专利名称：具有剪切刃部的防喷器和方法
技术领域：
本发明整体涉及油田设备。更具体地，本发明涉及防喷器。
背景技术：
在气井和油井中，有时候需要剪切设置在其中的管状构件，并且密封钻井孔以防止由于地下压力产生爆炸或其它事故。通常，执行这种功能的油田设备被称为防喷器(“BOP”)。BOP具有本体，该本体通常作为BOP叠堆中的设备安装在井上方。典型的BOP具有本体，该本体具有通孔，钻管或其它管状构件可以延伸穿过该通孔。一对闸板从孔的相对两侧相对于该通孔以某个非平行角度(一般是垂直的)延伸。闸板能够在导向槽中相对于该通孔以非平行角度沿轴向移动。在闸板的外端部处连接到本体的一对致动器使得闸板沿着导向槽移动，并且关闭或剪切设置在它们之间的钻管。根据防喷器的类型，不同类型的刃部可以与闸板联接，并且通常包括“管”、盲点或剪切刃部。具有刃部的闸板具有一个或多个密封表面，该密封表面密封包括相对闸板的物体。例如，剪切刃部通常处于稍稍不同的高度处，使得一个剪切刃部稍稍在下方超过另一个剪切刃部，以引起在闸板之间设置的管或物体的剪切作用。在剪切之后，闸板上的密封表面可以彼此密封，使得井中压力被容纳且被防止逸出到钻井孔外。在典型的BOP中，剪切刃部通常为“V形”，其接触设置在BOP的通孔开口中的管状构件的外周边点，使相对的V形刃部之间的管状构件变形，并且从在V形刃部之间的侧向外边缘处开始剪切管状构件。通常，剪切刃部不延伸到BOP通孔的外周边。外周边被留作用于密封构件和支撑该密封构件所需的结构，以容纳钻井孔压力。从而，如果管状构件在通孔中偏心，那么剪切刃部可能绕过管状构件，而不会剪切该管状构件。另外，被绕过的构件可能倒在剪切刃部之间，损坏剪切刃部或至少阻碍剪切刃部的进一步的运动。典型的BOP中的另一个难题在于收回剪切的管状构件(也被称为“鱼”)的能力。通过初始在剪切刃部之间使管状构件变形为基本上变平的形状，然后用BOP剪切管状构件，来形成鱼。变平的鱼的周长等于之前的管状构件的周长。然而，越过BOP的变平的鱼的宽度比管状构件的之前的直径宽，因为变平的鱼的深度比之前的直径小。有时，鱼可能难以收回或者可能在试图收回的过程中被卡住。
因此，仍然需要改进的防喷器，以对中和剪切贯穿设置的管状构件。
发明内容
本发明提供具有闸板的防喷器(BOP)系统，该闸板具有剪切刃部，该剪切刃部具有剪切刃部轮廓，以剪切设置在BOP通孔中的管状构件。剪切刃部轮廓可以包括对中成形表面和一个或多个应力集中器，在一些实施例中，该对中成形表面相对于BOP中的导向槽的中心线是不对称的，闸板沿着该导向槽绕通孔关闭和打开通孔。应力集中器和对中成形表面可以沿着导向槽在闸板行程的中心线的相对两侧上沿侧向与闸板行程的中心线偏移。一个剪切刃部上的轮廓可以与相对的剪切刃部轮廓不同。另外，剪切刃部轮廓可以以一个或多个大半径弯曲。对中成形表面可以沿纵向比应力集中器更远地延伸到通孔中。在至少一个实施例中，联接到第一闸板上的第一剪切刃部具有剪切刃部轮廓，并且联接到相对的第二闸板上的相对的第二剪切刃部具有镜像的剪切刃部轮廓，其中应力集中器和对中成形表面相对于闸板行程的中心线与第一剪切刃部的取向颠倒。另外，闸板可以包括心轴，该心轴具有心轴轮廓，该心轴轮廓在与剪切刃部轮廓不同的高度处延伸到通孔中。心轴轮廓接纳管状构件的与相对剪切刃部相对的部分。心轴轮廓提供一表面，以用于管状构件绕该表面变形，并且减小BOP通孔中分开的管状构件的整体侧向宽度，从而允许从BOP收回变形的分开的管状构件。
图1A为防喷器的示意性剖视图，该防喷器具有一个或多个致动器，闸板联接到致动器。图1B为图1A的防喷器中的具有示例性剪切刃部表面的剪切刃部的详细示意性侧首1J视图。图1C为图1A的防喷器中的具有可选示例性剪切刃部表面的剪切刃部的详细示意性侧剖视图。图2为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有管状元件和闸板的BOP通孔，闸板具有剪切刃部和心轴，剪切刃部具有剪切刃部轮廓，心轴具有心轴轮廓。图3为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭和使管状构件对中。图4为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭和使管状构件进一步对中。图5为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭和使管状构件进一步对中。图6为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板关闭且管状构件在剪切刃部轮廓之间对中。图7为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有大管状元件和闸板的BOP通孔，闸板具有剪切刃部，剪切刃部具有剪切刃部轮廓。图8为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板关闭。图9为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭和使管状构件对中和变形。图10为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭和使管状构件进一步对中和变形。图11为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭、剪切管状构件和使管状构件进一步变形。图12为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部
轮廓关闭、进一步剪切管状构件和使管状构件进一步变形。图13为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了关闭的闸板，其中管状构件在最终变形条件下通过心轴和心轴轮廓被剪切。图14为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。图15为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。图16为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。图17为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。图18为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。图19为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。
具体实施例方式上述附图和以下特定结构和功能的书面描述并不是用来限制申请人已经发明的范围或所附权利要求的范围。相反，附图和书面描述是用来教导本领域技术人员制造和使用请求专利保护的本发明。本领域技术人员将会理解，为了清楚和理解起见，以下并未描述本发明的商业实施例的全部特征。本领域技术人员还将会理解，结合本发明的各个方面的实际商业实施例的开发将需要许多具体实施决策来实现开发者的最终商业实施目标。这样的具体实施决策可以包括且可能并不限于，符合系统相关的、商业相关的、政府相关的和其它限制，这些限制可能时常由特定实施、位置而改变。虽然在绝对意义上，开发者的努力可能是复杂且耗时的，然而这样的努力对于得益于本发明的本领域技术人员而言将会是例行任务。必须理解，本文所公开和教导的发明容许有许多和多种修改形式和替代形式。单数术语的使用(例如但不限于“一”)并不是用来限制对象的数量。另外，关系术语的使用(例如但不限于“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上”、“下”、“侧”等)在书面描述中用来清楚表示附图的具体基准，而并不是用来限制本发明或所附权利要求的范围。本文中带有后缀“A”和“B”的一些附图标记用来在合适时指定相同或类似元件的对应部分，并且这样的元件在本文中通常用没有后缀的数字表示。本发明提供具有闸板的防喷器(BOP)系统，该闸板具有剪切刃部，该剪切刃部具有剪切刃部轮廓，以剪切设置在BOP通孔中的管状构件。剪切刃部轮廓可以包括对中成形表面和一个或多个应力集中器，在一些实施例中，该对中成形表面相对于BOP中的导向槽的中心线是不对称的，闸板沿着该导向槽绕通孔关闭和打开通孔。应力集中器和对中成形表面可以沿着导向槽在闸板行程的中心线的相对两侧上沿侧向与闸板行程的中心线偏移。一个剪切刃部上的轮廓可以与相对的剪切刃部轮廓不同。另外，剪切刃部轮廓可以以一个或多个大半径弯曲。对中成形表面可以沿纵向比应力集中器更远地延伸到通孔中。在至少一个实施例中，联接到第一闸板上的第一剪切刃部具有剪切刃部轮廓，并且联接到相对的第二闸板上的相对的第二剪切刃部具有镜像的剪切刃部轮廓，其中应力集中器和对中成形表面相对于闸板行程的中心线与第一剪切刃部的取向颠倒。另外，闸板可以包括心轴，该心轴具有心轴轮廓，该心轴轮廓在与剪切刃部轮廓不同的高度处延伸到通孔中。心轴轮廓接纳管状构件的与相对剪切刃部相对的部分。心轴轮廓提供一表面，以用于管状构件绕该表面变形，并且减小BOP通孔中分开的管状构件的整体侧向宽度，从而允许从BOP收回变形的分开的管状构件。图1A为防喷器的示意性剖视图，该防喷器具有一个或多个致动器，闸板联接到致动器。所示的防喷器(“Β0Ρ”)为剪切BOP。B0P2包括防喷器本体4，该防喷器本体4具有限定了中心线7的通孔6。通孔6的尺寸形成为足以允许管状构件20大致与中心线7对准地穿过开口 6设置。B0P2还包括第一闸板10，该第一闸板10设置成在第一导向槽8中行进。第一导向槽8沿着导向槽中心线28设置，以用于闸板相对于通孔6的中心线7以非平行角度(通常以直角)行进。闸板10可以在导向槽8中移动，以朝向通孔6而关闭和离开通孔而打开，即图1A的视角左侧和右侧。相似地，第二闸板12沿着导向槽中心线28相对于通孔中心线7以非平行角度设置在第二导向槽9中。第一闸板10由第一致动器14致动。第一致动器14可以电气地、液压地、气动地或以其他方式操作。在所示的实例中，致动器活塞18通过引入的加压流体位移，以便使第一闸板10沿着导向槽中心线28移动而接合管状构件20。相似地，第二闸板12可以由第二致动器16致动，以使第二闸板12朝向中心线7移动。第一闸板10和第二闸板12接合管状构件20的侧面，当闸板朝向中心线7继续前进时压缩管状构件的横截面，并且当闸板彼此滑动时最终将管状构件分为至少两个部件，其中一个部件处于闸板上方，一个部件处于闸板下方。通常，闸板10、12包括剪切刃部21A、21B (共同为“21”)，该剪切刃部设置在闸板的前缘处以分开管状构件20。在其它图中描述剪切刃部的各种形状的详细情况。闸板10、12可以通过缩回展板离开通孔6而打开。图1B为图1A的防喷器中的具有示例性剪切刃部表面的剪切刃部的详细示意性侧剖视图。闸板10与剪切刃部21A联接，并且闸板12与剪切刃部21B联接。闸板10和12朝向彼此致动，并且限定了与它们各自的行进方向一致的剪切平面29。剪切刃部21彼此可以相同或不同，如本文所述。剪切刃部限定了剪切面，从而剪切刃部21A限定了剪切面23A，且剪切刃部21B限定了剪切面23B (总体上为“23”)。剪切面23A、23B分别包括剪切边缘25A、25B (总体上为“25”)，该剪切边缘通常具有小斜面，以更好地允许剪切刃部彼此接合并且在操作中彼此滑过。标准的常规剪切面23以倾角“ α ”成锥形离开前剪切边缘25。目的是剪切管状构件。从而，标准的常规轮廓形成有成锥形离开图1A所示的中心线7的大约15度的倾角，以用作传播剪切的刀片边缘。
出乎意料的是，发明人发现利用钝的表面而不是由倾角形成的尖锐边缘能更好地实施本发明，也就是用于剪切面的基本上垂直的倾角。据信(非限制性)，通过超过极限抗拉强度以及剪切强度，钝的表面(也许与本文其它特征组合)使得管状构件撕裂。然而，不管什么原因，发明人已经发现，基本上垂直的剪切面有利地在本文所述的BOP中起作用。术语“垂直的”用来指基本上。通常，剪切平面29与导向槽中心线28平行，原因是闸板10、12在接合管状构件20时与中心线28平行地移动。为此，术语“垂直的”可以变化从与剪切平面29成直角加或减10度的公差以及它们之间的任何角度或角度的一部分。图1C为图1A的防喷器中的具有可选示例性剪切刃部表面的剪切刃部的详细示意性侧剖视图。根据期望的垂直剪切面23，发明人还已经认识到，剪切面的垂直部分的长度可以是变化的，最小高度为剪切刃部21的通常高度“Hs”的50%。从而，在图1C所示的实施例中，剪切面23A可以包括第一部分66A，该第一部分与剪切平面29垂直，并且具有的高度H1为剪切刃部21A的高度Hs的至少50%。远离剪切平面29的第二部分68A可以从垂直角度变化加或减角度β。剪切刃部21Β可以与剪切刃部21Α不同。例如，图1B中的剪切刃部21Α可以用于图1C的剪切刃部21Β，并且其它实例可以是变化的。然而，为了在图1C进行示意性的说明，剪切刃部21Β也包括基本上垂直的第一部分66Β和从第一部分66Β改变某个角度的第二部分68Β。图2为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有管状元件和闸板的BOP通孔，闸板具有剪切刃部和心轴，剪切刃部具有剪切刃部轮廓，心轴具有心轴轮廓。闸板通常具有配合在BOP的导向槽内的宽度“W”。第一闸板10包括具有整体剪切刃部轮廓22Α的剪切刃部21Α。剪切刃部操作以剪切设置在BOP通孔6中的管状构件20。在至少一个实施例中，剪切刃部轮廓22Α包括至少一个应力集中器24Α和至少一个对中成形表面26Α。导向槽中心线28表示闸板在BOP中打开和关闭时运动的纵向线，并且通常穿过通孔6的竖直中心线7。术语“对中”指的是包括剪切刃部轮廓将管状构件在通孔中朝向导向槽中心线28且有利地朝向通孔6的中心线7推的趋势。一些元件在本文中描述为侧向的或沿侧向设置，以表示在整个导向槽上与导向槽中心线28成直角的方向。第一闸板10包括与对中成形表面26Α相邻的容纳臂30Α，容纳臂30Α具有端部32Α。第一闸板10还包括第二容纳臂34Α，该第二容纳臂处于中心线28的与容纳臂30Α相对的一侧上且与应力集中器24Α相邻，第二容纳臂34Α具有端部36Α。容纳臂30Α、34Α沿侧向朝向闸板10的边缘设置在导向槽中心线28外侧。第一成形表面38Α从第二容纳臂34Α朝向中心线28向内设置,第二成形表面40Α从第一成形表面向内设置且与应力集中器24Α相邻。应力集中器设置成沿侧向与中心线28相距距离“X”。对中成形表面26Α的大部分成形表面设置在中心线28的沿侧向与应力集中器24Α相对的一侧上。如果对中成形表面26Α为具有半径R的曲面，那么在至少一个实施例中，该曲面的中心点27Α可以处于中心线28的与应力集中器26Α相对的一侧上，与中心线相距距离“Y”。半径R可以是适合于剪切刃部目的的任何尺寸，并且在至少一个实施例中可以为闸板宽度“W”的至少20%，且进一步为闸板宽度的至少25%。图2所示的示例性剪切刃部轮廓22Α相对于中心线28是不对称的。为了相对于不对称描述的目的，剪切刃部轮廓22Α包括在中心线28的一侧上的第一部分33和在中心线的与第一部分沿侧向相对的另一侧上的第二部分35。在所示的实施例中，第一部分33包括应力集中器24A、第一成形表面38A、第二成形表面40A以及对中成形表面26A的一部分。第二部分35包括对中成形表面26A的其余部分。从而，相对于中心线28，各部分33、35在形状上彼此相对于中心线28是不对称的。第二闸板12可以具有剪切刃部21B，该剪切刃部21B具有剪切刃部轮廓22B。在至少一个实施例中，剪切刃部轮廓22B为剪切刃部轮廓22A的镜像，相对于中心线28与第一剪切刃部21A及其剪切刃部轮廓22B的取向颠倒。从而，剪切刃部轮廓22B包括至少一个应力集中器24B和对中成形表面26B、分别具有端部32B、36B的容纳臂30B、34B以及成形表面 38B、40B。虽然不限于这种情况，但是图2所示的示例性剪切刃部轮廓22B同样相对于中心线28是不对称的。为了相对于不对称描述的目的，剪切刃部轮廓22B包括在中心线28的一侧上的第一部分37和在中心线的另一侧(中心线28的沿侧向与第一部分相对的另一侧)上的第二部分39。在所示的实施例中，第一部分37包括应力集中器24B、第一成形表面38B、第二成形表面40B以及对中成形表面26B的一部分。第二部分39包括对中成形表面26B的其余部分。从而，相对于中心线28，各部分37、39在形状上相对于中心线28是不对称的。在传统上，已经使用对称V形剪切刃部。发明人已经发现，这种对称V形剪切刃部在使管状构件20在BOP的通孔中朝向中心线7对中方面效率较低或是无效的，如图1A所
/Jn ο对中成形表面26的形状可以形成为使得管状构件朝向中心线7运动。在至少一个实施例中，剪切刃部21中的至少一个可以是弯曲的。另外，成形表面26可以包括相对逐渐变化的成形表面，在剪切刃部的远离中心线28的外侧部分附近相对于中心线28为初始接合角度Θ I。随着成形表面朝向中心线28前进，接合角度的大小逐渐增大(例如接合角度Θ 2)。成形表面26的至少一个弯曲可以具有半径R，该半径R为与剪切刃部联接的相应闸板的宽度W的至少20%。另外，至少在图2中所示的示例性实施例中的容纳臂可以沿着导向槽中心线28彼此纵向偏移一偏移距离“O”。偏移可以有助于在至少一个容纳臂上提供远离中心线28的初始小的接合角度。例如，闸板10的容纳臂30A、34A彼此偏移一偏移距离“0广。对中成形表面26A与较长的容纳臂30A相交，该较长的容纳臂30A与容纳臂34A偏移，并且提供初始较小的接合角度θ”容纳臂30B、34B可以偏移一偏移距离02。如果闸板12上的容纳臂与闸板10上的容纳臂对应，那么容纳臂30B、34B也可以偏移相同的偏移距离。闸板还可以包括心轴。如图2相对于闸板12所示，心轴42B可以包括心轴轮廓44B，可以理解，闸板10可以具有类似的心轴和心轴轮廓。心轴接纳管状构件的与相对剪切刃部相对的部分。心轴轮廓提供一表面，以用于管状构件绕该表面变形，并且减小BOP通孔中剪切的管状构件的整体侧向宽度，从而允许从BOP收回变形的剪切的管状构件。心轴轮廓44B可以包括例如接收器46，容纳臂30A与其端部32A经过该接收器46。心轴轮廓44B还可以包括引导心轴部分48B和凹入心轴部分54B，该引导心轴部分48B具有朝向心轴轮廓的接收器侧的坡面50B，凹入心轴部分54B处于引导心轴部分的距接收器的远侧上。端部心轴部分56B可以形成为与凹入心轴部分54B相邻，容纳臂34A与其端部36A经过该端部心轴部分56B。管状构件20不出为与闸板行程的中心线28偏心地设置。从管状构件20和对中成形表面26A之间的接触点60通过管状构件20的中心线62绘制的线58示出了线58指向通孔6的中心7并且将不会与第二成形表面40B或应力集中器24B相交。已经描述了闸板的各元件及其剪切刃部和剪切刃部轮廓，以下的图3-6总体上示出在至少一个实施例中BOP的操作的各个阶段，其闸板使管状构件在BOP的通孔中对中、剪切和变形。图3为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭和使管状构件对中。当闸板10、12关闭时，剪切刃部轮廓22k与对中成形表面26A将管状构件20向内推向中心线28。在某些时候，剪切刃部轮廓22B充分关闭以接合管状构件20。从而，管状构件20与第一剪切刃部21A上的对中成形表面26A和第二剪切刃部21B上的第二成形表面40B接触。然而，这些表面的几何形状允许进一步关闭闸板10、12，以将管状构件20进一步推向中心线28且更加推向BOP通孔6的中心。例如而非限制性的，各表面之间的几何形状允许管状构件20与表面26A的接触点60通过管状构件的中心62之间的线58指向中心线28而不与成形表面40B相交。另外，在某些时候在闸板10、12关闭期间，相对的容纳臂可以重叠一距离“P”。例如，闸板10的容纳臂34A示出为与闸板12的容纳臂34B重叠。该重叠有助于在沿着中心线7 (当从图1A的示意性图示看时为竖直的)将管状构件20分开时保持闸板的对准。当相对的容纳臂完全缩回(即没有重叠)时该重叠距离P同时是负的，并且随着闸板靠近然后彼此重叠而逐渐变成正的。通常，该重叠可以设计成在开始将管状构件20分为分开的部件之前发生。更具体地，重叠距离P可以设计成在超过管状构件的剪切强度、管状构件的极限抗拉强度或它们的组合之前发生。在某些情况下，根据管状构件的尺寸，通过超过管状构件材料的屈服强度而使管状构件变形可以发生在重叠之前。图4为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭和使管状构件进一步对中。当闸板10、12继续关闭时，剪切刃部轮廓22A与对中成形表面26A将管状构件20向内继续推向中心线28和BOP通孔6的中心。这些表面的几何形状继续允许进一步关闭闸板10、12，以将管状构件20进一步推向中心线28。管状构件20与表面26A的接触点60通过管状构件的中心62之间的线58继续指向中心线28而不与成形表面40B相交。从而，表面26A且具体是与管状构件的逐渐移动的接触点60，可以继续在管状构件20上施加朝向中心线28的力，而不会变得被成形表面40B截留。图5为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭和使管状构件进一步对中。当闸板10、12继续关闭时，剪切刃部轮廓22A与对中成形表面26A将管状构件20相对于中心线28推过应力集中器24B，并且推向BOP通孔6的中心。这些表面的几何形状继续允许管状构件20与表面26A的接触点60通过管状构件的中心62之间的线58不与成形表面40B相交。图6为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板关闭且管状构件在剪切刃部轮廓之间对中。当闸板10、12继续关闭时，对中成形表面26A推动管状构件20与相对的对中成形表面26B接触。从而，管状构件被截留在对中成形表面26A、26B之间，分别形成管状构件与对中成形表面的两个相对的接触点60A、60B。接触点60A、60B之间的线58穿过管状构件的中心62，并且管状构件固定在稳定位置中且整体处于BOP通孔6的中心。另外，容纳臂的重叠距离P已经相对于图3所示的重叠距离P增大。
尽管没有示出，但是应当理解，通过超过剪切强度、极限抗拉强度或者它们的组合，具有剪切刃部的闸板的进一步的关闭可以使管状构件20变形和分开。管状构件的变形和后续的分开导致变平的“鱼”。因为在这个实例中管状构件20相对于BOP通孔6较小，所以不能够通过该通孔收回鱼的风险较小。较大的管状构件以及本文所述的系统和方法的特征如图7-13所示。图7为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有大管状元件和闸板的BOP通孔，闸板具有剪切刃部，剪切刃部具有剪切刃部轮廓。以上针对图2-6所述的原理整体上适用于其它尺寸的管状构件。与图2-6所示的管状构件相比，图7-13所示的管状构件20示出了较大的管状构件20。较大的管状构件20仍然能够在关闭过程中对中，但是通常以较少的运动到达中心，并且将与应力集中器接合，这与较小的管状构件不同。如上所述，闸板10、12具有剪切刃部21A、21B，该剪切刃部21A、21B具有剪切刃部轮廓22A、22B。剪切刃部轮廓22具有至少一个应力集中器24和至少一个对中成形表面26。应力集中器24大致设置在中心线28的沿侧向与每个闸板的对中成形表面26相对的一侧上。图8为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板关闭。当闸板关闭时，应力集中器24A、24B可以接触管状构件20。与中心线28的相对两侧上的应力集中器24A、24B的接触将管状构件20推向BOP通孔6的中心。由于管状构件20在通孔6中的尺寸，使得容纳臂34A、34B在该过程中不会彼此重叠。从而，重叠距离P为负值。图9为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭和使管状构件对中和变形。当闸板继续关闭时，应力集中器24A、24B和对中成形表面26A、26B接触管状构件20。继续关闭使得管状构件20开始变形，这超过管状构件材料的屈服强度但是没有超过极限抗拉强度，从而管状构件的各部分更加完全地接触对中成形表面26A、26B的其它部分。在管状构件和通孔具有特定尺寸的所示实施例中，容纳臂34A、34B在该过程中不会彼此重叠。从而,重叠距离P仍然为负值,但是比图8所示的距离负的少。图10为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭和使管状构件进一步对中和变形。当闸板10、12继续关闭时，在至少一个实施例中，管状构件利用应力集中器24A、24B开始形成“S”形。更具体地，管状构件开始自行折叠。较大百分比的管状构件周边接触较大百分比的剪切刃部轮廓22A、22B及其相应的表面26A、38A、40B、26B、38B、40B。另外，容纳臂34A和34B彼此重叠为正值的重叠距离P，从而随着管状构件通过连续变形而皱缩，容纳臂34A和34B形成管状构件的侧向边界。该重叠限制管状构件，使其不能够变形到相对剪切刃部上的容纳臂之间的区域中，并且不会使得管状构件楔入到它们之间而不分开且难以缩回。图11为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭、剪切管状构件和使管状构件进一步变形。当闸板进一步关闭时，通过超过剪切强度、极限抗拉强度或者它们的组合，剪切刃部开始将管状构件20分为部分20A、20B。重叠距离P增大到较大的正值。管状构件的各部分20A、20B通过每个闸板10、12的容纳臂34A、34B沿侧向方向且通过本文所述的每个闸板的剪切刃部轮廓22和心轴沿纵向方向而容纳在通孔6中。虽然并不是限制性的，但是据信图1B、1C中参考的剪切面的形状有助于通过撕裂和剪切的组合将管状构件20分开，即对于分开过程的一部分超过极限抗拉强度而对于分开过程的另一个部分超过剪切强度，以及它们的组合。通过沿着剪切面(其拉伸与该剪切面接触的材料)的距离与材料在被困在剪切刃部21之间之前初始具有的较长长度，可以超过极限抗拉强度。然而，也可以涉及其它冶金机构，从而该说法仅仅是作为可能的解释用于整体上的引导。图12为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了闸板利用剪切刃部轮廓关闭、进一步剪切管状构件和使管状构件进一步变形。当闸板甚至进一步关闭时，剪切继续，导致剪切的管状构件部分20A、20B的更多位移。剪切刃部轮廓22A、22b继续沿纵向方向减小管状构件的深度，但是管状构件沿侧向方向的宽度被容纳。图13为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了关闭的闸板，其中管状构件在最终变形条件下被剪切。闸板10、12运动到其最终关闭位置，其中剪切刃部轮廓22A、22B用来完全地剪切管状构件20，并且管状构件20 (具体是部分20A、20B)完全皱缩到适合于给定应用的程度。管状构件部分20A、20B的宽度“T”已经被限制在BOP通孔6的范围内。特别地，宽度“T”等于且有利地小于通孔6的直径“D”。心轴42A、42B有助于提供用于管状构件20 (具体是部分20A、20B)的足够的表面面积，以变形到这样的宽度“W”。心轴42A、42B具有多种类型的表面，一种类型或另一种类型包括以上图2中所述的引导心轴部分，以便与仅仅简单的直线或者甚至均匀的曲面相比提供增大的表面面积。从而，闸板的剪切刃部22的剪切刃部轮廓和心轴42的心轴轮廓可以相互作用，以便与已知的当前设计相比，相对于通孔6使明显较大尺寸的管状构件20变形和皱缩，并且仍然能够通过BOP的通孔收回剪切的管状构件。允许的能够皱缩的管状构件尺寸的增大可以是显著的。图14为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。闸板10包括具有剪切刃部轮廓22k的剪切刃部21A，该剪切刃部轮廓22A具有应力集中器24A。应力集中器24A可以沿着中心线28对准或者从中心线偏移。示例性剪切刃部轮廓22A通常形成有半径为Rl和R2的至少两个弯曲部。在至少一个实施例中，半径中的一个或多个为闸板10的宽度W的至少20%。闸板10还包括具有端部32A的第一容纳臂30A和具有端部36A的第二容纳臂34A，其中容纳臂彼此偏移一偏移距离O。剪切刃部轮廓22A的第一部分33与剪切刃部轮廓22A的第二部分35是不对称的。相似地，闸板12包括具有剪切刃部轮廓22B的剪切刃部21B，该剪切刃部轮廓22B具有应力集中器24B。应力集中器24B可以沿着中心线28对准或者从中心线偏移。示例性剪切刃部轮廓22B通常形成有半径为与轮廓22A类似的至少两个弯曲部。闸板12还包括具有端部32B的第一容纳臂30B和具有端部36B的第二容纳臂34B，其中容纳臂30B、34B彼此偏移的偏移距离与容纳臂30A、34A偏移的偏移距离相同或不同。剪切刃部轮廓22B的第一部分37与剪切刃部轮廓22B的第二部分39是不对称的。剪切刃部轮廓22B可以类似于轮廓22A或者是完全不同的轮廓。另外，一个或多个应力集中器24A、24B可以从相应的轮廓22A、22B移除，以及将不具有其应力集中器。其它数量的应力集中器可以应用于轮廓22A、22B。图15为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。闸板10包括具有剪切刃部轮廓22k的剪切刃部21A。示例性剪切刃部轮廓22A通常形成有半径为Rl和R2的至少两个弯曲部。剪切刃部轮廓22A的第一部分33与剪切刃部轮廓22A的第二部分35是不对称的。相似地，闸板12包括具有剪切刃部轮廓22B的剪切刃部21B。示例性剪切刃部轮廓22B通常形成有半径为与轮廓22A类似的至少两个弯曲部。剪切刃部轮廓22B的第一部分37与剪切刃部轮廓22B的第二部分39是不对称的。剪切刃部轮廓22B可以类似于轮廓22A或者是完全不同的轮廓。图16为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。闸板10包括具有剪切刃部轮廓22A的剪切刃部21A。示例性剪切刃部轮廓22A通常形成有半径Rl和半径R2的至少两个弯曲部。在一些实施例中，Rl可以等于R2，从而剪切刃部轮廓22A的第一部分33与剪切刃部轮廓22A的第二部分35可以是对称的。根据半径Rl的大小，可以在轮廓22A中的弯曲部之间形成过渡部分41A。闸板12包括具有剪切刃部轮廓22B的剪切刃部21B。示例性剪切刃部22B轮廓通常形成有半径为R3和R4的至少两个弯曲部。在至少一个实施例中，半径中的一个或多个为闸板12的宽度W的至少20%。剪切刃部轮廓22B的第一部分37与剪切刃部轮廓22B的第二部分39是不对称的。另外，剪切刃部轮廓22B与剪切刃部轮廓22A不同。可以使用其它形状的轮廓。图17为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。闸板10包括具有剪切刃部轮廓22k的剪切刃部21A，该剪切刃部轮廓22A具有应力集中器24A。应力集中器24A可以沿着中心线28对准或者从中心线偏移。示例性剪切刃部轮廓22A大致形成有从容纳臂34A到应力集中器24A的相对于中心线28成第一接合角度Θ i的较直的第一部分33以及从容纳臂30A到应力集中器24A的相对于中心线28成第二接合角度Θ 2的较直的第二部分35，该第二接合角度Θ 2与第一接合角度Q1不同。容纳臂可以彼此偏移一偏移距离，如上所述。剪切刃部轮廓22A的第一部分33与剪切刃部轮廓22k的第二部分35是不对称的，其中部分33、35至少处于不同的接合角度。闸板12包括具有剪切刃部轮廓22B的剪切刃部21B，该剪切刃部轮廓22B具有应力集中器24B。应力集中器24B可以沿着中心线28对准或者从中心线偏移。示例性剪切刃部轮廓22B大致形成有从容纳臂30B到应力集中器24B的相对于中心线28成第一接合角度Θ 3的较直的第一部分37以及从容纳臂34B到应力集中器24B的相对于中心线28成第二接合角度θ4的较直的第二部分39，该第二接合角度04与第一接合角度θ3不同。容纳臂可以彼此偏移一偏移距离，如上所述。剪切刃部轮廓22Β的第一部分37与剪切刃部轮廓22Β的第二部分39是不对称的，其中部分37、39至少处于不同的接合角度。另外，轮廓22Β可以与轮廓22Α相同或不同。图18为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。闸板10包括具有剪切刃部轮廓22Α的剪切刃部21Α。示例性剪切刃部轮廓22Α通常形成有半径为Rl和R2的至少两个弯曲部。剪切刃部轮廓22Α的第一部分33与剪切刃部轮廓22Α的第二部分35是不对称的。闸板12包括具有剪切刃部轮廓22Β的剪切刃部21Β。示例性剪切刃部轮廓22Β大致形成有从容纳臂30B到中心线28的相对于中心线成第一接合角度Θ 3的较直的第一部分37以及从容纳臂34B到中心线28的相对于中心线成第二接合角度Θ 4的较直的第二部分39，其中第一和第二接合角度可以是相同的值。剪切刃部轮廓22B的第一部分37与剪切刃部轮廓22B的第二部分39是对称的，其中部分37、39至少处于相同的接合角度。容纳臂可以彼此偏移一偏移距离，如上所述。然而，因为接合角度相同并且因此部分37、39与它们各自的容纳臂30B、34B由于偏移而在不同点处相交，所以可以在较长的容纳臂上形成延伸部64，即在该实例中在容纳臂34B上。图19为图1A中的BOP的一部分的示意性俯视剖视图，示出了具有可选剪切刃部轮廓的示例性剪切刃部。闸板10包括具有剪切刃部轮廓22k的剪切刃部21A，该剪切刃部轮廓22A具有应力集中器24A。应力集中器24A沿侧向与中心线28偏移并且处于轮廓22A的第二部分35中。更具体地，示例性剪切刃部轮廓22A大致形成有从容纳臂34A到中心线28的相对于中心线28成第一接合角度Θ I的较直的第一部分33以及从容纳臂30A到中心线28的成第二接合角度Θ 2的较直的第二部分35，其中第二部分35由于应力集中器24A的中断而导致是不连续的。第二接合角度θ2可以与第一接合角度G1为相同的值。容纳臂30Α、34Α可以任选地彼此不偏移，如以上针对其它示例性实施例所述的。中心线28的第一侧上的剪切刃部轮廓22Α的第一部分33与中心线28的第二侧上的剪切刃部轮廓22Α的第二部分35不对称，其中部分35至少包括应力集中器24Α，这与部分33不同。闸板12包括具有剪切刃部轮廓22Β的剪切刃部21Β，该剪切刃部轮廓22Β具有应力集中器24Β。应力集中器24Β沿侧向与中心线28偏移并且处于轮廓22Β的第二部分39中。更具体地，示例性剪切刃部轮廓22Β大致形成有从容纳臂30Β到中心线28的相对于中心线28成第一接合角度Θ 3的较直的第一部分37以及从容纳臂34Β到中心线28的成第二接合角度Θ 4的较直的第二部分39，其中第二部分39由于应力集中器24Β的中断而导致是不连续的。第二接合角度θ4可以与第一接合角度θ3为相同的值。容纳臂30Β、34Β可以任选地彼此不偏移，如以上针对其它示例性实施例所述的。在中心线28的第二侧上的剪切刃部轮廓22Β的第一部分37与中心线28的第一侧上的剪切刃部轮廓22Β的第二部分39不对称，其中部分39至少包括应力集中器24Β，这与部分37不同。轮廓22Α、22Β可以包括多种数量的应力集中器，从零到许多，只要处于中心线28的不同侧上的部分33、35和部分
37、39是不对称的。另外，轮廓22Β可以与轮廓22Α相同或不同。如以上实例中所述的，术语“不对称”意味着包括在中心线28的一侧上的剪切刃部轮廓的一部分与在中心线28的另一侧上的剪切刃部轮廓的一部分之间的不同，包括但不限于不同的结构，例如不同的成形应力集中器或应力集中器的数量从零到许多、相应部分上的不同的成形表面、各部分的不同接合角度、各部分上成形表面的不同长度以及其它的不同。在不脱离本发明的精神的情况下，可以设计利用上述发明的一个或多个方面的其它的和进一步的实施例。例如而非限制性的，剪切刃部轮廓和心轴轮廓的形状可以改变，以实现对准、变形、或者撕裂或剪切、或者它们的组合。另外，各种方法和系统的实施例可以彼此组合，以形成所公开的方法和实施例的变化。单数元素的讨论可以包括复数元素，反之亦然。至少一个对象的参考(之后参考该对象)可以包括一个或多个对象。另外，实施例的各个方面可以彼此组合使用，以实现本发明的理解的目标。除非文本需要，否则词语“包括”或者其变型(例如“包含”或“含有”)应当被理解为暗示包括至少所述的元件或步骤或者元件或步骤的组或它们的等效，并且不排除更多数量的或任何其它的元件或步骤或者元件或步骤的组或它们的等效。装置或系统可以沿多个方向和取向使用。术语“联接的”、“联接”、“联接器”等术语在本文中被宽泛地使用，并且可以包括任何方法或装置，以用于固定、粘结、粘接、紧固、附接、联结、插入到其中、形成于其上或其中、连通或关联，例如机械地、磁性地、电气地、化学地、可操作地、直接地或利用中间元件间接地、一个或多个构件一起，并且还可以包括非限制地与另一个构件以整体的方式一体形成一个功能构件。联接可以沿任何方向进行，包括旋转地联接。步骤的顺序可以以多种序列进行，除非另外具体限制。本文所述的各个步骤可以与其它步骤组合、插入所述的步骤、和/或分为多个步骤。相似地，各元件已经进行功能性的描述，并且可以实施为单独的部件，或者可以组合为具有多个功能的部件。已经在优选的和其它的实施例的文本内容中描述了本发明，而并没有描述本发明的每个实施例。对于本领域普通技术人员而言，能够获得对所述实施例的明显修改和变化。所公开的和未公开的实施例并不是用来限制或局限由申请人想到的本发明的范围或适应性，相反，与专利法相符的是，申请人意欲完整地保护落在以下权利要求的范围或等效范围内的所有这样的修改和改进。
权利要求
1.一种用于油井或气井的防喷器(“BOP”)，其包括: 防喷器本体，该防喷器本体具有通孔，该通孔限定了中心线并且适于允许管状构件穿过该通孔设置，该本体至少具有第一导向槽，该第一导向槽限定了相对于通孔的中心线成一角度形成的导向槽中心线； 第一闸板，该第一闸板沿着第一导向槽可滑动地联接到防喷器本体，以用于沿着第一导向槽行进；以及 第一剪切刃部，该第一剪切刃部朝向通孔联接到第一闸板，以剪切设置在通孔中的管状构件，第一剪切刃部在整个第一闸板上沿侧向设置并且具有第一剪切刃部轮廓，该第一剪切刃部轮廓具有处于导向槽中心线的一侧上的第一部分和处于导向槽中心线的与第一部分相对的一侧上的第二部分，第一部分和第二部分彼此相对于导向槽中心线是不对称的。
2.根据权利要求1所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有处于导向槽中心线的一侧上的第一部分和处于导向槽中心线的相对侧上的第二部分，第一部分和第二部分彼此相对于导向槽中心线是不对称的。
3.根据权利要求1所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有处于导向槽中心线的一侧上的第一部分和处于导向槽中心线的相对侧上的第二部分，第一部分和第二部分彼此相对于导向槽中心线是对称的。
4.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一剪切刃部限定了具有倾角的剪切面，该倾角与导向槽中心线垂直。
5.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一剪切刃部限定了具有高度的剪切面，并且其中该剪切面包括第一部分，剪切面的第一部分限定了倾角并与导向槽中心线垂直，并且剪切面的第一部分的高度为第一剪切刃部的高度的至少50%。
6.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓限定了对中轮廓，该对中轮廓适于将管状构件推向通孔的中心线。
7.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓限定了弯曲的轮廓。
8.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓限定了弯曲的轮廓，该弯曲的轮廓具有至少一个弯曲部，该至少一个弯曲部的半径为第一闸板的宽度的至少20%。
9.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一闸板包括第一容纳臂和第二容纳臂，每个臂都沿侧向远离导向槽中心线设置并且朝向通孔延伸，容纳臂沿着导向槽中心线彼此纵向地偏移。
10.根据权利要求1所述的防喷器，其还包括:第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准，并且该第二闸板相对于通孔远离第一闸板， 其中第一闸板和第二闸板每个都包括第一容纳臂和第二容纳臂，每个臂都沿侧向远离导向槽中心线设置并且朝向通孔延伸，容纳臂的尺寸形成为当容纳臂相对于通孔朝向彼此关闭时且在剪切设置在通孔中的管状构件之前沿着导向槽中心线纵向地彼此重叠。
11.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓包括第一应力集中器。
12.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓包括第一应力集中器，该第一应力集中器沿侧向与导向槽中心线偏移。
13.根据权利要求1所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有应力集中器。
14.根据权利要求1所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃 部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有应力集中器，该应力集中器沿侧向与导向槽中心线偏移。
15.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓包括第一应力集中器，其中该应力集中器沿侧向与导向槽中心线偏移，并且该防喷器还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有第二应力集中器，该第二应力集中器在导向槽中心线的与第一剪切刃部轮廓上的第一应力集中器相对的一侧上沿侧向与导向槽中心线偏移。
16.根据权利要求1所述的防喷器，其中第一闸板还包括心轴，该心轴限定了心轴轮廓，该心轴轮廓适于在剪切之后使管状构件的一部分变形，并且减小防喷器的通孔中的剪切的管状构件的整体侧向宽度。
17.一种用于油井或气井的防喷器(“BOP”)，其包括: 防喷器本体，该防喷器本体具有通孔，该通孔限定了中心线并且适于允许管状构件穿过该通孔设置，该本体至少具有第一导向槽，该第一导向槽限定了相对于通孔的中心线成一角度形成的导向槽中心线； 第一闸板，该第一闸板沿着第一导向槽可滑动地联接到防喷器本体，以用于沿着第一导向槽行进；以及 第一剪切刃部，该第一剪切刃部在整个第一闸板上沿侧向设置并且适于剪切设置在防喷器的通孔中的管状构件，第一剪切刃部具有第一剪切刃部轮廓，该第一剪切刃部轮廓具有第一剪切面，该第一剪切面具有与导向槽中心线垂直的倾角。
18.根据权利要求17所述的防喷器，其中第一剪切面具有高度并且包括第一部分，剪切面的第一部分限定了倾角，并且剪切面的第一部分的高度为第一剪切刃部的高度的至少50%。
19.根据权利要求17所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓限定了处于导向槽中心线的一侧上的第一部分和处于导向槽中心线的与第一部分相对的一侧上的第二部分，第一部分和第二部分彼此相对于导向槽中心线是不对称的。
20.根据权利要求17所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有处于导向槽中心线的一侧上的第一部分和处于导向槽中心线的相对侧上的第二部分，第一部分和第二部分彼此相对于导向槽中心线是不对称的。
21.根据权利要求17所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有处于导向槽中心线的一侧上的第一部分和处于导向槽中心线的相对侧上的第二部分，第一部分和第二部分彼此相对于导向槽中心线是对称的。
22.根据权利要求17所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓限定了对中轮廓，该对中轮廓适于将管状构件推向通孔的中心线。
23.根据权利要求17所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓限定了弯曲的轮廓。
24.根据权利要求17所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓限定了弯曲的轮廓，该弯曲的轮廓具有至少一个弯曲部，该至少一个弯曲部的半径为第一闸板的宽度的至少20%。
25.根据权利要求17所述的防喷器，其中第一闸板包括第一容纳臂和第二容纳臂，每个臂都沿侧向远离导向槽中心线设置并且朝向通孔延伸，容纳臂沿着导向槽中心线彼此纵向地偏移。
26.根据权利要求17所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准，并且该第二闸板相对于通孔远离第一闸板， 其中第一闸板和第二闸板每个都包括第一容纳臂和第二容纳臂，每个臂都沿侧向远离导向槽中心线设置并且从通孔的相对两侧朝向通孔延伸，容纳臂的尺寸形成为当容纳臂相对于通孔朝向彼此关闭时且在剪切设置在通孔中的管状构件之前沿着导向槽中心线纵向地彼此重叠。
27.根据权利要求17所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓包括第一应力集中器。
28.根据权利要求17所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓包括第一应力集中器，该第一应力集中器沿侧向与 导向槽中心线偏移。
29.根据权利要求17所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有应力集中器。
30.根据权利要求17所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有应力集中器，该应力集中器沿侧向与导向槽中心线偏移。
31.根据权利要求17所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓包括第一应力集中器，其中该应力集中器沿侧向与导向槽中心线偏移，并且还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向 设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有第二应力集中器，该第二应力集中器在导向槽中心线的与第一剪切刃部轮廓上的第一应力集中器相对的一侧上沿侧向与导向槽中心线偏移。
32.根据权利要求17所述的防喷器，其中第一闸板还包括心轴，该心轴限定了心轴轮廓，该心轴轮廓适于在剪切之后使管状构件的一部分变形，并且减小防喷器的通孔中的剪切的管状构件的整体侧向宽度。
33.一种用于油井或气井的防喷器(“BOP”)，其包括: 防喷器本体，该防喷器本体具有通孔，该通孔限定了中心线并且适于允许管状构件穿过该通孔设置，该本体至少具有第一导向槽，该第一导向槽限定了相对于通孔的中心线成一角度形成的导向槽中心线； 第一闸板，该第一闸板沿着第一导向槽可滑动地联接到防喷器本体，以用于沿着第一导向槽行进；以及 第一剪切刃部，该第一剪切刃部朝向通孔联接到第一闸板，以剪切设置在通孔中的管状构件，第一剪切刃部在整个第一闸板上沿侧向设置并且具有第一剪切刃部轮廓，该第一剪切刃部轮廓的至少一部分的半径为闸板的宽度的至少20%。
34.根据权利要求33所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓包括剪切面，该剪切面朝向通孔设置并且垂直于导向槽。
35.根据权利要求33所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓包括剪切面，该剪切面朝向通孔设置并且垂直于导向槽，并且其中第一剪切刃部限定了一高度且包括限定了倾角的第一部分，该倾角垂直于导向槽中心线，并且剪切面的第一部分的高度为第一剪切刃部的高度的至少50%。
36.根据权利要求33所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓限定了处于导向槽中心线的一侧上的第一部分和处于导向槽中心线的与第一部分相对的一侧上的第二部分，第一部分和第二部分彼此相对于导向槽中心线是不对称的。
37.根据权利要求33所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有处于导向槽中心线的一侧上的第一部分和处于导向槽中心线的相对侧上的第二部分，第一部分和第二部分彼此相对于导向槽中心线是不对称的。
38.根据权利要求33所述 的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有处于导向槽中心线的一侧上的第一部分和处于导向槽中心线的相对侧上的第二部分，第一部分和第二部分彼此相对于导向槽中心线是对称的。
39.根据权利要求33所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓限定了对中轮廓，该对中轮廓适于将管状构件推向通孔的中心线。
40.根据权利要求33所述的防喷器，其中第一闸板包括第一容纳臂和第二容纳臂，每个臂都沿侧向远离导向槽中心线设置并且朝向通孔延伸，容纳臂沿着导向槽中心线彼此纵向地偏移。
41.根据权利要求33所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准，并且该第二闸板相对于通孔远离第一闸板， 其中第一闸板和第二闸板每个都包括第一容纳臂和第二容纳臂，每个臂都沿侧向远离导向槽中心线设置并且从通孔的相对两侧朝向通孔延伸，容纳臂的尺寸形成为当容纳臂相对于通孔朝向彼此关闭时且在剪切设置在通孔中的管状构件之前沿着导向槽中心线纵向地彼此重叠。
42.根据权利要求33所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓包括第一应力集中器。
43.根据权利要求33所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓包括第一应力集中器，该第一应力集中器沿侧向与导向槽中心线偏移。
44.根据权利要求33所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有应力集中器。
45.根据权利要求33所述的防喷器，其还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有应力集中器，该应力集中器沿侧向与导向槽中心线偏移。
46.根据权利要求33所述的防喷器，其中第一剪切刃部轮廓包括第一应力集中器，其中该应力集中器沿侧向与导向槽中心线偏移，并且该防喷器还包括: 第二闸板，该第二闸板沿着第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体，该第二导向槽与第一导向槽对准；以及 第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该第二剪切刃部轮廓具有第二应力集中器，该第二应力集中器在导向槽中心线的与第一剪切刃部轮廓上的第一应力集中器相对的一侧上沿侧向与导向槽中心线偏移。
47.根据权利要求33所述的防喷器，其中第一闸板还包括心轴，该心轴限定了心轴轮廓，该心轴轮廓适于在剪切之后使管状构件的一部分变形，并且减小防喷器的通孔中的剪切的管状构件的整体侧向宽度。
48.一种利用用于油井或气井的防喷器(“BOP”)将管状构件分为多个部件的方法，该防喷器具有:防喷器本体，该防喷器本体具有通孔，该通孔限定了中心线并且适于允许管状构件穿过该通孔设置，该本体至少具有第一导向槽，该第一导向槽限定了相对于通孔的中心线成一角度形成的导向槽中心线；第一闸板，该第一闸板沿着第一导向槽可滑动地联接到防喷器本体，以用于沿着第一导向槽行进；以及第一剪切刃部，该第一剪切刃部朝向通孔联接到第一闸板，以剪切设置在通孔中的管状构件，第一剪切刃部在整个第一闸板上沿侧向设置并且具有第一剪切刃部轮廓，该方法包括: 朝向管状构件致动第一闸板； 使管状构件与第一剪切刃部接触； 继续使第一闸板朝向管状构件运动； 通过超过管状构件的材料的极限抗拉强度而撕裂管状构件的第一部分；以及通过超过管状构件的材料的剪切强度而剪切管状构件的第二部分，以将管状构件分为至少两个部件。
49.根据权利要求48所述的方法，该防喷器具有:第二闸板，该第二闸板沿着与第一导向槽对准的第二导向槽可滑动地联接到防喷器本体；和第二剪切刃部，该第二剪切刃部联接到第二闸板并且相对于通孔远离第一剪切刃部，第二剪切刃部在整个第二闸板沿侧向设置并且具有第二剪切刃部轮廓，该方法还包括: 朝向管状构件致动第一闸板和第二闸板； 使管状构件与第一剪切刃部和第二剪切刃部接触；以及 继续使第一闸板和第二闸板朝向管状构件运动，以撕裂和剪切管状构件。
50.根据权利要求48所述的 方法，其还包括利用第一闸板将通孔中的管状构件推向通孔的中心线。
全文摘要
本发明提供具有闸板(12)的防喷器(BOP)系统，该闸板具有剪切刃部，该剪切刃部具有剪切刃部(21)轮廓，以剪切设置在BOP中的管状构件(20)。剪切刃部轮廓可以包括应力集中器(24)和对中成形表面(26)。应力集中器和对中成形表面可以在闸板行程的中心线的相对两侧上沿侧向与闸板行程的中心线偏移。相对的第二剪切刃部可以具有镜像的剪切刃部轮廓，其中应力集中器和对中成形表面与第一剪切刃部的取向颠倒。另外，闸板可以包括心轴，该心轴具有心轴轮廓，以用于在剪切过程期间管状构件绕该心轴轮廓变形并且减小BOP通孔中剪切的管状构件的整体侧向宽度，从而允许从BOP收回变形的剪切的管状构件。
文档编号E21B33/06GK103097648SQ201180039634
公开日2013年5月8日 申请日期2011年8月15日 优先权日2010年8月17日
发明者D·扬克 申请人:T-3财产控股股份有限公司