CN109415928A - 具有宽凸缘体的防喷器 - Google Patents

Abstract

提供了防喷器，所述防喷器具有不带凸缘颈部的主体。在一个实施方案中，防喷器组(120)包括具有独立且可分离的主体(42)的第一防喷器(40)和第二防喷器(40)，所述主体(42)各自包括钻孔(44)和横向于所述钻孔的闸板腔体(58)。所述第一防喷器的所述主体的下端部直接紧固到所述第二防喷器的所述主体的上端部，而在所述第一防喷器和所述第二防喷器的所述闸板腔体之间没有凸缘颈部来延伸所述钻孔。在一些情况下，所述第一防喷器和所述第二防喷器的所述主体包括外部连接凸缘(50)，所述外部连接凸缘(50)从所述主体的闸板腔体主体部分(78)侧向延伸，以便使得所述两个主体能够远离其钻孔沿着所述主体的侧面连接。还公开了另外的系统、设备和方法。

Description

具有宽凸缘体的防喷器

交叉引用段

本申请要求2016年5月2日提交的标题为“BLOWOUT PREVENTER WITH WIDE FLANGEBODY”的美国临时申请号62/330,835的权益，其公开内容通过引用方式并入本文。

背景技术

这部分旨在向读者介绍可与目前所描述的实施方案的各个方面相关的技术的各个方面。本论述被认为有助于向读者提供背景信息以便于更好地理解本文实施方案的各个方面。因此，应当理解，本论述应从这个角度阅读，而并非认为是对现有技术的说明。

为了满足消费者和工业对自然资源的需求，企业经常投入大量的时间和金钱来从地球上寻找并提取石油、天然气和其他地下资源。具体地说，一旦发现了期望的地下资源(诸如石油或天然气)，就常常采用钻井和开采系统来接近并提取资源。根据期望的资源的位置，这些系统可定位于陆上或海上。

此外，此类系统通常包括通过其接近或提取资源的井口组件。这些井口组件可包括控制钻井或开采操作的各种部件，诸如各种套管、阀、流体导管等。更具体地说，井口组件常常包括防喷器，诸如闸板式防喷器，所述闸板式防喷器使用一对或多对相对的闸板来限制流体流动通过防喷器或者剪切通过钻柱或防喷器内的另一物体。可将多个防喷器组装在防喷器组中以用于在井处使用。

发明内容

下文阐述本文所公开的一些实施方案的某些方面。应当理解，呈现这些方面仅仅是为了向读者提供本发明可能采用的某些形式的概述，并且这些方面并不意图限制本发明的范围。实际上，本发明可涵盖在下文可能未阐述的许多方面。

本公开的一些实施方案总体涉及防喷器，其具有沿着闸板腔体主体部分的侧面的外部连接凸缘，以便有助于所述防喷器连接到其他部件。在至少一些实施方案中，这些外部连接凸缘被设置为宽凸缘防喷器主体的一部分，并且允许从防喷器中省略竖直钻孔API标准接头(API connection)。这进而允许防喷器的高度和具有这种防喷器的防喷器组的高度减少。在一些其他实施方案中，防喷器的主体包括内部节流和压井管线直通导管。具有这些内部导管的多个防喷器可在防喷器组中彼此对齐，以形成在内部延伸穿过所述防喷器的共用的节流和压井管线导管。内部节流和压井管线直通导管可在有或无竖直钻孔API标准接头的情况下设置在防喷器主体中。

关于本文实施方案的各个方面，可能存在上述特征的各种改进。其他特征也可并入这些各个方面中。这些改进和另外特征可单独地或以任何组合形式存在。例如，下文关于所展示实施方案中的一个或多个所讨论的各种特征可单独地或以任何组合形式并入本公开的上述方面中的任一个中。此外，以上呈现的发明内容仅旨在使读者熟悉一些实施方案的某些方面和情境，而不是限制所要求保护的主题。

附图说明

在参考附图阅读以下具体实施方式时，将更好地理解某些实施方案的这些和其他特征、方面和优点，在附图中，相同的符号在整个附图中指代相同的部分，其中：

图1大体描绘根据本公开的一个实施方案的海上钻井系统形式的井装置，其带有通过立管(riser)联接到井口组件的钻机；

图2是描绘根据一个实施方案的图1装置的防喷器组组件的框图；

图3是根据一个实施方案的具有主体的防喷器的透视图，所述主体具有从闸板腔体部分的侧面侧向突出的外部连接凸缘；

图4和图5是根据一个实施方案的图3防喷器的横截面，并且示出某些内部部件；

图6是图3防喷器的主体的透视图；

图7是图3防喷器的主体的俯视平面图；

图8是图3防喷器的主体的正视图；

图9和图10描绘图6至图8的防喷器主体的位于图6和图8所描绘的参考平面内的外周边；

图11和图12描绘根据某些实施方案的具有多个防喷器的模块化防喷器组，所述多个防喷器具有完全相同的主体；

图13是根据一个实施方案的防喷器的透视图，所述防喷器具有整合到其主体中的带有相联的阀的节流和压井管线(choke and kill line)导管；

图14是图13防喷器的俯视平面图；

图15是图13防喷器的主体的透视图；

图16是根据一个实施方案的图15所描绘的主体的剖视图，示出具有连接到主钻孔的通路分支的内部节流和压井管线导管；

图17描绘根据一个实施方案的具有多个防喷器的模块化防喷器组，所述多个防喷器具有完全相同的主体和整合到防喷器的主体中的内部节流和压井管线；

图18示出根据一个实施方案的具有多个防喷器的模块化防喷器组，所述多个防喷器具有用于适应防喷器组中的较大罩盖组件的使用的轴向间隔件。

图19是根据一个实施方案的呈堆叠构型的具有凸面的两个防喷器的透视图；

图20是根据一个实施方案的类似于图19的那些的两个防喷器的透视图，但是其中凸面具有分隔槽；

图21是图20的防喷器组的俯视平面图；

图22和图23是图20的防喷器组的横截面；

图24和图25是示出根据一个实施方案的连接图20防喷器的凸缘的紧固件和用于减小连接部上的弯曲应力的插入件的细节图；并且

图26是图24和图25的紧固件和插入件的分解图。

具体实施方式

下文描述本公开的具体实施方案。为了提供对这些实施方案的简要描述，可能不在说明书中描述实际实现方式的所有特征。应当理解，如同任何工程或设计项目中的情况一样，在开发任何此类实际实现方式时，均必须做出与实现方式特定相关的多个决策以便实现开发人员的特定目标，诸如，遵守系统相关约束和业务相关约束，这些约束可根据实现方式的不同而有所不同。此外，应当理解，这种开发工作可能极为复杂且耗时，但对于受益于本公开的普通技术人员而言，这将仍然是设计、制造和生产中的常规任务。

在介绍各种实施方案的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在意指存在一个或多个所述元件。术语“包含”、“包括”和“具有”意图是包括性的，并且意指除所列元件之外，可能还有另外的元件。此外，为了方便，使用“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”、其他方向术语和这些术语的变型，但是并不要求部件的任何特定取向。

现在转向本文附图，图1展示根据一个实施方案的井组件或装置10。所述装置10(例如，钻井系统或开采系统)有助于从储层通过井12接近或提取资源，诸如石油或天然气。在图1中将装置10大体描绘为海上钻井装置，其包括钻机14，所述钻机14通过立管16联接到安设在井12处的井口组件18。尽管在此处被示出为海上系统，但是在其他实施方案中，井装置10可替代地为陆上系统。

如所理解的，钻机14可包括定位在水上方的地面设备，诸如泵、电源、线缆和软管卷筒、控制单元、分流器、万向节、十字轴等。类似地，立管16还可包括各种部件，仅举几例，诸如立管接头、挠性接头、伸缩接头、注入阀和控制单元。井口组件18可包括联接到井口20的设备，以便实现对来自井12的流体的控制。井口20还可包括各种部件，诸如套管头、油管头、线轴(spool)和吊架。

可在装置10中的一个或多个位置处使用任何合适的防喷器，诸如闸板式防喷器或环形防喷器。例如，防喷器可在地面处定位于钻机14上，或者作为井口组件18的一部分设置在浸没的井口20处。图2大体描绘可在装置10中使用的防喷器组26的一个实例。防喷器组26包括闸板式防喷器(表示为剪切闸板28和管子闸板30)和环形防喷器32。防喷器组26中使用的闸板式防喷器的数量以及它们的配置(例如，闸板类型、大小和能力)可在不同的实现方式之间变化，环形防喷器的数量和配置也可以变化。在一个海底实施方案中，具有环形防喷器38的下部海洋立管总成(LMRP)36附接到防喷器组26。应当理解，下部防喷器组26和LMRP36可包括除图2所描绘的那些之外或代替图2所描绘的那些的其他部件。例如，LMRP 36可包括控制盒(control pod)，所述控制盒用于控制下部防喷器组26和LMRP 36的防喷器的操作。在一些其他实施方案中，诸如地面实施方案，省略了LMRP 36。

在图3至图5中将闸板式防喷器40展示为可包括在防喷器组26中的防喷器的实例。防喷器40包括使得流体或管状构件能够穿过防喷器40的中空主体42和主钻孔44(也可以称为钻通钻孔)。如所理解的，防喷器40可诸如通过接收紧固件48的孔46，联接到防喷器组26的另外的防喷器或其他设备。尽管在图3中以螺栓和螺母的形式描绘，但是紧固件48在不同实施方案中可采用任何其他合适的形式。

许多其他防喷器包括管状连接颈部，所述管状连接颈部从防喷器的主体的中心部分沿防喷器的主钻孔向外延伸。这些连接颈部延长了主钻孔并增加了此类防喷器的高度。也就是说，主钻孔的通过连接颈部的延伸在防喷器的中心体之间对使用(例如，螺栓连接或螺柱连接的)紧固件提供额外的轴向空间。这些连接颈部通常包括符合美国石油协会(API)规范6A的凸缘(即，所述凸缘是API凸缘)，并且凸缘连接颈部可称为竖直钻孔API标准接头。这种API标准接头允许防喷器沿着颈部(在凸缘处)且靠近主钻孔在防喷器主体的中心部分上方或下方(例如，在闸板式防喷器的情况下，在主体的闸板腔体部分上方或下方)紧固到另一部件。

相比之下，防喷器40不具有延伸主钻孔44并有助于连接到另一部件的凸缘连接颈部。而实际上，所描绘的防喷器40包括宽凸缘体轮廓，其具有在主体42的侧面处侧向突出的外部连接凸缘50。这允许防喷器40利用紧固件48连接到其他防喷器或部件，所述紧固件48定位在主体42旁侧而不是在主体42上方和下方的颈部处。如图3和图5所示，连接凸缘50包括具有多排平行孔46的螺栓型式，紧固件48可通过这些孔进行安设。

防喷器40的罩盖组件52包括固定到主体42的罩盖54。罩盖组件52包括容纳各种部件的气缸，所述气缸有助于控制设置在防喷器40的闸板腔体58中的闸板56。在目前所描绘的实施方案中，闸板56响应于来自沿路线引导到罩盖组件52中的控制流体的液压而工作。更具体地，如图4和图5的横截面所展示，防喷器40包括由致动组件60控制的闸板56，所述致动组件60具有工作活塞62和连杆64。在此处将防喷器40描绘为具有一对闸板56的单闸板防喷器。图4和图5中的闸板56大体描绘为管子闸板，所述管子闸板可包括密封元件(也称为闸板封隔器)，当这些密封元件一起被驱动时彼此配合来密封管子或其他管状构件并且阻止流动穿过防喷器40的钻孔44。然而，闸板56可采用其他形式，诸如全封闸板或剪切闸板。另外，在其他实施方案中，防喷器40可具有不同数量的闸板。例如，防喷器40可替代地是具有两个闸板腔体和两对闸板的双闸板防喷器或具有三个闸板腔体和三对闸板的三闸板防喷器。可基于预期应用来选择闸板的数量以及它们的类型和大小。

在操作中，可将力(例如，来自由控制流体提供的液压)施加到工作活塞62，以通过连杆64驱动闸板56进入到防喷器40的钻孔44中。连杆64延伸穿过罩盖54并且使得活塞62上的力能够传递到闸板56。出于说明的目的，在图3至图5中仅大体描绘罩盖组件52的某些部分，但技术人员应当理解，罩盖组件52可具有其他部件。例如，可在连杆64与罩盖54之间设置各种密封件，以用于在使连杆能够轴向移动通过罩盖的同时防止泄漏。尽管在目前所描绘的实施方案中将闸板56展示为液压致动的闸板，但是应当注意，闸板56也可以任何其他合适的方式致动。

在图5所示的实施方案中，每个闸板56由具有两个活塞62的致动组件60控制。因为工作活塞62上的液压力与压力所施加到的表面积是成比例的，所以每个闸板56的两个活塞62允许活塞62累积地提供与单个较大活塞62相同的反应表面积。这进而实现紧凑的设计，其中罩盖组件52沿着防喷器40占用更少的竖直空间。但是在其他实施方案中，可用不同数量的活塞62、诸如用单个活塞来控制每个闸板56。

在图3和图5中将防喷器40描绘为具有安装到主体42的外部的节流和压井管线连接组件70和72。节流和压井管线可连接到与钻孔44流体连通的组件70和72，从而允许钻井液进入钻孔44中并使流体在节流和压井管线之间循环以控制井筒压力。组件70和72包括阀74，所述阀74用于控制节流和压井管线与钻孔44之间的流动。

参考图6至图8可更好地理解防喷器40的主体42的另外特征。如这些图所示，主体42包括：限定闸板腔体58的闸板腔体主体部分78以及从闸板腔体主体部分78侧向突出的外部连接凸缘50。钻孔44从上表面80竖直地穿过主体42(更具体地，穿过闸板腔体主体部分78)延伸到下表面82。闸板腔体58在相对的端部84之间侧向延伸穿过闸板腔体主体部分78并且横向于钻孔44，从而允许闸板56在井控制操作期间延伸到钻孔44中。罩盖组件52可连接到相对的端部84，如图3和图5所示。

闸板腔体主体部分78还包括相对的侧面86，其在相对的端部84之间沿主体42的长度延伸。连接凸缘50从这些相对的侧面86突出，并且允许防喷器40沿着闸板腔体主体部分78的侧面、而不是在闸板腔体主体部分78的上方和下方(如同利用竖直钻孔API标准接头的情况那样)紧固到其他部件(诸如另外的防喷器)。在目前所描绘的实施方案中，主体42包括从闸板腔体主体部分78的顶部侧向延伸的一对上部连接凸缘50和从闸板腔体主体部分78的底部侧向延伸的一对下部连接凸缘50，其中上表面80和下表面82是包括凸缘50的侧面的矩形平面表面(其可包括圆角，诸如图7所示)。在其他情况下，凸缘50可从主体42的顶表面和底表面(相对于钻孔44的中心轴线88)轴向偏移。在至少一些实施方案中，包括图6至图8中所描绘的实施方案，主体42被构造成使得连接凸缘50与闸板腔体58之间的最短轴向距离(平行于中心轴线88测量的并且通常由图8中的箭头90表示的距离)小于连接凸缘50与中心轴线88之间的最短径向距离(如通常由图7中的箭头92所表示)。

从上表面80和下表面82省略竖直钻孔API标准接头使主体42的高度(通常由图8中的箭头94表示)减少。在一些情况下，主体42的高度减小到与连接到相对端部84的罩盖54的高度(通常由图8中的箭头96表示)类似的量。例如，主体42和附接的罩盖54可被构造成使得罩盖54高度为主体42高度的百分之九十或百分之九十五以上。这允许在具有多个防喷器40的防喷器组中的罩盖54具有更近的轴向间距(与具有竖直钻孔API标准接头和由于与竖直钻孔API标准接头相关联的高度增加而轴向间隔得更远的连接罩盖的防喷器组相比)并且可有助于减少此类防喷器组的高度和重量两者。

尽管一些其他实施方案可以不同，但是在至少一些实施方案中，防喷器主体42的跨过外部连接凸缘50测量的宽度是最宽的。此外，在图6至图8所描绘的实施方案中，主体42的围绕其侧向边缘的外周边在主体42的包括凸缘50的部分处是更大的。举例来说，图6和图8示出垂直于钻孔44延伸穿过主体42的平行的平面102和104。平面102延伸穿过上部连接凸缘50，而平面104延伸穿过闸板腔体58，不穿过任何连接凸缘50。图9和图10描绘位于平面102和104中的主体42的二维轮廓，其中主体42的外周边108位于图9所示的平面102内，而主体42的外周边110位于图10所示的平面104内。从这些图中可看出，由周边108界定的横截面积大于由周边110界定的横截面积。

如上所讨论，防喷器40可与防喷器组中的其他防喷器一起安设。在至少一些实施方案中，具有结构上完全相同的主体42(每个主体具有相同的钻孔、闸板腔体和大小)的多个防喷器40可用来构造模块化防喷器组。在图11和图12中将此类模块化防喷器组120的两个实例描绘为分别具有三个防喷器40和六个防喷器40，但是在另外的实施方案中可使用其他数量的防喷器40。图11和图12的防喷器组120中的防喷器40具有独立且可分离的主体42(与图3至图8中的一样)，并且防喷器40中的每一个均通过外部连接凸缘50直接紧固到组120中的邻接防喷器40。这与使用轴向地位于防喷器的闸板腔体主体部分之间的竖直钻孔API标准接头的其他防喷器组或使用拉杆来将组中的防喷器保持在一起而不是直接彼此紧固的其他防喷器组形成对比。尽管目前没有描绘，但是应当理解，防喷器主体42的上表面80和下表面82可包括围绕其钻孔44的端部的密封槽。可在这些密封槽中设置任何合适的密封环或垫圈，以防止在防喷器组120中的防喷器主体42之间从钻孔44的泄漏。在至少一些实施方案中，在将防喷器40整合在防喷器组120中之前对防喷器40进行预组装，其中罩盖组件52附接到主体42。

通过省略防喷器40之间的竖直钻孔API标准接头和凸缘颈部，可显著减少防喷器组120的高度。例如，在一个实施方案中，每个防喷器40的防喷器主体42可被设计成用于在15ksi(大约103MPa)的额定压力下与18.75英寸(大约48cm)的钻孔一起使用，并且竖直钻孔API标准接头的省略允许每个防喷器的高度减少大约16英寸(约41cm)。这种高度减少和伴随的重量减轻有助于组装更轻且更短的防喷器组。并且在至少一些实施方案中，这使防喷器组更容易在钻机上处理，降低钻机上对存储防喷器组的空间需求，并且在安设时减少井口上的负载和弯矩。

另外，尽管防喷器40的主体大小在一些其他实现方式中可以变化，但是图11和图12的防喷器组120中的闸板式防喷器使用具有为每个闸板式防喷器所共用的标准化设计的防喷器主体42。即使使用标准化的主体42，不同的闸板或罩盖组件也可与给定防喷器组的防喷器40一起使用。对于每个防喷器40，使用具有一种大小和一种配置(按照钻孔大小和按照压力等级)与一个闸板腔体的单个标准化主体42也可允许操作者通过以下方式来维持更有效的资本备件计划：针对给定的钻孔大小和压力等级仅存储一种主体配置，而不是存储具有不同数量的闸板腔体和配置的不同主体，诸如单主体(具有一个闸板腔体)、双主体(具有两个闸板腔体)、扩展的双主体、三主体(具有三个闸板腔体)以及扩展的三主体。相反，可通过组合两个或三个的单个防喷器主体42来提供双腔或三腔防喷器中将存在的闸板腔体数量。如下面关于图18进一步详细讨论的，可将一个或多个间隔件定位在单个防喷器主体42之间，以便为要使用的比单个主体42高的罩盖组件提供轴向空间。

如上所描述，防喷器40可包括安装在防喷器主体42外部上的节流和压井管线连接组件70和72。包括一个或多个这样的防喷器40的防喷器组120(诸如图11和图12所描绘的防喷器组120)可具有节流和压井管线，所述节流和压井管线沿着所述组120的外部延伸并通过节流和压井管线连接组件70和72连接到防喷器40。然而，在至少一些实施方案中，防喷器40替代地包括被布置成与其他防喷器40的类似内部导管对齐的内部节流和压井管线直通导管。具有此类内部节流和压井管线导管的多个防喷器40可组装在防喷器组中，以便形成穿过防喷器主体延伸的共用的内部节流管线导管和共用的内部压井管线导管。

举例来说，具有此类节流和压井管线导管的防喷器40在图13和图14中展示，其中此防喷器40的主体42在图15和图16中描绘。在此描绘的实施方案中，防喷器40类似于图3所示的防喷器，但是其主体42包括从闸板腔体主体部分78的相对侧面86侧向延伸的突出部130和132。直通导管136和138平行于钻孔44竖直地延伸穿过突出部130和132，同时提供阀140(诸如闸阀)以控制通过钻孔44与导管136和138之间的通路分支导管的流动。在至少一些实施方案中，包括图13至图16中所示的实施方案，侧向突出部130和132彼此完全相同，并且导管136和138中的每一个可充当节流管线导管或压井管线导管。然而，为了便于说明，在下文将导管136称为节流管线导管136，并且将导管138称为压井管线导管138。

防喷器主体42的突出部130和132包括用于接收阀140的阀准备凹槽144。这些阀准备凹槽144横向于节流和压井管线通路分支导管148和150，其延伸穿过主体42以便将节流管线导管136和压井管线导管138连接到钻孔44。当安设在这些凹槽144中时，阀140控制穿过通路分支148和150在钻孔44与节流和压井管线导管136和138之间的流动。在图13至图16中还将侧向突出部130和132描绘为包括外部连接凸缘50，其允许防喷器组中的相邻防喷器40的突出部以类似于上文关于沿着闸板腔体主体部分78的连接凸缘50所描述的方式彼此紧固。

在图17和图18中将另外的防喷器组120描绘为具有多个防喷器40，所述多个防喷器40具有延伸穿过防喷器主体的突出部的此类整体节流和压井管线。在图17中，将防喷器组120描绘为具有以堆叠方式布置的五个防喷器40。这些防喷器40的主体42在结构上是完全相同的(但防喷器的闸板可以变化)，并且通过其外部连接凸缘50紧固在一起。此外，防喷器40的钻通钻孔44、节流管线导管136和压井管线导管138彼此对齐，以便形成各自延伸穿过五个防喷器40的共用的钻通钻孔、共用的节流管线导管和共用的压井管线导管。虽然目前没有示出，但是应当理解，可使用任何合适的密封件来防止在相邻防喷器40之间从共用节流和压井管线导管的泄漏。在将防喷器40整合在防喷器组120中之前可对防喷器40进行预组装，其中罩盖组件52附接到主体42，并且阀140安设在阀凹槽144中。在某些实施方案中，将阀140整合到防喷器主体42中允许消除将附接到主体42外部的常规制造的节流和压井线轴，从而减少泄漏路径并提高装置的可靠性。这还允许在不断开所述组120的外部节流和压井管线的情况下移除阀以进行维修。

在图18中，将防喷器组120描绘为具有三个防喷器40。此防喷器组120中的上部防喷器40和下部防喷器40具有罩盖组件156，而中间防喷器40包括罩盖组件160。尽管罩盖组件156比防喷器40的主体短，但是罩盖组件160具有更高的壳体。例如，罩盖组件160可包括具有更大工作区域的更大活塞(与罩盖组件156中的活塞相比)，以允许更大活塞上的液压对闸板产生更大的闭合力，这可能是某些剪切应用所期望的。可将间隔件164定位在组120中、位于组件160所附接到的防喷器40上方和下方，以增加所述组的轴向距离并适应较大的罩盖组件160。

图13至图18的防喷器48被描绘为具有外部连接凸缘50，其允许防喷器在没有竖直钻孔API标准接头的情况下紧固在一起。然而，在其他实施方案中，上述内部节流和压井管线导管可在具有此类竖直钻孔API标准接头的防喷器中实现。也就是说，延伸穿过防喷器主体的节流和压井管线导管的整合，以及在防喷器组中跨越多个防喷器主体的此类导管的共用不依赖于竖直钻孔API标准接头的消除。

防喷器、挠性接头、连接器和其他部件的上端和下端部可设置有凸面，以用于减小被连接部件之间的接触面积。这种接触面积的减小允许凸缘连接中的螺栓连接构成负载(bolting make-up load)集中在较小的面积上，以增加配合面的接触压力，这有助于所述连接抵抗由于拉力和弯矩引起的各种分离负载造成的泄漏。参考图19，例如，防喷器主体42可包括凸面170。虽然凸面170被示出在图19所描绘的组的底部防喷器主体42的下端部上，但是顶部防喷器主体42在其下端部上也可包括凸面170。在一些实施方案中，防喷器主体42在其上端部处也可包括或替代地包括凸面170。所描绘的凸面170包括用于接收密封环或垫圈的密封槽172。

如图19所示，凸面170从钻孔44连续地延伸到凸面170的外边缘，但单个密封槽172除外。然而，在至少一些实施方案中，凸面包括凸面170中的至少一个另外凹槽。针对通过凸缘连接施加的给定螺栓连接构成负载，此另外凹槽进一步增加凸面170上的接触压力。

在图20和图21中将这种另外凹槽的一个实例示出为设置在凸面170中、密封槽172外侧的凹槽174。在这两个图中，凹槽174被示出为圆形槽，所述圆形槽与圆形密封槽172以及与凸面170的圆形外周边同心，并且将凸面170分隔成内接触表面和外接触表面。但是，在不同的实施方案中，密封槽172、凹槽174和凸面170的外周边可设置成其他形状，并且不需要是相同的形状。例如，凸面170可具有椭圆形、矩形或不规则外周边。类似地，凹槽174可被设置为椭圆形、矩形或不规则槽。在其他情况下，凸面170可包括多个凹槽174，所述多个凹槽174本身可以是同心槽或具有一些其他形状。此外，一个或多个凹槽174可被设置为非连续槽(例如，半圆形狭槽或径向狭槽)或凸面170中的其他凹陷(例如，凹坑)。在凹槽174被设置为将凸面170分隔成内接触表面和外接触表面的槽的某些实施方案中，内接触表面和外接触表面可以是阶梯式的，使得内接触表面比外接触表面从主体42突出得更远。

在图22中，将主体42中的每一个示出为具有上凸面170和下凸面170，并且主体42通过凸缘50联接在一起，使得两个主体42的邻接凸面170(即，在上部主体42的底部处和下部主体42的顶部处)相接触。密封环178定位在邻接凸面170的密封槽172中，以便防止在主体42之间从钻孔44的泄漏。如图22中可见，凸面170中的凹槽174减小了两个主体42的邻接凸面170之间的接触面积。

每个凹槽174可具有任何所需的宽度和深度。在某些实施方案中，例如，凹槽174的宽度(沿凸面170的接触表面测量)是密封槽172的宽度的至少两倍、三倍或四倍。同样地，在至少一些实施方案中，凹槽174的深度是密封槽172的深度的至少两倍、三倍或四倍。凹槽174的宽度(同样，沿着接触表面测量)也可以和钻孔44与凸面170的外周边之间的凸面170的宽度相比较。例如，凹槽174的宽度可以是从钻孔44到凸面170的外周边的径向距离的三分之一以上或二分之一以上。凹槽174还可具有各种轮廓。在一些实施方案中，凹槽174被设置为具有半六边形形状的槽(类似于密封槽172的形状)、半椭圆形形状、矩形形状或三角形形状，但在不同的实施方案中凹槽174可具有其他形状(包括不规则形状)。

可通过从主体42的端部处的较低应力区域移除材料来形成凹槽174，这还减轻了主体42的重量。另外，针对凸缘连接中的给定螺栓连接构成负载，凹槽174通过引起配合凸面170的增加的接触压力来增加连接效率。这有助于使用相同的螺栓来实现更大的负载(增加的容量)或更小的螺栓来提供初始的构成负载。更进一步地，凹槽174有助于凸面170的外周边的延伸更靠近凸缘的外边缘，这可降低主体42的端部中的应力水平以及螺栓连接中源自构成负载的应力水平。尽管上面关于图20至图22示出并讨论了作为宽凸缘闸板式防喷器的一部分的具有凹槽174的凸面170，但是相同的技术可应用于其他宽凸缘部件或具有传统凸缘连接的其他部件(例如，具有竖直钻孔API标准接头的部件)。

在许多情况下，螺母与螺栓或螺柱一起使用以构成凸缘连接。在图23中示出其实例，其中紧固件48(这里以螺母和螺栓的形式示出)用于通过宽凸缘50来连接主体42。在一些情况下，诸如当凸缘与配合表面(例如，配合凸缘或螺柱连接的表面)之间存在间隙时，凸缘连接中的紧固件可能承受弯曲负载。在图23所描绘的实施方案中，邻接凸面170的存在使得两个主体42的配合凸缘50间隔开。当构成凸缘连接时(例如，通过拧紧螺栓上的螺母)，凸缘50可朝向彼此挠曲，从而在螺栓上产生弯曲应力。外部负载也可产生这种弯曲应力。

在一些实施方案中，通过使用有助于使凸缘相对于紧固件旋转的成型元件来减少凸缘连接中紧固件上的弯曲应力。举例来说，如图23大体所示，凸缘50包括成型插入件，以用于减小紧固件48上的弯曲应力。参考图24至图26可更好地理解插入件的某些方面。

在图24中，插入件182和184被示出为定位在由间隙190隔开的凸缘50中的紧固孔46的沉孔186内。插入件182和184彼此承靠，其中插入件182具有凹形承载表面，而插入件184具有凸形承载表面。在图26中的紧固件和插入件的分解图中更详细地示出这些承载表面。如目前所描绘的，凹形插入件182和凸形插入件184的配合表面是球形的，但是在其他实施方案中，任一个或两个插入件可替代地具有非球形承载表面(例如，被定向成有助于使凸缘相对于紧固件旋转的非球形的渐缩表面)。虽然凹形插入件182目前被描绘为接触凸缘50而凸形插入件184接触紧固件48，但是这些插入件可按相反的顺序安设(即，其中插入件184接触凸缘50而插入件182接触紧固件48)。

在用导致或增加凸缘50挠曲的方式加载螺栓连接(无论是构成、端部负载或其他外部负载)时，凹形插入件182随凸缘50移动，这引起凹形插入件182沿着凸形插入件184滑动并围绕其枢转。在图25中示出其实例，其中螺栓连接比图24所示的偏转得更多。为了说明起见，并且为了更好地示出在凸缘50挠曲时凹形插入件182围绕凸形插入件184的枢转，夸大了图25中凸缘50的挠曲程度。凹形插入件182相对于凸形插入件184的这种相对移动允许凸缘50相对于延伸穿过钻孔46的紧固件48(螺栓或螺柱)移动，并减小传递到紧固件的弯曲应力的大小。在至少一些实施方案中，凹形插入件182在一个或多个位置中包括裂口194(图26)，以用于减小沉孔186内这些插入件上的环向应力。目前描述的插入件可用于减小各种宽凸缘体(诸如以上描述的那些)的螺栓连接中的弯曲应力。但是，所述插入件可类似地用于其他凸缘连接(包括传统的凸缘连接)，以用于完全根据本文技术来减小弯曲应力。

另外，虽然在上面将某些实施方案描述为具有沿着防喷器的闸板腔体主体部分的侧面的外部连接凸缘50，并且使用呈螺栓和螺母形式的紧固件48来通过这些凸缘50将防喷器彼此连结或者将防喷器连结到其他部件，但是还设想了其他连接布置。例如，可使用夹具(诸如C形夹具)而不是螺栓和螺母来将凸缘50连结在一起。在其他实施方案中，对于有或无凸缘50的情况，都可使用闩锁、U形夹组件、键或后膛锁连接来连结相邻的防喷器。在再一实施方案中，可堆叠防喷器主体可具有榫槽布置，以便有助于将防喷器对齐和联接在一起。

虽然本公开的各方面可能存在各种修改和替代形式，但是具体实施方案已经通过附图中的实例示出并且已在本文进行了详细描述。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 (20)

1.一种防喷器装置，其包括：

防喷器主体，所述防喷器主体包括：

延伸穿过所述防喷器主体的钻孔；

横向于所述钻孔的闸板腔体；和

外部连接凸缘；

其中由所述防喷器主体的外周边在第一平面内界定的横截面积大于由所述防喷器主体的外周边在第二平面内界定的横截面积，所述第一平面垂直于所述钻孔并且延伸穿过所述外部连接凸缘，所述第二平面延伸穿过所述闸板腔体而不是穿过所述外部连接凸缘，并且平行于所述第一平面。

2.如权利要求1所述的防喷器装置，其中所述钻孔从所述防喷器主体的上表面穿过所述防喷器主体延伸到所述防喷器主体的下表面，并且所述防喷器主体的所述上表面或所述防喷器主体的所述下表面是包括所述外部连接凸缘的一部分的平面表面。

3.如权利要求2所述的防喷器装置，其中所述平面表面是矩形平面表面。

4.如权利要求1所述的防喷器装置，其中所述防喷器包括另外的外部连接凸缘，所述第一平面还延伸穿过所述另外的外部连接凸缘。

5.如权利要求4所述的防喷器装置，其中所述外部连接凸缘和所述另外的外部连接凸缘位于所述防喷器主体的相对侧面上。

6.如权利要求1所述的防喷器装置，其中所述外部连接凸缘具有螺栓型式，所述螺栓型式有助于将所述防喷器主体紧固到另一部件。

7.如权利要求1所述的防喷器装置，其包括：

定位于所述闸板腔体内的闸板；和

联接到所述防喷器主体的罩盖组件，其中所述罩盖组件包括联接到所述闸板的工作活塞。

8.如权利要求1所述的防喷器装置，其中所述外部连接凸缘与所述闸板腔体之间的平行于所述钻孔的中心轴线测量的最短轴向距离小于所述外部连接凸缘与所述钻孔的所述中心轴线之间的最短径向距离。

9.如权利要求1所述的防喷器装置，其中所述外部连接凸缘不在所述防喷器主体的管状颈部上。

10.如权利要求1所述的防喷器装置，其包括防喷器组，所述防喷器组包括所述防喷器主体和在结构上与所述防喷器主体完全相同的另外的防喷器主体，其中所述防喷器主体和所述另外的防喷器主体中的至少两个通过它们的外部连接凸缘紧固在一起。

11.一种防喷器装置，其包括：

防喷器组，所述防喷器组包括：

呈堆叠构型的多个防喷器，所述多个防喷器包括具有独立且可分离的主体的第一防喷器和第二防喷器，所述第一防喷器和所述第二防喷器的所述主体各自包括钻孔和横向于所述钻孔的闸板腔体，其中所述第一防喷器的所述主体的下端部直接紧固到所述第二防喷器的所述主体的上端部，而在所述第一防喷器的所述闸板腔体与所述第二防喷器的所述闸板腔体之间没有凸缘颈部来延伸所述钻孔。

12.如权利要求11所述的防喷器装置，其中所述第一防喷器的所述主体的所述下端部和所述第二防喷器的所述主体的所述上端部通过所述防喷器组的外表面上的紧固件直接紧固在一起。

13.如权利要求12所述的防喷器装置，其中所述第一防喷器的所述主体的所述下端部和所述第二防喷器的所述主体的所述上端部各自包括连接凸缘。

14.如权利要求13所述的防喷器装置，其中所述紧固件将所述第一防喷器的所述主体的所述下端部的所述连接凸缘直接紧固到所述第二防喷器的所述主体的所述上端部的所述连接凸缘。

15.如权利要求11所述的防喷器装置，其中所述第一防喷器和所述第二防喷器通过所述第一防喷器与所述第二防喷器之间的键接合紧固在一起。

16.如权利要求11所述的防喷器装置，其中所述第一防喷器和所述第二防喷器的所述主体在结构上彼此完全相同。

17.一种组装防喷器组的方法，所述方法包括：

将具有独立且可分离的主体的多个闸板式防喷器彼此对齐成防喷器组，其中所述多个闸板式防喷器中的每一个的所述主体具有模块化设计，其中钻孔、闸板腔体和大小为所述多个闸板式防喷器中的每一个所共用；以及

在不使用凸缘颈部的情况下，将所述多个闸板式防喷器的相邻闸板式防喷器彼此直接紧固。

18.如权利要求17所述的方法，其中将具有独立且可分离的主体的多个闸板式防喷器彼此对齐成所述防喷器组包括：使已经在所述主体上安设罩盖组件的多个闸板式防喷器对齐。

19.如权利要求17所述的方法，其包括：在所述防喷器组中的所述闸板式防喷器中的两个之间安设间隔件，以便增加所述两个闸板式防喷器之间的轴向距离，其中在不使用凸缘颈部的情况下将所述多个闸板式防喷器的相邻闸板式防喷器彼此直接紧固包括：利用所述两个闸板式防喷器之间的所述间隔件将所述两个闸板式防喷器彼此直接紧固。

20.如权利要求17所述的方法，其中所述多个闸板式防喷器的所述主体具有外部连接凸缘，并且在不使用凸缘颈部的情况下将所述多个闸板式防喷器的相邻闸板式防喷器彼此直接紧固包括：使用所述外部连接凸缘将所述多个闸板式防喷器的相邻闸板式防喷器彼此直接紧固。