一種用于防噴器的電磁致動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】一種防噴器，包括：主體，該主體包括貫穿其中的孔；空腔，其布置在主體中并且和所述孔相交；第一封閉部件和第二封閉部件，兩者可移動(dòng)地布置在上述空腔內(nèi)、位于所述孔的相對(duì)兩側(cè)；第一桿，其具有一定長度，并且包括聯(lián)接至第一封閉部件的第一端部；第二桿，其具有一定長度，并且包括聯(lián)接至第二封閉組件的第一端部；第一滑行組件，其中，第一桿的第二端部至少部分地布置在第一滑行組件內(nèi)；以及第二滑行組件，其中，第二桿的第二端部至少部分地布置在第二滑行組件內(nèi)；其中，第一桿和第二桿具有沿各桿的長度的至少一部分分布的磁體；第一滑行組件和第二滑行組件位于所述孔的相對(duì)兩側(cè)；并且，第一滑行組件和第二滑行組件均包括用于產(chǎn)生電磁場(chǎng)的裝置。
【專利說明】一種用于防噴器的電磁致動(dòng)器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參照
[0002]本申請(qǐng)要求了 2012年6月20日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/661，918的權(quán)益，以上提到的專利申請(qǐng)內(nèi)容通過參考被并入本發(fā)明的說明書。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種油田封閉裝置，也已知為防噴器(防噴器)以及用于關(guān)閉防噴器的電磁致動(dòng)器。

【背景技術(shù)】
[0004]當(dāng)針對(duì)陸地和海上的油氣的進(jìn)行鉆井時(shí)，需要大量的安全措施，并且一種關(guān)鍵性的安全措施就是使用防噴器。防噴器基本上是大型的閥，其封閉、隔離和密封井眼，以在發(fā)生井涌或其他事件的過程中阻止加壓油氣從鉆井噴出。廣泛使用的一種類型的防噴器是閘板型防噴器。該類型的防噴器使用兩個(gè)相對(duì)的閘板，所述兩個(gè)相對(duì)的閘板通過一起運(yùn)動(dòng)來閉合，以圍繞管道進(jìn)行封閉，或者截?cái)喙艿啦⑶颐芊饩邸?br> [0005]防噴器典型地通過使用加壓液壓流體來進(jìn)行操作，以控制閘板的位置。大多數(shù)防噴器聯(lián)接至流體泵或其他加壓液壓流體源。在大多數(shù)的應(yīng)用情況中，多個(gè)防噴器被組合以形成防噴器組，并且該防噴器組可以包括使用多種類型的防噴器。在一些應(yīng)用情況中，可能需要在防噴器處儲(chǔ)存幾百加侖的加壓液壓流體以能夠?qū)Ψ绹娖鬟M(jìn)行操作。
[0006]美國專利US7338027描述了一種閘板型防噴器，其被設(shè)計(jì)成使用較少的流體來解決存儲(chǔ)并且加壓大量液壓流體的問題。上述專利提供了一種防噴器的概述及其操作方法。
[0007]傳統(tǒng)的液壓防噴器需要大量的空間，主要是由于液壓存儲(chǔ)箱以及用作液壓流體的驅(qū)動(dòng)力來源的關(guān)聯(lián)的增壓器。此外，這些系統(tǒng)十分沉重，并且當(dāng)在深水海底的條件下使用時(shí)，由于海水的靜水壓力，這些系統(tǒng)變得更加難以操作，并且變得更低效。此外，基于用于閉合防噴器的控制計(jì)劃，液壓防噴器需要花費(fèi)一些時(shí)間來進(jìn)行閉合。因此，需要提供一種不具有上述缺點(diǎn)的防噴器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供了一種防噴器，其包括:主體，該主體包括貫穿其中的孔；空腔，該空腔布置在所述主體中并且和所述孔相交；第一封閉部件和第二封閉部件，兩者可移動(dòng)地布置在上述空腔內(nèi)、位于所述孔的相對(duì)兩側(cè)；第一桿，其具有一定長度，并且包括聯(lián)接至第一封閉部件的第一端部；第二桿，其具有一定長度，并且包括聯(lián)接至第二封閉部件的第一端部；第一滑行組件，其中，第一桿的第二端部至少部分地布置在第一滑行組件內(nèi)；以及第二滑行組件，其中，第二桿的第二端部至少部分地布置在第二滑行組件內(nèi)；其中，第一桿和第二桿具有沿各桿的長度的至少一部分布置的磁體；第一滑行組件和第二滑行組件位于所述孔的相對(duì)兩側(cè)上；并且，第一滑行組件和第二滑行組件均包括用于產(chǎn)生電磁場(chǎng)的裝置。
[0009]本發(fā)明還提供了一種密封井眼并阻止油氣流動(dòng)通過井眼的方法，所述方法包括:在井眼中設(shè)置防噴器，該防噴器包括:主體，該主體包括貫穿其中的孔，該孔與井眼對(duì)準(zhǔn)；空腔，其布置在所述主體中并且與上述孔相交；第一封閉部件和第二封閉部件，兩者可移動(dòng)地布置在上述空腔內(nèi)、位于所述孔的相對(duì)兩側(cè)；第一桿，其具有一定長度，并且包括聯(lián)接至第一封閉部件的第一端部；第二桿，其具有一定長度，并且包括聯(lián)接至第二封閉部件的第一端部；第一滑行組件，其中，第一桿的第二端部至少部分地布置在第一滑行組件內(nèi)；以及第二滑行組件，其中，第二桿的第二端部至少部分地布置在第二滑行組件內(nèi)；其中，第一桿和第二桿具有沿各桿的長度的至少一部分布置的磁體；第一滑行組件和第二滑行組件位于所述孔的相對(duì)兩側(cè)上；并且，第一滑行組件和第二滑行組件均包括用于產(chǎn)生電磁場(chǎng)的裝置；以及，使在第一滑行組件和第二滑行組件中產(chǎn)生的電磁場(chǎng)與沿第一桿和第二桿布置的磁體相互作用，導(dǎo)致第一、第二桿以及聯(lián)接至所述第一、第二桿的封閉部件向著所述孔的中心運(yùn)動(dòng)，使得第一封閉部件接觸第二封閉部件，從而密封該孔。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1顯示了處于開啟位置的、具有閘板的防噴器的實(shí)施例；
[0011]圖2顯示了處于閉合位置的、具有閘板的防噴器的實(shí)施例；
[0012]圖3顯示了當(dāng)防噴器閉合時(shí)，系統(tǒng)的操作的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]本文描述的電磁致動(dòng)防噴器克服了上述的這些缺點(diǎn)，并且提供了一種更加緊湊、更加輕便以及更加有效的防噴器。這些防噴器將借助參考附圖被更加詳細(xì)的描述，但需要指出的是，這些附圖顯示的是針對(duì)電磁致動(dòng)防噴器的使用的多個(gè)可行的實(shí)施例中的一個(gè)實(shí)施例。
[0014]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的防噴器的一個(gè)實(shí)施例。該防噴器顯示為處于開啟的位置。該防噴器10可以在頂部12和底部14連接至管狀管道、井眼或者另外的防噴器以形成防噴器組(未顯示)。管道16穿過防噴器孔18，并且該管道可以是用于從井眼生產(chǎn)油氣的立管、鉆柱，或者可以是在鉆井、完井、修井、生產(chǎn)或在從地下巖層生產(chǎn)油氣的其他步驟中使用的任何其他管道。
[0015]對(duì)于水下鉆井而言，防噴器可以布置在海底或靠近海底，或者布置在位于海面上或靠近海面的鉆井船或生產(chǎn)船上，或者對(duì)于陸地鉆井的應(yīng)用情況而言，防噴器可以布置在陸地上。
[0016]防噴器包括空腔20，該空腔在此顯示為從防噴器的一側(cè)延伸至另一側(cè)的水平空腔。第一封閉部件22位于所述孔的左側(cè)，而第二封閉部件32位于所述孔的右側(cè)。這些封閉部件典型地被稱為閘板，并且這些閘板可以是管桿閘板、盲板、剪切閘板或者剪切盲板。管桿閘板通常在最靠近所述孔的邊緣處具有半圓形開口，使得當(dāng)管桿閘板向著管道16運(yùn)動(dòng)時(shí)，管桿閘板彼此接觸并且形成圍繞管道的密封。管桿閘板僅限制流體在圍繞管道的環(huán)形空間中的流動(dòng)，但不限制流體在管道中的流動(dòng)。盲板沒有用于管道的開口，并且這些盲板用于當(dāng)鉆井不包括任何管或管道時(shí)來封閉鉆井。剪切閘板通常具有設(shè)計(jì)成用于截?cái)喙艿?6的硬化鋼刀頭。剪切盲板旨在當(dāng)井眼包括管時(shí)，通過在所述閘板封閉鉆井時(shí)截?cái)嗨龉艿纴砻芊饩?。電磁致?dòng)器能夠和這些類型的封閉部件中的任何一種或多種一起使用。
[0017]第一封閉部件聯(lián)接至第一桿26的第一端部24。第一桿具有沿第一桿的長度，或者至少沿第一桿的長度的一部分布置的磁體28 (優(yōu)選地為永磁體)。第二封閉部件聯(lián)接至第二桿36的第一端部34。第二桿具有沿第二桿的長度，或者至少沿第二桿的長度的一部分布置的磁體38 (優(yōu)選地為永磁體)。
[0018]所述磁體優(yōu)選地布置成使得磁體的磁場(chǎng)沿桿交變分布。例如，第一行磁體可以布置成使得磁場(chǎng)沿一個(gè)方向分布，而第二行磁體可以布置成使得磁場(chǎng)沿相反的方向分布。這樣的一個(gè)實(shí)施例使用相同類型的磁體，但是使磁體自桿面朝外的一側(cè)呈交變布置的狀態(tài)。所述桿可以具有環(huán)形的或者具有很多其他形狀(包括三角形、正方形、五邊形、六邊形、七邊形或者八邊形)中的一種形狀的橫截面區(qū)域。具有平整側(cè)邊的形狀可以更容易地構(gòu)造，因?yàn)椴煌诨⌒伪砻?，磁體可以附接至平整的表面。
[0019]所述桿中的每個(gè)桿布置成使得桿的第二端部至少部分地布置在滑行組件內(nèi)部。第一桿的第二端部25至少部分地布置在第一滑行組件29內(nèi)部。第二桿的第二端部35至少部分地布置在第二滑行組件39的內(nèi)部。
[0020]第一滑行組件和第二滑行組件包括用于產(chǎn)生電磁場(chǎng)的裝置。該電磁場(chǎng)可以由沿滑行組件的長度布置的導(dǎo)線線圈產(chǎn)生。該電磁場(chǎng)的方向由流過導(dǎo)線的電流的方向確定。此外，鐵磁體或其他材料可以布置在線圈內(nèi)以提升由線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度。
[0021]圖2顯示了處于封閉位置的防噴器。系統(tǒng)的元件用圖1中的相同的附圖標(biāo)記表示。該圖顯示了封閉部件(在該圖中為管桿閘板)已圍繞管道16閉合以密封圍繞管道的井眼的環(huán)形空間。甚至當(dāng)封閉組件已閉合時(shí)，所述桿仍至少部分地布置在滑行組件內(nèi)。這允許防噴器能夠開啟，并且在防噴器閉合時(shí)保持桿的穩(wěn)定。
[0022]閉合防噴器的操作的方法將借助參考圖3(該圖顯示了系統(tǒng)的簡圖以說明其操作)被進(jìn)一步地描述。圖3顯示了一個(gè)永磁體50，如將在所述桿上發(fā)現(xiàn)的，該永磁體處于南極面朝滑行組件52的一部分的狀態(tài)。在圖中顯示的四個(gè)階段顯示了所述滑行組件的磁場(chǎng)是如何變化以使桿加速并隨后使桿減速的過程。
[0023]階段I顯示了當(dāng)桿上的磁體被吸引至滑行組件上的電磁體時(shí)桿的加速過程。在階段2中，在桿上的磁體被其剛剛經(jīng)過的電磁體排斥開的同時(shí)被吸引至下一個(gè)電磁體。在相應(yīng)的導(dǎo)線線圈中的電流被改變以使產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化。在階段3中，由于所述桿上的磁體剛經(jīng)過的磁體的吸引力以及由于在桿上的磁體前面的磁體的排斥力，所述桿開始減速。該過程在階段4中繼續(xù)，直到桿上的磁體(以及桿)停止運(yùn)動(dòng)。這發(fā)生在當(dāng)?shù)谝环忾]部件和第二封閉部件已發(fā)生接觸以密封鉆井時(shí)。
[0024]基于磁體沿桿布置的位置，電流僅施加至與桿上的永磁體相鄰的電磁體。在磁體沿桿的整個(gè)長度布置的情況下，那么當(dāng)每個(gè)磁體經(jīng)過滑行組件上的電磁體時(shí)，如圖3所示的操作將依次施加給桿上的每個(gè)磁體。在磁體僅沿桿的長度的一部分布置的情況下，那么電磁體將僅在桿上的磁體靠近時(shí)才被提供電力。
[0025]由于產(chǎn)生了電磁場(chǎng)，所述桿將開始運(yùn)動(dòng)穿過滑行組件，從而將導(dǎo)致封閉部件以足夠大的力閉合以克服井眼的壓力，并且在使用剪切閘板的情況中截?cái)喙艿啦⑶页惺茏【鄣膲毫?。?dāng)封閉部件與另一個(gè)封閉部件發(fā)生接觸時(shí)，鎖定部件將接合，由此將封閉部件和/或桿鎖定就位，以在即使通向電磁體的電流關(guān)閉的情況下阻止防噴器開啟。
[0026]該防噴器的一個(gè)實(shí)施例還包括有助于桿的啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)的裝置或系統(tǒng)。基于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可能需要花費(fèi)一些時(shí)間來產(chǎn)生足夠的電磁場(chǎng)來給桿加速。存在很多可行的方法或裝置來有助于啟動(dòng)系統(tǒng)，而隨后繼續(xù)使桿運(yùn)動(dòng)的力將是電磁場(chǎng)以及其與桿上的磁體相互作用的結(jié)果。
[0027]用于桿的啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)的可行的系統(tǒng)包括使用爆炸物藥或推進(jìn)劑。小的爆炸物或推進(jìn)劑可以布置在桿的第二端部的外部，并且當(dāng)被引爆時(shí)將提供足夠的力以使桿開始運(yùn)動(dòng)?？梢栽跅U的端部可選地布置活塞以幫助吸收爆炸物或推進(jìn)劑產(chǎn)生的沖擊力。
[0028]可選地，類似于軌道炮并且與軌道炮的使用原理相同的系統(tǒng)可以用于桿的啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)。在該實(shí)施例中，第一桿和第二桿中的每個(gè)桿的第二端部可以與分離的導(dǎo)電軌道組接觸。當(dāng)將足夠大的電流施加至軌道時(shí)，所述桿將受力向防噴器的孔運(yùn)動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1.一種防噴器，所述防噴器包括: a.主體，所述主體包括貫穿其中的孔； b.空腔，所述空腔布置在所述主體中并且與所述孔相交； c.第一封閉部件和第二封閉部件，所述第一封閉部件和第封閉部件能夠運(yùn)動(dòng)地布置在所述空腔內(nèi)且位于所述孔的相對(duì)的兩側(cè)上； d.第一桿，所述第一桿具有一定長度，并且所述第一桿包括聯(lián)接至所述第一封閉部件的第一端部； e.第二桿，所述第二桿具有一定長度，并且所述第二桿包括聯(lián)接至所述第二封閉部件的第一端部； f.第一滑行組件，其中，所述第一桿的第二端部至少部分地布置在所述第一滑行組件內(nèi)；以及 g.第二滑行組件，其中，所述第二桿的第二端部至少部分地布置在所述第二滑行組件內(nèi)； 其中，所述第一桿和第二桿具有沿各桿的長度的至少一部分布置的磁體；所述第一滑行組件和第二滑行組件位于所述孔的相對(duì)兩側(cè)上；以及，所述第一滑行組件和第二滑行組件均包括用于產(chǎn)生電磁場(chǎng)的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防噴器，其中，所述第一封閉部件和第二封閉部件是管桿閘板、剪切閘板或剪切盲板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防噴器，其中，所述第一滑行組件和第二滑行組件均包括線圈，所述線圈連接至用于將電流施加至所述線圈以產(chǎn)生電磁場(chǎng)的電源。
4.一種密封井眼并且阻止油氣流動(dòng)通過井眼的方法，所述方法包括: a.在所述鉆井中設(shè)置防噴器，所述防噴器包括: 1.主體，所述主體包括貫穿其中且與所述井眼對(duì)準(zhǔn)的孔； ?.空腔，所述空腔布置在所述主體內(nèi)并且與所述孔相交； ii1.第一封閉部件和第二封閉部件，所述第一封閉部件和第二封閉部件能夠運(yùn)動(dòng)地布置在所述空腔內(nèi)且位于所述孔的相對(duì)的兩側(cè)； iv.第一桿，所述第一桿具有一定長度，并且所述第一桿包括聯(lián)接至所述第一封閉部件的第一端部； V.第二桿，所述第二桿具有一定長度，并且所述第二桿包括聯(lián)接至第二封閉部件的第一端部； V1.第一滑行組件，其中，所述第一桿的第二端部至少部分地布置在所述第一滑行組件內(nèi)；以及 Vi1.第二滑行組件，其中，所述第二桿的第二端部至少部分地布置在所述第二滑行組件內(nèi)； 其中，所述第一桿和第二桿具有沿各桿的長度的至少一部分布置的磁體；所述第一滑行組件和第二滑行組件位于所述孔的相對(duì)的兩側(cè)上；以及，所述第一滑行組件和第二滑行組件均包括用于產(chǎn)生電磁場(chǎng)的裝置；以及 b.在第一滑行組件和第二滑行組件中產(chǎn)生電磁場(chǎng)，所述電磁場(chǎng)與沿所述第一桿和第二桿布置的所述磁體相互作用，導(dǎo)致所述第一桿和第二桿以及連接至所述第一桿、第二桿的所述第一封閉部件、第二封閉部件向所述孔的中心運(yùn)動(dòng)，使得所述第一封閉部件接觸所述第二封閉部件，從而密封所述孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一滑行組件和第二滑行組件包括線圈，所述線圈連接至電源以產(chǎn)生電磁場(chǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，所述方法還包括提供鎖定機(jī)構(gòu)，以當(dāng)不再產(chǎn)生電磁場(chǎng)時(shí)，阻止所述第一桿和第二桿回到它們的初始位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，所述方法還包括提供用于使所述第一封閉部件和第二封閉部件停止運(yùn)動(dòng)的裝置，使得它們?cè)诒舜私佑|后不會(huì)繼續(xù)行進(jìn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，所述方法還包括使所述第一封閉部件和第二封閉部件或所連接的所述第一桿和第二桿的運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)的方法，該用于使運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)的所述方法不包括使用電磁場(chǎng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，使運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)的所述方法可以包括使用爆炸物或推進(jìn)劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一桿的第二端部和第二桿的第二端部連接至用作軌道槍的分離的導(dǎo)電軌道組，以向所述孔的中心驅(qū)動(dòng)所述第一桿和第二桿。
【文檔編號(hào)】E21B33/06GK104411917SQ201380032431
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2013年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月20日
【發(fā)明者】W·羅莎, C·L·維利 申請(qǐng)人:國際殼牌研究有限公司