Система отрезания трубного изделия и способ ее использования

Система отрезания трубного изделия и способ ее использования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники изобретения

Данное изобретение относится, в общем, к способам выполнения операций на буровой. Конкретнее, настоящее изобретение относится к способам предотвращения выбросов, например, включающим в себя резку трубных изделий на буровой.

Описание уровня техники

Работы на нефтяных месторождениях обычно выполняют для разведки и отбора ценных скважинных текучих сред. Буровые установки устанавливают на буровых площадках, и скважинные инструменты, такие как бурильные инструменты, спускают под землю для достижения подземных коллекторов. После образования с помощью инструментов ствола скважины, достигающего нужного коллектора, можно устанавливать обсадные колонны и цементировать в стволе скважины, и в стволе скважины можно проводить заканчивание для запуска добычи текучих сред из коллектора. Скважинные трубные изделия, такие как трубы, специальные скважинные инструменты, обсадные колонны, бурильная труба, хвостовик, гибкая насосно-компрессорная труба, эксплуатационная насосно-компрессорная труба, тросовая линия, проволочная линия или другие трубные элементы, установленные в стволе скважины и соответствующие компоненты, такие как утяжеленные бурильные трубы, звенья инструмента, буровые долота, каротажные инструменты, пакеры, и т.п., (именуемые 'трубными изделиями' или 'трубными колоннами') могут устанавливаться в стволе скважины для создания прохода подземных текучих сред на поверхность.

Утечка подземных текучих сред может представлять значительную угрозу окружающей среде при выпуске из ствола скважины. Оборудование, такое как противовыбросовые превенторы, часто устанавливаются на стволе скважины для образования уплотнения трубного изделия, находящегося в нем, для предотвращения утечки текучей среды при ее подаче на поверхность. Типичные противовыбросовые превенторы могут иметь выборочно приводимые в действие плашки или крышки с плашками, такие как трубные плашки для контакта, соединения и охвата трубных изделий и/или инструментов для герметизации ствола скважины или срезные плашки для контакта и физического среза трубного изделия, которые можно приводить в действие для срезания и/или герметизации трубного изделия в стволе скважины. Некоторые примеры противовыбросовых превенторов и/или блоков плашек даны в патентах /заявках США №№ 4647002, 6173770, 5025708, 5575452, 5655745, 5918851, 4550895, 5575451, 3554278, 5505426, 5013005, 5056418, 7051989, 5575452, 2008/0265188, 5735502, 5897094, 7234530 и 2009/0056132. Дополнительные примеры противовыбросовых превенторов, срезных плашек и/или ножей для резки трубных изделий раскрыты в патентах США №№ 3946806, 4043389, 4313496, 4132267, 4558842, 4969390, 4492359, 4504037, 2752119, 3272222, 3744749, 4253638, 4523639, 5025708, 5400857, 4313496, 5360061, 4923005, 4537250, 5515916, 6173770, 3863667, 6158505, 4057887, 5178215, и 6016880.

Несмотря на разработку способов ликвидации выбросов, остается необходимым создание усовершенствованных способов более эффективного отрезания трубных изделий в противовыбросовых превенторах. Настоящее изобретение направлено на решение данной технической задачи.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

По меньшей мере, в одном аспекте, изобретение относится к способу отрезания трубного изделия, расположенного в стволе скважины, проходящей в подземный пласт. Способ включает в себя установку противовыбросового превентора вокруг трубного изделия. Противовыбросовый превентор имеет множество плашек, установленных с возможностью скольжения в нем, и множество ножей, расположенных на множестве плашек для контакта с трубным изделием, прокалывание трубного изделия прокалывающей вершиной, по меньшей мере, одного из ножей так, что участок трубного изделия сдвигается, и заравнивание проходом через трубное изделие режущей поверхности, по меньшей мере, одного из ножей.

Способ может также дополнительно включать в себя продолжение продвижения плашек до обрезания трубного изделия. На этапе заравнивания режущая поверхность может продвигаться до разделения трубного изделия на части. На этапе прокалывания прокалывающая вершина может прокалывать центральный участок контакта или средний участок контакта с трубным изделием. На этапе заравнивания режущая поверхность может проходить через средний участок контакта с трубным изделием и/или наружный участок контакта с трубным изделием. Нож может также снабжаться парой обрезающих элементов, и способ может включать в себя проход, по меньшей мере, одного из пары обрезающих элементов через, по меньшей мере, участок трубного изделия. На этапе прохода обрезающие элементы могут проходить через наружный участок контакта с трубным изделием. Ножи могут включать в себя верхний нож и нижний нож, и способ может дополнительно включать в себя проход верхнего ножа через трубное изделие над нижним ножом.

В другом аспекте изобретение относится к способу отрезания трубного изделия, расположенного в стволе скважины. Способ включает в себя установку противовыбросового превентора вокруг трубного изделия. Противовыбросовый превентор имеет множество плашек, установленных с возможностью скольжения в нем, при этом, на каждой из множества плашек размещен нож. Каждый из ножей имеет корпус ножа с передней гранью на стороне, обращенной к трубному изделию. Корпус ножа имеет режущую поверхность, на, по меньшей мере, участке передней грани и прокалывающую вершину на передней грани. Прокалывающая вершина имеет режущую кромку, выступающую на некоторое расстояние за режущую поверхность. Способ дополнительно включает в себя прокалывание трубного изделия прокалывающей вершиной ножа так, что участок трубного изделия сдвигается, и заравнивание проходом через трубное изделие режущей поверхности ножа.

На этапе заравнивания режущая поверхность может продвигаться до отрезания трубного изделия режущей поверхностью. На этапе заравнивания режущая поверхность может продвигаться до разделения трубного изделия на части. На этапе прокалывания прокалывающая вершина может прокалывать центральный участок контакта с трубным изделием. На этапе заравнивания режущая поверхность может проходить через средний участок контакта с трубным изделием. На этапе заравнивания, режущая поверхность может проходить через наружный участок контакта с трубным изделием.

Корпус ножа может также иметь пару обрезающих элементов на передней грани корпуса ножа, каждый из которых расположен с каждой из сторон режущей кромки, и способ может также включать в себя проход, по меньшей мере, одного из пары обрезающих элементов, через, по меньшей мере, участок трубного изделия. На этапе прохода, по меньшей мере, один из пары обрезающих элементов может проходить через наружный участок контакта с трубным изделием.

Наконец, в еще одном аспекте изобретение относится к способу отрезания трубного изделия, расположенного в стволе скважины. Способ включает в себя установку противовыбросового превентора вокруг трубного изделия. Противовыбросовый превентор имеет множество плашек, установленных с возможностью скольжения в нем, и множество ножей, расположенных на множестве плашек для контакта с трубным изделием. Способ дополнительно включает в себя продвижение множества ножей через трубное изделие с помощью прокалывания трубного изделия прокалывающей вершиной, по меньшей мере, одного из ножей так, что участок трубного изделия от этого сдвигается, и заравнивание проходом через трубное изделие режущей поверхности, по меньшей мере, одного из ножей до обрезания трубного изделия.

Ножи могут также иметь пару обрезающих элементов, и этап продвижения может также включать в себя проход, по меньшей мере, одного из пары обрезающих элементов, через, по меньшей мере, участок трубного изделия. Этап продвижения может также включать в себя продвижение множества ножей через трубное изделие с помощью прокалывания трубного изделия парой обрезающих элементов. Ножи могут включать в себя верхний нож и нижний нож, при этом верхний нож проходит через трубное изделие на некотором расстоянии над нижним ножом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для лучшего понимания признаков и преимуществ настоящего изобретения, дается подробное описание изобретения, кратко описанного выше, варианты осуществления описаны со ссылками на прилагаемые чертежи. Следует отметить, вместе с тем, что на прилагаемых чертежах показаны только типичные варианты осуществления изобретении, не ограничивающие его объем, поскольку изобретение допускает другие равно эффективные варианты осуществления. На фигурах не обязательно соблюдается масштаб и некоторые элементы, и некоторые виды на фигурах показаны с искажением масштаба или схематично в интересах ясности и лучшего понимания.

На ФИГ. 1 схематично показана морская буровая с противовыбросовым превентором с ножами для отрезания трубного изделия.

На ФИГ. 2A-2B схематично показаны вид сбоку и вид сверху, соответственно, частично в сечении, противовыбросового превентора Фиг. 1 перед запуском операции отрезания.

На ФИГ. 2C схематично показан вид сбоку, частично в сечении, противовыбросового превентора Фиг. 1 во время операции отрезания.

На ФИГ. 3A-3G схематично показан в разных видах нож, применимый в противовыбросовом превенторе Фиг. 2A.

На ФИГ. 4A-4D схематично показаны различные виды сменной режущей кромки ножа.

На ФИГ. 5A-5G схематично показан альтернативный нож со сменными режущими кромками.

На ФИГ. 6A-6H схематично показан альтернативный нож.

На ФИГ. 7A-7G схематично показан альтернативный нож.

ФИГ. 8A-8G схематично показан альтернативный нож.

На ФИГ. 9-15 схематично показаны различные другие альтернативные ножи.

На ФИГ. 16A-16J схематично показаны ножи с различным профилем.

На ФИГ. 17 схематично показан вид сверху, частично в сечении, ножа в контакте с трубным изделием.

На ФИГ. 18A и 18B схематично показаны частично в сечении виды пары ножей в контакте с трубным изделием.

На ФИГ. 19A-19D схематично показаны сечения площади среза трубного изделия.

На ФИГ. 20A-20H схематично показаны различные участки трубного изделия, срезанного противовыбросовым превентором, и используемые ножи.

На ФИГ. 21A-21B показаны графики зависимости силы от времени для трубных изделий, отрезаемых противовыбросовым превентором с использованием различных ножей.

На ФИГ. 22A и 22B показаны блок схемы последовательности операций способов отрезания трубных изделий.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже описаны примеры устройств, способов, методик и/или последовательностей команд для осуществления настоящего изобретения. Вместе с тем, понятно, что описанные варианты осуществления можно на практике реализовать без данных конкретных деталей.

Данная заявка относится к противовыбросовому превентору и, по меньшей мере, одному ножу, используемому для отрезания трубного изделия на буровой. Трубное изделие может, например, являться трубным изделием, спускаемым через противовыбросовый превентор во время операций на буровой. Операции отрезания могут обеспечивать удаление трубного изделия из противовыбросового превентора и/или оборудования устья скважины. Отрезание трубного изделия можно выполнять, например, для герметизации ствола скважины в случае утечки из ствола скважины и/или выброса.

Противовыбросовый превентор снабжается ножами различной конфигурации для отрезания трубного изделия. Данные ножи могут иметь конфигурацию с прокалывающими вершинами, режущими поверхностями и/или обрезающими элементами, выполненными с возможностью уменьшения силы, требуемой для среза трубного изделия. Изобретение создает методики для отрезания различных трубных изделий (или трубных колонн) с диаметром до около 8,5" (21,59 см). Предпочтительно, противовыбросовый превентор и ножи обеспечивают одно или несколько из следующего, помимо прочего: замену рабочей части (например, ножа), уменьшенный износ, уменьшенное усилие, требуемое для отрезания трубного изделия, автоматическую герметизацию противовыбросового превентора, эффективное отрезание, включение в состав (или использование) существующего оборудования и сокращенное время для замены частей.

На Фиг. 1 показана морская буровая 100, имеющая подводную систему 106 и надводную систему 120. Подводная система 106 имеет эжектор 102, противовыбросовый превентор 108, оборудование 110 устья скважины и систему 112 подачи насосно-компрессорной трубы. Эжектор 102 и/или противовыбросовый превентор 108 могут быть выполнены в конфигурации для уплотнения трубного изделия 118 (и/или спускоподъема) и спуска в ствол скважины 116, пробуренной от морского дна 107. Противовыбросовый превентор 108 имеет, по меньшей мере, один нож 150 для резки трубного изделия 118, скважинный инструмент 114 и/или замок для инструмента (или другое трубное изделие, не показанное). Противовыбросовый превентор 108 может иметь один или несколько исполнительных механизмов 28 для перемещения ножа 150 и резки трубного изделия 118. Один или несколько контроллеров 126 и/или 128 могут осуществлять управление, мониторинг и/или контроль противовыбросового превентора 108, эжектора 102, системы 112 подачи насосно-компрессорной трубы и/или других частей буровой 100.

Система 112 подачи насосно-компрессорной трубы может быть выполнена в конфигурации для перемещения одного или нескольких скважинных инструментов 114 в ствол скважины 116 на трубном изделии 118. Хотя описан противовыбросовый превентор 108 для использования в подводных операциях, должно быть ясно, что буровая 100 может быть сухопутной или морской, и противовыбросовый превентор 108 можно использовать в любой окружающей буровую среде.

Надводную систему 120 можно использовать для осуществления промысловых операций морской буровой 100. Надводная система 120 может содержать буровую установку 122, платформу 124 (или судно) и контроллер 126. Показанный контроллер 126 находится на поверхности и контроллер 128 находится под водой, должно быть ясно, что один или несколько контроллеров 126/128 могут быть установлены в разных местах для управления надводной системой 120 и/или подводной системой 106. Линии 134 связи могут создаваться для связи контроллеров 126/128 с различными частями буровой 100.

Показанная система 112 подачи насосно-компрессорной трубы установлена в трубе 111, хотя должно быть ясно, что возможна ее установка в любом подходящем месте, таком как на морской поверхности, вблизи подводного оборудования 106, без трубы 111, в буровой установке 122, и т.п. Система 112 подачи насосно-компрессорной трубы может являться любой системой подачи трубных изделий, такой как инжектор гибкой насосно-компрессорной трубы, буровая установка, оснащенная верхним приводом, ведущей бурильной трубой, подъемным оборудованием и т.п. (не показано). Дополнительно, трубная колонна 118, подлежащая отрезанию, может представлять собой любое подходящее трубное изделие и/или трубную колонну, описанную выше. Скважинные инструменты 114 могут являться любыми подходящими скважинными инструментами для бурения, заканчивания, каротажа и/или эксплуатации ствола 116 скважины, такими как буровые долота, пакеры, испытательное оборудование, стреляющие перфораторы, и т.п. Другие устройства могут, если необходимо, устанавливаться на буровой для выполнения различных функций, такие как система 104 пакера подвески эжектора 102 и втулки 130.

На Фиг. 2A-2C показан противовыбросовый превентор 108 в увеличенном масштабе. На Фиг. 2A и 2B показан противовыбросовый превентор 108 перед приведением в действие. На Фиг. 2C показан противовыбросовый превентор 108 после приведения в действие. Противовыбросовый превентор 108 может являться аналогичным, например, противовыбросовому превентору описанному в заявке на патент США № 12/883469, упомянутой выше. Как показано на Фиг. 2A-2C, противовыбросовый превентор 108 может иметь корпус 12 с каналом 14. Трубное изделие 118 может проходить через канал 14. Корпус 12 может иметь нижний фланец 16 и верхний фланец 18 для соединения противовыбросового превентора 108 с другим оборудованием в комплекте оборудования устья скважины, например эжектором 102 (показано на Фиг. 1), оборудованием 110 устья скважины и т.п. Противовыбросовый превентор 108 может иметь один или несколько исполнительных механизмов 28 для приведения в действие одного или нескольких ножей 150, таких как пара ножей 150 a, b для отрезания трубного изделия 118.

Исполнительные механизмы 28 могут перемещать поршень 30 в цилиндре 32 для перемещения штока 34. Шток 34 может соединяться с держателями 24 и 26 ножа или первой и второй плашками 24 и 26. Каждый из держателей 24 и 26 ножей может соединяться с одним из ножей 150a,b. Таким образом, исполнительные механизмы 28 могут перемещать ножи к каналу 14 и от него для отрезания трубного изделия 118 в канале 14. Исполнительные механизмы 28 могут приводить в действие ножи 150a, b, реагируя на прямые команды управления с контроллеров 126 и/или 128, от оператора и/или реагируя на условия в стволе 116 скважины (показано на Фиг. 1), такие как скачки давления. Как показано, исполнительные механизмы 28 имеют гидравлическое управление и могут приводиться в действие гидравлической системой (не показано), хотя любое подходящее средство для приведения в действие ножей 150a, b можно использовать, например, пневматическое, электрическое и т.п.

Одна или несколько направляющих 20 и 22 плашек, могут направлять каждый из ножей 150a, b в противовыбросовых превенторах 108 при перемещении их исполнительным механизмом 28. Направляющие 20 и 22 плашек могут проходить в противоположные стороны от осевой линии канала 14. На Фиг. 2B показан вид сверху противовыбросового превентора 108. Держатели 24 и 26 ножей показаны удерживающими ножи 150a, b в нерабочем положении в направляющих 20 и 22 плашек.

Ножи 150a, b держателей 24 и 26 ножей могут устанавливаться для прохода один над другим в канале 14 при отрезании трубного изделия 118. Показанная пара ножей 150a, b включает в себя верхний режущий нож 150a (любой нож согласно настоящему изобретении), расположенный на плашке 24 и нижний режущий нож 150b (любой нож согласно настоящему изобретению), расположенный на плашке 26. Режущие ножи 150a и 150b могут быть установлены так, что режущая кромка ножа 150b проходит некоторое расстояние ниже режущей кромки ножа 150a при резке и/или срезании секции трубного изделия 118.

При выполнении отрезания режущие ножи 150a и 150b могут прокалывать, заравнивать, срезать и/или резать трубное изделие 118 (ФИГ. 2C) в верхнем участке 118a и нижнем участке 118b. После отрезания трубного изделия 118 нижний участок трубного изделия 118b может сбрасываться в ствол скважины 116 (показано на Фиг. 1) ниже противовыбросового превентора 108. Если необходимо (что верно для любого способа согласно настоящему изобретению) бурильную колонну можно отпускать нижним комплектом плашек (не показано). Противовыбросовый превентор 108 и/или другой блок оборудования может затем герметизировать ствол скважины 116 для предотвращения утечки нефти и/или взрыва.

На Фиг. 3A-8G показаны в разных ракурсах ножи 150 разных форм. На Фиг. 3A-3G показан в разных видах нож 350, применимый, например, в качестве ножа 150 Фиг. 1-2C (верхнего ножа 150a и/или нижнего ножа 150b). На Фиг. 3A показан в изометрии снятый нож 350. На Фиг. 3B показан снизу нож 350 и сечение трубного изделия 118. На Фиг. 3C показан сверху нож 350. На Фиг. 3D показан сзади в изометрии нож 350. На Фиг. 3E показан вид сбоку ножа 350. На Фиг. 3F показан вид спереди ножа 350. На Фиг. 3G показано сечение ножа 350 по линии 3G-3G Фиг. 3F.

Нож 350 предпочтительно выполнен в конфигурации для прокалывания, заравнивания, срезания и/или обрезания трубного изделия 118 при перемещении ножа 350 через трубное изделие, такое как трубное изделие 118 Фиг. 1. Показанный нож 350 имеет корпус 307 ножа, прокалывающую вершину (или шип) 300, одну или несколько обрезающих вершин (или обрезающих элементов) 302, одну или несколько режущих поверхностей 306 ножа, одну или несколько углублений (или выемок) 304, поверхность 308 приложения нагрузки, и одно или несколько отверстий 310. Прокалывающая вершина 300 и обрезающие элементы 302 могут проходить от передней поверхности 303 корпуса 307 ножа. Передняя поверхность 303 имеет первый участок 311 и второй участок 315 с режущей поверхностью 306 на них. Прокалывающая вершина 300 устанавливается между первым и вторым участками 311, 315. Корпус 307 ножа может иметь основание 305 на своей нижней части.

Отверстия 310 могут быть выполнены в конфигурации для приема одного или нескольких соединительных устройств 312 для соединения ножа 350 с держателями 24 и 26 ножа (показано на Фиг. 2A). Одно или несколько соединительных устройств 312 можно использовать для скрепления ножей 350 с держателями 24 и 26 ножа. Соединительное устройство 312 может являться любым подходящим соединительным устройством, таким как болт, шпилька, винт, сварной шов и т.п. Нож 350 может также снабжаться, например, уступами 309, проходящими поперечно для опирания, например, на направляющие 20, 22 противовыбросового превентора 108 Фиг. 2A-2C.

Прокалывающая вершина 300 может быть выполнена в конфигурации, по существу, для контакта с трубным изделием 118, предпочтительно вблизи его центра (или центрального участка). При контакте прокалывающей вершины 300 с трубным изделием 118, режущая кромка (или верхушка) 314 прокалывающей вершины 300 прокалывает и/или пробивает трубное изделие 118. Прокалывающая вершина 300 заканчивается на режущей кромке 314, которая может иметь различные формы, такие как закругленная, заостренная, граненая и т.д., описанные в данном документе. С продолжением перемещения прокалывающей вершины 300 через трубное изделие 118, режущие поверхности 306 ножа на каждой из сторон прокалывающей вершины 300 могут резать трубное изделие 118 от начальной точки прокола. Режущие поверхности 306 ножа могут также содействовать центрированию трубного изделия 118 между ними. Центрирование трубного изделия 118 может содействовать установке трубного изделия 118 в нужное место для оптимизации прокалывания и/или резки.

Один или несколько обрезающих элементов 302 могут быть выполнены в конфигурации для контакта с трубным изделием 118 на месте в направлении к наружному участку и/или от центра (или центрального участка) трубного изделия 118, показанного на Фиг. 3B. Как показано, один или несколько обрезающих элементов 302 выполнены в конфигурации для входа в контакт с трубным изделием 118 вблизи кромки (или наружного участка) трубного изделия 118. Один или несколько обрезающих элементов 302 могут иметь шипы 351 для прокалывания трубного изделия 118 способом, аналогичным прокалывающей вершине 300. Ширина W (Фиг. 3B) между режущей кромкой 314 прокалывающей вершины 300 и шипом 351 обрезающих элементов 302 может быть выполнена в конфигурации для входа в контакт с нужным участком трубного изделия 118.

При продолжении перемещения ножа 350 через трубное изделие 118, обрезающие элементы 302 могут проходить через трубное изделие. Режущая поверхность 306 ножа на обрезающих элементах 302 может иметь угол γ резания (или наклона) для прохода через трубное изделие 118. Угол γ резания режущей поверхности 306 ножа может изменяться на ноже 350 при необходимости для содействия процессу отрезания. Угол γ резания показан, например, на Фиг. 3E с дополняющим углом 90 градусов - γ на Фиг. 3G. Обрезающие элементы 302 могут также иметь угол θ выхода на наружной поверхности, показанный на Фиг. 3C, которая может продолжать резать стенки трубного изделия 118. Угол θ выхода может быть выполнен в конфигурации для разведения стенок трубного изделия 118, когда режущая поверхность 306 ножа режет стенку, при этом, уменьшается сила, требуемая для отрезания трубного изделия.

Один или несколько обрезающих элементов 302 могут быть выполнены в конфигурации для обрезания, и/или среза с удалением участка трубного изделия 118 с обеих сторон прокалывающей вершины 300, при этом, уменьшая прочность и целостность трубного изделия 118. Один или несколько обрезающих элементов 302 могут выставлять трубное изделие 118 по центру относительно ножа 350 при контакте ножа 350 с трубным изделием 118. Как показано на Фиг. 3A-3C, один или несколько обрезающих элементов 302 могут входить в контакт с трубным изделием 118 перед входом прокалывающей вершины 300 в контакт с трубным изделием 118. С помощью корректировки конфигурации так, что прокалывающей вершине 300 и/или обрезающим вершинам 302 придается разная длина, обрезающие элементы 302 могут быть выполнены в конфигурации для входа в контакт с трубным изделием 118 по существу, одновременно с прокалывающей вершиной 300 и/или после прокалывающей вершины 300. При таком способе нож 350 может прокалывать и/или обрезать трубное изделие 118 в одном или нескольких местах для содействия его обрезанию.

Геометрию ножей, описанную в данном документе, можно корректировать для создания контактных точек на разных местах вдоль ножа. С помощью манипуляций с размерами и положением прокалывающей вершины 300, обрезающих элементов 302 и передней поверхности 303, контакт ножа с трубным изделием можно корректировать и/или оптимизировать. Хотя на Фиг. 3A-3G показана конкретная конфигурации обрезающих элементов 302 для контакта с трубным изделием, размеры ножа можно выбирать для обеспечения прохода трубного изделия между обрезающими элементами 302. В таких вариантах, трубное изделие прокалывается прокалывающей вершиной 300, и режущие поверхности 306 вдоль передней поверхности 303 ножа между обрезающими элементами 302 можно использовать для обрезания и/или среза с удалением участков трубного изделия и отрезания посредством обрезающих элементов 302.

Ножи, описанные в данном документе, можно конструировать из любого подходящего материала для резки трубного изделия 118, например, стали. Дополнительно, ножи могут иметь участки, такие как точки 300, 302, и/или режущие поверхности 306 ножа, которые упрочнены и/или снабжены покрытием для предотвращения износа ножей. Упрочнение может быть получено любым подходящим способом, таким как, наплавка твердым сплавом, термообработка, повышение твердости, изменение материала, вставка материала 352 повышенной твердости (показано на Фиг. 3A) такого как поликристаллические синтетические алмазы, сплав INCONEL™ и т.п.

Каждый из ножей, описанный в данном документе может иметь сменные режущие кромки 400, как показано на Фиг. 4A-4D. На Фиг. 4A показан вид сверху снятой режущей кромки 400 ножа. На Фиг. 4B показан изометрический вид режущей кромки 400 ножа. На Фиг. 4C показан вид конца режущей кромки 400 ножа. На Фиг. 4D показано сечение режущей кромки 400 ножа Фиг. 4A по линии 4D-4D.

Сменные режущие кромки 400 ножей могут иметь размеры для замены части или всех режущих кромок и/или вершин, описанных в данном документе, таких как прокалывающие вершины 300 и обрезающие элементы 302 ножа 350 (показано на Фиг. 3A-3G). Дополнительно, можно иметь сменную режущую поверхность ножа (не показано), которой можно заменять частично или полностью переднюю поверхность ножа, такую как режущие поверхности 306 обрезающих элементов 302 ножа 350 Фиг. 3A-3G.

Сменные лезвия 400 ножа можно использовать для замены изношенных и/или поврежденных частей существующих ножей. Сменные режущие кромки 400 ножа могут иметь совместимые формы и кромки для плотного прилегания, например, к прокалывающей вершине 300 и соответствующей режущей кромке 314 и режущим поверхностям 306 исходного ножа. В некоторых вариантах сменные лезвия 400 ножа могут создавать альтернативные формы, габариты и/или материалы для создания изменяемых конфигураций ножа. Например, сменные режущие кромки 400 ножа можно использовать для создания удлиненной прокалывающей вершины 300 для изменения точек контакта ножа.

Сменные режущие кромки 400 ножа можно изготавливать из одинакового материала с ножом 350 и/или любого из упрочненных материалов и/или с помощью способов, описанных в данном документе.

Сменные режущие кромки 400 ножа, как показано, могут иметь одинаковую форму с любыми прокалывающими вершинами 300 и/или обрезающими элементами 302, описанными в данном документе, и могут иметь одно или несколько отверстий 402 для приема соединительного устройства 452 для соединения сменных режущих кромок 400, например, с ножами 150 и/или 350 (показано на Фиг. 1-3G). Сменные режущие кромки 400 могут иметь угол λ наклона, например, острый угол около 60 градусов.

На Фиг. 5A-5G показан в разных видах нож 550, применимый, например, в качестве ножа 150 Фиг. 1-2C. На Фиг. 5A показан вид спереди в изометрии ножа 550. На Фиг. 5B показан вид сзади в изометрии ножа 150. На Фиг. 5C показан вид снизу ножа 550. На Фиг. 5D показан вид сверху ножа 550. На Фиг. 5E показан вид спереди ножа 550. На Фиг. 5F показано сечение ножа 550 Фиг. 5E по линии 5F-5F. На Фиг. 5G показан вид сбоку ножа 550.

Нож 550 может быть аналогичным ножу 350 Фиг. 3A-3G, за исключением того, что в данной конфигурации нож 550 имеет отличающуюся форму. Нож 550, как показано, снабжен прокалывающей вершиной (или шипом) 300 с наклонной прокалывающей режущей кромкой 500, одним или несколькими обрезающими элементами 302, одной или несколькими режущими поверхностями 306 ножа, одной или несколькими углублениями (или выемками) 304, поверхностью 308 приложения нагрузки и одним или несколькими отверстиями 310. В данной версии прокалывающая вершина 300 проходит за обрезающие элементы 302, и обрезающие элементы имеют угол θ выхода, обращенный к прокалывающей вершине 300. Кроме того, нож 550 может быть выполнен в конфигурации для применения, например, сменных режущих кромок 400 ножа (показано на Фиг. 4A-4D).

Как показано, прокалывающая вершина 300 представляет собой сменную режущую кромку 400 ножа, снятую для замены. Нож 550 может иметь отверстие 501 соединительного устройства, выполненное в конфигурации для совмещения с одним или несколькими отверстиями 402 соединительного устройства на сменной режущей кромке 400 ножа. Соединительное устройство 452, такое как болт и т.п., можно использовать для соединения сменной режущей кромки 400 ножа с ножом 550. Хотя на данных фигурах показана прокалывающая вершина 300 в качестве сменной режущей кромки 400, должно быть ясно, что обрезающие элементы 302 могут также быть сменными. Также, хотя на Фиг. 5A-5G показан нож конкретной конфигурации, нож любой конфигурации может быть снабжен одной или несколькими сменными режущими кромками 400. Сменная режущая кромка 400 ножа может иметь форму, например, любых прокалывающих вершин 300 и/или обрезающих элементов 302, показанных в данном документе.

На Фиг. 6A-6H показан в разных видах нож 650, применимый в качестве верхнего ножа 150a и/или нижнего ножа 150b Фиг. 2A-2C. На Фиг. 6A показан вид сверху ножа 650. На Фиг. 6B показан вид снизу ножа 650. На Фиг. 6C показан вид спереди ножа 650. На Фиг. 6D показано сечение ножа 650 Фиг. 6C по линии 6D-6D. На Фиг. 6E показано сечение ножа 650 Фиг. 6C по линии 6E-6E. На Фиг. 6F показан вид сбоку ножа 650. На Фиг. 6G показан другой изометрический вид ножа 650. На Фиг. 6H показан изометрический вид ножа 650 по линии 6H-6H Фиг. 6G.

Нож 650 предпочтительно выполнен в конфигурации для прокалывания, заравнивания, среза и/или обрезания при перемещении ножа 650 сквозь трубное изделие, такое как трубное изделие 118 Фиг. 1. Нож 650 может являться аналогичным ножу 350 Фиг. 3A-3G, за исключением того, что в данной конфигурации нож 650 имеет отличающуюся форму. Нож 650 показан снабженным прокалывающей вершиной (или шипом) 300 с угловой прокалывающей режущей кромкой 600, одним или несколькими обрезающими элементами 302, одной или несколькими режущими поверхностями 306 ножа, одной или несколькими углублениями (или выемками) 304, поверхностью 308 приложения нагрузки и одним или несколькими отверстиями 310.

Обрезающие элементы 302 ножа 650 заканчиваются на шипе 351. Обрезающие элементы 302 могут иметь заостренную конфигурацию, которая может использоваться для прокалывания трубного изделия при входе в контакт с ним. В данной версии угловая прокалывающая режущая кромка 600 проходит за обрезающие элементы 302, и обрезающие элементы имеют угол θ выхода, обращенный к прокалывающей вершине 600. Прокалывающая вершина 300 для ножа 650, показанная на Фиг. 6A-H заканчивается угловой прокалывающей режущей кромкой 600.

Угловая прокалывающая режущая кромка 600 может быть выполнена в конфигурации с двумя прокалывающими стенкам 601, проходящими от передней кромки 602. Передняя кромка 602, показано на Фиг. 6H, может проходить от верха 604 до низа 606 ножа 650 в направлении, по существу, параллельно продольной оси трубного изделия 118 (показано на Фиг. 1). Две прокалывающие стенки 601 могут проходить от передней кромки 602 по направлению к канавкам 304 под углом ф. Две прокалывающие стенки 601 могут проходить от верха 604 до низа 606 при их прохождении по направлению к канавкам 304 до достижения двумя прокалывающими стенками 601 параллельных стенок 608, как показано на Фиг. 6G.

Параллельная стенка 608 может проходить, по существу, параллельно направлению резания ножа 650. Как показано на Фиг. 6H, параллельные стенки 608 проходят линейно по направлению к канавкам 304 на верхнем участке ножа, а нижний участок 610 угловой прокалывающей режущей кромки 600 продолжается под углом ф до встречи нижнего участка 610 с канавкой 304, как показано на Фиг. 6B. Над нижним участком и вокруг углубления 304 образуется режущая поверхность 306 ножа. Режущая поверхность 306 ножа над нижним участком 610 может быть выполнена в конфигурации, по существу, для совмещения с одним или несколькими обрезающими элементами 302, или может быть смещена от них.

Угловая прокалывающая режущая кромка 600 может быть выполнена в конфигурации для входа передней кромки 602 первой в контакт с трубным изделием 118 ножа 650 (показано на Фиг. 1). Передняя кромка 602 может входить в участок трубного изделия 118, при этом прокалывающие стенки 601 разделяют стенку трубного изделия 118 аналогично зубилу. Угловая прокалывающая режущая кромка 600 может разделять и/или удалять участок стенки трубного изделия 118 до входа режущей поверхности 306 ножа 650 в контакт с трубным изделием 118.

Как показано на Фиг. 6A-6H, участок ножа 650 вдоль прокалывающей режущей кромки 600 имеет вертикальную поверхность, и остальная часть ножа 650 имеет наклонную поверхность. Как показано на данных фигурах, участки ножа 650 могут иметь вертикальные и/или наклонные поверхности.

На Фиг. 7A-7G показан в разных видах нож 750, применимый в качестве верхнего ножа 150a и/или нижнего ножа 150b Фиг. 2A-2C. На Фиг. 7A показан верхний нож 750. На Фиг. 7B показан вид снизу ножа 750. На Фиг. 7C показан вид спереди ножа 750. На Фиг. 7D показано сечение ножа 750 Фиг. 7C по линии 7D-7D. На Фиг. 7E показано сечение ножа 750 Фиг. 7C по линии 7E-7E. На Фиг. 7F показан вид сбоку ножа 750. На Фиг. 7G показан изометрический вид ножа 750 Фиг. 7F от позиции 7G-7G.

Нож 750 предпочтительно выполнен в конфигурации для прокалывания, заравнивания, среза и/или обрезания при перемещении ножа сквозь трубное изделие, такое как трубное изделие 118 Фиг. 1. Нож 650 может являться аналогичным ножу 350 Фиг. 3A-3G, за исключением того, что в данной конфигурации нож 650 имеет отличающуюся форму. Нож 750 показан снабженным прокалывающей вершиной (или шипом) 300, одним или несколькими обрезающими элементами 302, одной или несколькими режущими поверхностями 306 ножа, одной или несколькими углублениями (или выемками) 304, поверхностью 308 приложения нагрузки и одним или несколькими отверстиями 310. Нож 650 может являться аналогичным ножу 350 Фиг. 3A-3G, за исключением того, что обрезающие элементы 302 и прокалывающая вершина 300 имеют альтернативные формы. Нож 750 может иметь четырехугольную прокалывающую режущую кромку 700. Плоская прокалывающая передняя грань 702 обрезающих элементов 302 может иметь плоские стенки 704, проходящие от нее. Наклонные режущие поверхности 306 могут вклиниваться в трубное изделие во время контакта.

Прокалывающая вершина 300 для ножа 750, показанная на Фиг. 7A-H, представляет собой четырехугольную прокалывающую режущую кромку 700. Четырехугольная прокалывающая режущая кромка 700 может иметь плоскую прокалывающую переднюю грань 702. Плоская прокалывающая передняя грань 702 показана, как прямоугольная поверхность, хотя может иметь любую форму. Плоская прокалывающая передняя грань 702 может проходить от верха 604 до низа 606 ножа 750 в направлении по существу, параллельном продольной оси трубного изделия 118 (показано на Фиг. 1). Две параллельных прокалывающих стенки 704 могут проходить от плоской прокалывающей передней поверхности 702 по направлению к канавкам 304 в направлении, по существу, параллельном направлению резания ножа 750. Две параллельных прокалывающих стенки 704 могут проходить от верха 604 до низа 606 ножа 750 при проходе по направлению к канавкам 304. Параллельный прокалывающий уступ 706 может быть выполнен в конфигурации для перехода четырехугольной прокалывающей режущей кромки 700 в режущие поверхности 306 вблизи углублений 304.

Четырехугольная прокалываю