专利名称：防喷器刀片组件及其使用方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于进行井场作业的技术。更确切地说，本发明涉及比如管道定心装置和/或防喷器(BOP)的技术。
背景技术：
通常进行油田作业以定位和收集有价值的井下流体。石油钻塔可定位于井场，比如钻具之类的井下工具可布置进入地面，以到达地下储层。当井下工具形成井眼以到达期望的储层时，套管便在井眼内粘结到位，完成井眼以开始从储层开采流体。管道或管柱可定位在井眼中，以获得地下流体从储层到地面的通道。如果地下流体从井眼释放时泄漏，那么会造成重大的环境威胁。比如防喷器的器材可定位在井眼 周围，以在井眼中的管道周围形成密封，以便例如当流体被带到地面时，防止流体泄漏。防喷器可具有可选择性致动的闸板(ram)或闸板罩盖(ram bonnet),例如管式闸板(接触、接合和/或包围管道来密封井眼)或剪切闸板(接触并物理剪切管道)，闸板或闸板罩盖可以被启动，以切断和/或密封井眼中的管道。美国专利/申请 3554278、4647002、5025708、7051989、5575452、6374925、7798466、5735502、5897094 和2009/0056132提供了闸板防喷器和/或闸板块的一些示例。还已经提供了用于切割防喷器中的管子的技术，如美国专利 3946806、4043389、4313496、4132267、2752119、3272222、3744749、4523639、5056418、5918851、5360061、4923005、4537250、5515916、6173770、3863667、6158505、4057887、5515426、3955622、7234530 和 5013005 所公开的。一些防喷器可提供有引导件，如美国专利5400857、7243713和7464765所述。尽管用于切割管道的技术得到发展，但是仍需要提供先进技术来更有效地密封和/或切断管道。本发明旨在完成本领域的这些需求。
发明内容
本文中公开了一种用于将管道定心在防喷器中的方法和设备。在至少一方面中，本公开涉及一种防喷器的刀片组件，用于剪切穿透地层的井眼的管道。防喷器包括壳体，所述壳体具有通过其中的、用于容纳管道的孔。刀片组件包括闸板块，所述闸板块可在管道周围在非接合位置和接合位置之间移动。刀片组件还包括由闸板块支承的用于切割地接合管道的刀片。刀片组件还包括可缩回的引导件，引导件由闸板块支承，并可沿闸板块滑动地移动。可缩回的引导件具有引导面，用于当闸板块移向接合位置时将管道推到防喷器中的期望位置。
引导面可以是凹的，具有沿其中央部分的顶点，可缩回的引导件可具有延伸通过顶点的凹口，刀片的穿刺点延伸超出凹口，用于刺穿管道。可缩回的引导件可由一对操作性地连接到刀片接合端的角链(angled link)制成。可缩回的引导件可由沿刀片接合端定位的脆性材料制成，当刀片接合管道时，脆性材料可从刀片释放。可缩回的引导件可由剪式链接臂(scissor link)制成,剪式链接臂可由一对十字板制成,这对十字板在其中具有狭槽，销延伸穿过狭槽，以在其间可滑动地移动。可缩回的引导件可由防滑板(skid plate)制成，至少一个臂可枢转地连接到防滑板，或者防滑板上的气袋在管道周围胀大。刀片组件可具有唇缘，用于选择性地释放可缩回的引导件，以在用于接合管道的引导位置和在刀片接合端后方缩回一距离处的切割位置之间移动。在另一方面，本公开可涉及用于剪切穿透地层的井眼的管道的防喷器，该防喷器具有壳体和一对刀片组件。壳体具有穿过其中的、用于接收管道的孔。各对刀片组件具有闸板块、刀片和可缩回的引导件。闸板块可在管道周围在非接合位置和接合位置之间移动。刀片由闸板块支承，用于切割地接合管道。可缩回的引导件支承在闸板块上，并可沿闸板块可滑动地移动。可缩回的引导件具有引导面，用于当闸板块移向接合位置时将管道推到防喷器中的期望位置。各对刀片组件的可缩回的引导件和/或刀片可以相同或不同。防喷器可还具有至少一个致动器，用于致动各刀片组件的闸板块。最终，在另一方面，本公开涉及用于剪切穿透地层的井眼的管道的方法。该方法包括提供防喷器。防喷器包括壳体(具有穿过其中的、用于接收管道的孔)和一对刀片组件。每个刀片组件具有闸板块、支承在闸板块上的刀片和可缩回的引导件，引导件在其上具有由闸板块支承的引导面。该方法还涉及通过各个可缩回的引导件的引导面将管道推到防喷器中的期望位置，同时在管道周围将各闸板块从非接合位置移至接合位置；沿闸板块可滑动地移动可缩回的 引导件；以及当闸板块移向接合位置时，使管道与刀片对切割地接合。该方法还涉及选择性地释放可缩回的引导件，以在用于接合管道的引导位置和位于刀片接合端后方一距离处的切割位置之间移动；朝向引导位置偏置引导件；沿引导件的弯曲表面朝向沿弯曲表面中心的顶点推动管道和/或通过可缩回的引导件使管道前进到防喷器的中央部分。各刀片组件可定位在管道的相对侧上。在本发明的某些方面，提供了一种防喷器，包括:引导件，安装在闸板块上，用于朝向防喷器内的切割或剪切位置引导管道；以及用于切割/剪切管道刀片；布置是这样的，在使用时，在所述管道到达所述切割或剪切位置之前，所述引导件防止所述刀片与所述管道之间接触。在一些实施例中，引导件可停留在与管道接触的位置，同时刀片切割/剪切管道。在其它实施例中，在刀片刚好与管道接触之前或之后，引导件可收缩远离与管道的接触。在任一情况下，当在刀片能够切割/剪切管道之前引导件被推靠在管道上时，存在一闸板块必须克服的偏置和/或断开力。
参考本发明的在附图中所示的实施来更详细地说明上面简要概述的本发明，从而详细地理解本发明的上述特征和优点。然而，应当注意的是，附图仅示出本发明的示例实施例，因此，并不认为限制本发明的范围，因为本公开可包括其它同样有效的实施例。附图不一定按比例绘制，为了清楚简明，附图的某些特征和某些视图显示成依比例地或示意性地扩大。图1是具有防喷器(BOP)的近海井场的示意图，该防喷器具有刀片组件。图2是图1的防喷器在开始防喷器操作前的示意图，部分为横截面视图。图3-6是图1的具有刀片和管道定心系统的刀片组件的一部分的各示意图。图7-17是图2的防喷器104沿线7_7截取的横视面的一部分的示意图，示出刀片组件切断管道。图18-24是图7的具有不同替代管道定心系统的防喷器的示意图。图25是示出用于剪切井眼的管道的方法的流程图。
具体实施例方式以下说明包括示例性设备、方法、技术和体现本发明主题的技术的指令序列。然而，应理解的是，可在没有这些特定细节的情况下实施所述实施例。本文中的技术涉及用于防喷器的刀片组件。这些刀片组件构造成提供管道定心和剪切能力。可缩回的引导件和/或释放机构可用于在剪切期间定位管道。期望提供用于在切断管道之前定位管道的技术。还期望可在任意尺寸的管道上执行这样的技术，比如那些具有高达约872英寸(21.59cm)或更大直径的管道。这样的技术可涉及下列内容中的一个或多个，其中:定位管道、有效的部件更换、减少刀片上的磨损、需要较小的力来切断管道、有效的切断以及用于部件更换的维护时间较少。图1示出具有位于·防喷器(BOP) 104的壳体105中的刀片组件102的近海井场100。刀片组件102可构造成在切断管道106之前或同时将管道106定心在防喷器104中。管道106可被供给通过防喷器104，进入穿透地层109的井眼108中。防喷器104可以是定位在海床112上的水下系统110的一部分。水下系统110可还包括从井眼108延伸的管道(或管子)106、围绕井眼108的井口 114、从井眼108延伸的导管116以及其它水下装置，比如冲孔模板(stripper)和输送系统(未示出)。刀片组件102可具有至少一个管道定心系统118和至少一个刀片120。管道定心系统118可构造成在刀片120接合管道106之前和/或同时将管道106定心在防喷器104内，如下更详细所讨论的。管道定心系统118可以联接至刀片120，或与刀片120—起移动，从而允许在不使用额外致动器或不需要机加工防喷器104体的情况下将管道106定心。虽然近海井场100显示为海底作业，但是应当明白的是，井场100可基于陆地或水，刀片组件102可用于任何井场环境。管道106可以是用于将工具下到井眼108中的任何合适的管道和/或运输工具，比如某些井下工具、管子、套管、钻管、衬板(liner)、挠性管、生产油管、测井电缆、平直管线或其它定位在井眼和相关部件中的管道构件，相关部件是比如钻环、钻杆接头、钻头、测井仪、封隔器等(本文中指的是“管道”或“管柱”)。地面系统122可用于使在近海井场100处的操作便利。地面系统122可包括钻塔124、平台126 (或船舶)和地面控制器128。此外，还可存在一个或多个水下控制器130。虽然地面控制器128显示为位于地面位置的地面系统122的一部分，水下控制器130显示为位于水下位置的水下系统110的一部分，但是应当明白的是，一个或多个地面控制器128和水下控制器130可位于不同位置，以控制地面和/或水下系统。为了操作刀片组件102和/或其它与井场100相关联的装置，地面控制器128和/或水下控制器130可放置成彼此连通。位于井场100的地面控制器128、水下控制器130和/或任何装置可经由一个或多个通信链路132连通。通信链路132可以是任何合适的通信系统和/或装置，比如液压线路、气动线路、接线、光纤、遥测通信、声通信、无线通信、任何它们的组合等。经由地面控制器128和/或水下控制器130可自动地、手动地和/或选择性地操作位于井场100的刀片组件102、防喷器104和/或其它装置。图2示出图1的防喷器104的示意性横截面视图，该防喷器具有刀片组件102和密封组件200。如所示，防喷器104具有穿过防喷器104的中心轴线204的孔202。孔202可以用于接收管道106。防喷器104可具有一个或多个沟道206，用于接收刀片组件102和/或密封组件200。如所示，有两个沟道206，一个在其中具有刀片组件102，另一个在其中具有密封组件200。尽管有两个沟道206，但是应当明白的是，可以有任意数量的沟道206来容纳任意数量的刀片组件102和/或密封组件200。沟道206可构造成朝向和远离管道106沿径向引导刀片组件102和/或密封组件200。防喷器104可允许管道106在例如插入(run in)、钻孔、测井等正常操作期间穿过防喷器104。在扰动(upset)、压力波动或其它触发事件的情况下，防喷器104可切断管道106和/或密封孔202以防止流体从井眼108释放出来。虽然防喷器104显示为具有特定的构造，但是应当明白的是，防喷器104可具有多种形状，并可具有其它装置，比如传感器(未示出)。美国专利5735502描述了可以使用的防喷器的示例，该美国专利的全部内容通过引入并入本文。刀片组件102可具有均固定到闸板块208的管道定心系统118和刀片120。每个闸板块208可构造成当刀片120在防喷器104内移动时保持(和支承)刀片120和/或管道定心系统118。闸板块208可经由闸板轴212联接到致动器210，以在沟道206内移动刀片组件102。致动器210可构造成使闸板轴212和闸板块208在如图2所示的操作(或非接合)位置和致动(或接合)位置之间移动，在致动位置，闸板块208已接合和/或切断管道106和/或密封孔202。致动器210可以是任何合适的致动器，比如液压致动器、气动致动器、伺服机等。除了管道定心系统118或作为管道定心系统118的替代例，密封组件200也可用于使管道106定心。图3是刀片组件102的一部分的示意性透视图，该刀片组件具有刀片120和管道定心系统118。刀片120和管道定心系统118由闸板块208之一支撑。应当明白的是，可以有另一个闸板块208来保持彼此协作的另一个刀片120和/或管道定心系统118，如图2所示。如所示，刀片120构造成使用多相剪切来切断管道106。刀片120可具有穿刺点300和一个或多个沿刀片接合端的槽302。而且，用于切断管道106的任何合适的刀片可用在刀片组件 102 中，比如美国专利 / 申请Nos.7367396、7814979、12/883469、13/118200、13/118252和/或13/118289公开的刀片，这些专利的所有内容作为引用并入本文。管道定心系统118可构造成将管道106定位在防喷器104的中央位置处(如图2所示)。中央位置是这样的位置，其中，穿刺点300可与管道106的中央部分304对准。在中央位置，穿刺点300可刺穿管道106的邻近管道106中央部分304的管道壁306。为了使穿刺点300如所期望般刺穿 管道106，需要在管道106接合刀片120之前或同时将管道106定心。如图3所示，管道定心系统118可具有可缩回的引导件308，该引导件构造成比刀片120先接合管道106。引导件308可具有用于在闸板块208朝向管道106移动时接合管道106并使管道106朝向中央位置移动(推动)的任何合适形状。如所示，引导件308是弯曲的、凹的或C形的，表面310具有顶点312，该顶点在表面310的接合端沿表面310的中央部分与穿刺点300基本对准。当闸板块208使刀片组件102朝向管道106沿径向移动时，弯曲表面310可比刀片120先接合管道106。弯曲表面310可通过闸板块208的连续径向移动朝向顶点312引导管道,直到管道106邻近顶点312为止。管道定心系统118可具有一个或多个偏置构件314和/或一个或多个易卸构件(frangible member) 316。偏置构件314和/或易卸构件316可构造成当刀片120继续朝向管道106移动和/或接合管道106时，允许引导件308相对于刀片120塌陷(collapse)和/或移动。因此，引导件308可接合管道106并将其对准到防喷器104的中央位置(如图1和2所示)。当刀片120接合并切断管道106时，偏置构件314或易卸构件316可随后允许引导件308移动。偏置构件314或易卸构件316可用于允许引导件308相对于刀片120移动。而且，偏置构件314和易卸构件316可一起用作冗余系统，以确保不会损坏闸板块208。在一起使用偏置构件314和易卸构件316的情况下，偏置构件314可需要引导力来移动引导件308,该引导力大于分离(break)易卸构件316所需的引导力。偏置构件314可以是任何合适的装置，其用于在闸板块208连续径向移动的情况下允许引导件308使管道106定心并相对于刀片120移动。由偏置构件314产生的偏置力可足够大以维持引导件308处于引导位置，直到管道106定心在顶点312处。通过闸板块208的连续移动，可以克服偏置力。然后，当刀片120继续朝向管道106移动和/或移动穿过管道106时，偏置构件314可允许引导件308相对于刀片120移动。当闸板块208朝向操作位置(如图2所示)向后移动和/或当管道106被切断时，偏置构件314可使引导件308移向初始位置，如图3所示。偏置构件314可以是用于偏置引导件308的任何合适的装置，例如板簧、弹性材料、卷簧等。
`
易卸构件316可以是用于允许引导件308使管道106定心并随后从刀片120脱离的任何合适的装置。易卸构件316可允许引导件308将管道106定心在防喷器104中。一旦管道106定心，闸板块208朝向管道106的继续移动可增加易卸构件316上的力，直到达到断开力为止。当达到断开力时，易卸构件316可分离，从而当刀片120接合和/或刺穿管道106时允许引导件308移动或保持静止。易卸构件316可以是用于当达到断开力时允许引导件脱离刀片120的任何合适装置，例如剪切销等。图4是图3的刀片组件102的一部分的替代视图。如所示，引导件308具有在径向方向上与穿刺点300相距距离D的顶点312。管道定心系统118可位于刀片120的顶部400，从而当切断管道106时允许相对的刀片120(如图2所示)通过刀片120的近端。相对的刀片120可具有位于刀片120底部402的管道定心系统118。闸板块208可以是构造成支撑刀片120和/或管道定心系统118的任何合适的闸板块。图5是图3的刀片组件102的一部分的另一视图。如所示，管道定心系统118可具有释放机构(或唇缘)500，其构造成维持引导件308处于引导位置，如所示。唇缘500可以是用于接合闸板块表面502的任何合适的末端(upset)或肩部。唇缘500可维持引导件308处于引导位置，直到由于管道106到达顶点312，引导件308中的力变大，并且达到断开力为止。闸板块208的继续移动可使唇缘500从闸板块502变形和/或移位。然后，当引导件308相对于刀片120移位时，唇缘500可沿闸板块208的斜坡504行进。图6是图4的刀片组件102的另一视图。管道定心系统118显示处于引导位置。在引导位置，引导件308没有移动和/或脱落(break off)，并位于刀片120顶部400的上方。唇缘500可与闸板块表面502接合，用于额外地支撑引导件308。图7-17是图2的防喷器104沿线7_7截取的横截面的一部分的示意图，示出刀片组件102正在切断(剪切)管道106。图7示出处于初始操作位置的防喷器104。刀片组件102包括用于接合管道106的一对相对的管道切断系统118A和118B、刀片120A和120B以及闸板块208A和208B。如每幅图所示，这对相对的刀片组件102 (以及它们相应的切断系统118AU18B和刀片120AU20B)显示为相同，并关于防喷器对称，但是可选择地具有不同的构造(比如本文中所示的)。
在操作位置，管道106可自由地行进通过防喷器104的孔202，并执行井场作业。闸板块208A和208B从孔202缩回，管道定心系统118A和118B的引导件308A和308B可径向定位成比刀片120A和120B更靠近管道106。刀片组件102可保持在该位置，直到期望致动时为止，比如在扰动发生之后。当扰动发生时，可以致动刀片组件102，并开始切断操作。管道切断系统118A、118B、刀片120A、120B和闸板块208A、208B可以与例如图3_6的管道切断系统118、刀片120和闸板块208相同。使切断系统118B、刀片120B和闸板块208B颠倒，以与切断系统118A、刀片120B和闸板块208B (显示为直立位置)相对地相互作用。刀片120A(或顶部刀片)可以是构造成面朝上或在刀片120B(底部刀片)上方行进的刀片120(如图2所示)，刀片120B可以与图2的构造成面朝下的刀片120相同。图8示出开始切断操作的刀片组件102。如所示，闸板块208A可使刀片120A和管道定心系统118A移进孔202中，并使它们朝向管道106移动。尽管图7_17示出上部刀片120A(以及闸板块208A和管子定心系统118A)首先移动，但是下部刀片120B可首先移动，或者刀片120A和120B可同时移动。当闸板块208A移动时，引导件308A接合管道106。图9示出当开始通过引导件308A使管道106定心时的刀片组件102。当闸板块208A继续使刀片120A和管道定心系统118A朝向防喷器104的中心径向移动时，引导件308A开始使管道106定心。管道106可沿引导件308A的弯曲表面310A朝向顶点312A推进(以与图3的弯曲表面310和顶点312—样的方式)。当管道106沿弯曲表面310A推进时，管道106移动到更靠近孔202的中心的位置，如图10所示。图11示出当管道106继续朝向弯曲表面31(^的顶点3124沿引导件308么推进并且另一刀片120B (或者底部刀片)被致动时的刀片组件102。刀片120B可随后朝向孔202的中心径向行进以接合管道106。图12示出当引导件308A和308B均接合管道106并继续使管道106朝向管道定心系统118A和118B的顶点312A和312B移动时的刀片组件102。当闸板块208A和208B继续使刀片120A和120朝向防喷器104的中心移动时，弯曲表面310A和弯曲表面310B可将管道106挤入管道定心系统118A和118B之间。图13示出定心在防喷器104中、与刀片120A和120B的穿刺点300A和300B对准的管道106。在管道106定心在引导件308A和308B之间的情况下，闸板块208A和208B的继续径向移动将增加管道定心系统118A和118B中的力。管道定心系统118A和118B中的力可增加到克服了偏置力和/或达到了断开力为止。当闸板块208A和208B继续移动时，引导件308A和/或308B可随后相对于刀片120A和120B移动或保持静止。用于管道定心系统118A和118B的偏置力和/或断开力可以相同，或者一个高于另一个，从而允许刀片120A和/或120B中的至少一个接合管道106。图14示出刀片120A正刺穿管道106。刀片120A已相对于引导件308A移动，从而允许穿刺点300A延伸通过引导件308A，并刺穿管道106。用于刀片120B (或者底部刀片)的管道定心系统118B可仍与刀片120B接合，从而当穿刺点300A刺穿管道106时允许引导件308B将管道106保持在位。图15示出刀片120A和120B都在刺穿管道106。管道定心系统118B已相对于刀片120B (底部刀片)移动，从而允许穿刺点300B延伸通过引导件308B，并刺穿管道106。图16示出当闸板块208A和208B在沟道206中彼此相对地沿径向移动时，刀片120A和120B继续剪切管道106。顶部刀片120A显示为在底部刀片120B的一部分上方通过。该移动继续到管 道106被切断为止，如图17所示。图18-24是图7的具有各种替代管道定心系统的防喷器104的示意图。刀片组件102可以与图1-17所述的相同。在每幅图中，管道106示意性地显示为位于孔202中的两个可能位置处。在图18中，替代的管道定心系统1800A和1800B可具有一个或多个角链1802A和1802B。角链1802A和1802B可联接至闸板块208A和208B的外臂1804。尽管角链1802A和1802B示意性地显示在外臂1804周围，但是可以根据需要定位在刀片组件102的部件上方、下方和/或之间。管道106 (尽管可仅有一个位置，但显示了两个可能位置)可构造成在切断操作期间沿角链1802A和1802B行进或推进。当闸板块208A和208B —起移动得更近时，管道106可移向每个角链1802A和1802B的顶点312A和312B。角链1802A和1802B可具有易卸构件316，其位于角链1802A和1802B之间，邻近顶点312A和312B。而且，易卸构件316可由偏置构件(如图3所示)替换。图19是具有第二替代管道定心系统1900A、1900B的刀片组件102的顶视图。第二替代管道定心系统1900A、1900B可具有安装到闸板块208A和208B和/或刀片120A和120B的部分的脆性材料1902。脆性材料1902可形成有顶点312A和312B，以当闸板块208A和208B相对彼此移动时使管道106定心。脆性材料1902示意性地显示在刀片120A和120B周围，但是可位于刀片120A和120B的上方、下方或之间。脆性材料1902可在切断操作期间在刀片120A和120B接合管道106之前或同时分离。图20是具有第三替代管道定心系统2000A、2000B的刀片组件102的顶视图。第三替代管道定心系统2000A、2000B可具有安装到每个闸板块208A和208B和/或刀片120A和120B的定心板2002A、2002B。定心板2002A、2002B示意性地显示在闸板块208A和208B周围，但是可根据需要定位在刀片组件102的部件上方、下方和/或之间。每个定心板2002A、2002B可具有引导件308A和308B以及凹口 2004。凹口 2004可邻近顶点312A和312B布置。凹口 2004可允许穿刺点300A和300B在顶点312A和312B接合管道106之前接合管道106。定心板2002可具有偏置构件314和/或易卸构件316 (如图3所示)，以允许当管道106被定心时，定心板2002相对于刀片120A和120B移动。如图20所表明，刀片120A、120B可选择地定位成两个刀片处于直立(或对齐)位置，而不是一个刀片颠倒。图21是具有第四替代管道定心系统2100A、2100B的刀片组件102的顶视图。第四替代管道定心系统2100A、2100B可具有安装到闸板块208A和208B和/或刀片120A和120B的剪式链接臂2102。剪式链接臂2102可具有两个安装到每个闸板块208A和208B或刀片120A和120B的十字板2104。十字板2104示意性地显示在刀片120A和120B周围，但是可定位在刀片组件102的部件上方、下方和/或之间，并且可根据需要堆叠到位。每个十字板2104通过枢转连接件2106枢转地联接到闸板块208A和208B。剪式销(scissor pin) 2110可通过十字板2104中的一个或多个纵向狭槽2112将两个十字板2104均联接起来。一个或多个剪式致动器(scissor actuator) 2114可构造成朝向管道106推动十字板2104，以当刀片120A和120B接近管道106时使管道106定心。如关于刀片120A上的十字板2104所示，剪式致动器2114可用于其启动。如关于刀片120B上的十字板2104所示，闸板块208B可用于其移动。还可以提供其它致动器。图22是具有第五替代管道定心系统2200A、2200B的刀片组件102的顶视图。第五替代管道定心系统2200A、2200B可具有两个枢转臂2204。枢转臂2204示意性地显示在刀片120A和120B周围，但是可根据需要定位在刀片组件102的部件上方、下方和/或之间。框架臂2204可构造成移进孔202中，并朝向孔202的中心引导管道106。枢转臂2204可通过防滑板枢转连接件2208安装在防喷器104的防滑板2206中。枢转臂2204可由致动器(未示出)致动，或者构造成当闸板块208A和208B移动时，先于刀片120A和120B移动。枢转臂2204可以是弯曲的，以将管道106定心在枢转臂2204之间，邻近孔202的中心。图23 是具有第六替代管道定心系统2300A，B的刀片组件102的顶视图。第六替代管道定心系统2300A，B可具有四个枢转臂2302。枢转臂2302示意性地显示在刀片120A和120B周围，但是可根据需要定位在刀片组件102的部件上方、下方或之间。枢转臂2302可构造成移入孔202中，并朝向孔202的中心引导管道106。枢转臂2302可通过防滑板枢转连接件2208安装在防喷器104的防滑板2206中。枢转臂2302可由致动器(未示出)致动，或者可构造成当闸板块208A和208B移动时，先于刀片120A和120B移动。枢转臂2302可以是弯曲的，以将管道106定心在枢转臂2302之间。因为有四个枢转臂2302，所以管道106可更靠近孔202的一侧而定心在孔202中。这可允许刀片120A和/或120B中的一个先于其它刀片接合管道106。图24是具有第七替代管道定心系统2400的刀片组件102的顶视图。第七替代管道定心系统2400可具有联接到防喷器104的防滑板2206的气袋2402。气袋2402可在虚线所示的收缩位置2402和所示的胀大位置2402’之间移动。胀大可在刀片120A和120B接合管道106之前发生。当气袋2402胀大时，气袋朝向孔202的中心从原始位置(虚线示出两个可能的原始位置)向定心位置106’引导管道106。在管道106’位于孔202的中心的情况下，执行切割操作。图7-24所示的操作示出刀片120A、120B移动的特定顺序以及各管道定心系统。移动顺序可以变化。例如，刀片120AU20B和/或管道定心系统可同时前进或以不同顺序前进。此外，刀片120AU20B和管道定心系统显示为彼此相对定位的相同部件，以在其间相对地相互作用，但是可以是不相同的，并彼此位于不同的位置。所述操作可以反过来以收回刀片120AU20B和/或管道定心系统，以及在必要时进行重复。图25示出剪切例如图1的井眼108的井眼的管道的方法2500。所述方法涉及步骤2510:提供包括壳体和一对刀片组件的防喷器，该壳体具有穿过其中的、用于接收管道的孔。每对刀片组件包括闸板块、由闸板块支承的刀片以及可缩回的引导件，引导件在其上具有由闸板块支承的引导面。所述方法还涉及:步骤2520，S卩，通过每个可缩回的引导件的引导面将管道推到防喷器中的期望位置处，同时将闸板块移至管道周围的接合位置；步骤2530，即，沿闸板块可滑动地移动可缩回的引导件；以及步骤2540，即，当闸板块移至接合位置时，使管道与刀片切割地接合。可还执行额外的步骤，并且可在必要时重复步骤。本领域技术人员应当明白，这里所公开的技术可经由构造有执行期望功能的算法的软件而实施用于自动化/自发的应用。这些方面可以通过对具有适当硬件的一个或多个合适的一般目标的计算机编程而实施。编程可通过使用由处理器可读的一个或多个程序存储装置，以及通过对由计算机可执行的一个或多个指令程序进行编码而完成，以执行在这里所述的操作。程序存储装置可采用例如一个或多个软盘、CD ROM或其它光盘、只读存储器(ROM)和其它本领域熟知或即将发展的形式。指令程序可以是“目标码”，即，可由计算机或多或少直接执行的二进制形式；可以是“源码”，在执行之前需要编码或译码；或一些中间形式，比如部分编译代码。程序存储装置和指令的编码的精确形式在这里是非物质的。本发明的方面还构造成原地单独地和/或经由延伸的通讯网络(例如无线、因特网、卫星等)远程控制地执行(经由合适的硬件/软件)所述功能。
虽然参考许多实施方式和开发形式描述实施例，但是应当理解的是，这些实施例是说明性的，本发明主题的范围并不局限于此。可以进行许多变化、修改、附加和改进。例如，刀片(例如相同或不同)和管道定心系统的不同组合可设置在不同的位置处(例如对齐，颠倒)，以执行定心和/或切断操作。可提供复数实例用于在此描述为单个实例的部件、操作或结构。通常，在示例性构造中呈现为独立部件的结构和功能可实施为组合结构或部件。类似地，呈现为单个部件的结构和功能可实施为独立部件。这些和其它变化、修改、附加和改进在本发明主题的范围内。
权利要求
1.一种防喷器的刀片组件，用于剪切穿透地层的井眼的管道，所述防喷器具有壳体，所述壳体具有通过其中的、用于接收所述管道的孔，所述刀片组件包括: 闸板块，能够在所述管道周围在非接合位置和接合位置之间移动； 刀片，由所述闸板块支承，用于切割地接合所述管道；以及 可缩回的引导件，由所述闸板块支承，并且可沿闸板块滑动地移动，所述可缩回的引导件具有引导面，用于当所述闸板块移向所述接合位置时将所述管道推到防喷器中的期望位置处。
2.如权利要求1所述的刀片组件，其中，所述引导面是凹的，具有沿其中央部分的顶点。
3.如权利要求2所述的刀片组件，其中，所述可缩回的引导件具有延伸通过所述顶点的凹口，所述刀片的穿刺点延伸超出所述凹口，以刺穿所述管道。
4.如权利要求1所述的刀片组件，其中，所述可缩回的引导件包括一对角链，所述角链操作性地连接到所述刀片 的接合端。
5.如权利要求1所述的刀片组件，其中，所述可缩回的引导件包括能够沿所述刀片的接合端定位的脆性材料，当所述刀片接合所述管道时，所述脆性材料能够从所述刀片释放。
6.如权利要求1所述的刀片组件，其中，所述可缩回的引导件包括剪式链接臂。
7.如权利要求6所述的刀片组件，其中，所述剪式链接臂包括一对十字板，所述十字板在其中具有狭槽，销延伸通过所述狭槽，以在其间可滑动地移动。
8.如权利要求1所述的刀片组件，其中，所述可缩回的引导件包括防滑板，至少一个臂可枢转地连接到所述防滑板。
9.如权利要求1所述的刀片组件，其中，所述可缩回的引导件包括防滑板，其上具有可在所述管道周围胀大的气袋。
10.如权利要求1至3任一项所述的刀片组件，还包括唇缘，用于选择性地释放所述可缩回的引导件，以在用于接合所述管道的引导位置和在所述刀片的接合端后方缩回一距离处的切割位置之间移动。
11.一种用于剪切穿透地层的井眼的管道的防喷器，所述防喷器包括: 壳体，具有通过其中的、用于接收所述管道的孔；以及 一对刀片组件，这对刀片组件均包括如权利要求1至10任一项所述的刀片组件。
12.如权利要求11所述的防喷器，其中，这对刀片组件中的每个刀片组件的可缩回的引导件是相同的。
13.如权利要求11所述的防喷器，其中，这对刀片组件中的每个刀片组件的可缩回的引导件是不同的。
14.如权利要求11、12或13所述的防喷器，其中，这对刀片组件中的每个刀片组件的刀片是相同的。
15.如权利要求11、12或13所述的防喷器，其中，这对刀片组件中的每个刀片组件的刀片是不同的。
16.如权利要求11至15任一项所述的防喷器，还包括至少一个致动器，用于致动每个刀片组件中的闸板块。
17.一种使用如权利要求11至16任一项所述的防喷器剪切穿透地层的井眼的管道的方法，所述方法包括: 通过每个可缩回的引导件的引导面将所述管道推到所述防喷器中的期望位置，同时在所述管道周围将各闸板块从非接合位置移向接合位置； 沿所述闸板块可滑动地移动所述可缩回的引导件；以及 当所述闸板块移到接合位置时，使所述管道与这对刀片切割地接合。
18.如权利要求17所述的方法，还包括选择性地释放所述可缩回的引导件，以在用于接合管道的引导位置和位于刀片的接合端后方一距离处的切割位置之间移动。
19.如权利要求18所述的方法，还包括朝向所述引导位置偏置所述可缩回的引导件。
20.如权利要求17、18或19所述的方法，其中，所述推动包括沿所述可缩回的引导件的弯曲表面朝向沿其中心的顶点推动所述管道。
21.如权利要求20所述的方法，其中，所述推动还包括通过所述可缩回的引导件使所述管道前进到所述防喷器的中央部分。
22.如权利要 求17所述的方法，其中，所述刀片组件均可定位在所述管道的相对两侧。
全文摘要
本发明提供了通过防喷器剪切穿透地层的井眼的管道的技术。防喷器具有壳体，壳体具有穿过其中的、用于接收管道的孔。该技术涉及刀片组件，刀片组件包括闸板块，可在管道周围在非接合位置和接合位置之间移动；刀片，由闸板块支承，用于切割地接合管道；以及可缩回的引导件，由闸板块支承，并可沿闸板块可滑动地移动。可缩回的引导件具有引导面，用于当闸板块移向接合位置时将管道推到防喷器中的期望位置。
文档编号E21B33/06GK103249907SQ201180057397
公开日2013年8月14日 申请日期2011年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者F.B.斯普林格特, C.D.约翰逊, S.E.彼得斯, E.T.恩斯利 申请人:国民油井华高公司