相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2014年12月17日提交的臨時(shí)申請(qǐng)62/093,200的優(yōu)先權(quán)。

本申請(qǐng)涉及油氣井鉆井防噴器，并且具體地涉及用于螺線管閥和液壓閥的安裝裝置。

背景技術(shù)：

近海鉆井作業(yè)需要與鉆井隔水管連接的防噴器以控制井壓力。典型的海底防噴器(“bop”)具有許多部件，比如一個(gè)或多個(gè)環(huán)形防噴器、幾個(gè)閘板、用于連接至井口設(shè)備的連接器以及用于在緊急狀況下從下部部分釋放bop的上部部分和鉆井隔水管的快速釋放連接器。這些部件的大部分，也稱作機(jī)能，是液壓致動(dòng)的。

bop具有控制系統(tǒng)，也稱為多路復(fù)用或mux盒布局(muxpodlayout)，以通過供給流體液壓力控制這些各種功能以執(zhí)行特定功能?？刂葡到y(tǒng)具有向各個(gè)bop部件供給流體液壓力的稱作spm(板式歧管)閥的液壓閥?？刂葡到y(tǒng)具有螺線管閥，當(dāng)收到電信號(hào)時(shí)，螺線管閥向液壓閥中的一個(gè)發(fā)送液壓先導(dǎo)信號(hào)。

在典型的應(yīng)用中，液壓閥的蓋部分可能需要螺紋連接至閥體，這可以引起螺紋錯(cuò)扣和磨損。另外，可能具有連接至每個(gè)單獨(dú)的導(dǎo)向管路的重疊外部管段，使得難以接近一些液壓閥。一些現(xiàn)有技術(shù)布置需要拆除或重定位外部管以接近所關(guān)注的液壓閥，以便更換或維修該閥。外部管的裝配一般具有可將其拆除和裝配的有限時(shí)間，并且如果不正確地?cái)Q緊它們可能會(huì)泄漏。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

防噴器控制系統(tǒng)包括具有液壓閥面的閥塊。電致動(dòng)螺線管閥緊固至閥塊。液壓閥腔從液壓閥面延伸到閥塊內(nèi)。液壓閥至少部分地裝配在液壓閥腔內(nèi)。液壓閥蓋緊固至液壓閥面，從而覆蓋液壓閥腔。蓋具有密封地容納活塞的活塞腔。與螺線管閥連通的螺線管閥先導(dǎo)通道具有在閥塊中延伸至液壓閥面的閥塊部分。先導(dǎo)通道具有在蓋的側(cè)壁內(nèi)的蓋部分，側(cè)壁密封地聯(lián)結(jié)先導(dǎo)通道的閥塊部分并且導(dǎo)向活塞腔。當(dāng)螺線管閥被電致動(dòng)時(shí)從螺線管閥到液壓閥的液壓先導(dǎo)信號(hào)使液壓閥運(yùn)動(dòng)。

閥塊還可以具有螺線管閥面。螺線管閥腔從螺線管閥面延伸到閥塊內(nèi)。螺線管閥安裝在螺線管閥腔中。先導(dǎo)通道的閥塊部分具有聯(lián)結(jié)螺線管閥腔的內(nèi)端部。螺線管閥供給通道可以在閥塊內(nèi)延伸至螺線管閥腔。

液壓閥供給通道在閥塊內(nèi)延伸至液壓閥腔。液壓閥出口通道在閥塊液壓閥腔內(nèi)延伸。液壓閥沿一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)選擇性地打開通向液壓閥出口通道的液壓閥供給通道。

閥塊可以具有多個(gè)螺線管閥腔，每個(gè)螺線管閥腔從螺線管閥面延伸到閥塊內(nèi)。閥塊可以具有多個(gè)液壓閥腔，每個(gè)液壓閥腔從液壓閥面延伸到閥塊內(nèi)。液壓閥的蓋中的每一個(gè)可以通過多個(gè)緊固件緊固至液壓閥面。

在一個(gè)實(shí)施例中，螺線管閥腔沿著閥塊的長(zhǎng)度并排定位。螺線管閥供給通道在閥塊內(nèi)縱向延伸。液壓閥腔沿著閥塊的長(zhǎng)度并排定位。液壓閥供給通道在閥塊內(nèi)縱向延伸。液壓閥供給通道可以與螺線管閥供給通道平行。

閥塊具有在液壓閥面的相對(duì)側(cè)上的背面。在所示出的示例中，液壓閥出口通道中的每一個(gè)從液壓閥腔中的一個(gè)延伸至背面。

在一個(gè)實(shí)施例中，閥塊具有面向相對(duì)方向的兩個(gè)端部。螺線管閥供給通道具有在端部中的一個(gè)處的進(jìn)口。液壓閥供給通道具有在端部中的一個(gè)處的進(jìn)口。

附圖說(shuō)明

因此，本發(fā)明的特征、優(yōu)勢(shì)和目的以及其他方面將變得明顯的方式將被獲得并且能夠被更詳細(xì)地理解，以上簡(jiǎn)要概括的本發(fā)明的更具體的說(shuō)明可以參照其在附圖中示出的實(shí)施例獲得，附圖形成本說(shuō)明書的一部分。然而，注意到，附圖僅示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并且因此不視為限制其范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可能認(rèn)可其他等同有效的實(shí)施例。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的防噴器控制系統(tǒng)的上部部分的示意性主視圖。

圖2是圖1的控制系統(tǒng)的控制模塊中的一個(gè)的透視圖。

圖3是沿圖2的線3-3截取的圖2的控制模塊的截面圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照示出實(shí)施例的附圖在以下更加全面地說(shuō)明本發(fā)明的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以具有多種不同的形式，并且不應(yīng)被理解為限制于本文中闡述的所示實(shí)施例；相反地，這些實(shí)施例提供為使得本發(fā)明變得全面和完整并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全地表達(dá)其范圍。相同的附圖標(biāo)記在全文中指代相同的元素。

圖1示意性地示出用于海底防噴器(未示出)的控制系統(tǒng)11的上部。海底防噴器(“bop”)具有許多部件，比如一個(gè)或多個(gè)環(huán)形防噴器、幾個(gè)閘板、用于連接至井口設(shè)備的連接器以及用于在緊急狀況下從下部部分釋放bop的上部部分和隔水管的快速釋放連接器。這些部件的大部分，也指代機(jī)能，是液壓致動(dòng)的?？刂葡到y(tǒng)11，也稱為多路復(fù)用或mux盒布局，安裝至bop并且通過供給流體液壓力控制這些各種功能以執(zhí)行特定功能。

控制系統(tǒng)11包括可以具有各種結(jié)構(gòu)的支承框架13。幾個(gè)控制模塊15安裝至框架13。在該例子中，圖1示出僅四個(gè)控制模塊15，并且通常將有至少四倍于此數(shù)量?？刂颇K15可以在一個(gè)或多個(gè)豎直柱中彼此疊置地安裝至框架13，圖1示出兩個(gè)豎直柱。

每個(gè)控制模塊15具有多個(gè)液壓閥17，通常稱作spm(附屬板安裝)閥。每個(gè)液壓閥17控制通向防噴器的部件中的一個(gè)的液壓流體流以執(zhí)行功能中的一個(gè)。每個(gè)控制模塊15具有多個(gè)螺線管閥19，螺線管閥19中的每一個(gè)控制液壓閥17中的一個(gè)。螺線管閥19被電致動(dòng)并且將液壓先導(dǎo)信號(hào)傳遞至液壓閥17。圖1示出每個(gè)控制模塊15中的六個(gè)液壓閥17和六個(gè)螺線管閥19，但該數(shù)量可以變化。每個(gè)控制模塊15具有包圍全部螺線管閥19的螺線管閥殼體21。殼體21通常包含被壓力補(bǔ)償為等于海水的流體靜壓的電絕緣介電液體。每個(gè)殼體21可以具有可拆卸蓋板23以當(dāng)控制系統(tǒng)11被收回用于維護(hù)時(shí)提供通向螺線管閥19的入口。圖1示出分解以示出其中的螺線管閥19的蓋板23中的一個(gè)。圖3示出蓋板23被去除。

控制系統(tǒng)11具有兩個(gè)海底電子設(shè)備模塊(sem)25，每一個(gè)均安裝至可以連接至框架13的容納部27。每個(gè)sem25具有向各個(gè)螺線管閥19發(fā)送信號(hào)的電路。sem25是彼此冗余的。此外，一般地全部控制模塊15冗余另一個(gè)控制模塊15。

參照?qǐng)D2，每個(gè)控制模塊15具有歧管或閥塊29，歧管或閥塊29可以是實(shí)體整件的合金鋼。閥塊29具有液壓閥面31，液壓閥面31在該示例中是平的并且定位在延伸閥塊29的長(zhǎng)度的單個(gè)平面中。閥塊29還具有螺線管閥面33，螺線管閥面33在該示例中是平的并且定位在延伸閥塊29的長(zhǎng)度的單個(gè)平面中。螺線管閥面33示出為閥塊29的上部水平側(cè)。液壓閥面31示出為在垂直于螺線管閥面33的平面的平面中的閥塊29的豎直前部。閥塊29具有兩個(gè)相對(duì)面對(duì)的端部34。

每個(gè)液壓閥17具有包括凸緣37的獨(dú)立蓋35和從凸緣37向外延伸的圓柱形部分39。緊固件41延伸穿過每個(gè)凸緣37以將液壓閥蓋35并排地緊固至液壓閥面31。每個(gè)螺線管閥19具有利用緊固件固定至螺線管閥面33的獨(dú)立蓋43。

參照?qǐng)D3，閥塊29還具有背部45，背部45可以在平行于液壓閥面31的單個(gè)豎直平面中。此外，閥塊29可以具有在與螺線管閥面33平行的單個(gè)水平平面中的平的底部47。

螺線管閥面33具有一行螺線管閥腔49(圖3中示出一個(gè))，該行沿著閥塊29的長(zhǎng)度延伸。每個(gè)螺線管閥腔49從螺線管閥面33并且垂直于螺線管閥面33延伸到閥塊29內(nèi)。螺線管閥腔49可以相同。螺線管閥19中的一個(gè)緊固在每個(gè)螺線管閥腔49內(nèi)。圖3示出螺線管閥19中的一個(gè)，示意性地說(shuō)明了下部部分裝配在螺線管閥腔49內(nèi)，同時(shí)上部部分突出到螺線管閥面33以上較短距離。螺線管閥19可以通過各種方式，比如通過螺紋緊固在螺線管閥腔49中。螺線管閥19可以相同，每一個(gè)具有電氣螺線管部分，當(dāng)電氣螺線管部分通過電信號(hào)激勵(lì)時(shí)將閥部分從斷開位置移位至接通位置。

螺線管閥供給通道51縱向延伸通過閥塊29，從而與螺線管閥腔49中的每一個(gè)的下端部相交。螺線管閥供給通道51將螺線管閥腔49中的每一個(gè)聯(lián)結(jié)在一起。螺線管閥供給通道51具有在閥塊端部34中的一個(gè)上的進(jìn)口53(圖2)，用于向每個(gè)螺線管閥腔49供給流體液壓力。

螺線管閥面31具有一行液壓閥腔55(圖3中示出一個(gè))，該行沿著閥塊29的長(zhǎng)度延伸。每個(gè)液壓閥腔55延伸到垂直于液壓閥面31的閥塊29內(nèi)。每個(gè)液壓閥腔55的軸線垂直于每個(gè)螺線管閥腔49的軸線并且與螺線管閥腔49中的一個(gè)的軸線相交。液壓閥腔55可以相同。液壓閥17中的一個(gè)緊固到液壓閥腔55中的每一個(gè)內(nèi)。液壓閥17的內(nèi)部部分裝配在液壓閥腔55內(nèi)，外部部分從液壓閥面31向前突出。液壓閥17可以具有多種結(jié)構(gòu)并且可以相同。

液壓閥供給通道57縱向延伸通過閥塊29，從而與液壓閥腔55中的每一個(gè)的下側(cè)相交。液壓閥供給通道57將液壓閥腔55中的每一個(gè)聯(lián)結(jié)在一起。液壓閥供給通道57具有在閥塊端部34中的一個(gè)上的進(jìn)口58(圖2)，用于向每個(gè)液壓閥腔55供給流體液壓力。液壓閥供給進(jìn)口58可以與螺線管閥供給通道進(jìn)口53在同一閥塊端部34上，如圖所示，或可替代地在相對(duì)的端部34上。液壓閥供給通道57在該實(shí)施例中平行于螺線管閥供給通道51。

獨(dú)立的液壓閥出口通道59從每個(gè)液壓閥腔55延伸至閥塊背部45。液壓閥出口通道59彼此平行并且大致垂直于液壓閥供給通道57。液壓管路(未示出)將每個(gè)液壓閥出口通道59連接至bop的部件以執(zhí)行功能。當(dāng)螺線管閥19中的一個(gè)向液壓閥17中的一個(gè)液壓地發(fā)送信號(hào)時(shí)，液壓閥17將運(yùn)動(dòng)至接通位置，從而將來(lái)自液壓閥供給通道57的液壓流體提供至液壓閥出口通道59中的一個(gè)。在可替代實(shí)施例中，當(dāng)螺線管閥19斷電時(shí)，部件bop功能處的流體壓力可以通過定位在閥塊29上的排氣孔(未示出)從液壓閥出口通道59排出。

獨(dú)立的先導(dǎo)通道61從每個(gè)螺線管閥腔49延伸至液壓閥腔55中的一個(gè)。每個(gè)先導(dǎo)通道61具有從螺線管閥腔49延伸至液壓閥面31的內(nèi)部或閥塊部分61a。每個(gè)先導(dǎo)通道61具有與先導(dǎo)通道內(nèi)部部分61a匹配并且在液壓閥蓋35的側(cè)壁內(nèi)延伸的外部或蓋部分61b。在該實(shí)施例中，每個(gè)液壓閥蓋35的側(cè)壁具有隆脊63(還在圖2中示出)，隆脊63聯(lián)結(jié)蓋35的圓柱形部分39的上側(cè)并且沿著圓柱形部分39的上側(cè)與圓柱形部分39的軸線平行地延伸。先導(dǎo)通道外部部分61b在隆脊63內(nèi)與先導(dǎo)通道內(nèi)部部分61a同軸地延伸。密封件(未示出)密封先導(dǎo)通道內(nèi)部部分61a與外部部分61b的接頭。先導(dǎo)通道61具有聯(lián)結(jié)先導(dǎo)通道外部部分61b的外端部并且向下延伸至形成在蓋35的圓柱形部分39中的活塞腔65的連接部分61c。先導(dǎo)通道連接部分61c通過鉆削垂直于形成先導(dǎo)通道外部部分61b的鉆孔的孔形成。在鉆削連接部分61c之后，機(jī)械師將安裝柱塞66以阻塞鉆孔的形成連接部分61c的進(jìn)入部分。當(dāng)螺線管閥19中的一個(gè)被電致動(dòng)時(shí)，液壓信號(hào)從螺線管閥供給通道51通過先導(dǎo)通道61流動(dòng)至活塞腔65。選擇性地，排出通道(未示出)可以延伸穿過閥塊29以當(dāng)螺線管閥19中的一個(gè)被斷電時(shí)允許壓力從液壓閥先導(dǎo)通道61逸出。

在該實(shí)施例中，液壓閥17包括定位在液壓閥腔55中的固定罩67。外部環(huán)形密封件69將罩67密封至液壓閥腔55的圓柱形內(nèi)壁表面。罩67具有形成在其中并且與液壓閥供給通道57對(duì)準(zhǔn)的多個(gè)孔或端口71。罩67具有抵接后端座73并且相對(duì)于后端座73密封的后部端部，后端座73包圍液壓閥出口通道59的入口。罩67具有抵接前端座75并且相對(duì)于前端座75密封的相對(duì)端部。

活動(dòng)線軸77定位在罩67中并且通過內(nèi)部環(huán)形密封件78密封。線軸77相對(duì)于罩67在所示出的關(guān)閉位置與打開位置之間運(yùn)動(dòng)(stroke)。在所示出的關(guān)閉位置中，線軸77的前端部靠著前端座75密封。關(guān)閉位置阻擋液壓流體從液壓閥供給通道57流動(dòng)進(jìn)入線軸77的內(nèi)部。在打開位置中，線軸77抵接后端座73并且靠著后端座73密封。液壓流體從液壓閥供給通道57流動(dòng)通過罩端口71，進(jìn)入線軸77內(nèi)并且流出液壓閥出口59。

桿79連接至線軸77以使線軸77運(yùn)動(dòng)。桿79從線軸77向前延伸到蓋活塞腔65內(nèi)。桿77在蓋活塞腔65內(nèi)具有在其前端部上的活塞81。一個(gè)或多個(gè)同軸螺旋彈簧83(示出兩個(gè))包圍桿79并且將線軸77朝向關(guān)閉位置推動(dòng)。彈簧殼體85包圍彈簧83的一部分并且具有緊固至液壓閥腔55中的螺紋的螺紋86。彈簧殼體85還靠著前座75緊固彈簧后部保持器87。彈簧前保持器89緊固至桿79以便隨其一起運(yùn)動(dòng)。桿79將相對(duì)于彈簧后部保持器87和前座75滑動(dòng)。當(dāng)螺線管閥19斷電時(shí)，彈簧83使液壓閥17返回至正常位置。

在操作中，鉆井裝置上的操作人員向控制盒25中的一個(gè)發(fā)送信號(hào)，作為響應(yīng)，控制盒25中的一個(gè)向螺線管閥19中的一個(gè)發(fā)送電信號(hào)。螺線管閥19使開口螺線管閥供給通道51移位至先導(dǎo)通道61。液壓流體從螺線管閥供給通道51通過先導(dǎo)通道61流動(dòng)至活塞腔65?；钊?1使桿79和線軸77從圖3所示的關(guān)閉位置運(yùn)動(dòng)至打開位置，其中線軸77抵接后端座73。液壓流體然后從液壓閥供給通道57流動(dòng)通過罩端口71，進(jìn)入線軸77的內(nèi)部并且離開出口通道59。液壓流體流動(dòng)至bop的部件以執(zhí)行一定功能。

如果使用出口通道布置(未示出)，當(dāng)螺線管閥19斷電時(shí)，先導(dǎo)通道61打開通向排出通道(未示出)。液壓流體然后將通過先導(dǎo)通道61流過活塞腔65并且流出排出通道。彈簧83使桿79和線軸77從打開位置運(yùn)動(dòng)至關(guān)閉位置，其中線軸77抵接前端座75。流體液壓力然后從液壓出口59行進(jìn)至液壓閥排出通道(未示出)，從而從bop的部件釋放壓力。

實(shí)施例中的一個(gè)中公開的閥模塊的內(nèi)部通道消除了對(duì)外部管的需要，以向液壓閥提供導(dǎo)向壓力。本發(fā)明的一些實(shí)施例包括一種用于液壓閥蓋的螺栓安裝方法，這將使得該組件比需要蓋旋轉(zhuǎn)以緊固螺紋的現(xiàn)有技術(shù)類型更加簡(jiǎn)易。面安裝蓋消除了在組件的組成期間由錯(cuò)誤地螺紋安裝組件所引起螺紋錯(cuò)扣和磨損的問題。本文中說(shuō)明和示出的實(shí)施例消除或減小了對(duì)操作人員從系統(tǒng)拆除部件以接近液壓閥的需要。例如，本發(fā)明的設(shè)計(jì)能夠通過消除液壓閥和配件前面的管來(lái)改善接近。所形成的向液壓閥的干凈的通路將使得更方便檢測(cè)泄漏、進(jìn)行維護(hù)和維修和/或更換閥。本發(fā)明的實(shí)施例還將消除再?gòu)埦o配件的需要，否則這可能引起泄漏。另外，系統(tǒng)中的部件的數(shù)目的整體下降導(dǎo)致可靠性的提高，這是有利的。

可以理解的是本發(fā)明的范圍不局限于所示出和所說(shuō)明的結(jié)構(gòu)、操作、精確材料或?qū)嵤├木_細(xì)節(jié)，因?yàn)楦倪M(jìn)和等同方案對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是明顯的。在附圖和說(shuō)明書中，已經(jīng)公開了示例性實(shí)施例，盡管采用了專用名詞，但是其僅以一般性和描述性方式使用，而非用于限制目的。