此申請(qǐng)請(qǐng)求享有2014年7月17日提交的序列號(hào)為62/025700名稱為“Ram Blowout Preventer Operator Piston Rod Subassembly”的共同未決的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部公開由此為了所有目的通過引用以其整體并入本文中。

背景

此公開大體涉及用于烴鉆探和生產(chǎn)操作的防噴器。具體而言，本公開涉及促進(jìn)防噴器的活塞桿子組件的組裝、拆卸和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的系統(tǒng)和方法。

在烴鉆探和生產(chǎn)操作中，通過具有封閉井眼的閘板，防噴器可用于阻擋穿過井眼的流體流。閘板可密封空井眼，或圍繞鉆探管、拋光的桿或井眼內(nèi)的其它工具或設(shè)備密封井眼。備選地，閘板可為剪切閘板，其在啟用時(shí)移動(dòng)以接合且物理地剪切井眼中的任何部件。備選地，閘板可為夾緊閘板，其可接合管狀、拋光的桿或井中的其它設(shè)備以防止這種管狀、拋光的桿或井中的其它設(shè)備的軸向或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

由于閘板和活塞桿在防噴器的操作期間可遭受很大的力和極端環(huán)境，一些目前的防噴器的活塞桿子組件可為帶有完全由昂貴合金形成的活塞桿和尾桿兩者的單個(gè)部件以達(dá)到活塞桿的期望強(qiáng)度。

在一些目前的其中活塞桿組件由多個(gè)部件形成的系統(tǒng)中，部件之間的連接可預(yù)載，使得部件在防噴器的操作期間不松掉。然而，這種目前的系統(tǒng)的部件之間的連接上的預(yù)載要求構(gòu)件送到現(xiàn)場(chǎng)之外，以便分開部件以用于維修、更換或搶修。

本公開的概要

此公開的實(shí)施例提供一種用于水下或表面防噴器的活塞桿子組件，其允許可在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的簡(jiǎn)化組裝和拆卸過程，從而提高進(jìn)行維修和搶修部分的能力。相比于具有完全由昂貴合金形成的活塞桿子組件的一些目前的活塞桿組件，本文描述的系統(tǒng)和方法還節(jié)省材料成本。本文描述的活塞桿組件將活塞桿提供為單獨(dú)的部件，使得活塞可由較不昂貴的材料形成。

本文描述的系統(tǒng)和方法還提供預(yù)載活塞桿連接，其不需要用于組裝和拆卸的緊固件，這是由于當(dāng)利用手工工具固定預(yù)載環(huán)緊固件時(shí)產(chǎn)生預(yù)載。預(yù)載在拆卸期間可通過利用手工工具移除預(yù)載環(huán)緊固件而直接地破壞。這允許在現(xiàn)場(chǎng)(諸如離岸)進(jìn)行維修，且使得在沒有額外操作(諸如加工)的情況下?lián)屝薏糠指菀住?/p>

在此公開的實(shí)施例中，用于防噴器的活塞桿子組件包括活塞桿，活塞桿在活塞桿的外徑上具有桿螺紋對(duì)接部且具有桿肩。預(yù)載環(huán)具有用于接合桿螺紋對(duì)接部的環(huán)螺紋對(duì)接部以將活塞桿聯(lián)接至預(yù)載環(huán)。當(dāng)活塞桿聯(lián)接至預(yù)載環(huán)且桿肩接合預(yù)載環(huán)的環(huán)肩時(shí)，活塞桿的突出的端表面突出越過預(yù)載環(huán)的端面?；钊哂杏糜诮邮疹A(yù)載環(huán)的凹穴。預(yù)載環(huán)緊固件將預(yù)載環(huán)聯(lián)接至活塞以形成活塞桿和活塞之間的活塞桿連接，使得活塞桿的突出的端表面接合凹穴的內(nèi)表面且在活塞桿連接中產(chǎn)生預(yù)載。

在此公開的備選實(shí)施例中，一種防噴器的活塞桿子組件包括活塞桿，活塞桿在一端處在活塞桿的外徑上具有桿螺紋對(duì)接部和桿肩。閘板連接器(ram connector)定位在與第一端相反的第二端處。預(yù)載環(huán)具有用于接合桿螺紋對(duì)接部的環(huán)螺紋對(duì)接部以將活塞桿聯(lián)接至預(yù)載環(huán)。當(dāng)活塞桿聯(lián)接至預(yù)載環(huán)且桿肩接合預(yù)載環(huán)的環(huán)肩時(shí)，活塞桿的突出的端表面突出越過預(yù)載環(huán)的端面?；钊哂杏糜诮邮疹A(yù)載環(huán)的凹穴?；钊€具有選擇性地接合防噴器的閥蓋組件的活塞腔的內(nèi)徑的外徑密封件且可在延伸位置和縮回位置之間在活塞腔內(nèi)移動(dòng)。活塞還具有尾桿，尾桿是帶螺紋的伸長(zhǎng)部件，其在與活塞桿相反的方向上延伸且螺紋地接合防噴器的閥蓋組件且當(dāng)活塞在延伸位置和縮回位置之間移動(dòng)時(shí)在活塞中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。預(yù)載環(huán)緊固件將預(yù)載環(huán)聯(lián)接至活塞以形成活塞桿和活塞之間的活塞桿連接，使得活塞桿的突出的端表面接合凹穴的內(nèi)表面且在活塞桿連接中產(chǎn)生預(yù)載。

在此公開的還有另一個(gè)備選實(shí)施例中，一種組裝帶有活塞桿子組件的防噴器的方法包括提供活塞桿，活塞桿在活塞桿的外徑上具有桿螺紋對(duì)接部且具有桿肩?；钊麠U螺紋連接到預(yù)載環(huán)中。預(yù)載環(huán)具有用于接合桿螺紋對(duì)接部的環(huán)螺紋對(duì)接部以將活塞桿聯(lián)接至預(yù)載環(huán)。當(dāng)活塞桿聯(lián)接至預(yù)載環(huán)且桿肩接合預(yù)載環(huán)的環(huán)肩時(shí)，活塞桿的突出的端表面突出越過預(yù)載環(huán)的端面。預(yù)載環(huán)可定位在活塞的凹穴中。預(yù)載環(huán)可聯(lián)接至帶有預(yù)載環(huán)緊固件的活塞以形成活塞桿和活塞之間的活塞桿連接，使得活塞桿的突出的端表面接合凹穴的內(nèi)表面且在活塞桿連接中產(chǎn)生預(yù)載。

附圖的簡(jiǎn)要描述

因此，獲得了此公開的特征、優(yōu)點(diǎn)和目的以及其它方面將變得顯而易見的方式且可更加詳細(xì)地理解該方式，通過參考在附圖中示出的其實(shí)施例可得到上文簡(jiǎn)要概括的本公開的更加具體的描述，所述附圖形成此說明書的一部分。然而，要注意的是，附圖僅示出本公開的優(yōu)選實(shí)施例，且因此不認(rèn)為是限制其范圍，因?yàn)楸竟_可容許其它同樣有效的實(shí)施例。

圖1是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的安裝在防噴器的操作器內(nèi)的操作器活塞桿子組件的部分截面視圖。

圖2是圖1的操作器活塞桿子組件的截面視圖。

圖3是圖2的操作器活塞桿子組件的一部分的詳細(xì)截面視圖。

本公開的詳細(xì)描述

本公開的方法和系統(tǒng)現(xiàn)在將參照伴隨的附圖更加全面地描述，在附圖中示出了實(shí)施例。本公開的方法和系統(tǒng)可為許多不同的形式，且不應(yīng)當(dāng)理解為限于本文闡述的示出的實(shí)施例；相反，提供這些實(shí)施例使得此公開詳盡和完整，且將其范圍完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。相似的標(biāo)號(hào)表示各處相似的元件。

還將理解的是，本公開的范圍不限于構(gòu)造的確切細(xì)節(jié)、操作、確切材料或示出和描述的實(shí)施例，由于修改和等同物將對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見。在附圖和說明書中，已經(jīng)公開了說明性實(shí)施例，且雖然使用了特定用語(yǔ)，但它們僅以一般和描述的意義使用且不為了限制的目的。

參照?qǐng)D1，閘板式防噴器操作器組件11是固定至閥蓋組件13的閥蓋14的組件的一部分。閘板式防噴器操作器組件11可用于控制流入和流出地下井的井眼的流體，或控制穿過井眼的部件(諸如，管狀部件、拋光的桿或設(shè)備)的軸向或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；钊麠U子組件15定位在閥蓋組件13內(nèi)且可操作地響應(yīng)于進(jìn)入和排出限定在閥蓋組件13內(nèi)的活塞腔17的壓力介質(zhì)的選擇性引入和移除。作為示例，壓力介質(zhì)可為液壓流體、加壓空氣或在壓力系統(tǒng)中使用的其它合適的流體或氣體。壓力介質(zhì)可通過延伸到活塞腔17中的一個(gè)或多個(gè)流體通道由操作器或控制器供應(yīng)。

如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)的那樣，活塞桿子組件15可操作成連接至閘板(未示出)，諸如管閘板，其在啟用時(shí)移動(dòng)以接合和環(huán)繞鉆探管和井工具以密封井眼。備選地，閘板可為剪切閘板，其在啟用時(shí)移動(dòng)以接合且物理地剪切井眼中的任何部件。備選地，閘板還可為夾緊閘板，其可接合管狀、拋光的桿或井中的其它設(shè)備以防止此管狀、拋光的桿或井中的其它設(shè)備的軸向或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。示例性活塞桿子組件15和相關(guān)聯(lián)的閘板的操作在專利號(hào)為7699554的共同擁有的美國(guó)專利中更加詳細(xì)地描述，該專利由此以引用的方式并入本文中。

查看圖2，活塞桿子組件15由帶有具有桿螺紋對(duì)接部23的第一端21的活塞桿19構(gòu)造。桿螺紋對(duì)接部23包括活塞桿19的外徑上的螺紋。第一端21在活塞桿19的外徑上還具有桿肩25。桿肩25是向外擴(kuò)伸且面向桿螺紋對(duì)接部23的環(huán)形傾斜表面。環(huán)形傾斜表面限定了活塞桿19的外徑的增加?；钊麠U19在活塞桿19的第二端29上具有閘板連接器27?；钊麠U19的第二端29可延伸到防噴器操作器組件11的閥蓋14中且構(gòu)造成用于連接至具有限定在其中的T型槽口的閘板(未示出)。閘板連接器27可由閘板限制，使得活塞桿的第二端29和閘板連接器27不可圍繞活塞桿19的縱向軸線旋轉(zhuǎn)?；钊麠U19可例如由合金形成。

活塞桿19的第一端21可與預(yù)載環(huán)31聯(lián)接。預(yù)載環(huán)31具有用于接合桿螺紋對(duì)接部23的環(huán)螺紋對(duì)接部33以將活塞桿19連接至預(yù)載環(huán)31。環(huán)螺紋對(duì)接部33可包括延伸穿過預(yù)載環(huán)31的開孔的內(nèi)徑上的內(nèi)螺紋。預(yù)載環(huán)31具有位置和形狀確定成與桿肩25接合和配合的環(huán)肩35。環(huán)肩35是在預(yù)載環(huán)31的開孔的內(nèi)表面上的傾斜環(huán)形肩。環(huán)肩35定位在預(yù)載環(huán)31的開孔內(nèi)，使得當(dāng)活塞桿19聯(lián)接至預(yù)載環(huán)31且桿肩25接合環(huán)肩35時(shí)，活塞桿19的端表面37突出越過預(yù)載環(huán)31的端面39(圖3)。

預(yù)載環(huán)31可聯(lián)接至活塞41?；钊?1具有帶有外徑密封件45的活塞本體43，密封件45可密封地且滑動(dòng)地接合活塞腔17的內(nèi)徑。通過將壓力介質(zhì)在活塞本體43的第一側(cè)注入活塞腔17，活塞桿子組件15可在活塞腔17內(nèi)從縮回位置移動(dòng)至延伸位置。通過將壓力介質(zhì)在活塞本體43的第二側(cè)注入活塞腔17，活塞桿子組件15可在活塞腔17內(nèi)從延伸位置移動(dòng)至縮回位置。當(dāng)活塞41和活塞桿子組件15在縮回位置時(shí)，活塞桿19的第二端29接近或靠近閥蓋組件13。當(dāng)活塞41和活塞桿子組件15在延伸位置時(shí)，活塞桿19的第二端29遠(yuǎn)離閥蓋組件13延伸且從其進(jìn)一步延伸，使得閘板延伸到井眼中。

活塞41還具有尾桿47。尾桿47可為在與活塞桿19相反的方向上延伸的帶螺紋的伸長(zhǎng)部件。尾桿47可為活塞41的整體形成的部分，使得尾桿47和活塞本體43是單個(gè)部件?；钊?1和預(yù)載環(huán)31可由相比用于形成活塞桿19較廉價(jià)的材料形成。作為示例，活塞41和預(yù)載環(huán)31可由鋼材料形成。

活塞41還具有用于接收預(yù)載環(huán)31的凹穴49。預(yù)載環(huán)緊固件51可將預(yù)載環(huán)31聯(lián)接至活塞41來(lái)完成活塞桿19和活塞41之間的活塞桿連接53，如可在圖3中最佳看到的那樣。在示出的示例性實(shí)施例中，預(yù)載環(huán)緊固件51可延伸穿過預(yù)載環(huán)31以接合活塞41。作為示例，預(yù)載環(huán)緊固件51可包括帽螺釘?shù)沫h(huán)形陣列。因?yàn)榛钊麠U19的端表面37突出越過預(yù)載環(huán)31的端面39，故活塞桿19的端表面37接合凹穴49的內(nèi)表面55且預(yù)載環(huán)31的端面39的至少一部分與凹穴49的內(nèi)表面55間隔開從而形成間隙57。這有助于確保操作負(fù)載合適地穿過活塞桿19。

當(dāng)預(yù)載環(huán)緊固件51將預(yù)載環(huán)31聯(lián)接至活塞41時(shí)，在活塞桿連接53中產(chǎn)生預(yù)載。在活塞桿連接53的預(yù)載期間，預(yù)載環(huán)31的端面39的至少一部分與凹穴49的內(nèi)表面55間隔開，使得仍然存在間隙57?；钊麠U連接53包括：通過環(huán)螺紋對(duì)接部33接合桿螺紋對(duì)接部23來(lái)將活塞桿19聯(lián)接至預(yù)載環(huán)31；預(yù)載環(huán)緊固件51將預(yù)載環(huán)31聯(lián)接至活塞41；桿肩25接合環(huán)肩35；且活塞桿19的端表面37接合凹穴49的內(nèi)表面55。預(yù)載環(huán)緊固件51將作用為將預(yù)載環(huán)31拉向活塞41，而接合凹穴49的內(nèi)表面55的活塞桿19的端表面37將抵抗此拉力。將預(yù)載環(huán)31拉向活塞41還將在預(yù)載環(huán)31和活塞桿19之間的對(duì)接部上施加負(fù)載，此對(duì)接部是接合桿螺紋對(duì)接部23的環(huán)螺紋對(duì)接部33和接合環(huán)肩35的桿肩25?；钊麠U連接53的預(yù)載將有助于確保活塞桿連接53的構(gòu)件在防噴器操作器組件11內(nèi)貫穿活塞桿子組件15的操作仍然很好地固定在一起。

尾桿47的尾螺紋59螺紋地接合防噴器操作器組件11的內(nèi)螺紋。防噴器操作器組件11的螺紋可為螺母和離合器組件的一部分，當(dāng)活塞41通過將壓力介質(zhì)注入活塞腔17而在延伸位置和縮回位置之間移動(dòng)時(shí)，螺母和離合器組件可允許防噴器操作器組件11的螺紋自由地旋轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)活塞41通過將壓力介質(zhì)注入活塞腔17而在延伸位置和縮回位置之間移動(dòng)時(shí)，螺母可圍繞尾螺紋59旋轉(zhuǎn)而不在活塞41上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。當(dāng)在操作期間需要時(shí)，螺母和離合器組件允許活塞41沿線性通路鎖定在各個(gè)位置處。當(dāng)螺母和離合器組件接合時(shí)(這在操作器壓力放出時(shí)發(fā)生)，活塞41鎖定。當(dāng)在井眼中存在壓力時(shí)，壓力端部負(fù)載施加至活塞桿19的第二端29。此壓力端部負(fù)載將活塞桿子組件15推向縮回位置。因?yàn)榛钊麠U19的第二端29不可圍繞活塞桿19的縱向軸線旋轉(zhuǎn)，且螺母和離合器組件接合，故活塞41的線性運(yùn)動(dòng)在活塞桿連接53上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

尾桿47的尾螺紋59可相比桿螺紋對(duì)接部23的螺紋在相反的方向上定向，使得活塞41的旋轉(zhuǎn)引起螺紋對(duì)接部33和桿螺紋對(duì)接部23相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)，使得桿肩25進(jìn)一步接合環(huán)肩35。以此方式，當(dāng)壓力端部負(fù)載將活塞桿子組件15推向縮回位置時(shí)，預(yù)載環(huán)31和活塞桿19之間的連接將傾向于進(jìn)一步變緊。由于桿肩25與環(huán)肩35的配合，活塞桿19不可旋轉(zhuǎn)到預(yù)載環(huán)31外，且在防噴器操作器組件11的操作期間活塞桿連接53將仍然牢固。以此方式，桿肩25作用為防旋轉(zhuǎn)器件，使得活塞桿19不可旋轉(zhuǎn)到預(yù)載環(huán)31外。

為了維護(hù)活塞桿子組件15或更換或搶修活塞桿子組件15的部分，預(yù)載環(huán)緊固件51可在防噴器操作器組件11的現(xiàn)場(chǎng)利用手工工具操作以從活塞41釋放預(yù)載環(huán)31來(lái)解除活塞桿連接53中的預(yù)載。拆卸活塞桿組件15的每個(gè)部分不需要加工、活塞桿組件15的材料的永久移除或活塞桿組件15的構(gòu)件的其它破壞。

在操作的示例中，為了將防護(hù)器操作器組件11與活塞桿子組件15組裝，活塞桿19的第二端29可直通延伸穿過預(yù)載環(huán)31的開孔，且活塞桿19可旋轉(zhuǎn)使得環(huán)螺紋對(duì)接部33接合桿螺紋對(duì)接部23以將活塞桿19聯(lián)接至預(yù)載環(huán)31?；钊麠U19可旋轉(zhuǎn)直到環(huán)肩35與桿肩25接合且配合。當(dāng)環(huán)肩35與桿肩25接合且配合時(shí)，活塞桿19的端表面37突出越過預(yù)載環(huán)31的端面39。預(yù)載環(huán)31可然后定位在凹穴49內(nèi)且預(yù)載環(huán)緊固件51可將預(yù)載環(huán)31聯(lián)接至活塞41?；钊麠U19的突出的端表面37將接合凹穴49的內(nèi)表面55，且在活塞桿連接53中將產(chǎn)生預(yù)載。預(yù)載環(huán)緊固件51可在預(yù)載環(huán)31上導(dǎo)致足夠的力，使得預(yù)載環(huán)31可在活塞桿連接53的預(yù)載期間變形。

在防噴器操作器組件11的操作期間，在可適用時(shí)，通過在活塞本體43的第一側(cè)或在活塞本體43的第二側(cè)將壓力介質(zhì)注入活塞腔17，活塞桿子組件15在縮回位置和延伸位置之間移動(dòng)。當(dāng)活塞41在縮回位置和延伸位置之間移動(dòng)時(shí)，螺母和離合器組件可允許防噴器操作器組件11的螺紋自由地旋轉(zhuǎn)，使得螺母可圍繞尾螺紋59旋轉(zhuǎn)而不在活塞41上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。

為了維護(hù)活塞桿子組件15或更換或搶修活塞桿子組件15的部分，預(yù)載環(huán)緊固件51可操作成在防噴器操作器組件11的現(xiàn)場(chǎng)從活塞41釋放預(yù)載環(huán)31(諸如例如利用手工工具)來(lái)解除活塞桿連接53中的預(yù)載。因此，如果防噴器操作器組件11離岸使用，活塞桿子組件15可離岸拆卸且不需要將整個(gè)活塞桿子組件15送到陸上位置以用于拆卸。而且，由于不需要加工，當(dāng)更換或維護(hù)構(gòu)件時(shí)，活塞桿子組件15的構(gòu)件可更加容易地?fù)屝蕖?/p>

因此，如本文所述，相比于一些目前的系統(tǒng)，通過消除對(duì)用以產(chǎn)生和破壞活塞桿連接53的預(yù)載的額外緊固件的需要，以及通過消除對(duì)加工以分開活塞桿組件15的部分的需要，此公開的實(shí)施例簡(jiǎn)化了活塞桿組件15的組裝和拆卸。通過提供僅要求活塞桿19由昂貴合金形成而活塞桿子組件15的剩余部分可由普通鋼形成的實(shí)施例，本文描述的系統(tǒng)和方法還降低了活塞桿子組件15的材料成本。

因?yàn)榉绹娖鞑僮髌鹘M件11可安裝在各個(gè)位置中，本文使用的用語(yǔ)"垂直"、"水平"、"向上"、"向下"、"頂部"和"底部"僅為了方便。

因此，本文描述的系統(tǒng)和方法非常適合于執(zhí)行目的和獲取提到的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)以及其中固有的其它方面。雖然目前優(yōu)選的實(shí)施例已經(jīng)為了公開的目的而給出，但步驟的細(xì)節(jié)中存在許多變化以用于完成期望的結(jié)果。這些和其它類似的變型對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易，且意在包含在本公開的精神和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。