具有多个活塞的球面环形防喷器的制造方法
【技术领域】
[0001]本文所公开的实施例大致涉及石油和天然气工业中在油井和天然气井钻探和研究期间使用的防喷器，以防止井身压力在因地层流体的流入或者其它未受控制状况引起的意外压力“跳动”的情况下逸入外部环境中。具体来说，本文所述的实施例涉及具有多个活塞和密封管(gland)的环形球面防喷器设计。
【背景技术】
[0002]良好控制是石油和天然气勘探的重要方面。例如，在钻探井时，安全装置必须到位，以防止从关联钻探操作的意外事件产生的、对设备以及更重要地对人员的损坏。由于喷出的安全条件和风险，称作防喷器(BOP)的装置安装在表面或者深水状况的海底的井口上方，以有效地密封井身，直到能够采取措施来控制跳动。防喷器是大型专用高压阀或者类似机械装置，通常冗余地以叠层安装，并且用来密封和控制井下压力，以及监测油井和天然气井，以便最终防止钻井操作期间液体和气体的未受控制流动。防喷器以多种样式、尺寸和额定压力出现，并且服务于各种功能的若干单独单元相结合以组成防喷器叠层。防喷器系统的功能的一部分包括但不限于将井产流体限制到井身，提供将流体加入井身的器件，允许可控容积的流体从井身被抽取，调节和监测井身压力，并且密封井口。
[0003]除了控制井下压力以及石油和天然气的流动之外，防喷器还预计防止管道、工具和钻探流体在嗔出威胁时从井身嗔出。防嗔器对人员、钻塔和环境的安全性以及对井完整性的监测和维护是必不可少的。因此，预计防喷器是故障安全装置。频繁地提供相同类型的多个防喷器以获得冗余度、即故障安全装置的有效性的重要因素。
[0004]存在两种主要类型的防喷器，即环形和RAM。环形BOP通常就安装到BOP叠层的顶部。钻探人员则通常将预定数量的RAM BOP安装在环形防喷器下方。研制防喷器以应对钻探期间从储层发出的极端不稳定压力和未受控制流、通常称作地层跳动。跳动能够导致称作“喷出”的潜在灾难事件。如果检测到跳动，则环形通常首先封闭，以及如果环形将要失败，则RAM用作备用。在操作期间，BOP时常被损坏，以及在应对内部部件损坏、例如活塞时，修复是困难的(即使不是不可能的)。
[0005]在钻探典型高压井时，钻柱经过防喷器叠层朝石油和天然气储层安排路线。当钻探井时，钻探流体、即“泥浆”经过钻柱向下馈送到钻头、即“刀片”，并且在钻杆外部与壳体(作为井身的衬里的管道)之间的环状空隙、即环带中沿井身向上返回。钻探泥浆柱向下施加静水压力，以便中和来自被钻探地层的相反压力，从而允许钻探进行。当跳动发生时，钻塔操作人员或者自动系统闭合防喷器单元，从而密封环带，以停止流体流出井身。更密集泥浆然后沿钻柱向下循环到井身中、沿环带向上并且经过在BOP叠层的底座的阻塞线经过阻气门离开，直到克服井下压力。如果防喷器和泥浆没有限制跳动的向上压力，则喷出发生，潜在地使石油和天然气沿井身向上驰过管道，损坏钻塔，并且使井的完整性成为问题。
【发明内容】
[0006]按照本文所提供的防喷器的理论，一个实施例提供一种防喷器组件，其包括:外壳结构，其中外壳结构包括具有围绕下壳体的附连端圆周地设置的多个下壳体分叉保持凸耳的整体式下壳体，下壳体还包括多个内部流体互连的圆筒；多个环状活塞和密封管，接合下壳体中的多个液体互连的圆筒；单片式激励环，在一个端部具有碗，其中激励环在操作上围绕下壳体的一部分圆周地设置并且与多个环状活塞接合；上壳体，具有整体结构，其中具有用于与下壳体多个分叉保持凸耳的交错四分之一圈接合的多个上壳体分叉保持凸耳，上壳体还包括具有用于接纳定位在碗部分之上的主密封的球面凹型主腔的内顶，下壳体和上壳体在操作上封闭单片式激励环、环状活塞、密封管和密封；以及多个底板，用于将下壳体与外部环境密封。
[0007]在另一个实施例中，提供一种防喷器，其包括:下壳体，具有整体大致圆筒形状结构，其中具有多个分叉保持凸耳；多个内部流体互连的圆筒，在整体结构的平面表面中配置，其中各内部流体互连的圆筒包括专用圆筒流体通道，其中设置有圆筒壁的一部分；中心柱，限定用于接纳井管的中心腔，其中中心柱包括多个密封；以及设置在中心柱的远端的凸缘安装部分。
[0008]在又一个实施例中，提供一种防喷器，其包括:激励环，具有大致圆筒形单片式整体结构，其中具有加工到激励环的第一端部中的碗形表面开口 ；以及多个分叉跟形安装元件，加工到激励环的第二端部中。
【附图说明】
[0009]通过结合附图进行阅读，将会更好地了解以上概述以及以下详细描述。为了便于说明，本公开的某些实施例在附图中示出。但是，应当理解，本发明并不局限于所示的准确布置和工具。结合到本说明书中并且构成其部分的附图示出按照本发明的系统、设备和方法的实现，并且连同本描述一起用来说明按照本发明的优点和原理。
[0010]图1示出按照一个实施例的防喷器组件的透视图；
[0011]图2示出按照一个实施例所连接的防喷器组件的截面透视图；
[0012]图3A示出按照一个实施例、从图2所示旋转大约90度的防喷器组件的截面正视图；
[0013]图3B示出具有按照一个实施例所示的环状活塞及关联密封管的细节A的防喷器组件的截面正视图；
[0014]图3C示出按照一个实施例、如图3B所示的环状活塞和密封管的截面侧视图的细节A的特定示图；
[0015]图4示出与防喷器的一个实施例配合使用的激励环的截面图；
[0016]图5示出与防喷器的一个实施例配合使用的下壳体的截面图；以及
[0017]图6示出与防喷器的一个实施例配合使用的上壳体的截面图。
【具体实施方式】
[0018]在详细说明本发明的至少一个实施例之前，要理解，本发明并不局限于它在以下描述中提出或者在附图中示出的构造的细节以及部件的布置的应用。提供附图和书面描述，以指导本领域的技术人员进行和使用对其寻求专利保护的本发明。本发明适用于其它实施例并且能够按照各种方式来实施和执行。本领域的技术人员将会理解，为了清楚起见和便于了解，并非示出一商业实施例的所有特征。本领域的技术人员还将会理解，结合本发明的方面的实际商业实施例的开发将要求许多实现特定判定来取得本发明人的商业实施例的最终目标。虽然这些工作会是复杂和费时的，但是这些工作是获益于本公开的领域的技术人员例行任务。
[0019]另外，要理解，本文所采用的用语和术语是为了便于描述，而不应当被视作限制。例如，单数术语、例如“一”的使用不是意在限制项的数量。另外，非限制性地例如“顶”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下” “向下”、“向上”、“侧”和“表面”等的关系术语在描述中为了对附图的具体参照的清楚而使用，而不是要限制本发明或者所附权利要求书的范围。此外，应当理解，本发明的特征的任一个能够单独地或者与其它特征结合使用。通过阅读附图和详细描述，本领域的技术人员将会清楚地知道本发明的其它系统、方法、特征和优点。预计所有这类其它系统、方法、特征和优点都包含在本描述之内，包含在本发明的范围之内，并且受到所附权利要求书保护。
[0020]现在将详细介绍按照附图所示的本发明的实现。为了便于阐述，本文所述的实施例引用术语“流体”，其表示气体、液体以及具有固体集料的液体溶液以及能够合理地预计流动的任何其它材料。
[0021]参照图1，通过非限制性示例并且按照本发明的实施例，示出防喷器组件1，其中防喷器组件I经过液压致动，并且总体设计是环形球面的。在描述防喷器组件I的本实施例的操作功能时，实行预期操作的液压流体量对“闭合”防喷器组件I的主密封25(参见图2和图3A)为大约4加仑以及对“开启”为大约372加仑。此外，在本优选实施例中，能够接纳的井管的内径的范围能够从大约英寸572至大约2174英寸。本实施例的制造中使用的所有金属部件(在可能的情况下而不受