòng)超控從動(dòng)件86不能旋轉(zhuǎn)但能沿其軸向進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)。由于手動(dòng)超控從動(dòng)件86通過(guò)插入件92和T型狹槽的連接件96而連接到平衡桿66上，所以該平衡桿66必定能響應(yīng)于超控從動(dòng)件86的移動(dòng)而移動(dòng)。依次地，將閘板22固定到平衡桿66上，而且其也必然會(huì)響應(yīng)于平衡桿的移動(dòng)而移動(dòng)。
閘閥的切削刀具100可用于諸如閘閥12的閘閥中或者在閥系統(tǒng)10中而公開(kāi)的閘閥14中。閘閥的切削刀具100還可用于其它多種情況中，例如用于大直徑的閥中，而且最好能用于可靠地切割管路的裝置中。該閘閥的切削刀具最好能省去BOP料堆的高最初成本和更高的維修成本。本發(fā)明的閘閥10能用大直徑的閘閥而省去BOP料堆，通過(guò)利用該大直徑的閘閥來(lái)密封井筒以及反復(fù)地切割管道或電纜，可以降低或者不需要進(jìn)行維修。
圖2示出了閘閥100，其用于7 3/8英寸的套管，在該套管中延伸有2 7/8英寸的成品管路。閘閥100可用于較大直徑的孔，諸如具有管路的井筒。這樣的井筒通常大于4 1/2英寸，但在本實(shí)施例中，公開(kāi)了可用于7 3/8英寸的套管。閘板元件102設(shè)有一個(gè)刀刃104，該刀刃具有初始切削表面106，該切削表面在鄰接座體108處具有一最小的閘板孔(徑)128。由刀刃104形成的閘板孔128的最大直徑最好是在刀刃104的鄰接座體112的相對(duì)側(cè)110上。這樣，打開(kāi)刀刃以便提供體積相對(duì)表面106。實(shí)際上，當(dāng)閘板元件102關(guān)閉該閥時(shí)，該體積和傾斜面124可將管路122推出到閘板元件10的通道之外，從而能減小壓緊閥元件或者使閥元件不能工作的可能性。傾斜面124與流動(dòng)通道120的軸線123成角度傾斜。該軸線可隨直線偏轉(zhuǎn)而傾斜，或者傾斜面124相對(duì)于軸線123的傾斜角可隨軸向長(zhǎng)度而變化。與軸線123之間的夾角可在作為一度一部分的非常小的一角度到約30度之間變化，但是可優(yōu)選的是，該變化范圍在約3度到約15度之間。
可優(yōu)選的是，孔128的直徑在閘板的邊緣110處為最大而在另一個(gè)邊緣106處為最小。但，可以想像到，孔128的最大和最小直徑處不會(huì)恰好在閘板102的邊緣上。例如，最大直徑處可靠近邊緣110但不是在該邊緣上。如果需要，孔128可以具有一沿軸向不變的直徑部分或者其直徑尺寸略微增加或者略微減小。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，閘板100利用了一個(gè)伸縮式閘板座體組件，該組件包括安裝在閥殼，諸如圖1所示閘閥殼體32和34內(nèi)的外部夾持件114和116。伸縮式密封組件114，118和112，116以環(huán)繞方式安裝到流體通道120上。每個(gè)密封組件包括多個(gè)元件，諸如相對(duì)彼此伸縮可動(dòng)的元件114和118，而且每一個(gè)元件114和118都相對(duì)閥殼可軸向移動(dòng)，從而使該伸縮式座體組件的總體長(zhǎng)度能少量地增加和縮短。伸縮式座體組件，諸如元件114和118的軸向移動(dòng)量在兩個(gè)方向上都受到限制。然而，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，伸縮式密封組件114和118不同于伸縮式密封組件112，116。該伸縮式密封組件112，116在靠近閘板102處具有一較大直徑的孔，而且沿著元件112，116的內(nèi)表面還具有一內(nèi)部呈錐形的傾斜面，該傾斜面的內(nèi)徑一直減小直到減至孔120的鉆孔尺寸，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該鉆孔尺寸等于元件114，118的內(nèi)徑尺寸。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，元件114，118具有一不變的內(nèi)徑。
根據(jù)本發(fā)明，閘板元件102不僅用于密封和打開(kāi)流體通道120，而且用于切割管件122。如圖3所示，當(dāng)關(guān)閉閥100從而使閘板元件102沿密封流體通道120的方向移動(dòng)時(shí)，切削刃106接合、擠壓并切割削管道106。當(dāng)管道106被切割時(shí)，閘閥的斜面或者傾斜邊124將管道106推出到閥100之外。因此，與許多其它的、諸如BOP的切割裝置不同，管道106沒(méi)有被壓入到閥內(nèi)。如果需要，在切割的過(guò)程中可以將管道106拉出來(lái)，例如朝圖3所示的左側(cè)拉出來(lái)，或者不拉出來(lái)。在任何情況下，由于切割刃106和傾斜邊124的這種設(shè)計(jì)，所以本發(fā)明能可靠地用于切割管路和/或電纜。而且，該方法還非常可靠。因此，該方法能如所希望的那樣頻繁使用，而且很少或者不再需要像使用B.O.P管路切削刀具那樣，每次都需要進(jìn)行維修。
圖4公開(kāi)了用于測(cè)定閘板102切割希望尺寸的管道時(shí)需要的壓力的裝置和方法。閘板102具有與實(shí)驗(yàn)閘板152相同的尺寸。管路158具有與管路122相同的尺寸。由于涉及許多變量，所以很難計(jì)算出閘板102在切割管路122時(shí)需要的力。假定在這樣的計(jì)算中涉及的變量的數(shù)量，則測(cè)定作用在閘板152上的壓力或力大小的優(yōu)選方法，最好是通過(guò)利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)150而根據(jù)實(shí)驗(yàn)給出的。于是，通過(guò)提供一個(gè)與閘閥殼體支承閘板102基本相同類(lèi)型的孔，使實(shí)驗(yàn)殼體151可滑動(dòng)地與閘板152相接合。實(shí)驗(yàn)殼體也可借助其它的裝置，例如地面154來(lái)支承以便提供一適當(dāng)?shù)陌惭b，從而抵抗諸如在一個(gè)機(jī)械工廠中可能對(duì)其施加的更大力。接著，通過(guò)利用液壓機(jī)156或者其它適合的裝置向閘板152施加一個(gè)已知、可測(cè)量和可選擇大小的力或者壓力，直到將管道158切斷為止。該操作過(guò)程可如希望的那樣反復(fù)進(jìn)行，直到測(cè)量出確保能切斷管道的力或者壓力大小。而且，可以證明，該系統(tǒng)能穩(wěn)定和可靠地操作。諸如閘閥12和1 4的閥可利用液壓控制器為切削提供所需的力。液壓控制器的操作是現(xiàn)有技術(shù)中公知的，而且在本申請(qǐng)人的在先的申請(qǐng)中，已經(jīng)公開(kāi)了一種故障保險(xiǎn)控制器，如故障保險(xiǎn)控制器16。
值得注意的是，在本說(shuō)明書(shū)中使用的這些方向，諸如“上”、“下”、“左”、“垂直”等僅僅是為了便于結(jié)合附圖理解本發(fā)明，但，致動(dòng)器/閥可以以各種方式來(lái)定位也不會(huì)影響本發(fā)明的可靠操作，因此，所使用的這些方向不會(huì)受到任何的限制。盡管本發(fā)明優(yōu)選是通過(guò)海底閥來(lái)示出的，但同樣的操作原理可用于其它的閥，諸如表面閥、烷井采油樹(shù)，在鉆井時(shí)用于取代B.O.P的閥等。還可以理解到，為了補(bǔ)償水深的壓力，可以根據(jù)水深適當(dāng)?shù)匦薷暮５组y。而且，在該閥系統(tǒng)中，諸如在閥帽、手動(dòng)超控殼體、致動(dòng)器殼體等中，可以使用不同的密封和/或安全閥。而且，用于致動(dòng)器、閥等的殼體可以包括不同的部分或者部件，其可以包括或者不包括用于其它目的的另一個(gè)殼體的一部分，而且這樣的殼體僅僅簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)成用于某些部件的一個(gè)容器，例如，致動(dòng)器殼體是一個(gè)用于致動(dòng)器部件的容器或者主體，其可以以多種方式來(lái)構(gòu)成，而且可以包括或者不包括一個(gè)不同型式的殼體(閥殼)。
盡管本發(fā)明是根據(jù)海底閥系統(tǒng)、尤其是較低的立管殼體來(lái)進(jìn)行描述的，但是如果需要，本發(fā)明的閥系統(tǒng)還可以用于表面閥系統(tǒng)、管道和其它的應(yīng)用中。
本發(fā)明的前述公開(kāi)和描述僅是示例性和解釋性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚理解到，在不偏離本發(fā)明精神的范圍內(nèi)，可以對(duì)各種核心元件的尺寸、形狀和材料以及圖示結(jié)構(gòu)或其組合特征進(jìn)行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種用于可將一閘閥安裝在一井筒套管上的方法，所述的閘閥可操作地用于控制流體和切割管路，該方法包括在所述的井筒套管上安裝所述的閘閥，從而在所述的井筒套管上還沒(méi)有利用BOP的情況下控制流體的流動(dòng)；在所述的閘閥內(nèi)安裝一個(gè)可滑動(dòng)的閘板，所述的可滑動(dòng)閘板具有一個(gè)第一側(cè)面以及一個(gè)與該第一側(cè)面相對(duì)的第二側(cè)面；向所述的可滑動(dòng)閘板提供第一和第二座體；將所述的可滑動(dòng)閘板放置在所述的第一和第二座體之間，從而使所述閘板的所述第一側(cè)面鄰近所述的第一座體，并使所述閘板的所述第二側(cè)面鄰近所述的第二座體；形成一個(gè)通過(guò)所述的可滑動(dòng)閘板的通孔；在所述的孔內(nèi)，在所述的閘閥的可滑動(dòng)閘板上設(shè)有唯一的一個(gè)切削刃，使所述的切削刃構(gòu)成所述孔的至少一部分，將所述的切削刃設(shè)置成使所述的孔在所述的切削刃處具有最小的直徑，所述的切削刃鄰近所述閘板的所述第一側(cè)面；以及在所述閘板上設(shè)有一個(gè)傾斜面，從而使所述傾斜面構(gòu)成所述孔的至少一部分；使所述的孔沿遠(yuǎn)離所述的切削刃的方向具有隨軸向距離的增加而增加的尺寸，從而使所述的孔朝向該閘板的一相對(duì)側(cè)具有一最大的直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在一個(gè)海底設(shè)備中安裝所述的閘閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括所述的第一座體是通過(guò)將兩個(gè)座體元件可伸縮地彼此相互連接而形成；以及所述的第二座體是通過(guò)將兩個(gè)座體元件可伸縮地彼此相互連接而形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括使所述的孔在所述的可滑動(dòng)閘板的所述第一側(cè)面上具有最小的孔徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括使所述的傾斜面相對(duì)于一根經(jīng)過(guò)該孔的軸形成約3度至25度的角度。
6.一種用于確定在閘板上切割位于閘閥內(nèi)的管道需要的力的方法，可將所述的閘閥安裝在一個(gè)井筒套管內(nèi)，從而使所述的管道位于所述的井筒套管內(nèi)，所述的方法包括設(shè)有一個(gè)可滑動(dòng)地支承一個(gè)實(shí)驗(yàn)閘板的實(shí)驗(yàn)主體，所述的實(shí)驗(yàn)閘板具有與所述閘板相關(guān)的尺寸；經(jīng)過(guò)所述實(shí)驗(yàn)主體和所述實(shí)驗(yàn)閘板而插入一個(gè)實(shí)驗(yàn)管子，所述的實(shí)驗(yàn)管子具有與所述管道相關(guān)的尺寸；向所述的實(shí)驗(yàn)閘板施加力，直到所述的實(shí)驗(yàn)閘板將所述的管子切割下來(lái)為止；以及測(cè)量所述實(shí)驗(yàn)閘板上用于切割所述實(shí)驗(yàn)管子需要的所述的力。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括設(shè)計(jì)一個(gè)用于所述閘板的致動(dòng)器，從而使所述的致動(dòng)器能夠產(chǎn)生所述的力。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括利用一個(gè)液壓機(jī)向所述的實(shí)驗(yàn)閘板施加所述的力。
9.一種用于在井筒內(nèi)利用閘閥切割管道的方法，該方法可使所述的管道從所述閘閥內(nèi)的一閘板中推出來(lái)，在所述的閘板上形成一個(gè)通孔，所述的方法包括使所述閘閥沿所述閘板的通孔在閘板的一側(cè)上設(shè)有唯一的一個(gè)切削刃；在所述閘板的通孔上形成一傾斜面，使所述的通孔在遠(yuǎn)離所述切削刃處具有最大的孔徑；將所述的管子經(jīng)過(guò)所述的閘閥而插入到所述的井筒中；在所述的閘閥內(nèi)關(guān)閉所述的閘板；以及當(dāng)所述的閘板閉合時(shí)切割所述的管子，從而使所述傾斜面對(duì)所述的管子產(chǎn)生一個(gè)力，以便將所述管子從所述的閘板中移出來(lái)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括確定出利用一液壓機(jī)切割所述管子的力。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括將所述的閘板安裝在位于一第一組伸縮式相互連接的座體元件和一第二組伸縮式相互連接的座體元件之間的所述閥內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括在不使用B.O.P的井筒內(nèi)利用所述的閘板。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括使所述的傾斜面相對(duì)于一根經(jīng)過(guò)所述閘板的所述通孔的軸形成約3度至25度的角度。
14.一種用于安裝海底立管殼體的閘閥，所述的閘閥可操作地用于切割一個(gè)經(jīng)過(guò)所述閘閥和所述海底立管殼體而延伸的管道，所述海底立管殼體的設(shè)備沒(méi)有B.O.P.，所述的海底立管殼體可連接到一井筒套管上，所述的海底立管殼體的設(shè)備還包括一個(gè)位于所述閘閥內(nèi)的滑動(dòng)閘板；一個(gè)安裝在所述滑動(dòng)閘板的一側(cè)上的切削刃；一個(gè)鄰近所述切削刃的傾斜面，從而使所述的切削刃和所述的傾斜面構(gòu)成所述滑動(dòng)閘板的一個(gè)通孔的至少一部分；以及一個(gè)用于所述閘閥的液壓致動(dòng)器，其可操作地向所述的滑動(dòng)閘板施加足以切割所述管道的力。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的閘閥，還包括一個(gè)鄰近所述滑動(dòng)閘板的所述一側(cè)而安裝的座體元件的第一伸縮式連接裝置，以及一個(gè)鄰近所述滑動(dòng)閘板的所述一相對(duì)側(cè)而安裝的座體元件的第二伸縮式連接裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的閘閥，其特征在于，所述的傾斜面相對(duì)于一根經(jīng)過(guò)所述孔的軸形成約3度至20度的的角度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用閘閥(10)來(lái)替換BOP料堆的方法和裝置，從而節(jié)約了空間、最初成本和維修成本，特別適用于海上的海底立管殼體。該方法提供了一種能可靠地切割管路(122)的閘閥(100)，該閘閥利用帶有一傾斜面(124)的切削刃(106)，從而將管路的已切割部分從閘閥主體(36)中推出去。本發(fā)明還提供了用于確定切割特定尺寸管路(122)的致動(dòng)器的力的方法和裝置(150)。
文檔編號(hào)E21B33/064GK1639441SQ02815273
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2002年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月9日
發(fā)明者阿拉加薩米·孫達(dá)拉拉揚(yáng) 申請(qǐng)人:環(huán)球油田機(jī)械公司