相關(guān)申請的交叉引用

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

本申請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，比如一個或多個環(huán)形防噴器、幾個閘板、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)收到電信號時，螺線管閥向液壓閥中的一個發(fā)送液壓先導(dǎo)信號。

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，這可以引起螺紋錯扣和磨損。另外，可能具有連接至每個單獨(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間，并且如果不正確地擰緊它們可能會泄漏。

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)螺線管閥被電致動時從螺線管閥到液壓閥的液壓先導(dǎo)信號使液壓閥運(yùn)動。

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。液壓閥沿一個方向的運(yùn)動選擇性地打開通向液壓閥出口通道的液壓閥供給通道。

閥塊可以具有多個螺線管閥腔，每個螺線管閥腔從螺線管閥面延伸到閥塊內(nèi)。閥塊可以具有多個液壓閥腔，每個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可以通過多個緊固件緊固至液壓閥面。

在一個實(shí)施例中，螺線管閥腔沿著閥塊的長度并排定位。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從液壓閥腔中的一個延伸至背面。

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

附圖說明

因此，本發(fā)明的特征、優(yōu)勢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，以上簡要概括的本發(fā)明的更具體的說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，比如一個或多個環(huán)形防噴器、幾個閘板、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，是液壓致動的。控制系統(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。幾個控制模塊15安裝至框架13。在該例子中，圖1示出僅四個控制模塊15，并且通常將有至少四倍于此數(shù)量。控制模塊15可以在一個或多個豎直柱中彼此疊置地安裝至框架13，圖1示出兩個豎直柱。

每個控制模塊15具有多個液壓閥17，通常稱作spm(附屬板安裝)閥。每個液壓閥17控制通向防噴器的部件中的一個的液壓流體流以執(zhí)行功能中的一個。每個控制模塊15具有多個螺線管閥19，螺線管閥19中的每一個控制液壓閥17中的一個。螺線管閥19被電致動并且將液壓先導(dǎo)信號傳遞至液壓閥17。圖1示出每個控制模塊15中的六個液壓閥17和六個螺線管閥19，但該數(shù)量可以變化。每個控制模塊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。圖3示出蓋板23被去除。

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

參照圖2，每個控制模塊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的長度的單個平面中。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的長度的單個平面中。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具有兩個相對面對的端部34。

每個液壓閥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延伸穿過每個凸緣37以將液壓閥蓋35并排地緊固至液壓閥面31。每個螺線管閥19具有利用緊固件固定至螺線管閥面33的獨(dú)立蓋43。

參照圖3，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)，該行沿著閥塊29的長度延伸。每個螺線管閥腔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中的一個緊固在每個螺線管閥腔49內(nèi)。圖3示出螺線管閥19中的一個，示意性地說明了下部部分裝配在螺線管閥腔49內(nèi)，同時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，每一個具有電氣螺線管部分，當(dāng)電氣螺線管部分通過電信號激勵時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中的一個上的進(jìn)口53(圖2)，用于向每個螺線管閥腔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)，該行沿著閥塊29的長度延伸。每個液壓閥腔55延伸到垂直于液壓閥面31的閥塊29內(nèi)。每個液壓閥腔55的軸線垂直于每個螺線管閥腔49的軸線并且與螺線管閥腔49中的一個的軸線相交。液壓閥腔55可以相同。液壓閥17中的一個緊固到液壓閥腔55中的每一個內(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中的一個上的進(jìn)口58(圖2)，用于向每個液壓閥腔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中的一個向液壓閥17中的一個液壓地發(fā)送信號時，液壓閥17將運(yùn)動至接通位置，從而將來自液壓閥供給通道57的液壓流體提供至液壓閥出口通道59中的一個。在可替代實(shí)施例中，當(dāng)螺線管閥19斷電時，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從每個螺線管閥腔49延伸至液壓閥腔55中的一個。每個先導(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中的一個被電致動時，液壓信號從螺線管閥供給通道51通過先導(dǎo)通道61流動至活塞腔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中的一個被斷電時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對準(zhǔn)的多個孔或端口71。罩67具有抵接后端座73并且相對于后端座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并且相對于前端座75密封的相對端部。

活動線軸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相對于罩67在所示出的關(guān)閉位置與打開位置之間運(yùn)動(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。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。一個或多個同軸螺旋彈簧83(示出兩個)包圍桿79并且將線軸77朝向關(guān)閉位置推動。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。桿79將相對于彈簧后部保持器87和前座75滑動。當(dāng)螺線管閥19斷電時，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中的一個發(fā)送信號，作為響應(yīng)，控制盒25中的一個向螺線管閥19中的一個發(fā)送電信號。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流動至活塞腔65。活塞81使桿79和線軸77從圖3所示的關(guān)閉位置運(yùn)動至打開位置，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，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)施例中的一個中公開的閥模塊的內(nèi)部通道消除了對外部管的需要，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)類型更加簡易。面安裝蓋消除了在組件的組成期間由錯誤地螺紋安裝組件所引起螺紋錯扣和磨損的問題。本文中說明和示出的實(shí)施例消除或減小了對操作人員從系統(tǒng)拆除部件以接近液壓閥的需要。例如，本發(fā)明的設(shè)計能夠通過消除液壓閥和配件前面的管來改善接近。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)施例還將消除再張緊配件的需要，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)和等同方案對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是明顯的。在附圖和說明書中，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。