管件切断系统及其使用方法

专利名称：管件切断系统及其使用方法
管件切断系统及其使用方法
相关申请的交叉引用
本申请是提交于2010年9月16日的美国非临时申请No. 12/883，469的部分继续申请，所述美国非临时申请是提交于2008年5月5日的美国专利No. 7，814，979的继续申请，所述美国专利是提交于2006年4月25日的美国专利No. 7，367，396的分案，上述文献的全部内容在此引入作为参考。本申请还要求提交于2010年5月28日的美国临时申请No. 61/349，660，提交于2010年5月28日的美国临时申请No. 61/349，604，提交于2010 年6月29日的美国临时申请No. 61/359,746和提交于2010年8月13日的美国临时申请 No. 61/373，734的优先权，上述文献的全部内容在此引入作为参考。技术领域
本发明总体涉及用于执行井场操作的技术。更特别地，本发明涉及用于防止井喷的技术，例如涉及到在井场切断管件。
背景技术：
典型地，执行油田操作以定位和收集有价值的井下流体。石油钻探平台位于井场，例如钻具的井下工具部署到地下以到达地下储层。一旦井下工具形成到达期望储层的井眼，套管可以在井眼中用水泥加固就位，并且完成井眼以开始从储层开采流体。井下管件装置，例如输送管、某些井下工具、套管、钻杆、衬管、盘管、生产管、测井电缆、平直管线 (slickline)或位于井眼中的其它管形构件以及相关部件，例如钻环、工具接头、钻头、测井工具、封隔器等，(称作‘管件’或‘管柱’)，可以定位在井眼中以使地下流体能够流到表面。
地下流体从井眼泄漏会严重威胁环境。诸如防喷器(BOP)的设备通常环绕井眼定位以在其中形成围绕内部管件的密封，从而在流体引到表面时防止其泄漏。典型的BOP可以具有可选择致动的闸板或闸板阀帽，例如管子闸板(用于接触、接合和环绕管件和/或工具以密封井眼)或剪切闸板(以接触并物理剪切管件)，其可以被致动以切断和/或密封井眼中的管件。美国专利 / 申请 No. 4647002、6173770、5025708、5575452、5655745、5918851、 4550895、5575451、3554278、5505426、5013005、5056418、7051989、5575452、2008/0265188、 5735502,5897094,7234530和2009/0056132中提供了 BOP和/或闸板防喷器的一些实例。 美国专利 No. 3946806、4043389、4313496、4132267、4558842、4969390、4492359、4504037、 2752119,3272222,3744749,4253638,4523639,5025708,5400857,4313496,5360061, 4923005、4537250、5515916、6173770、3863667、6158505、4057887、5178215 和 6016880 中披露了用于切割管件的Β0Ρ、剪切闸板和/或刀片的其它实例。
尽管用于解决井喷的技术得到发展，但是仍然需要提供先进技术来更有效地切断 BOP中的管件。本发明涉及满足现有技术中的上述需要。发明内容
在至少一个方面，本发明涉及用于切断井眼的管件的方法，所述井眼穿透地下地层。该方法涉及使防喷器围绕管件定位。防喷器具有可滑动定位在其中的多个闸板和由所述闸板承载以接合管件的多个刀片。该方法进一步包括利用至少一个刀片的刺穿尖端刺穿管件，以使得管件的一部分从管件去除，并且利用至少一个刀片的切削表面穿过管件进行捋舌丨J (raking)。
该方法还可以进一步包括持续推进闸板直到管件切断为止。在捋刮步骤中，可以推进切削表面直到管件剪断为止。在刺穿步骤中，刺穿尖端可以刺穿管件的中心接合部或者管件的中间接合部。在捋刮步骤中，切削表面可以移动穿过管件的中间接合部和/或管件的外部接合部。刀片还可以设置有一对刮刀，所述方法可以包括使一对刮刀中的至少一个移动穿过管件的至少一部分。在穿过步骤中，刮刀可以穿过管件的外部接合部。刀片可以包括上刀片和下刀片，所述方法还可以包括使上刀片在下刀片上方穿过管件。
在另一个方面，本发明涉及用于切断井眼的管件的方法。该方法包括使防喷器围绕管件定位。防喷器具有可滑动定位在其中的多个闸板，多个闸板中的每一个都承载刀片。 每个刀片具有刀片主体，所述刀片主体在其面向管件一侧具有前表面。刀片主体具有沿着前表面的一部分的切削表面，和沿着前表面的刺穿尖端。刺穿尖端具有超过切削表面延伸一定距离的尖端。该方法进一步包括利用刀片的刺穿尖端刺穿管件，以使得管件的一部分从管件去除，并且利用刀片的切削表面穿过管件进行捋刮。
在捋刮步骤中，可以推进切削表面直到切削表面切断管件为止。在捋刮步骤中，可以推进切削表面直到管件剪断为止。在刺穿步骤中，刺穿尖端可以刺穿管件的中心接合部。 在捋刮步骤中，切削表面可以移动穿过管件的中间接合部。在捋刮步骤中，切削表面可以穿过管件的外部接合部。
刀片主体还可以具有沿着刀片主体前表面的一对刮刀，所述一对刮刀中的每个位于尖部的每侧，并且所述方法还可以包括使一对刮刀中的至少一个移动穿过管件的至少一部分。在移动穿过步骤中，一对刮刀中的至少一个可以移动穿过管件的外部接合部。
最后，在又一个方面，本发明涉及用于切断井眼的管件的方法。该方法涉及使防喷器围绕管件定位。防喷器具有可滑动定位在其中的多个闸板和由所述闸板承载以接合管件的多个刀片。该方法进一步包括穿过管件推进多个刀片，这通过以下方式进行利用至少一个刀片的刺穿尖端刺穿管件，以使得管件的一部分从管件去除，并且利用至少一个刀片的切削表面穿过管件进行捋刮，直到管件切断为止。
刀片还可以具有一对刮刀，推进步骤还可以包括使一对刮刀中的至少一个移动穿过管件的至少一部分。推进步骤还可以包括通过利用一对刮刀刺穿管件而穿过管件推进多个刀片。刀片可以包括上刀片和下刀片，其中，上刀片在下刀片上方穿过管件一定距离。


为了能够更详细地理解本发明的上述特征和优点，可以参考附图所示实施例对上面简要概述的本发明进行更详细的描述。然而，应当注意，附图只是显示了本发明的典型实施例，因此，不应理解为对其范围的限制，本发明可以包括其它等效实施例。附图不必按比例绘制，为清楚和简明起见，某些特征和视图可以放大或示意显示。
图I显示了具有防喷器(BOP)的离岸井场的示意图，所述防喷器具有用于切断管件的刀片。
图2A-2B分别显示了开始切断操作之前的图I所示BOP的部分剖视的示意性侧视图和顶视图。
图2C是切断操作期间的图I所示BOP的部分剖视的示意性侧视图。
图3A-3G是可在图2A所示BOP中使用的刀片的多个示意图。
图4A-4D是可更换刀片尖端的多个示意图。
图5A-5G是具有可更换刀片尖端的替代刀片的多个示意图。
图6A-6H是另一替代刀片的多个示意图。
图7A-7G是另一替代刀片的多个示意图。
图8A-8G是另一替代刀片的多个示意图。
图9-15是多个其它替代刀片的示意图。
图16A-16J是多种刀片轮廓的示意图。
图17是与管件接合的刀片的部分剖视的示意性顶视图。
图18A和18B是与管件接合的一对刀片的部分剖视的示意图。
图19A-19D是管件的剪切区域的横截面示意图。
图20A-20H是显示由BOP和与其一起使用的刀片切断的管件的多个部分的示意图。
图21A-21B是由使用多种刀片的BOP切断的管件的作用力对时间的曲线图。
图22A和22B是显示切断管件的方法的流程图。
具体实施方式
下面的描述包括体现本发明技术的示例性设备、方法、技术和/或指令序列。然而，应当理解，所述实施例可以在没有这些特定细节的情况下实施。
本申请涉及用于在井场切断管件的BOP和至少一个刀片。管件可例如为在井场操作期间通过BOP延伸的管件。切断操作可以允许管件从BOP和/或井口去除。例如,在钻孔发生泄漏和/或井喷的情况下为密封钻孔可以执行切断管件。
BOP设置有用于方便管件切断的各种刀片构造。这些刀片可以配置有用于减少切断管件所需作用力的刺穿尖端、切削表面和/或刮刀。本发明提供了用于切断各种管件(或管柱)例如直径高达约8. 5〃 (21. 59cm)的管件的技术。优选地，BOP和刀片提供了下列一或多个优点有效部件(例如，刀片)更换，减少磨损，切断管件所需作用力变小，BOP自动密封，有效切断，整合到现有设备中(或与之一起使用)以及用于部件更换的维修时间变短。
图I显示了具有海下系统106和表面系统120的离岸井场100。海下系统106具有汽提器102、防喷器108、井口装置110和管输送系统112。汽提器102和/或防喷器108 可以配置为用于密封管件118 (和/或输送)，并且延伸到海底107的井眼116中。防喷器 108具有用于切断管件118、井下工具114和/或工具接头(或未显示的其它管件)的至少一个刀片150。防喷器108可以具有用于使刀片150移动和切断管件118的一或多个致动器 28。一或多个控制器126和/或128可以操作、监视和/或控制B0P108、汽提器102、管输送系统112和/或井场100的其它部分。
管输送系统112可以配置成在管件118上将一或多个井下工具114输送到井眼 116中。尽管B0P108描述为在海下操作中使用，应当认识到，井场100可以基于陆地或海洋，并且BOP可以在任何井场环境下使用。
表面系统120可以用于方便在离岸井场100进行的油田操作。表面系统120可以包括钻塔122、平台124 (或浮式平台)和控制器126。如图所示，控制器126位于表面位置，海下控制器128位于海下位置，应当理解，一或多个控制器126/128可以位于各种位置以控制表面系统120和/或海下系统106。控制器126/128可以提供通信线路134以与井场100的多个部分进行通信。
如图所示，管输送系统112位于管道111中，但是应当理解，它可以位于任何适当的位置，例如位于海面、靠近海底装置106、没有管道111、钻塔122内等。管输送系统112 可以是任何管件输送系统，例如盘管喷射器、具有例如顶部驱动装置、方钻杆、提升机等(未显示)的设备的钻塔。进一步地，要切断的管柱118可以是如前所述的任何适当的管件和/ 或管柱。井下工具114可以是用于对井眼116进行钻井、完井、评估和/或开采的任何适当的井下工具，例如钻头、封隔器、测试设备、射孔枪等。可选地，其它装置可以围绕井场定位以执行各种功能，例如提升汽提器102和套管130的封隔器系统104。
图2A-2C更详细地描述了 B0P108。图2A和2B显示了致动之前的B0P108。图 2C显示了致动之后的B0P108OB0P108可以与例如先前在此引入的美国非临时申请 No. 12/883,469中描述的BOP类似。如图2A-2C所示，B0P108可以具有主体12，其具有延伸穿过其中的钻孔14。管件118可以穿过钻孔14。主体12可以具有用于将B0P108连接到井口装置组中的其它设备例如汽提器102 (如图I所示)、井口装置110等上的下法兰16 和上法兰18。B0P108可以具有用于驱动一或多个刀片150例如一对刀片150a、150b以便切断管件118的一或多个致动器28。
致动器28可以使柱塞30在缸体32内移动以便使杆34移动。杆34可以联接到刀片保持架24和26上，或者第一和第二闸板24和26上。每个刀片保持架24和26可以联接到刀片150a、150b之一上。因此，致动器28可以使刀片朝向和远离钻孔14移动以便切断钻孔14内的管件118。致动器28可以响应于来自于控制器126和/或128、操作人员的直接控制和/或响应于井眼116 (如图I所示)中的条件(诸如压力波动)而驱动刀片150a、 150b。如图所示，致动器28可以为液压操作并且可以由液压系统(未显示)驱动，但是可以使用用于驱动刀片150a、150b的任何适当装置，例如气动、电动等等。
—或多个闸板导轨20和22或导向装置可以在致动器28移动刀片150a、150b时在B0P108中引导每个刀片150a、150b。闸板导轨20和22可以从钻孔14的相对侧向外延伸。图2B显示了 B0P108的顶视图。刀片保持架24和26将刀片150a、150b保持在闸板导轨20和22内的非致动位置。
刀片保持架24和26的刀片150a、150b可以定位成在切断管件118的同时在钻孔 14内相互超越。如图所示，一对刀片150a、150b包括位于闸板24上的上切削刀片150a(根据本发明的任何刀片)和位于闸板26上的下切削刀片150b (根据本发明的任何刀片)。切削刀片150a和150b可以定位成使刀片150b的切削边缘在切断和/或剪切管件118的一部分时在刀片150a的切削边缘的下面超过一段距离。
切削刀片150a和150b的切断作用可以将管件118 (参见图2C)刺穿、捋刮、剪切和/或切割成上部118a和下部118b。在管件118切断之后，管件的下部118b可以落入位于B0P108下方的井眼116 (如图I所示)中。可选地(对根据本发明的任何方法适用)，钻柱可以悬挂在一组下部闸板(未显示)上。B0P108和/或其它设备可以密封钻孔和/或井眼 116以免漏油和/或爆炸。
图3A-8G显示了刀片150可以采用的形状的多种视图。图3A-3G显示了可用作例如图1-2C所示刀片150 (和/或上刀片150a和/或下刀片150b)的刀片350的多种视图。 图3A是刀片350的分解透视图。图3B显示了刀片350的底视图和管件118的横截面视图。 图3C显示了刀片350的顶视图。图3D显示了刀片350的后透视图。图3E显示了刀片350 的侧视图。图3F显示了刀片350的前视图。图3G显示了沿图3F所示直线3G-3G显示的刀片350的横截面视图。
刀片350优选地配置为在刀片350穿过管件例如图I所示管件118时刺穿、捋刮、 剪切和/或刮削管件118。所示的刀片350设置有刀片主体307、刺穿尖端(或突出部)300、 一或多个刮削尖端(或刮刀)302、一或多个刀片切削表面306、一或多个槽(或凹部)304、加载表面308和一或多个孔310。刺穿尖端300和刮刀302可以从刀片主体307的前表面303 延伸。前表面303具有第一部分311和第二部分315，其具有位于其上的切削表面306。刺穿尖端300定位在第一和第二部分311、315之间。刀片主体307可以具有沿其底部的基座 305。
孔310可以配置为接收一或多个连接器312，所述连接器用于将刀片350连接到刀片保持架24和26 (如图2A所示)上。可以使用一或多个连接器312将刀片350固定到刀片保持架24和26上。连接器312可以是任何适当的连接器，例如螺栓、销、螺钉、焊接部等。 刀片350还可以设置有例如横向延伸的肩部309，其用于例如支撑在图2A-2C所示B0P108 的导轨20、22中。
刺穿尖端300可以配置成与管件118大体上接合，优选地在接近其中心(或中心部)处接合。当刺穿尖端300与管件118接合时，刺穿尖端300的尖部(或顶端)刺穿和/或戳穿管件118。刺穿尖端300终止于尖部314，其可以具有各种形状，例如圆形、尖点、边缘等，如这里所描述的那样。当刺穿尖端300继续移动穿过管件118时，位于刺穿尖端300每侧的刀片切削表面306可以从初始戳穿点切穿管件118。刀片切削表面306还可以辅助管件118在其间对中。管件118对中可有助于使管件118定位成进行最佳刺穿和/或切割。
一或多个刮刀302可以配置成在朝向管件118的外部和/或远离管件118的中心 (中心部)的位置与管件118接合，如图3B所示。如图所示，一或多个刮刀配置成在靠近管件118的边缘(或外部)处与管件118接合。一或多个刮刀302可以具有突出部351以与刺穿尖端300类似的方式戳穿管件118。刺穿尖端300的尖部314和刮刀302的突出部351 之间的宽度W (图3B)可以配置为与管件118的期望部分相接触。
当刀片350继续移动穿过管件118时，刮刀302可以移动穿过管件。刮刀302上的刀片切削表面306可以具有用于移动穿过管件118的切削(或倾斜)角Y。刀片切削表面306的切削角Y可以根据方便切断加工的需要在刀片350周围的位置处变化。例如在图3E中显示的切削角Y具有余角，为90度-Y，如图3G所示。刮刀302还可以在外表面上具有出口角Θ，如图3C所示，其可以连续切割管件118的壁部。出口角Θ可以配置成在刀片切削表面306切割壁部时拉开管件118的壁部，从而减少切断管件所需的作用力。
一或多个刮刀302可以配置成刮削和/或剪切掉管件118的位于刺穿尖端300两侧的部分，从而降低管件118的强度和完整性。一或多个刮刀302可以在刀片350接合管件118时使管件118相对于刀片350对中对准。如图3A-3C所示，一或多个刮刀302可以在刺穿尖端300接合管件118之前与管件118接合。通过调节构造以使刺穿尖端300和/ 或刮削尖端302可以相对于彼此处于各种长度，刮刀302可以配置成大体上与刺穿尖端300 同时和/或在刺穿尖端300之后与管件118接合。这样，刀片350可以在一或多个位置刺穿和/或刮削管件118以方便对其切割。
这里所述刀片的几何形状可以进行调节以在沿着刀片的不同位置提供接触点。通过控制刺穿尖端300、刮刀302和前表面303的尺寸和位置，可以调节和/或优化刀片与管件的接触。尽管图3A-3G显示了用于与管件接触的刮刀302的特殊构造，可以选择刀片尺寸以允许管件在刮刀302之间穿过。在这种情况下，刮刀302由刺穿尖端300刺穿，可以使用沿着位于刮刀302之间的刀片前表面303的切削表面306刮削和/或剪切掉管件的部分并从中穿过进行切断。
这里描述的刀片可以由用于切断管件118的任何适当材料例如钢制成。进一步地，刀片可以具有进行硬化和/或涂敷以避免刀片磨损的部分，例如尖端300、302和/或刀片切削表面306。硬化可以通过任何适当的方法实现，例如通过表面硬化、热处理、渗碳、改变材料、嵌入诸如聚碳酸金刚石、INC0NEL 等的硬化材料352 (如图3A所示)实现。
每个刀片可以具有可更换的刀片尖400，如图4A-4D所示。图4A是刀片尖400的分解顶视图。图4B是刀片尖400的透视图。图4C是刀片尖400的端视图。图4D是沿直线4D-4D截取的图4A所示刀片尖400的横截面视图。
可更换刀片尖400的尺寸可以设置成用于更换这里所描述的部分或全部顶端和/ 或尖部，例如刀片350的刺穿尖端300和刮刀302 (如图3A-3G所示)。进一步地，可存在可更换的刀片切削表面(未显示)，其可以更换刀片的部分或全部前表面，诸如图3A-3G所示刀片350的刮刀302的切削表面306。
可以使用可更换刀片尖400更换现有刀片的磨损和/或损坏部分。可更换刀片尖 400可以具有与例如原始刀片的刺穿尖端300、相关尖部314和切削表面306相符的匹配形状和边缘。在一些情况下，可更换刀片尖400可以提供替代的形状、尺寸和/或材料以提供用于刀片的可变构造。例如，可以使用可更换刀片尖400提供伸长的刺穿尖端300以改变刀片的接触点。
可更换刀片尖400可以由与刀片350相同的材料和/或任何硬化材料和/或这里描述的方法制造而成。如图所示的可更换刀片尖400可以具有与这里描述的任何刺穿尖端 300和/或刮刀302相同的形状，并且可以具有用于接收连接器452的一或多个连接孔402， 所述连接器用于将可更换刀片尖400连接到例如刀片150和/或350 (如图1-3G所示)上。 可更换刀片尖400可具有例如为大约60度锐角的顶角入。
图5A-5G显示了可用作例如图1-2C所示刀片150的刀片550的多个视图。图5Α 显示了刀片550的前透视图。图5Β显示了刀片150的后透视图。图5C显示了刀片550的底视图。图显示了刀片550的顶视图。图5Ε显示了刀片550的前视图。图5F显示了沿着直线5F-5F截取的图5Ε所示刀片550的侧部横截面视图。图5G显示了刀片550的侧视图。
刀片550可以与图3A-3G所示刀片350类似，只是在本构造中，刀片550限定了不同的刀片形状。如图所示的刀片550设置了具有角形刺穿尖500的刺穿尖端(或突出部)300、一或多个刮刀(或刮刀)302、一或多个刀片切削表面306、一或多个槽(或凹部)304、加载表面308和一或多个孔310。在本方案中，刺穿尖端300延伸超过刮刀302，刮刀具有面向刺穿尖端300的出口角Θ。另外，刀片550可以配置为含有例如可更换刀片尖400 (如图4A-4D所示)。
如图所示，刺穿尖端300是已经拆下以进行更换的可更换刀片尖400。刀片550可以具有刀片连接孔501，其配置成与可更换刀片尖400上的一或多个连接孔402对准。可以使用诸如螺栓等的连接器452将可更换刀片尖400与刀片550联接。尽管这些附图显示了作为可更换刀片尖400的刺穿尖端300，但应当认识到，刮刀302也可以是可更换的。同样， 尽管图5A-5G显示了特殊的刀片构造，但可以提供具有一或多个可更换刀片尖400的任何刀片构造。可更换刀片尖400可以具有例如这里提供的任意刺穿尖端300和/或刮刀302 的形状。
图6A-6H显示了可用作图2A-2C所示上刀片150a和/或下刀片150b的刀片650 的不同视图。图6A显示了刀片650的顶视图。图6B显示了刀片650的底视图。图6C显示了刀片650的前视图。图6D显示了沿着直线6D-6D截取的图6C所示刀片650的横截面视图。图6E显示了沿着直线6E-6E截取的图6C所示刀片650的横截面视图。图6F显示了刀片650的侧视图。图6G显示了刀片650的另一透视图。图6H显示了沿着直线6H-6H 截取的图6G所示刀片650的透视图。
刀片650优选地配置为在刀片650移动穿过管件例如图I所示管件118时进行刺穿、捋刮、剪切和/或刮削。刀片650可以与图3A-3G所示刀片350类似，只是在本构造中， 刀片650限定了不同的刀片形状。如图所示的刀片650设置了具有角形刺穿顶端600的刺穿尖端(或突出部)300、一或多个刮刀(或刮刀)302、一或多个刀片切削表面306、一或多个槽(或凹部)304、加载表面308和一或多个孔310。
刀片650的刮刀302终止于突出部351。刮刀302可以具有尖角构造，其可以在与管件接触时刺穿管件。在本方案中，角形刺穿顶端600延伸超过刮刀302，并且刮刀具有面向刺穿尖端600的出口角Θ。用于图6A-H所示刀片650的刺穿尖端300终止于角形刺穿顶端600。
角形刺穿顶端600可以配置为具有从前缘602伸出的两个刺穿壁601。如图6H所示，前缘602可以沿与管件118 (如图I所示)的纵轴大体上平行的方向从刀片650的顶部 604延伸到底部606。两个刺穿壁601可以从前缘602以夹角零朝向槽304延伸。两个刺穿壁601可以随着其朝向槽304延伸而从顶部604向底部606延伸，直到两个刺穿壁601到达平行壁608为止，如图6G所示。
平行壁608可以是多个壁或者多个壁的一部分，其大体上平行于刀片650的切削方向延伸。如图6H所示，平行壁608朝向位于刀片上部上的槽304线性延伸，同时，角形刺穿顶端600的下部610以夹角Φ继续延伸直到下部610遇到槽304为止，如图6B所示。刀片切削表面306在下部上方和槽304周围形成。位于下部610上方的刀片切削表面306可以配置成与一或多个刮刀302大体上对准或者可以与之偏离。
角形刺穿顶端600可以配置成具有在刀片650与管件(如图I所示)接合时首先与管件118接合的前缘602。前缘602可以进入管件118的一部分中，同时，刺穿壁601将管件118的壁分离，与凿子类似。角形刺穿顶端600可以使管件118的壁的一部分分离和去除，直到刀片650的切削表面306接合管件118为止。
如图6A-6H所示，刀片650沿着刺穿顶端600的部分具有竖直表面，刀片650的其余部分具有倾斜表面。如这些附图所示，刀片650的部分可以具有竖直和/或倾斜表面。
图7A-7G显示了可用作图2A-2C所示上刀片150a和/或下刀片150b的刀片750 的多个视图。图7A显示了刀片750的顶视图。图7B显示了刀片750的底视图。图7C显示了刀片750的前视图。图7D显示了沿着直线7D-7D截取的图7C所示刀片750的横截面视图。图7E显示了沿着直线7E-7E截取的图7C所示刀片750的横截面视图。图7F显示了刀片750的侧视图。图7G显示了沿7G-7G截取的图7F所示刀片750的透视图。
刀片750优选地配置为在刀片750穿过管件例如图I所示管件118时进行刺穿、 捋刮、剪切和/或刮削。刀片750可以与图3A-3G所示刀片350类似，只是在本构造中，刀片750限定了不同的刀片形状。如图所示，刀片750设置有刺穿尖端(或突出部)300、一或多个刮刀(或刮刀)302、一或多个刀片切削表面306、一或多个槽(或凹部)304、加载表面308 和一或多个孔310。刀片650可以与图3A-3G所示刀片350类似，只是刮刀302和刺穿尖端300具有替代的形状。刀片750可以具有方形刺穿顶端700。刮刀302的平坦刺穿表面 702可以具有由此延伸的平坦壁部704。倾斜切削表面306可以在接合期间楔入管件中。
用于图7A-H所示刀片750的刺穿尖端300是方形刺穿顶端700。方形刺穿顶端 700可以具有平坦刺穿表面702。如图所不，平坦刺穿表面702是矩形表面，但是它可以具有任意形状。平坦刺穿表面702可以沿与管件118 (如图I所示)的纵轴大体上平行的方向从刀片750的顶部604向底部606延伸。两个平行刺穿壁704可以沿与刀片750的切削方向大体上平行的方向从平坦刺穿表面702朝向槽304延伸。两个平行刺穿壁704可以随着其朝向槽304延伸而从刀片750的顶部604向底部606延伸。平行刺穿台阶706可以配置成使方形刺穿顶端700在靠近槽304处过渡到切削表面306中。
方形刺穿顶端700可以配置成具有在刀片750接合管件(如图I所示)时首先接合管件118的平坦刺穿表面702。平坦刺穿表面702可以刺穿、压凹和/或进入管件118的一部分。方形刺穿顶端700可以分离和/或去除管件118的壁部的一部分。当刺穿顶端700 延伸超过刮刀302时，刺穿顶端700可以在刀片750的刮刀302接合管件118之前与管件接合。
图8A-8G显示了可用作图2A-2C所示上刀片150a和/或下刀片150b的刀片850 的多个视图。图8A显不了刀片850的顶视图。图8B显不了刀片850的底视图。图8C显示了刀片850的前视图。图8D显示了沿着直线8D-8D截取的图8C所示刀片850的横截面视图。图8E显示了沿着直线8E-8E截取的图8C所示刀片850的横截面视图。图8F显示了刀片850的侧视图。图8G显示了沿8G-8G截取的图8F所示刀片850的透视图。
刀片850优选地配置为在刀片850穿过管件例如图I所示管件118时刺穿、捋刮、 剪切和/或刮削管件118。刀片850可以与图3A-3G所示刀片350类似，只是在本构造中， 刀片850限定了不同的刀片形状。如图所示的刀片850设置有位于两个刺穿尖端(或突出部)803之间的反向尖端800。刀片850还设置有一或多个刮刀(或刮刀)302、一或多个刀片切削表面306、一或多个槽(或凹部)304、加载表面308和一或多个孔310。刀片850可以与图3A-3G所示刀片350类似，只是刮刀302和刺穿尖端300具有替代的形状。刀片850可以具有平坦的刮削前部807。刮刀302的平坦刮削前部807可以具有由此延伸的倾斜切削表面306。倾斜切削表面306可以在接合期间楔入管件中。
刺穿尖端300已经重新配置为反向刺穿顶端802。反向尖端800位于图8A_H所示刀片850的两个刺穿尖端300之间以形成反向刺穿顶端802。反向刺穿顶端802可以具有从反向尖端800以夹角α朝向刺穿尖端300延伸的两个反向表面804。夹角α可以是允许刺穿尖端300在反向尖端800接合管件之前或同时与管件接合的任何适当角度。两个反向表面804可以是矩形表面或者任何其它适当形状。
反向刺穿顶端802可以只延伸刀片850位于顶部604和底部606之间深度的一部分，如图所示，或者沿与管件118 (如图I所示)的纵轴一致的方向延伸整个深度。阶梯状刀片表面808可以从反向刺穿顶端802的平行顶部810和/或平行底部812伸出。平行顶部810可以位于顶面604以下一定距离处。平行底部812可以位于底面606以上一定距离处。
两个平行刺穿壁806可以沿与刀片850的切削方向大体上平行的方向从刺穿尖端 300朝向槽304延伸。平行顶部810和平行底部812可以从反向表面804的顶部604和底部606 (分别)朝向阶梯状刀片表面808伸出。
反向刺穿顶端802可以配置成具有在刀片850接合管件(如图I所示)时首先接合管件118的刺穿尖端803。刺穿尖端300可以在反向刺穿尖端800之前或大体上同时刺穿、 压凹和/或进入管件118的一部分。反向刺穿顶端802可以分离和/或去除管件118的壁部的一部分，直到刀片850的切削表面306、阶梯状刀片表面808和/或刮刀302接合管件 118为止。
图9-15显示了刀片150可以采用的其他形状的透视图。图9_15中的每个刀片可以与图3A-3G所示刀片350类似，只是具有不同的刀片形状。图9和10显示了具有“刮削和刺穿”轮廓的刀片。图9显示了具有平坦刮刀302和刺穿尖端300的刀片950。刮刀302 具有倾斜切削表面306。刮刀302在其上的一点具有突出部351。切削表面306可以沿刮刀 302的表面(和/或刀片950的其它部分)形成有例如小出口角Θ。小出口角Θ可以是例如小于大约30度的小角度。切削表面306也可以具有倾斜(或刀片)角Y。刺穿尖端300 限定具有顶角f的刺穿尖端(或刺穿顶端)314。刀片950具有刀片主体，所述刀片主体具有沿其底侧的基座350。
图10与图9类似，只是出口角Θ增大并且刺穿尖端300进一步凹入。在图10中， 显示了具有刺穿尖端300和刮刀302的刀片1050，所述刺穿尖端具有槽304。刮刀302具有切削表面306，其具有尖锐出口角Θ。尖锐出口角Θ可以是大于大约30度并小于大约 90度的大角度。
图11显示了具有锯齿状刺穿轮廓的刀片1150。在图11中，刀片1150具有带槽 304的刺穿尖端300，刮刀302和锯齿边缘1100。所示的锯齿边缘1100在刺穿尖端300每侧上沿着切削表面306位于刀片1150上。然而，锯齿边缘1100可以位于任意切削表面306 上。锯齿边缘1100可以具有用于接合和切割管件118的多个锯齿顶端(或锯齿部)1102。 还如图11所示，刮刀302可以具有面向刺穿尖端300的出口角Θ。出口角Θ可以是例如大约45度。还如该图所示，切削表面306可以沿着刀片1150的整个前表面延伸并且具有沿着整个前表面的切削角Y。
图12显示了具有平坦顶端和平坦刺穿轮廓的刀片1250。刀片1250具有延长的刺穿尖端300和平齐刮刀302。在图12中，刀片150的刺穿尖端300具有平坦刺穿顶端1200、 靠近平坦刺穿顶端1200的刀片切削表面306、顶端接合部1202、顶端切削角Ψ和平坦前部 1206。如图所示，平坦刺穿顶端1200具有配置成与管件118 (如图I所示)接合的矩形轮廓，但是它可以具有任何形状，诸如方形、圆形、多边形等。平坦刺穿顶端1200可以位于刀片1250的一部分上，其从平台前部1206朝向刀片1250的加载表面308的后面延伸。
如图所示，顶端接合部1202沿着平坦刺穿顶端1200的长度大体上彼此平行地延伸，但是，他们可以形成角度(未显示)。顶端接合部1202可以与平坦前部1206成侧切削角 Δ并且可以具有位于其上的刀片切削表面306。侧切削角Λ可以具有用于切割管件118 (如图I所示)的任何适当角度。一系列切削表面306示出为从平坦刺穿顶端1200以各种角度伸出。
刮刀302示出为平面，其具有与加载表面308平行的O度出口角Θ。刮刀302具有在其上以刀片切削角Y延伸的切削表面306。切削表面306的刮刀切削角Y可以沿着刮刀302和/或刀片1250保持不变。平坦前部1206也可以具有相同的切削角Y。
图13显示了具有拉刀状尖端轮廓的刀片1350。刀片1350具有延长的刺穿尖端 300和平齐刮刀302。在图13中，刀片1350还具有沿着刀片1350的整个前部表面的刀片切削表面306，拉刀槽1300，拉刀肩部1302，拉刀部1304，出口槽1306和平坦前部1316。刮刀302示出为平面，其具有与加载表面308平行的O度出口角Θ并限定平坦前部1316。平坦前部1316可以与这里描述的平坦前部类似。刮刀302具有在其上以刀片角Y延伸的切削表面306。切削表面306的刀片角Y可以沿着刮刀302和/或刀片1350保持不变。
刺穿顶端300在每侧具有刀片切削表面306，其从刺穿顶端300的顶端314以顶角Φ向拉刀槽1300延伸一定距离。在拉刀槽1300处，刀片切削表面306的顶角Φ变为顶角Φ’以形成角状刀片台阶1308。角状刀片台阶1308终止于拉刀部1304，其中，刀片切削表面306的夹角再次变为顶角Φ 〃以形成位于拉刀部1304处的刀片切削表面306。刀片切削表面306可以从拉刀肩部1302沿着拉刀部1304延伸到出口槽1306。出口槽1306可以是从拉刀部1304到平坦前部1316的刀片切削表面306的连续曲面。
图13所示刀片1350还可以具有阶梯状刀片前部1310。阶梯状刀片前部1310可以划分刀片1350的深度D，从而形成下平台1311和上平台1317。下平台1311位于刀片切削表面306的顶部边缘1319和第二刀片切削表面1312的底部边缘1315之间。第二刀片切削表面1312可以具有与刀片切削表面306类似的斜度，或者具有不同的斜度。进一步地， 第二刀片切削表面1312可以与刀片切削行程的方向垂直或大体上垂直。上平台1317从切削表面1312向加载表面308延伸。可以不同角度设置一或多个平台和/或肩部。
图14显示了在槽轮廓上具有平衡的顶端和捋刮工具的刀片1450。刀片1450具有刺穿尖端300和刮刀302，其间具有倾斜槽304。在图14中，刀片1450具有平衡顶端1400， 其具有圆角尖端1402和位于圆角尖端1402每侧上的相等斜角1404。圆角尖端1402可以是半圆柱形鼻部，其形成在刀片1450的刺穿尖端300的前部。半圆柱形鼻部可以沿与刀片切削方向垂直或大体上垂直的方向抬升或延伸。斜角1404可以从鼻部末端1406向刀片顶部1408和/或刀片底部1410同等地延伸以提供圆角尖端1402处的平衡。圆角尖端1402 可以沿着斜角边缘1412延伸，直到在槽304处到达刀片切削表面306为止。
刀片1450还具有刀片切削表面306，其可以位于槽304处。槽304可以沿与切削方向相反的方向延伸以在刀片1450的每端形成刮刀302。刮刀302在其末端具有突出部 351。每个切削表面306从突出部351以出口角Θ沿着刮刀302的内表面延伸。沿着槽 304的切削表面306可以具有刀片角Y以限定沿着刀片1450的一部分的捋刮部。在该捋刮构造中，可以使用槽处的倾斜切削表面306穿过管件118进行捋刮。
图15显示了具有平衡顶端和没有捋刮轮廓的刀片1550。刀片1550设置有突出部 300和刮刀302，具有位于其间的垂直槽304。在图15中，刀片1550具有平衡顶端1400，其具有锋利尖端1500和位于锋利尖端500的顶侧和底侧上的相等斜角1404。刀片1550还具有沿着刀片切削表面306的槽304，槽304具有垂直表面1502。锋利尖端1500可以是形成在刀片1550前部的角状鼻部。角状鼻部可以沿与刀片切削方向垂直或大体上垂直的方向延伸。相等斜角1404可以从锋利尖端1500延伸到刀片顶部1408和/或刀片底部1410。 锋利尖端1500可以沿着斜边1412延伸，直到在槽304处到达刀片切削表面306为止。
槽304可以朝向切削方向向回延伸以在刀片1550的每端形成刮刀302。刮刀302 在其末端具有突出部351。每个切削表面306从突出部315以出口角Θ沿着刮刀302的内表面延伸。沿着槽304的垂直表面1502可以与刀片1550的顶面1504垂直或大体上垂直。 与图14所示刀片1450的倾斜切削表面306不同，刀片1550的垂直表面1502限定了无捋刮构造，其中，可以使用槽处的垂直切削表面1502推压在管件118上。
图16A-16J显示了刀片150 (或者这里任何其它刀片，诸如图1_15所示刀片)可能采用的形状的多个视图。每个附图显示了可以用于刀片的多种刀片轮廓1650a-j。刀片轮廓1650a-j均具有由给定刀片的刺穿尖端300、刮刀302、凹部304和刀片切削表面306限定的前表面1615a-j。刮刀302均具有用于与管件(例如，图1_2C中的118)接合的刮削前部1604a-j。图16A-16J中每个刀片轮廓1615a_j上的虚线1600显示了刀片切削表面306 可位于的位置。切削表面306可以位于刀片前表面的一部分或全部上。
刀片的刮刀302可以配置有各种形状。图16A显示了具有刮刀302、刺穿尖端300 和出口角Θ的刀片轮廓1650a。利用该刀片轮廓1650a，刮刀302在刺穿尖端300之前接触管件。刮刀302的出口角Θ给刮刀302提供了限定突出部351的尖锐刮削前部1604a，所述突出部具有与刺穿尖端300类似的刺穿性能。图16B显示了具有刺穿尖端300、刮刀302 和U形刮削前部1604b的刀片轮廓1650b。U形刮削前部1604b可以在突出部351和刮削前部端点1605之间沿着刮刀302。图16C显示了具有刺穿尖端300和平坦刮削前部1604c 的刀片轮廓1650c。图16D显示了具有刺穿尖端300和从刮削前部1604d到刺穿尖端300 的连续弯曲前表面1615d的刀片轮廓1650d。在本构造中，刮刀302具有用于与管件118接触的弯曲形状。
突出部300和刮刀302也可以构造为给凹部304提供各种形状。图16E显示了具有刺穿尖端300的刀片轮廓1650e，所述刺穿尖端具有在刺穿尖端300和刮刀302之间延伸的平坦槽304和平坦刮削前部1604e。图16F显示了具有刺穿尖端300和从平坦刮削前部 1604f到刺穿尖端300的连续弯曲刀片边缘1615f的刀片轮廓1650f。如本构造所示，刮刀 302的多个内壁1608可以一起倾斜。
图16G-16I显示了阶梯状构造。图16G显示了具有刺穿尖端300、平坦刮削前部 1604g和平坦阶梯状前部1606的刀片轮廓1650g。平坦阶梯状前部1606可以给刮削前部 302提供用于接合管件的附加接触面。图16H显示了具有刺穿尖端300、平坦刮削前部1604h和平坦阶梯状前部1606的刀片轮廓1650h，其中，内壁1608位于平坦刮削前部1604h和平坦阶梯状前部1606之间。内壁1608可以形成与图16A所示突出部351类似的尖端1610。 图161显示了具有刺穿尖端300、平坦刮削前部1604i和多个平坦阶梯状前部1606的刀片轮廓1650i。如这些附图所示，一或多个平坦或角形阶梯可以设置在刮刀302的内表面(或壁部)1608上。
刺穿尖端300也可以配置成具有各种形状，诸如锯齿或阶梯。图16J显示了具有刺穿尖端300、平坦刮削前部1604 j和位于刺穿尖端300和槽304之间的多个阶梯状或锯齿状切削边缘1612的刀片轮廓1650j。锯齿状切削边缘可以为圆角或尖形，如图所示。同样如图所示，刺穿尖端300可选地比刮刀302延伸地更长。
图17、18A-18C和19A-D为与管件118接合的各种刀片150、150a、150b的示意性顶视图，部分剖视。出于描述目的，刀片可以示意性地示出为位于管件的相对侧上，但是也可以沿着管件118位于不同高度处，使得上刀片150a在下刀片150b上方经过，如图2A和 2B所示。
图17是显示了在接合之前刀片150在管件118附近位置的示意图。刀片150可以与另一刀片(或多个刀片)结合使用，但是出于描述目的只示出了单个。如图17所示，刮刀302可以与管件118的外部1725接合，刺穿尖端300可以与管件118的中心部1723接合。如虚线所示，突出部351与管件118从刺穿尖端接合距离W。在一些情况下，刀片150 可以配置为使得刮刀302不移动穿过管件118。例如，宽度W可以大于管件118的半径，使得管件118在刮刀302之间经过。
图18A-18B显示了从其相对侧与管件118接合的一对不同的刀片150a、150b。如这些附图所示，突出部300可以相对于刮刀302在不同的时间与管件118接触。如图18A所示，刀片150a的刮刀302在刺穿尖端300之前与管件118接触。刀片150b的刮刀302与刺穿尖端300同时与管件118接触。这些附图进一步显示了刺穿尖端300和刮刀302在其刺入管件时的刺穿作用。可以设置一或多个刺穿尖端、突出部和/或尖端以在期望时间有选择地刺穿管件的不同部分。可以选择第一刀片150a的刺穿作用以与第二刀片150b的刺穿作用相配合。
图18B显示了与管件118接合的另一对不同的刀片150a、150b。如这些附图所示， 刀片150b可以与没有刺穿尖端、突出部和/或尖端的刀片150a匹配。刀片150b示出为与图17B所示刀片150b相同，但是也可以是任意刀片。刀片150a具有刮刀302，所述刮刀在其间具有单个凹部304以在切断操作期间支撑管件118。刀片150a的凹部304可以配置为将管件118定位在与刀片150b进行最佳接触的期望位置。同样如图18B所示，刮刀302可以定位成与管件118接合或不接合。
尽管图17-18B描述了位于管件118周围特定位置的特定刀片，但应当理解，这里所述刀片的任意组合可以作为上和/或下刀片150a、150b进行使用和定位。另外，为切断给定管件的期望部分，可以设置选定刀片的尺寸。
上和下刀片150a、150b可以使用相同的刀片。可选地,刀片150a、150b可以不同。 例如，如图17所示，上刀片150a可以具有如图16A所示形状，下刀片150b可以具有如图16G 所示形状。在一些情况下，有利地是，一个刀片150具有刺穿尖端300，另一个刀片150b具有在操作期间与所述刺穿尖端相对定位的凹部304，如图18B所示。
图19A-19B显示了可由刀片150a、150b切断的管件118的剪切区域的横截面视图。在传统BOP中，剪切刀片可以一次剪切管件118的整个横截面。图19A-D中的刀片150a 和150b配置成在多阶段过程中将材料从管件118中去除。随着刀片150a和150b去除和 /或移除管件118的多个部分，直到管件118切断为止，而进行多阶段过程。可以利用在不同的时间和/或使用刀片150a和150b的不同部分去除和/或移除管件118的多个部分以减小B0P108切断管件118所需作用力。
为描述目的，图19A-19D显示了管件118分成多个部分。中心(或初始)接合部分 1900可以是管件118的靠近刀片150a和/或150b的刺穿尖端300的部分。为描述目的， 刀片150b以暗线描绘以显示刀片150a在其穿过管件118刺穿和捋刮时的操作。中心接合部分(或中心部)1900可以是管件118的其中刺穿尖端300与管件118接合的部分。中间接合部1902可以位于中心接合部分1900的任意一侧。中间接合部1902可以与槽304接合。外部接合部分1904 (或外部)可以位于管件118的两侧，偏离中心接合部分1900。外部接合部分1904可以与槽304和/或刮刀302接合。
刀片150a、150b的接触面可以由几何形状限定。刀片150a、150b可以配置为有选择地穿过管件118以减小切断工艺期间的剪切力。如图19A、19C和19D所示，槽304可以与中间和外部接合部分1902和1904接触。另外，刺穿尖端300可以定位成在槽304和/ 或刮刀302接触管件118之前、期间或之后与中心接合部分1900接合。刺穿尖端300可以相对于刮刀302和槽304定位，以使得外部接合部分1904可以在中间接合部1902、1904与槽304接合之前、期间或之后接合。
如图19A和19B所示，刀片150a、150b可以定位在用于与管件118的不同部分接触的位置。图19A的刀片150a定位成与中心接合部分1900接合。如图19B所示，刺穿尖端300可以错开或偏离管件的中心部(或中心接合部分1900)。刺穿尖端300、刮刀302和凹部304可以配置成与管件的期望部分接触以实现期望的接触位置和切断管件118。
图19C和19D显示了刀片150a接合管件118和去除管件的位于中心接合部分1900 的部位(或部分)。如图19A和19B所示，刀片150a具有刺穿尖端300。然而，应当认识到， 刀片150b可以从刀片150a的相对侧接合管件并执行相同的刺穿、捋刮和切断功能以从管件118的两侧提供切断。
可以使用刀片150a的刺穿尖端300刺穿中心接合部分1900。如图所示，部分1900 处的材料块可以从管中去除。刀片150穿过管件118推进并沿着凹部304接合中间接合部 1902。当凹部304接触管件118时，它们穿过管件118捋刮并且将材料从管件去除。刀片 150a可以继续推进到管件118中并且沿着中间和外部接合部分1902、1904楔入以切断管件 118,或者直到管件118分离为止。
可以使用类似或不同的刀片150a和150b在相对侧上接合管件118。相对的刀片 150a、150b可以在操作期间完全切穿管件118。相对的刀片150a、150b可以可选地穿过管件118的一部分刺穿、捋刮和/或切割，并且剩余部分可以自行破坏和分离。管件118可以在处理期间可选地处于张力和/或扭矩之下以方便切断。
尽管只显示了某些部分，但应当认识到，每个部分都可以分成更小的部分。进一步地，刀片150a和/或150b的任何部分都可以配置成根据需要与部分1900、1902和/或 1904接合。在一些情况下，当刀片150a和/或150b可以接合管件118时，刺穿尖端可以刺穿和/或去除管件118的一部分并且刮刀304可以穿过管件118捋刮，直到管件通过使刀片150a、150b完全穿过管件118进行剪切或者直到管件破坏和分离为止。
在操作中，刀片150a和/或150b的刺穿尖端300可以与初始接合部分1900接合。 刀片150a和/或150b的槽204随后去除和/或移除初始接合部分1900的剩余部分。刀片150a和/或150b的槽304随后可以与辅助接合部分1902接合。槽304可以随后去除和/或移除中间接合部1902或其一部分。当刀片150a和/或150b继续沿切削方向移动时，刀片150a和/或150b可以切断管件118的外部接合部分1904，从而切断管件118。刀片150a和/或150b可以配置成在不同时间与这里描述的任何部分接合。例如，刀片150a 和/或150b可以首先与辅助接合部分1902接合，随后与初始接合部分1900和/或最终接合部分1904接合。
图20A-20D显示了图19中的管件118的一部分，其具有已经被例如图20G和20H 所示刀片150a和/或150b接合和切断的工具接头2000。这些附图显示了切成如图2C所示上部118a和下部118b的管件118的不同视图。为描述目的，图20A和20B显示了叠放在一起的上部和下部118a、b。图20A和20B分别显示了上部和下部118a、118b。图20E和 20F显示了初始接合部分1900的去除部分和/或部位(或块)在从图20A-20D所示工具接头2000上去除之后的视图。尽管去除的初始接合部分1900显示为一个去除的片或块，但是它可以采取任何适当的形式。例如，初始接合部分1900可以成若干块，可以不从工具接头上拆下，可以分成两块，可以移除等。图20G和20H显示了用于切断工具接头2000的刀片150a和/或150b的实例。可以使用这里描述的任何刀片150切断工具接头2000。
在管件118特别厚例如厚度为8. 5〃 (21. 59cm)或以上并且壁厚大于大约1〃 (2. 54cm)的情况，诸如工具接头的情况下，刀片所用剪切力会非常大。通过使用这里提供的构造沿着刀片分配作用力，可以使用刺穿尖端300刺穿管件118和去除金属块，诸如图 20E-20F所示初始接合部分1900。切削表面306可以穿过管件118进行捋刮以去除由刀片移除的管件部分并移动穿过管件118的剩余部分，诸如中间接合部分1902和/或最终接合部分1904。在刮刀302接触管件118的情况下，也可以使用刮刀302穿过管件118的最终接合部分1904进行刺穿和/或捋刮，如图20A-20D所示。根据所选择的几何形状(例如参见图16A-J所示刀片轮廓)，接触和/或刺穿的初始点可以改变。
在图20A-20D中，工具接头2000显示为具有其切断的工具接头部分2001，从而显示所用刀片150a和/或150b切断工具接头2000的切割原理。初始接合部分1900已经与刺穿尖端300接合并且通过刀片150a和/或150b从工具接头2000上去除，如图20A-20B 中的工具接头2000中的孔2002所示。辅助接合部分1902已经通过刀片150a和/或150b 的凹部304部分去除和/或移除，如从工具接头2000上去除的半圆形楔块2003所示。最终接合部分1904与凹部304和/或刮刀302接合并且可以从其上去除相当少的材料，并且通过切断或通过管件118的破坏而形成切割线2005。
图21A显示了对于由例如刀片150a和/或150b切断的管件118(如图I所示)而言，作用力(F)与时间(t)的曲线图2100。施加给刀片150a和/或150b上的作用力(F)位于曲线图的Y轴上，使用刀片150a和/或150b进行切断的时间(t)位于曲线图的X轴上。
曲线图2100显示，刀片150a和/或150b中的作用力F随时间t增加，直到初始接合部分1900被刀片150a在初始刺穿点2106初始刺穿(或去除和/或变形)为止。在突破初始刺穿点2106之后(例如，当初始接合部分1900如图19B所示去除时)，刀片150a和 /或150b中的作用力F可以随时间急剧下降，直到相对的刀片150b接合相对的初始接合部分1900为止。当相对的刀片150b已经如2106处所示去除初始接合部分1900时，第二接合部分1902如辅助接合点2108所示由每个刀片150a、150b接合。当刀片150a和/或 150b开始穿过辅助接合部分1902 (例如，如图19C所示)进行捋刮(和/或切割，刺穿，和/ 或剪切)时，作用力F随时间t增大。当管件118的部分由刀片150a和/或150b去除和/ 或移除时，作用力F随时间t增大和减小，直到管件118如切断点2110所示被切断为止。
图21B显示了与由图2所示刀片150a和150b切断的若干薄壁管件相比，就由传统剪切刀片(未显示)切断的若干薄壁管件而言的作用力与时间关系的曲线图2120。传统剪切刀片分别由作用力与时间关系图2120上的三个传统剪切刀片曲线2111a-c表示。刀片150a和/或150b分别由作用力与时间关系图2120上的三个刀片曲线2113d-f表示。
传统剪切刀片一次切断管件的整个剪切区域。如图所示，当传统剪切刀片剪切薄壁管件时，利用传统剪切刀片切断薄壁管件所需作用力F、施加给刀片的作用力随时间不断增大。传统剪切刀片中的作用力可以增大，直到分别达到最大传统刀片作用力2112a_c并且切割薄壁管件为止。
刀片150a和/或150b可以刺穿、捋刮、切割、剪切、移除和/或去除管件彼此独立的部分。如图所示，刀片150a和/或150b切断薄壁管件所需作用力、刀片150a和/或150b 的作用力可以增大和减小，直到达到最大刀片作用力2114d-f并且切断薄壁管件为止。因此，利用传统剪切刀片切断管件118所需作用力远大于利用刀片150a和/或150b切断管件118所需作用力F。进一步地，传统剪切刀片不能剪切厚壁管件和/或工具接头2000。
图22A和22B显示了切断管件的方法2200a和2200b。方法2200a包括使BOP围绕井眼管件定位(2280) (Β0Ρ具有可滑动地定位在其中的多个闸板)，给每个闸板设置刀片 (2282 )，利用刀片的刺穿尖端的顶端在管件中刺穿出孔(2284)，和利用刀片的切削表面穿过被刺穿的管件进行捋刮(2286 )。
方法2200b包括使BOP围绕井眼的管件定位(2281)，BOP具有可滑动定位在其中的多个闸板(防喷器具有可滑动定位在其中的多个相对的闸板和由多个相对的闸板承载的用于与管件接合的多个刀片)，利用至少一个刀片的刺穿尖端刺穿管件使得管件的一部分从管件去除(2283)，和利用至少一个刀片的切削表面穿过管件进行捋刮以去除管件材料 (2285)。
可以利用切削表面和/或刮刀进行任一方法的捋刮。还可以使用切削表面在管件中刺穿出孔。可以按照任意顺序一起使用、重复和/或执行任一方法的步骤。
本领域技术人员应当认识到，对于自动/自发应用而言，这里公开的技术可以通过配置有执行期望功能的软件进行实施。这些方面可以通过对具有适当硬件的一或多个适当的通用计算机进行编程实现。编程可以通过使用可由处理器读取的一或多个程序存储装置和对可由计算机执行的用于执行这里描述的操作的一或多个指令程序进行代码化实现。程序存储装置可以例如采取以下形式，一或多个软盘；光盘只读存储器或其它光盘; 固定存储芯片(ROM);和本领域众所周知或随后研发出的其它类型。指令程序可以是“目标代码”，即，可由计算机差不多直接执行的二进制形式；在执行之前需要编译或解释的“源代码”;或者诸如部分编译代码的一些中间类型。程序存储装置和指令编码的具体形式在这里并不重要。本发明还可以配置为在现场单独执行所述功能(经由适当的硬件/软件)和/或经由扩展通信(例如，无线、因特网、卫星等)网络进行远程控制。
尽管已经参考各种实施和开发对实施例进行了描述，但应当理解，这些实施例是说明性的，本发明的范围不限于此。许多变化、变型、添加和改进是可能的。例如，这里显示的任何刀片可以与这里显示的其他形状的刀片和/或传统刀片结合使用。进一步地，所有刀片可以具有可更换顶端400。刺穿尖端300可以延伸超过刀片切削表面或者向后凹入。 刺穿尖端300可以为圆角或尖形。凹部可以为圆角、方形或其它几何形状。
对于这里描述为单个情况的部件、操作或结构而言，可以提供多种情况。通常，示例性构造中的结构和单个部件具有的功能可以组合结构或部件的方式实施。类似地，结构和单个部件具有的功能可以单个部件的方式实施。这些和其它变化、变型、添加和改进可以落入本发明的范围之内。
权利要求
1.一种用于切断井眼的管件的方法，所述井眼穿透地下地层，所述方法包括 使防喷器围绕管件定位，所述防喷器具有可滑动定位于其中的多个闸板和由所述多个闸板承载以接合管件的多个刀片； 利用所述多个刀片中的至少一个刀片的刺穿尖端刺穿管件，以使得管件的一部分从管件去除；和 利用所述多个刀片中的至少一个刀片的切削表面穿过管件进行捋刮。
2.如权利要求I所述的方法，还包括持续推进多个闸板直到管件切断为止。
3.如权利要求I或2所述的方法，其中，在捋刮步骤中，推进切削表面直到管件剪断为止。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其中，在刺穿步骤中，刺穿尖端刺穿管件的中心接合部。
5.如权利要求1、2或3所述的方法，其中，在刺穿步骤中，刺穿尖端刺穿管件的中间接合部。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，在捋刮步骤中，切削表面移动穿过管件的中间接合部。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，在捋刮步骤中，切削表面移动穿过管件的外部接合部。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，所述多个刀片进一步包括一对刮刀，所述方法进一步包括使一对刮刀中的至少一个移动穿过管件的至少一部分。
9.如权利要求8所述的方法，其中，在移动穿过步骤中，一对刮刀中的至少一个移动穿过管件的外部接合部。
10.如权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，多个刀片包括上刀片和下刀片，所述方法进一步包括使上刀片在下刀片上方移动穿过管件。
11.一种用于切断井眼的管件的方法，所述井眼穿透地下地层，所述方法包括 使防喷器围绕管件定位，所述防喷器包括可滑动定位于其中的多个闸板，多个闸板中的每一个承载刀片，每个刀片包括 刀片主体，所述刀片主体在其面向管件的一侧具有前表面，所述刀片主体包括 沿着前表面的至少一部分的切削表面；和 沿着前表面的刺穿尖端，所述刺穿尖端具有超过切削表面延伸一定距离的尖部； 利用刀片的刺穿尖端刺穿管件，以使得管件的一部分从管件去除；和 利用刀片的切削表面穿过管件进行捋刮。
12.如权利要求11所述的方法，其中，在捋刮步骤中，推进切削表面直到切削表面切断管件为止。
13.如权利要求11或12所述的方法，其中，在捋刮步骤中，推进切削表面直到管件剪断为止。
14.如权利要求11、12或13所述的方法，其中，在刺穿步骤中，刺穿尖端刺穿管件的中心接合部。
15.如权利要求11、12、13或14所述的方法，其中，在捋刮步骤中，切削表面移动穿过管件的中间接合部。
16.如权利要求11-15中任意一项所述的方法，其中，在捋刮步骤中，切削表面移动穿过管件的外部接合部。
17.如权利要求11-16中任意一项所述的方法，其中，刀片主体进一步包括沿着刀片主体的前表面的一对刮刀，一对刮刀中的每一个分别位于尖部的每侧，所述方法进一步包括使一对刮刀中的至少一个移动穿过管件的至少一部分。
18.如权利要求17所述的方法，其中，在穿过步骤中，一对刮刀中的至少一个移动穿过管件的外部接合部。
19.一种用于切断井眼的管件的方法，所述井眼穿透地下地层，所述方法包括 使防喷器围绕管件定位，所述防喷器具有可滑动定位于其中的多个闸板和由所述多个闸板承载以接合管件的多个刀片；和 穿过管件推进多个刀片，这通过以下方式进行利用多个刀片中的至少一个刀片的刺穿尖端刺穿管件，以使得管件的一部分从管件去除，并且利用多个刀片中的至少一个刀片的切削表面穿过管件进行捋刮，直到管件切断为止。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述多个刀片进一步包括一对刮刀，推进步骤进一步包括使一对刮刀中的至少一个移动穿过管件的至少一部分。
21.如权利要求20所述的方法，其中，推进步骤进一步包括通过利用一对刮刀刺穿管件而穿过管件推进多个刀片。
22.如权利要求19、20或21所述的方法，其中，多个刀片包括上刀片和下刀片，上刀片在下刀片上方穿过管件移动一定距离。
全文摘要
本发明提供了一种用于切断井眼的管件的方法。该方法包括使防喷器(108)围绕管件(118)定位，所述防喷器具有可滑动定位于其中的多个闸板(24)和由所述闸板承载以接合管件的多个刀片。该方法进一步包括利用至少一个刀片的刺穿尖端(300)刺穿管件，以使得管件的一部分从管件去除，并且利用至少一个刀片的切削表面(306)穿过管件进行捋刮。
文档编号E21B33/06GK102985637SQ201180034756
公开日2013年3月20日 申请日期2011年5月27日 优先权日2010年5月28日
发明者F·B·斯普林格特, E·T·恩斯利, C·D·约翰逊, S·E·彼得斯 申请人:国民油井华高有限合伙公司