CN107735545B - 防喷器壳体 - Google Patents

Abstract

一种装置包括防喷器壳体，所述防喷器壳体包括延伸通过其中的孔和与所述孔相交的腔。所述装置还包括所述防喷器壳体的外轮廓中的凹槽，所述凹槽处于所述腔的相对侧上。

Description

防喷器壳体

技术领域

本发明涉及一种防喷器端部连接件。更具体地说，其涉及一种防喷器壳体，该防喷器壳体包括延伸通过所述壳体的纵向孔和与所述孔相交的腔。

发明背景

这部分旨在向读者介绍可与当前描述的实施方案的各个方面相关的技术的各个方面。该讨论被认为有助于为读者提供背景信息以便于更好地理解本实施方案的各个方面。因此，应理解，这些陈述将在这个角度来被解读，而不是现有技术的介绍。

为了满足消费者和工业对自然资源的需求，公司经常投入大量的时间和金钱来从地球上寻找并提取石油、天然气和其它地下资源。特别而言，一旦发现了期望的地下资源，诸如石油或天然气，经常会采用钻井和生产系统来获取并提取资源。这些系统可根据所需资源的位置而定位在陆地或海上。此外，这样的系统通常包括通过其提取资源的井口组件。这些井口组件可包括控制钻井或提取操作的各种部件，诸如各种套管、阀门、流体管道等。

更特别而言，井口组件通常包括防喷器，诸如冲压型防喷器，其使用一对或多对相对闸板相互压迫以限制流体流过防喷器。典型的防喷器用作密封、控制和监测油气井的大型专用阀门或类似的机械装置。最流行的两类防喷器是闸板防喷器和环形防喷器。多个防喷器经常堆叠式组装。堆叠通常包括两种类型的防喷器，通常具有堆叠在几个闸板防喷器上方的至少一个环形防喷器。闸板防喷器中的闸板单元允许钻杆的剪切和防喷器的密封两者。环形防喷器围绕钻杆密封，从而密封钻杆周围的环空。防喷器或防喷器堆叠可直接地或间接地固定在井口，并且可在主压力控制系统已被破坏的情况下提供用于密封井的安全装置。

防喷器通常通过螺栓连接的上端和下端连接件以堆叠或其它方式与其它部件联接。防喷器的下端连接件通常是法兰连接件(其直接在下方螺栓连接至部件的上端)。防喷器的上端连接件通常是非法兰连接件(其直接在上方螺栓连接至部件的下端)。防喷器的上端连接件包括与防喷器的纵向孔相交的一个或多个闸板腔。

防喷器的上端连接件上的一个或多个紧固件位于闸板腔上方。其它螺栓不位于闸板腔上方。由于主体在闸板腔上方的弹性偏转，闸板腔上方的螺栓可在负载下上下移动。其它螺栓不能那样上下移动。结果，闸板腔上方的螺栓经历比不在闸板腔上方的螺栓更低的应力，即上端连接螺栓上的负载不均匀。因此，期望提供更均匀负载的防喷器端部连接件。

发明内容

本发明提供了一种防喷器壳体，其包括：延伸通过所述壳体的纵向孔；与所述孔相交的腔；和所述防喷器壳体的外轮廓中的凹槽，所述凹槽处于所述腔室的相对侧上。

优选地，防喷器壳体还包括被构造为将所述壳体与另一部件耦接的端部连接件，所述端部连接件包括用于将所述端部连接件紧固至另一部件的多个紧固件。

优选地，所述多个紧固件分布在所述端部连接件的圆周周围。

优选地，一个或多个紧固件位于所述腔上方，且一个或多个紧固件位于所述凹槽上方。

优选地，所述凹槽被构造为减轻所述紧固件在负载下的不均匀负载。

优选地，所述凹槽被构造为减轻所述紧固件在负载下经历的整体应力。

优选地，所述凹槽位于所述端部连接件下方。

优选地，防喷器壳体还包括液压和电气端口。

优选地，所述凹槽不与所述液压和电气端口相交。

优选地，防喷器壳体还包括：阀盖壳体；闸板，其可移动地定位在所述腔内并且至少部分地可移动至所述防喷器壳体的所述孔中；杆，其被构造为移动所述闸板；和活塞，其可移动地定位在所述阀盖壳体内并且被构造为移动所述杆。

附图简述

对于本公开的优选实施方案的具体实施方式，现在将参考附图，其中：

图1示出根据一个或多个实施方案的防喷器的等距视图；

图2示出具有两个闸板腔的防喷器壳体的等距视图；

图3示出根据本公开的一个或多个实施方案的具有单个闸板腔的防喷器壳体的等距视图；

图4示出图3的防喷器的侧视图；

图5示出图3的防喷器的另一侧视图；

图6示出图3的防喷器的俯视图；

图7示出图3的防喷器的截面等距视图；

图8示出具有凹槽的防喷器的截面等距视图；和

图9示出没有凹槽的防喷器的截面等距视图。

具体实施方式

以下讨论涉及本公开的各种实施方案。这些图不一定按比例绘制。为了清楚和简明起见，实施方案的某些特征可依比例或者稍微示意的形式被放大，并且可能不示出常规元件的一些细节。虽然这些实施方案中的一个或多个可能是优选的，但是所公开的实施方案不应被解释为或以其它方式用于限制本公开的范围(包括权利要求)。应完全认识到，可单独或以任何合适组合采用以下讨论的实施方案的不同教导以产生期望结果。此外，本领域技术人员应理解，以下描述具有广泛应用，并且任何实施方案的讨论仅意指是该实施方案的示例，并且不旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)限于该实施方案。

在整个以下描述和权利要求书中使用某些术语来指代特定特征或部件。如本领域技术人员应理解，不同人可能以不同名称来指代相同特征或部件。本文档不旨在区分名称不同但结构或功能相同的部件或特征。附图不一定按比例绘制。为了清楚和简明起见，本文中的某些特征和部件可能被示为依比例或稍微示意的形式放大，并且可能不示出常规元件的一些细节。

在下面的讨论和权利要求中，术语“包括”以开放方式使用，且因此应被解释为意指“包括但不限于...”。另外，术语“耦接”旨在意指间接或直接连接。此外，术语“轴向”和“轴向地”通常意指沿中心轴线或平行于中心轴线(例如，主体或端口的中心轴线)，而术语“径向”和“径向地”通常意指垂直于中心轴线。例如，轴向距离是指沿中心轴线或平行于中心轴线测量的距离，且径向距离意指垂直于中心轴线测量的距离。使用“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”和这些术语的变体是为了方便而为，但是不需要部件的任何特定取向。

在整个本说明书中对“一个实施方案”、“实施方案”或类似语言的引用意指结合该实施方案描述的特定特征、结构或特性可包括在本公开的至少一个实施方案中。因此，短语“在一个实施方案中”、“在实施方案中”和类似语言在整个本说明书中的出现可以是但不一定都是指相同实施方案。

现在转到附图，通过实施例的方式，图1中示出防喷器100的等距视图。所描绘的防喷器100包括大致中空主壳体或主体102和使流体和/或管状构件能够穿过防喷器100的孔104。如应理解，防喷器100可在其上端连接件106和法兰式下端连接件108处耦接至便于自然资源生产的其它设备。

例如，生产设备或其它部件(诸如另一防喷器或心轴)可经由紧固件(例如，以螺柱/螺栓和螺母的形式提供)耦接至防喷器100的上端连接件106。紧固件可延伸通过位于上端连接件106上的任何一个或所有孔口110。防喷器100的法兰式下端连接件108可经由附加紧固件耦接至另一防喷器、井口装置或其它部件。紧固件可延伸通过位于下端连接件108上的任何或所有孔口112。作为替代，下端可包括将BOP耦接至另一部件的井口连接器。

上阀盖组件114和下阀盖组件116固定至主体102并且包括便于控制设置在防喷器100中的密封和/或非密封闸板的各种部件。阀盖组件被示出为通过紧固件118(例如，图1中的螺柱/螺栓和螺母)的方式耦接至主体102。上阀盖组件114被示出为包括使密封闸板能够被锁定在关闭位置的锁定组件120。阀盖组件114、116还各自包括活塞和闸板，其中连接杆连接活塞和闸板。这些部件未被示出，但是在本领域中是公知的。

在操作中，可将力(例如，来自液压压力)施加至活塞以将闸板驱动至防喷器100的孔104中。在致动时，闸板密封孔104并阻止流过防喷器100。当这些闸板移动至关闭位置以密封孔104时，锁定组件120可用于将活塞锁定就位。这允许作用在活塞上的液压压力降低，同时仍将闸板保持在关闭位置，并因此密封孔104。

现在转到图2，通过实施例的方式示出去除了阀盖组件114、116的图1的防喷器100的另一等距视图。在该视图中，上闸板腔122和下闸板腔124可见。上闸板腔122和下闸板腔124延伸至大致中空主体102中并与主体102的纵向孔104相交。通过与图1比较，阀盖组件114、116在上闸板腔和下闸板腔122、124处耦接至主体102。因此，连接杆和闸板可延伸通过闸板腔122、124进入主体102的纵向孔104中，从而阻止流过防喷器100。

在图1和图2的每者中，凹槽126被示为延伸至大致中空主体102的外轮廓128中。凹槽126被示出在防喷器100的上端连接件106下方且具有矩形立面轮廓。然而，可设想其它几何形状和尺寸。另一凹槽可位于上闸板腔122的另一侧上的防喷器100的上端连接件106下方。例如，凹槽126可在防喷器壳体102的外轮廓128中，凹槽在腔122的相对侧上。另一凹槽可具有与凹槽126相同或不同的几何形状和尺寸。凹槽126的几何形状的一个设计考虑是其它元件位于防喷器100上或其内的位置。例如，典型的防喷器包含端口，该端口提供位于防喷器的主体上和/或其内的信号通信(例如液压、电气等)。在所示实施方案中未示出端口的位置和类型，因为这在本领域中是公知的。凹槽126可延伸至防喷器100主体102中，但是不应与其内的任何端口相交。作为另一实施例，将阀盖组件114、116连接至主体102的紧固件118延伸至防喷器100的主体102中。凹槽126可延伸至防喷器主体102中，但是不应与任何紧固件118相交。

图1和图2中所示的防喷器100包含上闸板腔和下闸板腔122、124，从而为上阀盖组件和下阀盖组件114、116和对应的活塞、连接杆和闸板提供支撑。现在转向图3，通过实施例的方式示出包括单个闸板腔的防喷器300的等距视图。所描绘的防喷器300包括大致中空主体302和孔304，该孔使流体和/或管状构件穿过防喷器300。防喷器300可在其上端连接件306和法兰式下端连接件308处耦接至便于自然资源生产的其它设备。

例如，生产设备或其它部件可经由紧固件耦接至防喷器300的上端连接件306。紧固件可延伸通过位于上端连接件306上的任何一个或所有孔口310。防喷器300的法兰式下端连接件308可经由附加紧固件耦接至另一生产设备或部件。紧固件可延伸通过位于下端连接件308上的任何或所有孔口312。

防喷器300包括单个闸板腔314。闸板腔314延伸至大致中空本体302中并与主体302的纵向孔304相交。阀盖组件(诸如图1中所示的阀盖组件114、116)可耦接至主体302。因此，对应的闸板可延伸通过闸板腔314进入主体302的纵向孔304中，从而阻止流过防喷器300。

凹槽316被示出为延伸至大致中空主体302的外轮廓318中。凹槽316被示出在防喷器300的上端连接件306下方且具有矩形立面轮廓。然而，像图1和图2所示的凹槽126，可设想其它几何形状和尺寸，并且凹槽316的几何形状的设计考虑是其它元件位于防喷器300上或其内的位置。此外，另一凹槽可位于闸板腔314的另一侧上的防喷器300的上端连接件306下方。例如，凹槽316可在防喷器壳体302的外轮廓318中，凹槽在腔314的相对侧上。另一凹槽可具有与凹槽316相同或不同的几何形状和尺寸。此外，本发明的原理可扩展至具有三个或更多闸板腔的BOP壳体。

现在转到图4和图5，通过实施例的方式示出防喷器300的侧面正视图。图4示出面向凹槽316的防喷器300的侧面正视图。防喷器300包括上端连接件306和法兰式下端连接件308。凹槽316被示出为具有矩形立面轮廓，并且延伸穿过外轮廓318的表面，在上端连接件306下方。如图所示，凹槽316不延伸至外轮廓318的边缘。然而，如上所述，可设想不同几何形状和尺寸，只要凹槽不与防喷器300的主体302上和/或其内的任何其它部件相交。

图5示出面对闸板腔314的防喷器300的另一侧面正视图。如图所示，闸板腔314延伸通过防喷器300的大致中空主体302，与防喷器300的纵向孔304相交。在操作中，阀盖组件(诸如图1中所示的阀盖组件114和116)可耦接至防喷器300，使得对应的闸板可延伸通过闸板腔314进入主体302的纵向孔304中，从而阻止流过防喷器300。

凹槽316被示出为延伸至大致中空主体302中。该实施方案中的凹槽316的轮廓由虚线320示出。凹槽316不与防喷器300的主体302上和/或其内的任何其它部件相交。

现在转到图6，通过实施例的方式示出防喷器300的俯视图。图6示出防喷器300的上端连接件306，其包括紧固件孔310。如图所示，紧固件孔口310周向分布在上端连接件306周围。紧固件(例如，以螺柱/螺栓和螺母的形式提供)可延伸通过任何和/或所有紧固件孔口310。具有对应连接件(例如，与紧固件孔口对准的连接件)的另一部件可耦接至上端连接件。以这种方式，可堆叠组装设备，诸如防喷器堆叠。凹槽316的轮廓由虚线322指示。凹槽316不与防喷器300的主体302上和/或其内的任何其它部件相交。

此外，闸板腔314轮廓由虚线324指示。如图所示，闸板腔314延伸跨越防喷器300的大致中空主体302并与防喷器300的纵向轴线304相交。在操作中，阀盖组件(诸如图1中所示的阀盖组件114和116)可耦接至防喷器300，使得对应的闸板可延伸通过闸板腔314进入主体302的纵向孔304中，从而阻止流过防喷器300。

现在转到图7，通过实施例的方式示出防喷器300的截面等距视图。图7还包括能够与防喷器300的上端连接件306配合的另一部件700。部件700可以是生产设备或其它部件，诸如另一防喷器、允许连接至下层船用隔水管的连接器心轴等。

对应部件700包括其包括多个紧固件孔口704的法兰式下端连接件702。在所示的截面等距视图中，法兰式下端连接件702包括十个紧固件孔口，其对应于标记为“1”至“10”的紧固件706。虽然所示实施方案在截面图中示出十个紧固件，但是可使用任何数量的紧固件。紧固件可延伸通过部件700的孔口704和防喷器300的孔口310。防喷器300孔口310也标记为“1”至“10”，指示哪个孔口300对应于哪个紧固件706。当部件700落在防喷器300上并组装时，紧固件706在被施加负载时各自经受变化应力。

现在转到图8-9，BOP的反向等距视图示出闸板腔314。图8示出包括凹槽316的BOP的反向等距视图。图9示出省略了凹槽316的BOP的反向等距视图。在图9中可看出，由于闸板腔314中缺失材料，孔口4-7中的紧固件将从BOP主体接收较少支撑。因为这些紧固件接收较少支撑，所以它们在被加载时能够比孔口1-3和8-10中的其余紧固件移动地更多。因此，紧固件1-3和8-10将经受较高应力，因为在BOP系统经受负载时，它们被迫承载更多负载。

这是由于紧固件4-7位于闸板腔上方的事实。因为紧固件4-7位于闸板腔上方，所以这些紧固件下方的固体金属较少，从而允许它们在负载时能够移动地更多。这种移动使这些紧固件承受的应力小于紧固件1-3和8-10。相反，紧固件1-3和8-10承受更高应力，因为这些紧固件位于防喷器主体的固体金属部分上。结果，每个紧固件承载根据紧固件相对于闸板腔的位置而变化的负载或应力。因为总负载受到承受最高应力的紧固件的限制，所以紧固件的这种不成比例的负载会引起BOP的总额定负载较低。

在图8中(其中防喷器包括凹槽)，紧固件1至10经受的应力仍然在紧固件之间变化，这除了其它之外还取决于每个紧固件相对于腔的位置。然而，经历的最低和最高压力之间的差异显著降低。这是因为凹槽尽可能接近模拟法兰式连接件。即，紧固件1-3和8-10现在位于凹槽上方而不是固体金属上方。结果，紧固件1-3和8-10的行为能够更像紧固件4-7(它们位于闸板腔上方)。径向凹槽316允许其上方的材料包含孔1-3和8-10以更像包含孔4-7的闸板腔314上方的材料那样作用。

当紧固件经受的不成比例的负载量减少时，允许紧固件承载整个负载的更均匀分布部分。由于较低的负载，承受最高应力的紧固件的最大应力减小。由于承受最高应力的紧固件的最大应力减小，所以BOP可承载更多负载或具有更高负载额定值，而不增加BOP主体或紧固件的尺寸。

如上所述，图1和图2示出具有两个闸板腔的防喷器主体。图3-7示出具有单个闸板腔的防喷器主体。然而，如本文所讨论，不论闸板腔的数量如何，具有上端连接件的任何防喷器主体都可被制造或修改为包括凹槽以减轻其紧固件之间的负载分布。

虽然本公开的各方面可能容易受到各种修改和替代形式的影响，但是已经通过附图中的实施例的方式示出具体实施方案，并且已经在这里详细描述。但是应理解，本发明不旨在限于所公开的特定形式。相反，本发明将覆盖落入由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代方案。

Claims (5)

1.一种防喷器壳体，其包括：

延伸通过所述壳体的纵向孔；

与所述孔相交的腔；

凹槽，所述凹槽在所述防喷器壳体的纵向外侧轮廓中并且处于所述腔的相对侧上，并且所述凹槽关于所述孔的轴线与所述腔轴向重叠；

被构造为将所述壳体与另一部件耦接的端部连接件，所述端部连接件包括用于将所述端部连接件紧固至另一部件的多个紧固件，其中所述多个紧固件分布在所述端部连接件的圆周周围，

并且其中，所述多个紧固件位于所述腔上方和位于所述凹槽上方，使得所述凹槽被构造成平衡所述多个紧固件的应力。

2.根据权利要求1所述的防喷器壳体，其中所述凹槽被构造为减轻所述多个紧固件在负载下的不均匀负载。

3.根据权利要求1所述的防喷器壳体，其中所述凹槽被构造为减轻所述多个紧固件在负载下经历的整体应力。

4.根据权利要求1所述的防喷器壳体，其中所述凹槽位于所述端部连接件下方。

5.根据权利要求1所述的防喷器壳体，其还包括：

阀盖壳体；

闸板，其可移动地定位在所述腔内并且至少部分地可移动至所述防喷器壳体的所述孔中；

杆，其被构造为移动所述闸板；和

活塞，其能够可移动地定位在所述阀盖壳体内并且被构造为移动所述杆。

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