专利名称：承受比致动压力高得多的背压的破裂盘组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够承受比爆裂启动压力显著高的背压的启动破裂盘单 元。石油勘探和开采的主要问题是压力启动装置的失效。尽管破裂盘单元对于 启动多个油田井下完井和生产装置中的任何一个是尤为有用的，但其也可用于 包括深海、航天、变换器以及高压容器的需要承受较高背压差的其它应用场合。
启动盘较佳地能够承受至少约20， 000磅/平方英寸(表压)以上的背压差， 例如35, 000磅/平方英寸(表压)，直到高达约50, 000磅/平方英寸(表压)，同 时可在1, 000至8， 000磅/平方英寸(表压)数量级的启动压力下破裂。对于1/4 英寸直径的盘的爆裂压力为约1,000磅/平方英寸(表压)，且比较大尺寸盘的 爆裂压力低高达90。/^的运行率(operating ratio)。此外，单元的破裂盘理 想地在经受全背压至该爆裂压力的90%的至少约100个循环时不会过度疲劳， 且必须在油井在井下通常可能会遇到的低至40下至高至350下的温度范围内可 靠地运行。
背景技术：
先前已在各种井下油井应用中采用破裂盘。在美国专利第5,996,696号中， 提供了一种用于测试具有油井套管的输油管路的整体性的装置。连接到一串端 对端管柱段下部的管状固定器设有通常关闭固定器内通道的破裂盘。固定器就 位情况下的管道支线经受足以测试相邻对管路段之间连接的完整性的液体压 力。 一旦确定在任何管道支线段连接中没有泄漏，则对管路支线施加使盘破裂 的程度的过压，由此打开固定器并提供与管道支线连通的穿通通道。在该油井 测试破裂盘应用中，破裂盘相反侧上的压力不会超过盘承受背压差的能力。
在另一井下破裂盘应用中，破裂盘安装在抽油杆或其它类型泵紧接着的上 方连接到管柱最下段的管状固定器的侧壁内。在需要维护或更换泵时，维护或更换频率根据井下条件从数周变化到数月，油管柱会经受来自表面压力源的使 盘破裂程度的过压，由此在将各段相继拉到表面并每次脱开一个时，使管柱内 的液体能够从管柱排放出去。这样，可防止每段从井内撤出时和从其下方管道 段脱开时从每段溢出油。此外，倾泄阀盘上的压力差没有大到使盘过早破裂。
在本领域长久以来需要能够承受非常高的可变背压差，但同时又可以可靠 地在显著较低的启动压力下选择性地打开的启动破裂盘。
发明内容
先前未解决的需求是一种能够承受与设计启动压力相比极高的背压差的
启动破裂盘，且该盘在低至40下至高至350下的温度范围内可靠地承受全背压
至爆裂压力的90%的至少100次循环。破裂盘单元必须可用0形环密封，可
在支承件内方便地安装和更换、制造成本低且能够承受油田井孔内通常所遇到
的腐蚀条件。本发明满足这些有挑战的问题。
该破裂盘单元包括具有流体启动通道的壳体以及流体阻塞该通道的隆起
破裂盘。流体通道的一部分沿使锥形部分的流体入口的面积比流体出口的面积
小的方向呈锥形。隆起破裂盘安装在壳体内，布署成其中心部分流体阻塞启动
流体通道的锥形部分的出口 。破裂盘的凸出表面面向远离锥形流体启动通道的
较大端的方向。锥形、大致圆锥形的自动卸开实心塞件互补地接纳在锥形通道
内，使其最大端面与破裂盘的隆起部分的凹面符合配合。该塞件具有足够的质
量以在塞件楔入锥形通道内时朝向塞件的较大表面方向在破裂盘上施加高背
压差的情况下支承盘并防止盘破裂。但是，当沿朝向破裂盘的凹面方向施加启
动压力时，塞件可方便地从锥形通道松开，由此使盘的隆起部分能够破裂。 在本发明的一实施例中，设置与塞件可操作关联的部件以在塞件在施加于
其的流体压力下从流体通道移出时捕获塞件。该部件可以是T形装置的形式， 其中其杆部分附连到塞件而该装置的横向件位于流体通道外侧。该装置的杆部 分的长度使得塞件可基本上在装置的横向件与启动单元的管状壳体接触并受 其限制之前从流体通道移开。捕获装置的另一形式可包括置于塞件和主破裂盘 之间的副盘，副盘具有呈现铰接部分的U形薄弱线，副盘通过通过焊接等附连 到塞件。在流体压力将塞件从流体通道移出时，由于连接到塞件的U形铰接部分远离副盘的主体弯曲，塞件被捕获并保持在壳体内。
破裂盘的隆起区域的直径可变，尽管对于特定高压承受应用场合可采用较 大尺寸，但通常在约l/8英寸至4英寸范围内。具有半球形端面的圆锥形塞件 具有能够为破裂盘的启动压力的约10倍那样高的压力下支承破裂盘的中心部 分的尺寸和质量。尽管单元可用在启动压力与承受压力差的比值为1: 2量级 的应用场合，但单元的启动压力与承受压力差的比值较佳地从约l: 10至约1: 50。破裂盘的隆起部分的最大高度与隆起部分的直径的比值约为1: 2.5。塞件 的最大直径与其最大轴向长度的比值约为0.7。尽管可使用各种材料来制造启 动破裂盘单元，但单元壳体和塞件较佳地由不锈钢棒料制成且破裂盘由铬镍铁 合金制成。
图1是本发明的启动破裂盘单元的一实施例的一侧的立体图2是图1所示启动破裂盘单元的相反侧的立体图3是图1的启动破裂盘单元的俯视图4是图1的启动破裂盘单元的平面图5是图1的启动破裂盘单元的仰视图6是图1的启动破裂盘单元的放大分解立体图7是沿图3的线7-7截取的图1的启动破裂盘单元的放大垂直剖视图； 图8是可在油井中井下使用的设备的示意性垂直剖视图，例如示出在该设 备的活塞套管内安装在工作位置的图1的启动破裂盘单元；
图9是穿过图8的设备的示意性水平剖视图，为了清晰起见将某些部分剖
开；
图10是本发明的启动破裂盘单元的另一实施例的一侧的立体图11是图10所示启动破裂盘单元的相反侧的立体图12是图10的启动破裂盘单元的俯视图13是图10的启动破裂盘单元的平面图14是图10的启动破裂盘单元的仰视图15是图10的启动破裂盘单元的放大分解立体图；图16是沿图12的线16-16截取的图10的启动破裂盘单元的放大垂直剖
视图17是启动破裂单元的一替代实施例的一侧的立体图，其包括可操作以 在塞件从壳体的流道被逐出时捕获塞件并将塞件保持在壳体内的部件； 图18是图17的启动破裂盘单元的垂直剖视图19是类似于图17的竖直剖视图，示出单元启动时捕获部件防止塞件从 单元壳体移出的方式；
图20是可包含在启动破裂盘单元的壳体内以捕获塞件并防止塞件从单元 壳体移出的副盘的立体图21是包含防止塞件从壳体移出的副塞件捕获盘的启动破裂盘单元的替 代实施例的垂直剖视图22是图21的实施例的竖直剖视图，示出单元启动时捕获塞件并防止塞 件从壳体移出的方式；以及
图23是类似于图7的竖直剖视图，示出支承破裂盘的中心部分的塞件可 穿过其设有小的轴向延伸的流道的本发明的另一实施例。
具体实施例方式
图1-6中所示的本发明实施例的启动破裂盘单元宽泛地由附图标记20标 示。破裂盘单元20设有较佳地由不锈钢棒料机加工而成的管状壳体22。壳体 22具有环形不锈钢入口本体24和独立的环形不锈钢出口件26。如图7所清楚 示出的那样，铬镍铁合金制成的隆起破裂盘28具有位于本体24和出口件26 之间的扁平周向部分28a。可用于制造破裂盘28的其它材料特别是包括不锈 钢、哈斯特洛伊耐蚀镍基合金(Hasteloy)、以及铝。本体24和出口件26的 外边缘以及隆起破裂盘28的周向部分28a的外边缘较佳地通过焊接或类似方 式连结以形成一体式组件。
出口件26具有中心流体启动通道30，该通道包括与其锥形、较佳的是圆 锥形的通道部分34同轴线并连通的最外部圆柱形节段32。部分34的轴向长度 比圆柱形节段32大。较佳的是，启动通道30的锥形部分34的斜度在约16。 至约35°范围内。
10通道30的延伸穿过环形入口本体24的流体排放通道部分36与通道30同轴线且直径显著大于启动通道30的通道部分34的直径。通道部分36的直径较佳地与破裂盘28的隆起部分38的直径相同。出口件26的向内延伸的一体式环形唇部42的外表面40弯曲成与破裂盘28的隆起部分38的内凹面44互补地配合。
锥形、大致圆锥形的自动卸开实心单体塞件46设置在锥形通道34内与之互补配合。塞件46的轴向长度较佳地大致等于启动通道30的锥形部分34的轴向长度。塞件46的半球形端面节段48构造成与破裂盘28的隆起部分38的内凹面44互补配合并支承该内凹面44。环形出口件26的唇部42的外部圆形边缘应构造成与塞件46的半球形端面节段48的周向延伸边缘顺滑地合并。塞件46的外部弯曲表面的切线较佳地相对于平行于圆锥形塞件的轴线并延伸穿过端面节段48与塞件的曲面合并的边缘的假想线成25°角。本文所使用的"自动卸开塞件"意思是如果塞件和用于塞件的关联通道的锥度不适当地縮窄，则塞件46趋向于楔入锥形通道。另一方面，如果锥度太大，则塞件46趋向于在高压负荷下移位且不再适当地保持就位。塞件46的表面50较佳地是平坦的，并定位成与通道30的圆弧形节段32和锥形部分34接合区域对齐。塞件46也较佳地由不锈钢制成。
环形入口本体24内的通道部分36是六边形截面构造，以接纳六边形安装和拆卸工具，并设有用于容纳工具的六个轴向延伸的、方向向内、间隔开的横截面呈V形的凹穴52。环形入口本体24具有用于将破裂盘单元20固定在其中螺纹地安装单元20的结构内的固定位置的外螺纹54。
对于启动破裂盘单元20的大多数应用，由环形入口本体24和环形出口件26制成的管状壳体的大小设置成容纳具有隆起部分38的破裂盘，隆起部分38的直径范围从约1/8英寸至约4英寸。业已发现，通过提供其最大直径与其最大轴向长度的比值为约0. 7的不锈钢塞件46，塞件46具有足够的质量以在为破裂盘28的隆起部分38的启动压力至少约10倍的那样大的背压差下支承破裂盘28的中心隆起部分38并防止其破裂。通道部分34的锥度以及圆锥形塞件46的弯曲表面的相应锥度较佳地在16。至35°的范围内，且最佳地为约25° 。通过将锥角保持在该范围内，塞件46在从约1，000磅/平方英寸(表压)至8, 000磅/平方英寸(表压)范围内、且最通常在5, 000至6,000磅/平方英寸(表 压)的最理想启动压力下自动卸开。尽管不锈钢是用于构造壳体20和塞件46 的较佳材料，但根据在启动破裂盘单元20的使用期间必须承受的背压差，也 可使用其它等效的金属材料。用于壳体的替代材料包括诸如铬镍铁合金、哈 斯特洛伊耐蚀镍基合金、以及铝之类的金属，不过塞件46另外也可由以下 材料制成陶瓷复合物，诸如环氧、石墨或其它类似脆性材料之类的加固 合成树脂材料，玻璃纤维加固含碳产品，或在例如约300下至350下范围内 的温度下融化的低熔点共晶合金或易熔合金。
为用于具有1/4英寸隆起部分38的破裂盘而设计的示例性塞件46可例如 由直径1/4英寸且长3/8英寸的316不锈钢棒料条制成。该塞件的弯曲表面48 通常会具有0. 154英寸的半径。在端面节段48的周向边缘处测得的塞件46的 总体最大直径会是0. 178英寸。塞件的总体高度会是0. 125英寸。圆锥形塞件 46的较佳锥度会是25。；因此，表面50的面积是塞件的锥形表面的斜度的函 数。
图8和9示意性地示出启动破裂盘单元20在石油完井和生产领域的一种 有用应用。在这些图的示意性描绘中，井下油井工具58的外部管56接纳位于 管56与内部管62之间的可移位套管活塞60。0形环64提供活塞60的外表面 与管56的内表面之间的密封，而O形环66提供活塞60的内表面与管62的外 表面之间的密封。启动破裂盘单元20螺纹连接到活塞60的外表面内，使通道 部分36与0形环密封件64下方活塞60的外表面与管56的内表面之间的空间 连通。通道30的圆柱形节段32与活塞60通向在O形环66上方活塞60的内 表面与管62的外表面之间的空间的端口 68连通。多个径向设置的通道70将 室74与室76连通。O形环64和66协作限定其一侧上的室72和其相反侧上 的室74。管62的内部有细长室76。在图8的示意图中，室72具有标示PF(lj0)， 而标示Pb(hi)在室74和76内。这些标示代表工具58操作期间相应室内存在的 压力条件。
在工具58的示例性使用中，室72可用地表高度的诸如氮气的气体加压到 例如3， 500磅/平方英寸(表压)的预定压力。室72的加压产生室72与室74之 间的压力差，使套管活塞60朝向室74移位到其行进路径的端部。室72则较佳地有帽来封闭该室。然后可将工具58下降到井眼孔内。室74和76内的流 体静压随深度增加。在工具下降时，室76和74内的压力PB(HD增加，直到该 压力与室72内的压力平衡为止。室74和76内的压力增加到室72内的初始压 力以上可在进一步压縮室72内的气体时移动套管活塞60。室72内的压力逐渐 增加，直到其与室74和76内的压力平衡为止。在一种类型的工具中，当室72 和室74、 76内的平衡压力达到一定水平，例如达到10, 000磅/平方英寸(表压) 时，套管活塞60可最终锁定就位。
室76内的压力，以及由此室74内的压力可由于井波动而在例如约6,000 磅/平方英寸(表压)至20,000磅/平方英寸(表压)之间剧烈波动。当室74和76 内的压力增加到室72内的压力以上时，塞件46和环形出口件26的唇部42完 全支承破裂盘28的隆起部分38，防止盘破裂。该压差增加可高达20,000磅/ 平方英寸(表压)(室74和76内的30,000磅/平方英寸(表压)减去室72内的 10,000磅/平方英寸(表压))。支承破裂盘28的隆起部分38的塞件46和相关 的唇部42能够完全支承该非常高的背压。
另一方面，当室76和74内的压力降到10,000磅/平方英寸(表压)时，由 于套管活塞60锁定就位且不能进一步压縮捕集在室72内的气体，所以可能发 生破裂盘28的隆起部分38的压力循环。室74内压力每次变化变化到室72内 的偏移压力之下是破裂盘28的一个循环。破裂盘单元20的独特结构适应破裂 盘进行至少约100次以上循环的压力循环。
破裂盘28可响应指令仅通过将室72内的压力增加到例如室74和76内压 力水平以上5,000磅/平方英寸(表压)的盘的破裂压力以上的水平而启动和破 裂。当在塞件46的表面50上施加足以实现盘28的破裂的压力时，塞件46朝 向破裂盘28的隆起部分38自由移动，由此实现隆起部分38的破裂和打开。
附图的图10-16中所示替代启动破裂盘单元120的结构和操作类似于破裂 盘单元20并具有其所有操作特征和优点。破裂盘单元120包括壳体122，该壳 体122设有环形带外螺纹的入口本体124和环形出口件126。具有隆起中心部 分138和周向凸缘128a的破裂盘128以与关于破裂盘单元20描述相同的方式 设置在入口本体124和环形出口件126之间。
盘单元20和盘单元120之间的主要差别是盘128的打开方向反向。破裂
13盘单元120也设有较佳地由不锈钢棒料加工而成的管状壳体122。壳体122具 有环形不锈钢入口本体124和独立的环形不锈钢出口件126。隆起的破裂盘128 置于入口本体124与出口件126之间，入口本体124、出口件126、以及盘128 的周向部分128a通过焊接等连结。
壳体122具有由通道部分136组成的中心启动通道130，通道部分136的 直径和构造与破裂盘单元20的六边形工具接纳通道部分36相同。通道部分136 与通向锥形通道部分134的较小直径通道部分137连通。本体124的周向延伸 方向向外的唇部142是与破裂盘128的凹面144的外周互补配合的弯曲构造， 类似于破裂盘单元20的入口本体24的唇部42。锥形通道部分134的角度也较 佳地从16°至35° ，且最佳地为约25。。
环形出口件126具有与环形入口本体124的启动通道130同轴线的通道 132。通道132的直径较佳地等于破裂盘128的隆起部分138的直径。也较佳 地由316不锈钢制成的自动卸幵圆锥形塞件146构造成互补地接纳在入口本体 124的锥形通道部分134内。当破裂盘单元120与具有1/4英寸直径的隆起部 分138的破裂盘结合使用时，塞件146的尺寸与关于塞件46所描述的相同。
破裂盘单元120还适于用在单元必须能够承受与致动压力相比非常高的 背压的应用场合。通过将受压流体通过通道部分136和通道部分137引入通道 130作用在塞件146的表面150上，这足以使破裂盘128的隆起部分138破裂， 从而控制单元120的致动。由于塞件146的自动卸开的特性，塞件可自由地从 锥形通道部分134松开。
破裂盘单元120尤其用作破裂盘单元的出口侧暴露于直接井压的启动装 置，而无需对单元的入口侧施加压力来维持较低压差。例如，该出口可暴露于 井压，而入口处于大气压下。
附图的图17-19中示出另一替代启动破裂盘单元220，其包括与关于图1-7 所示和描述类似的壳体、盘和塞件，除了增加了宽泛地标以278的部件，该部 件278包括大致T形金属装置280，其具有延伸穿过壳体222的通道232并可 凹入并焊接到塞件246内的细长杆部分282。装置280的杆部分282的长度使 得装置280的分支横向件284通常与壳体220的出口件226的外表面226a间 隔开。如图17所示，横向件284的臂284a沿不同方向远离通道232延伸。如图19所示，启动单元220时，通过施加在塞件246的表面250上的流体压力， 当塞件246从通道230移出时盘228破裂。通过横向件284的臂284a与出口 件226的外表面226a的配合将塞件246捕获在壳体222内。
图20-22中示出破裂盘单元启动时捕获塞件的替代构造。单元320的盘 328叠置在副盘386上。盘386具有与中心隆起部分386b —体的凸缘部分386a。 盘386设有具有腿节段388a的U形狭缝或薄弱线388，该腿节段388a延伸到 凸缘386a内并与形成在盘386的隆起部分386b内的大致圆形内部部分388b 合并。薄弱线388限定能够围绕盘386在薄弱线388的腿节段388a的最外端 之间的铰接区域394弯曲的铰接部分392。穹顶形中心部分386b在位置390 点焊到塞件346的端面节段348。
如图22所清楚示出的，在通过施加在塞件346的表面350上的流体压力 使塞件从出口件326移出而致动单元320时，盘328的中心隆起部分338通过 塞件346破裂。塞件346从出口件326的通道330移出使得盘386的铰接部分 392围绕铰接区域394弯曲。由于盘386的铰接部分392点焊到塞件346的表 面348，所以塞件346的致动致使塞件346保持在单元320的壳体322内，如 图22所清楚示出的那样。
在图23所示的本发明的另一替代实施例中，单元420与单元20相同，除 了其塞件446设有穿过其中的轴向延伸的流道494。通道494使启动流体压力 能够冲击破裂盘428的隆起部分438的下表面以辅助盘428的受控破裂。通过 提供穿过塞件446的通道494，可在某些操作条件下更精确地控制破裂盘单元 420的流体启动。例如，在启动流体具有相对高粘度时，在塞件446内设置通 道494使高粘度材料能够直接与破裂盘428接触，并由此辅助其破裂。通道494 的直径较佳地与背压与启动压力的比值成比例。该比值越高，通道直径越小； 比值越小，通道494的直径相对于塞件446的直径越大。比值较低时，在需要 破裂盘428较快启动的情况下，通道494应当具有较大直径。比值较高时，在 需要或要求更好地控制破裂盘的启动的情况下，相对于塞件446的直径应当设 置直径较小的通道494。
1权利要求
1.一种能够承受比其爆裂启动压力显著高的背压的启动破裂盘单元，所述单元包括管状壳体，所述管状壳体具有流体启动通道，所述壳体设有限定所述流体启动通道的至少一部分的壁结构，所述通道的所述部分具有流体入口和流体出口，所述壁结构沿使所述启动通道的所述部分的所述流体入口的面积比所述流体出口的面积小的方向呈锥形；破裂盘，所述破裂盘安装在所述壳体内，布置成所述破裂盘的中心部分流体阻塞所述启动流体通道的锥形部分的所述出口；以及锥形的自动卸开塞件，所述塞件设置在所述流体启动通道的所述锥形部分内，支承所述破裂盘的所述中心部分，所述塞件具有分别符合所述壁结构的所述锥度和所述盘的所述中心部分的表面，所述塞件具有足够的质量以在显著大于所述盘的所述启动压力的背压下支承所述盘并防止所述盘破裂。
2. 如权利要求1所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述塞件是实心单体。
3. 如权利要求1所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述塞件具有穿过所述塞件轴向延伸的通道，所述通道的直径与所述背压和所述启动压力的比值成比例。
4. 如权利要求1所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述塞件是大致圆锥形构造。
5. 如权利要求1所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述破裂盘具有跨越所述启动通道的所述锥形部分的所述出口延伸的中心隆起部分，所述隆起部分具有相反的凹面和凸面，所述塞件设有大致符合所述破裂盘的所述近侧凹面并与所述凹面配合的半球形端面。
6. 如权利要求5所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述塞件的最大直径与所述塞件的最大轴向长度的比值约为0. 7。
7. 如权利要求4所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述盘的所述隆起部分的直径在约1/8英寸至约4英寸范围内。
8. 如权利要求1所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述塞件具有在所述破裂盘的所述启动压力的至少约10倍的压力下支承所述破裂盘的所述中心部分的尺寸和质量。
9. 如权利要求1所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述塞件具有支承至少约50,000磅/平方英寸表压的背压的尺寸和质量。
10. 如权利要求l所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述塞件具有支承至少约35,000磅/平方英寸表压的背压的尺寸和质量。
11. 如权利要求9所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述破裂盘的所述中心部分将在从约l，OOO磅/平方英寸表压至约8000磅/平方英寸表压的启动压力下破裂。
12. 如权利要求9所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述破裂盘的所述中心部分将在从约5,000磅/平方英寸表压至约6,000磅/平方英寸表压的启动压力下破裂。
13. 如权利要求l所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述单元的所述启动压力与承受压力的比值为从约1: 2至约1: 50磅/平方英寸表压。
14. 如权利要求13所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述单元的所述启动压力与承受压力的比值为从约h 10至约1: 50磅/平方英寸表压。
15. 如权利要求l所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述壳体设有适于将所述单元插入油井完井工具的用于所述单元的螺纹开口内的外螺纹。
16. 如权利要求l所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述壳体包括圆柱形本体和圆柱形入口环，所述破裂盘设有夹在所述本体与所述入口环之间的周向凸缘。
17. 如权利要求l所述的启动破裂盘单元，其特征在于，限定所述启动通道的所述壁结构以从约16。至约35°的角度呈锥形。
18. 如权利要求l所述的启动破裂盘单元，其特征在于，限定所述启动通道的所述壁结构以约25。的角度呈锥形。
19. 如权利要求l所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述塞件由金属材料制成。
20. 如权利要求l所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述塞件由陶瓷材料制成。
21. 如权利要求l所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述塞件由加固合成树脂材料制成。
22. 如权利要求l所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述塞件由石墨材料制成。
23. 如权利要求l所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述塞件由脆性材料制成。
24. 如权利要求l所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述塞件由低熔点易熔材料制成。
25. 如权利要求l所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述壳体和所述破裂盘由不同金属制成。
26. 如权利要求l所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述壁结构包括大致圆柱形节段，所述圆柱形节段限定所述流体启动出口并在所述启动通道的所述锥形部分内侧，所述破裂盘定位成所述盘的所述隆起部分在所述流体启动通道的所述锥形部分与所述圆柱形节段之间其连结区域处。
27. 如权利要求l所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述壁结构包括大致圆柱形节段，所述圆柱形节段限定所述流体启动出口并在所述启动通道的所述锥形部分外侧，所述破裂盘定位成所述盘的所述隆起部分在所述流体启动通道的所述锥形部分与所述圆柱形节段之间其连结区域处。
28. 如权利要求l所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述破裂盘能够承受高达爆裂压力的约90%的全承受背压的100次循环。
29. 如权利要求l所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述破裂盘能够在约40下至约350下范围内的温度下在所选的爆裂压力下操作。
30. 如权利要求5所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述破裂盘的所述隆起部分的最大高度与所述隆起部分的直径的比值约为h 2.5。
31. —种能够承受高背压的破裂盘单元，所述单元包括管状壳体，所述管状壳体具有流体通道，所述壳体设有限定所述流体通道的至少一部分的壁结构，所述通道的所述部分具有流体入口和流体出口 ，所述壁结构沿使所述通道的所述部分的所述流体入口的面积比所述流体出口的面积小的方向呈锥形；破裂盘，所述破裂盘由所述壳体承载并具有流体阻塞所述流体通道的中心隆起部分；以及锥形的自动卸开塞件，所述塞件在所述流体通道内支承所述破裂盘，所述盘构造成符合所述壁结构的锥度，且所述塞件具有大致符合所述盘的中心部分并支承所述中心部分的表面。
32. —种能够承受高背压的破裂盘单元，所述单元包括管状壳体，所述管状壳体具有流体通道，所述壳体设有限定所述流体通道的至少一部分的壁结构，所述通道的所述部分具有流体入口和流体出口 ，所述壁结构沿使所述通道的所述部分的所述流体入口的面积比所述流体出口的面积小的方向呈锥形；破裂盘，所述破裂盘由所述壳体承载并具有流体阻塞所述流体通道的中心隆起部分；锥形的自动卸开塞件，所述塞件在所述流体通道内支承所述破裂盘，所述盘构造成符合所述壁结构的锥度，且所述塞件具有符合所述盘的中心部分并支承所述中心部分的表面；以及与所述塞件可操作地关联的部件，所述部件用于在所述塞件在施加于所述塞件的流体压力下从所述流体通道移出时捕获所述塞件。
33. 如权利要求32所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述部件固定到所述塞件。
34. 如权利要求32所述的破裂盘单元，其特征在于，所述部件是大致T形构造并具有固定到所述塞件的杆部分以及位于所述流体通道外侧的细长横向件，所述横向件的长度大于所述流体通道的所述入口的直径。
35. 如权利要求34所述的启动破裂盘单元，其特征在于，所述横向件是分支构造。
36. 如权利要求32所述的破裂盘单元，其特征在于，所述部件包括可操作地连结到所述塞件以防止所述塞件在施加于所述塞件的流体压力下从所述流体通道移出时与所述壳体脱开的铰接装置。
37. 如权利要求36所述的破裂盘单元，其特征在于，所述铰接装置插置于所述塞件与所述破裂盘之间，并设有固连至所述塞件的中心铰接部分，所述铰接部分在所述塞件从其阻塞所述流体通道的位置移出时打开并捕获所述塞件。
38. 如权利要求37所述的破裂盘单元，其特征在于，所述铰接装置具有限定所述铰接装置的所述中心铰接部分的大致U形狭缝或薄弱线。
全文摘要
提供一种能够承受比爆裂启动压力显著高的背压的启动破裂盘单元。该单元包括具有流体通道的管状壳体。锥形壁结构限定流体出口比流体入口面积大的通道的至少一部分。破裂盘由壳体承载并具有流体阻塞通道的中心隆起部分。锥形、自动卸开的实心塞件定位在通道的锥形部分内并符合该锥形部分。该塞件具有符合破裂盘的中心部分并定位成完全支承该部分的弯曲表面。该塞件具有足够的质量来防止盘的中心部分在比盘的启动压力显著大的背压下破裂。
文档编号E21B34/00GK101675210SQ200880007239
公开日2010年3月17日 申请日期2008年1月30日 优先权日2007年1月30日
发明者D·R·小希布勒, E·R·玛尔科隆, J·A·斯托克斯 申请人:法克有限公司