CN106414895A - 包含浪涌安全阀的组合件和*** - Google Patents

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Abstract

一种流体控制***可包含于海底钻井***的防喷器海底控制舱内。所述流体控制***包含：主流体流动路径，其包含入口和出口，所述入口可连接到流体供应源，所述出口可连接到可由所述流体供应源控制的组件；浪涌安全阀，其在所述主流体流动路径内连接于所述入口与所述出口之间；和控制阀，其在所述主流体流动路径内连接于所述浪涌安全阀与所述出口之间，使得所述主流体流动路径内接收到的液压浪涌至少部分在由所述控制阀接收前由所述浪涌安全阀衰减。

Description

包含浪涌安全阀的组合件和***
背景技术
在油气行业中被称作BOP的防喷器用以防止在钻孔期间的井喷和油气井的生产。为了减小流体在钻孔和完井作业期间从壳体与钻探管之间的环形空间或从开放孔洞的不当逸出的可能性的目的，将BOP装设于井口处。在浮动的海上钻探设备(例如，半沉式且钻探船)上，BOP可附接到海床上的井。
BOP为能够被远程控制的大的高压阀门。存在两个基本类型的BOP——环型BOP和柱塞型BOP。通常，多个BOP堆叠于彼此之上且被称作BOP堆叠件。BOP堆叠件附接到井口。
紧靠着BOP的是井控制***，其监视且控制来自钻探设备的海底BOP的行为。监视且控制海底BOP的行为的***的组件中的一者为海底控制舱。海底控制舱适宜于安装到海底BOP堆叠件且提供致动且控制来自钻探船的海底BOP堆叠件的构件。来自钻探设备的液压线进入海底控制舱，且流体被引向BOP。海底控制舱含有将液压流体引向控制BOP功能的各种BOP液压操作器的导阀操作式控制阀和导阀操作式调节器。
因而，当使用海底控制舱启动BOP时，通过海底控制舱的阀门和过道将加压的液压油提供到BOP。归因于液压油的高压力，从突然开始或停止的流体流动引起的压力浪涌或波浪(通常被称作流体锤击或液压冲击)可减小阀门、软管和/或海底控制舱的其它组件的预期寿命。因此，其保持减小流体锤击的效应的优先权，例如，以增加海底控制舱的组件的预期寿命，确切地说，在可能难以维修的这些远程位置中。
附图说明
现将参考附图对本发明的优选实施例进行详细描述，其中：
图1示出根据本发明的一个或多个实施例的海底钻井***的示意图；
图2示出根据本发明的一个或多个实施例的海底钻井***的透视图；
图3A示出用于根据本发明的一个或多个实施例的海底钻井***的流体***的图；
图3B示出用于根据本发明的一个或多个实施例的海底钻井***的流体***的图；
图4示出根据本发明的一个或多个实施例的浪涌安全阀的横截面图；
图5示出根据本发明的一个或多个实施例的浪涌安全阀的透视外部图；
图6示出根据本发明的一个或多个实施例的浪涌安全阀的透视性部分分解图；
图7示出根据本发明的一个或多个实施例的浪涌安全阀的横截面图；以及
图8示出根据本发明的一个或多个实施例的流体脉动阻尼器的示意性横截面图。
具体实施方式
以下论述是针对本发明的各种实施例。图不是必需按比例。实施例的某些特征可以夸大的比例或以稍微示意性的形式展示，且为了清晰且简明起见，可能未展示常规元件的一些细节。虽然这些实施例中的一者或多者可能是优选的，但是不应将所揭示的实施例解释为限制本发明的范围(包含权利要求书)或者作为限制本发明的范围(包含权利要求书)来使用。应充分认识到，下文所论述的实施例的不同教示可单独地或以任何合适组合使用以产生所要结果。此外，所属领域的技术人员将理解以下描述具有广泛的应用，并且任一实施例的论述仅意味着举例说明那个实施例，而并不希望暗示将本发明的范围(包含权利要求书)限制于那个实施例。
某些术语贯穿以下描述和权利要求书被用来指特定的特征或组件。如所属领域的技术人员将了解，不同的人可用不同名称来指同一特征或组件。本文件不打算在名称不同但为相同结构或功能的组件或特征间进行区分。图不是必需按比例。本文中的某些特征和组件可以夸大的比例或以稍微示意性的形式展示，且为了清晰且简明起见，可能未展示常规元件的一些细节。
在以下论述中并且在权利要求书中，术语“包含”和“包括”以开放式方式使用，并且因此应解释为意味着“包含(但不限于)……”。并且，术语“耦合”希望意味着间接或直接连接。此外，术语“轴向”大体意味着沿着或平行于中心轴线(例如，主体或端口的中心轴线)，而术语“径向”大体意味着垂直于中心轴线。举例来说，轴向距离指沿着或平行于中心轴线测量的距离，而径向距离意味着垂直于中心轴线测量的距离。“顶部”、“底部”、“在……上方”、“在……下方”和这些术语的变化的使用是为了方便起见，而不需要组件的任何特定定向。
现参看图1，示出根据本发明的一个或多个实施例的海底钻井***10的示意图。作为实例，海底钻井***可包含下部防喷器堆叠件(“下部BOP堆叠件”)11，其可刚性地附接到在海床14上的井口12。下部海洋立管组件(“LMRP”)16可可缩回地安置于海洋立管18的远端上，从钻探船20或任何其它类型的表面钻探平台或容器延伸。因而，LMRP 16可包含在其远端处的托管架22，其可经配置以啮合位于下部BOP堆叠件11的近端上的塞孔24。
在一个或多个实施例中，下部BOP堆叠件11可刚性地贴附于海底井口12的顶上，且可包含(在各装置当中)可在钻探和完成期间控制井中多个柱塞型防喷器26。挠性立管18可提供管道，通过该管道钻探工具和流体可被部署到海底井孔和从海底井孔取回。LMRP 16可包含(尤其)在其远端处的一个或多个柱塞型防喷器28、在其上部末端处的环型防喷器30和一个或多个海底控制舱32。举例来说，两个海底控制舱32(其可被称作蓝舱和黄舱)可被包含于LMRP 16内，使得可为海底控制舱32提供冗余度。
当需要或必要时，可关闭LMRP 16和下部BOP堆叠件11的柱塞型防喷器，且LMRP 16可从下部BOP堆叠件11拆卸且取回到表面，从而使下部BOP堆叠件11在井口12之上。因此，举例来说，可能有必要从下部BOP堆叠件11和井口12取回LMRP 16，例如，在恶劣天气时或另外临时停止工作时。同样，当LMRP 16的零件有故障时，可能需要将全部LMRP 16升高到船20上用于修理和/或维护。可能需要维护的一个这样的零件是海底控制舱32。
现参看图2，展示根据本发明的一个或多个实施例的海底控制舱32的立体图。海底控制舱32可为下部BOP堆叠件11和/或LMRP 16提供众多功能。这些功能可从或经由LMRP 16来起始和/或控制，例如，从钻探船20或表面通过LMRP 16来控制。海底控制舱32可固定地附接到LMRP 16的框架(未图示)，且可包含一个或多个控制阀50，例如，可液压启动的一个或多个底板安装式(“SPM”)阀门，和流体连接到液压启动阀门50的一个或多个电磁阀52。电磁阀52可提供于海底控制舱32的电子区段54中且可经设计以通过将电信号从电子控制板发送到其(未图示)来致动。每一电磁阀52可经配置以启动对应的液压启动阀门50。海底控制舱32可包含也安装在电子区段54中的压力传感器56。液压启动阀门50可接着提供于海底控制舱32的液压区段58中。
对于海底防喷器设施，电力电缆和/或液压线可将控制信号从海底控制舱32输送到LMRP 16和下部BOP堆叠件11，使得可从表面控制指定任务。一旦接收到控制信号，海底控制阀50和52被启动且高压液压线被导引以执行指定任务。举例来说，当已在海底接收到电子信号时，信号可启动一个或多个电磁阀52，这又可提供导阀打开压力以启动和打开一个或多个控制阀50。在控制阀50打开后，按需要，水力流体将流过管工件且启动BOP堆叠件11以起作用。因此，电或液压信号可操作多个“低压”阀以致动较大阀以将井口堆叠件的各种操作装置与高压液压线连通。
可形成LMRP 16与下部BOP堆叠件11之间的桥，其匹配从LMRP 16到下部BOP堆叠件11的多个功能，以便将来自在LMRP 16上提供的海底控制舱32的控制阀50流体连接到BOP堆叠件11或LMRP 16上的专用组件。除了抗流器和压井管线连接(未图示)或确保压力供应到(例如)BOP的剪断功能的线路外，可使用海底控制舱32。可通过馈通组件桥接于LMRP 16与下部BOP堆叠件11之间的通信线路的实例可包含(但不限于)液压抗流器线、液压压井管线、液压多路控制线、电多路控制线、电力线、水力线、机械动力线、机械控制线、电控制线和/或传感器线。
因此，本文中揭示的为浪涌安全阀和可包含浪涌安全阀的用于海底钻井***的流体***。流体***可包含具有入口和出口的主流体流动路径，其中入口可连接到流体供应源且出口可连接到具有可由流体供应源控制的功能(例如，防喷器功能)的组件。浪涌安全阀可在主流体流动路径内连接于入口与出口之间，且控制阀(例如，SPM阀)可在主流体流动路径内连接于浪涌安全阀与出口之间。另外，流体脉动阻尼器(例如，直插式流体阻尼器)可连接于主流体流动路径内，例如，在入口与浪涌安全阀之间。
现参看图3A，展示根据本发明的一个或多个实施例的用于海底控制舱的流体***100的图。流体***100可包含具有入口104和出口106的主流体流动路径102。入口104可连接到流体供应源，例如，经加压液压流体源。出口106可连接到具有可由流体供应源控制的功能的组件，例如，具有可由流体供应源控制的防喷器功能的防喷器。举例来说，经加压液压流体可经选择性地被提供到防喷器以选择性打开和/或关闭柱塞、弹性体填充单元和/或防喷器的任何其它组件或功能。
流体***100可包含控制阀108(例如，SPM阀)，其中控制阀108可在主流体流动路径102内连接于入口104与出口106之间。控制阀108可用以选择性控制通过主流体流动路径102的流体流动，由此选择性将流体提供到具有可由在出口106下游的流体供应源控制的功能的组件。因而，在流体***100包含在海底控制舱内的实施例中，控制阀108可为SPM阀，以选择性地控制流体和将流体提供到控制防喷器功能的防喷器组件。
流体***100可包含浪涌安全阀110，其中浪涌安全阀110可在主流体流动路径102内连接于入口104与出口106之间。具体地，浪涌安全阀110可连接于入口104与控制阀108之间，使得浪涌安全阀110在流体***100内处于控制阀108上游。浪涌安全阀110可用以减轻和/或抑制在流体***100内接收到的浪涌，例如，流体锤击或液压冲击。举例来说，当在主流体流动路径102内引入流体压力浪涌或波浪时，浪涌安全阀110可用以衰减和减轻那个压力浪涌，由此防止压力浪涌损坏流体***100内和/或流体***100下游的组件。因而，在一个或多个实施例中，浪涌安全阀110可用以衰减和减轻可损坏控制阀108的流体压力浪涌。根据本发明的实施例的浪涌安全阀还可包含流体浪涌抑制器、流体浪涌保护器、阻流阀(choke)和/或慢打开节流阀(slow-opening throttling valve)。
流体***100可进一步包含流体脉动阻尼器112，其中流体脉动阻尼器112可在主流体流动路径102内连接于入口104与浪涌安全阀110之间。具体地，流体脉动阻尼器112可在流体***100内处于浪涌安全阀110和控制阀108的上游。可为直插式流体阻尼器的流体脉动阻尼器112可用以减小流体***100内的液压振动，例如，减小流体的压力波的振幅。举例来说，当在主流体流动路径102内引入来自流体的液压振动时，流体脉动阻尼器112可用以减小液压振动的振幅。
举例来说，参看图8，展示流体脉动阻尼器800，其中流体脉动阻尼器800为直插式流体阻尼器。因而，流体脉动阻尼器800具有在入口804与出口806之间穿过其形成的流动路径802。流体脉动阻尼器800可包含囊状物808(如所示)、活塞或另一类似加压的组件，其中囊状物808可预充填有(例如)氮气N2。当通过入口804进入流体脉动阻尼器800时，具有液压振动的流体的振幅没有衰减。随着流体接着沿着流动路径802流动，流体脉动阻尼器800(例如，囊状物808)可减小和衰减液压振动和流体的振幅，由此使得当流体通过出口806流出流体脉动阻尼器800时，具有显著减小且衰减的振幅。因而，流体脉动阻尼器800可提供增加的流体压力振幅抑制能力。
除了主流体流动路径102之外，流体***100还可包含次流体流动路径114。次流体流动路径114可至少与主流体流动路径102的一部分平行。次流体流动路径114可包含入口116，其中入口116可连接于流体***100内以接收来自流体供应源的流体。举例来说，主流体流动路径102可包含连接件118，其中次流体流动路径114的入口116可连接到主流体流动路径102的连接件118。
次流体流动路径114还可包含一个或多个出口。举例来说，如图3A中所展示，次流体流动路径114可包含第一出口120和第二出口122，其中第一出口120与第二出口122可在次流体流动路径114内相互平行。具体地，次流体流动路径114可包含连接件124，其具有从连接件124的一侧延伸的第一出口120和从连接件124的另一侧延伸的第二出口122。第一出口120可连接到控制阀108，且第二出口122可连接到浪涌安全阀110。
因而，根据本发明的一个或多个实施例，控制阀108和/或浪涌安全阀110可为导阀操作式。举例来说，通过包含次流体流动路径114，流体***100内可包含一个或多个导阀。第一导阀126可在次流体流动路径114内连接于入口116与第一出口120之间。具体地，第一导阀126可在次流体流动路径114内连接于连接件124与第一出口120之间，在阀120的上游。第二导阀128也可在次流体流动路径114内连接于入口116与第二出口122之间。具体地，第二导阀128可与第一导阀126并行，其中第二导阀128可在次流体流动路径114内连接于连接件124与第二出口122之间，在浪涌安全阀110的上游。
因此，因为控制阀108和/或浪涌安全阀110可为导阀操作式阀，所以第一导阀126可用以控制(例如，打开、关闭、准备好等)控制阀108，且第二导阀128可用以控制浪涌安全阀110。在一个或多个实施例中，控制阀108可为二位三通阀，其中控制阀108正常地关闭且经导阀操作以打开，和/或还可包含弹簧复位。另外，控制阀108可为半英寸阀、一英寸阀和/或一英寸半阀。浪涌安全阀110可为阻尼阀和/或阻尼止回阀，使得可允许流体在一个方向上(例如，下游)流动且可限定或限制流体在另一方向上(例如，上游)的流动。因而，浪涌安全阀110可为正常打开的且通过孔口导阀操作，和/或还可包含弹簧复位。替代地，如图3B中所展示，浪涌安全阀110可通常通过孔口受到限制且经导阀操作以打开。
返回参看图3A，第一导阀126和/或第二导阀128可为螺线管操作式阀。举例来说，第一导阀126和/或第二导阀128可包含螺线管，其中第一导阀126和/或第二导阀128可由通过螺线管的电流控制。如所示，第一导阀126可为二位三通阀，其中第一导阀126通常闭合并经螺线管操作以打开，和/或还可包含弹簧复位。类似地，第二导阀128可为二位三通阀，其中第二导阀128通常闭合并经螺线管操作以打开，和/或还可包含弹簧复位。此外，在一个或多个实施例中，第一导阀126和/或第二导阀128可为直接驱动阀(“DDV”)。
流体***100可包含一个或多个压力调节器。举例来说，如所示，第一压力调节器130可在主流体流动路径102内连接于入口104与浪涌安全阀110和/或流体脉动阻尼器112(如果存在)之间。因而，第一压力调节器130可在浪涌安全阀110和/或流体脉动阻尼器112的上游。另外，第二压力调节器132可在次流体流动路径114内连接于入口116与第一出口120和/或连接件124(如果存在)之间。因而，第二压力调节器132可处于第一导阀126和/或第二导阀128的上游。
除了图3A中论述的组件之外或替代所述论述的组件，在不脱离本发明的范围的情况下，流体***100还可包含一个或多个其它组件。举例来说，止回阀134可包含于流体***100内(例如，在第二流体流动路径114内)在入口116与第一出口120和/或连接件124(如果存在)之间。因而，止回阀134可在第一导阀126和/或第二导阀128的上游。压力表136可包含于流体***100内(例如，在第二流体流动路径114内)，在入口116与第一出口120和/或连接件124(如果存在)之间，其中压力表136可在第一导阀126和/或第二导阀128的上游。
一个或多个累积器138(例如，经气体充填的累积器)也可包含在流体***100内(例如，在第二流体流动路径114内)，在入口116与第一出口120和/或连接件124(如果存在)之间，其中累积器138可在第一导阀126和/或第二导阀128的上游。另外，压力调节器140可包含在流体***100内(例如，在第二流体流动路径114内)，在入口116与第一出口120和/或连接件124(如果存在)之间，其中压力调节器140可在第一导阀126和/或第二导阀128的上游。此外，一个或多个过滤器142可包含在流体***100内(例如，在第二流体流动路径114内)，在入口116与第一出口120和/或连接件124(如果存在)之间，其中过滤器142可在第一导阀126和/或第二导阀128的上游。
根据本发明的一个或多个实施例，当在操作中时，第二导阀128可被通电(例如，通过使用螺线管)，其中第二导阀128可启动浪涌安全阀110。第一导阀126可接着被通电(例如，具有三到四个第二延迟)，其中第一导阀126可启动且打开控制阀108。在第一导阀126和第二导阀128两者已被通电且打开后，第二导阀128可被断电(例如，具有两个第二延迟)，以停用浪涌安全阀110。第一导阀126可接着被断电以停用且关闭控制阀108。
如所示且上文所论述，根据本发明的一个或多个实施例，浪涌安全阀可包含于流体***内用于海底控制舱。因而，还如上所论述，浪涌安全阀可用以减少、抑制、衰减和/或减轻由浪涌安全阀接收到的浪涌，例如，流体锤击或液压冲击。因此，根据本发明的浪涌安全阀可包含具有入口、出口和在其中邻近入口形成的支座的外壳。阀体可定位在外壳内，其中流动路径绕阀体且在外壳内的入口与出口之间形成。外壳内可定位提动头，其可移进和移出地与支座啮合。另外，偏置机构可定位在外壳内以将提动头朝向外壳的支座偏置。
现参看图4到图6，展示根据本发明的一个或多个实施例的浪涌安全阀400的多个视图。具体地说，图4提供浪涌安全阀400的横截面图，图5提供浪涌安全阀400的透视外部图，且图6提供浪涌安全阀400的透视性部分分解图。
如所示，浪涌安全阀400可具有穿过其形成的轴线402且可包含外壳410(例如，圆柱形外壳)。外壳410可包含入口412和出口414。入口412可用以在其中收纳流，且出口414可用以从其排出流体。另外，入口412和/或出口414可用以流体地连接到流体***，如所示和上文所论述。因而，入口412和/或出口414可用以密封地啮合其它组件，例如，通过在浪涌安全阀400的入口412和/或出口414与流体***的管、线、流体流动路径或其它组件之间具有带螺纹的或密封的连接。另外，外壳410可形成为相互连接的多个片或部分，如所示，例如，通过具有螺纹连接或用螺栓固定到彼此的外壳410的多个部分。替代地，在一个或多个实施例中，外壳410可形成为单一组件。
浪涌安全阀400的外壳410可包含支座416。如图4中所展示，支座416可邻近外壳410的入口412形成。另外，外壳410可包含形成于其中的一个或多个肩部或邻接表面，以便促进将一个或多个组件保留在外壳410内。因而，且如图4中所展示，外壳410可包含入口侧肩部418，其可在外壳410内形成于侧入口412上，和/或可包含出口侧肩部420，其可在外壳410内形成于出口414的侧上。
阀体422可包含在浪涌安全阀400内，其中阀体422可定位在外壳410内。具体地，阀体422可在入口侧肩部418与出口侧肩部420之间和/或邻近所述肩部定位。阀体422可定位在外壳410内，使得用于在浪涌安全阀400内和/或通过浪涌安全阀400的流体流动的流动路径F可绕阀体422且在外壳410内的入口412与出口414之间形成。
除了阀体422外，提动头430和偏置机构440也可定位在外壳410内。提动头430在外壳410内可为可移动的，其中提动头430可移进和移出地与支座416啮合。提动头430在图4中展示为与支座416啮合，其可被称作用于浪涌安全阀400内的提动头430的关闭位置。因而，提动头430可朝向和远离外壳410的支座416移动(即，可沿着轴线402移动)，使得当提动头430移动远离支座416时，提动头430可与支座416脱离，其可被称作用于浪涌安全阀400内的提动头430的打开位置。偏置机构440可接着定位在外壳410内以朝向支座416偏置提动头430。具体地，偏置机构440可定位在阀体422与提动头430之间以朝向外壳410的支座416偏置提动头430。偏置机构440可为弹簧(如图4中所示)和/或此项技术中已知的可朝向支座416和远离阀体422偏置提动头430的任何其它偏置机构。
另外，如图4中所示，提动头430可包含锥形外表面432，且支座416可包含锥形内表面442，其中提动头430的锥形外表面432可与支座416的锥形内表面442互补。提动头430的锥形外表面432可关于轴线402且朝向入口412为锥形使得提动头430的锥形外表面432朝向出口414比朝向入口412具有更大的外径。类似地，支座416的锥形内表面442可关于轴线402且朝向入口412为锥形使得支座416的锥形内表面442朝向出口414比朝向入口412具有更大的外径。因而，当朝向支座416移动提动头430以啮合外壳410内的支座416时，提动头430的锥形外表面432可与支座416的锥形内表面442啮合。
现参看图4到图6，且如上文所论述，提动头430在外壳410内可为可移动的。因而，提动头430关于阀体422可为可移动的。具体地，提动头430和阀体422可相互可移动地啮合(例如，滑动啮合)，使得当使提动头430与支座416啮合时，空穴424可形成于阀体422与提动头430之间。当提动头430处于关闭位置中且与支座416啮合时，空穴424可为最大。取决于提动头430和阀体422的内分布，随着提动头430移动离开支座416且朝向阀体422，接着，空穴424可变得较小(如果未完全充分消失)。
如图4中所示，提动头430可至少部分定位于阀体422内。举例来说，阀体422可具有打开端426，其中提动头430可收纳于阀体422的打开端426内。然而，在其它实施例中，阀体422可至少部分定位于提动头430内。另外，密封件444可定位于阀体422与提动头430之间。举例来说，如图4中所展示，凹槽434可形成于提动头430的外表面内，其中密封件444可保留于凹槽434内以在阀体422与提动头430之间密封。然而，本发明不如此受限制，因为在不脱离本发明的范围的情况下，可使用其它配置或布置使阀体422与提动头430密封地啮合。
形成于阀体422与提动头430之间的空穴424可用以在其中收纳流体和从其排出流体。因而，一个或多个流体路径可并入到浪涌安全阀400内，使得流体可收纳于空穴424内和从空穴424排出。在本发明的一个或多个实施例中，端口446和/或受限流动路径448可在空穴424与绕阀体422形成的流动路径F之间延伸，使得空穴424和流动路径F通过端口446和受限流动路径448相互选择性流体连通。端口446和/或受限流动路径448可包含和/或形成于阀体422和/或提动头430内，如图4中所示。替代地，在不脱离本发明的范围的情况下，端口446和/或受限流动路径448可形成或包含于浪涌安全阀400的其它元件或组件内以使空穴424和绕阀体422的流动路径F通过端口446和受限流动路径448相互选择性流体连通。
仍参考图4，在此实施例中，端口446可形成于阀体422中，例如，形成于阀体422的与打开端426相对的末端428中。因而，端口446可从阀体422的末端428延伸到空穴424。另外，在此实施例中，受限流动路径448可形成于提动头430内，例如，通过使受限流动路径448从提动头430的邻近锥形外表面432延伸到空穴424。
如上文所论述，阀体422和提动头430关于彼此可为可移动的，使得当使提动头430与支座416啮合时，形成空穴424。因而，空穴424可用以在其中收纳流体和从其排出流体。具体地，在图4中展示的实施例中，当提动头430正远离阀体422且朝向支座416移动时，空穴424可通过端口446在其中收纳流体。举例来说，如图4中所示，止回阀450可定位在端口446内，其中止回阀450可用以允许流体通过端口446进入到空穴424内且防止流体通过端口446从空穴424流出。因而，当提动头430正远离阀体422且朝向支座416移动时，流体可从绕阀体422的流动路径F被接收，通过端口446且跨止回阀450，且进到空穴424内。
另外，当提动头430正朝向阀体422且远离支座416移动时，空穴424可通过受限流动路径448从其排出流体。受限流动路径448可用以控制通过其的流体流量，使得流体以受限速率流过受限流动路径448，例如，穿过其的流体流量受黏度影响的孔口。举例来说，如图4中所展示，孔452可形成于空穴424与流动路径F之间，例如，通过使孔452形成于提动头430内。压力缓冲器454可接着定位在孔452内，使得流体可以受限速率在孔452与压力缓冲器454之间流动。
如上文所论述，根据本发明的浪涌安全阀可用以减少、抑制、衰减和/或减轻由浪涌安全阀接收到的浪涌，例如，流体锤击或液压冲击。因此，关于图4到图6，当例如流体浪涌的流体被接收于浪涌安全阀400的入口412内时，流体可对提动头430施加压力和力，由此迫使提动头430从支座416脱座和脱离且远离支座416且朝向阀体422移动。随着提动头430移动远离支座416，提动头430可对空穴424内的流体施加压力。此压力可从空穴424排出流体以按受限速率流动穿过受限流动路径448。因而，阀体422、提动头430和空穴424内的流体可用以从流体浪涌吸收能量，由此减少、抑制、衰减和/或另外减轻流体浪涌。
随着流体接着继续流动到浪涌安全阀400内，流体可沿着流动路径F绕阀体422流动，且可接着通过出口414流出。在流体流动停止后，偏置机构440可接着将提动头430远离阀体422且朝向支座416偏置和推动，使得提动头430落座且与支座416啮合。随着提动头430移动远离阀体422且朝向支座416，流体可从绕阀体422的流动路径F被接收且通过端口446进到空穴424内。因为端口446在其中包含止回阀450，所以止回阀450可允许流体通过端口446进入到空穴424内，但可防止流体通过端口446从空穴424流出。另外，当使用根据本发明的浪涌安全阀时，可安装浪涌安全阀使得浪涌安全阀的入口侧向上定向。此可使浪涌安全阀能够清除较轻流体(例如，来自其的气体和空气)，当液体穿过浪涌安全阀时，所述流体可被捕获于浪涌安全阀内。
根据本发明的一个或多个实施例，凹槽可形成于提动头和/或外壳的支座内，例如，在提动头的锥形外表面和/或支座的锥形内表面内。举例来说，参看图4，凹槽456可形成于提动头430的锥形外表面432内。因而，当提动头430落座且与支座416啮合时，流体可能能够在凹槽456内在支座416与提动头430之间经过(例如，泄漏)。
现参看图7，展示根据本发明的一个或多个实施例的浪涌安全阀700的横截面图。类似于图4到图6中展示的浪涌安全阀700，浪涌安全阀700可包含具有入口712、出口714和支座716的外壳710、阀体722和偏置机构740。另外，浪涌安全阀包含提动头730，其中提动头730可移进和移出地与支座716啮合。因而，图7中的一侧(即，右侧)展示处于关闭位置中的浪涌安全阀700，其中提动头730经落座且与支座716啮合，且图7中的另一侧(即，左侧)展示在打开位置中的浪涌安全阀700，其中提动头730经脱座且与支座716脱离。
如上文所论述，阀体722和提动头730关于彼此可为可移动的，使得当使提动头730与支座716啮合时，在阀体722与提动头730之间形成空穴724。因而，在图7中，阀体722可至少部分定位于提动头730内。另外，偏置机构740可定位于阀体722与提动头730之间，例如，通过使偏置机构740绕提动头730和阀体722定位以将提动头730远离阀体722且朝向支座716偏置。
另外，如也类似于图4中展示的浪涌安全阀400，浪涌安全阀700可包含端口746和受限流动路径748。端口746和/或受限流动路径748可在空穴724与绕阀体722和提动头730形成的流动路径F之间延伸，使得空穴724与流动路径F通过端口746和受限流动路径748选择性地流体连通。在此实施例中，端口746可形成于阀体722中，例如，形成于阀体722的末端728内。因而，止回阀750可定位在端口746内，其中止回阀750可用以允许流体通过端口746进入到空穴724内且防止流体通过端口746从空穴724流出。因而，当提动头730正远离阀体722且朝向支座716移动时，流体可从流动路径F被接收，通过端口746且跨止回阀750，且进到空穴724内。
另外，当提动头730正朝向阀体722且远离支座716移动时，空穴724可通过受限流动路径748从其排出流体。受限流动路径748可用以控制穿过其的流体流量使得流体以受限速率流过受限流动路径748。因而，在图7中，受限流动路径748可包含形成于止回阀750内且通过止回阀750的孔口758。举例来说，止回阀750可包含可移进和移出地与支座762啮合以选择性允许流体流过端口746的啮合部件760。啮合部件760可具有穿过其形成的孔口758，使得流体可以受限速率流过孔口758。
根据本发明的一个或多个实施例的阀可用以减少、抑制、衰减和/或减轻由阀接收到的浪涌，例如，流体锤击或液压冲击。举例来说，流体浪涌可为阀的工作压力的三到四倍，且可通常突然地(例如，在数毫秒内)打开阀。此可对阀和/或流体***内与阀包含在一起的组件(包含连接流体***与活塞的线和软管和流体***内使用的密封件)造成损坏。然而，根据本发明的浪涌安全阀可能能够减小来自流体浪涌的影响，这可经设计以花费大致一秒或若干秒来从关闭位置移动到充分打开位置。浪涌安全阀可或可不需要任何外部信号和/或操作来起作用，且当流体流动停止时，浪涌安全阀可自动从打开位置移动到关闭位置。另外，根据本发明的浪涌安全阀可为失效保护打开的，使得如果浪涌安全阀的组件可能出故障，那么浪涌安全阀可仍允许流体流过其。
虽然已经根据具体细节描述了本发明，但是除了在将本发明的范围包含在所附权利要求书中的程度上之外，并不希望应将此类细节看作对本发明的范围的限制。

Claims (38)

1.一种海底钻井***，包括：
防喷器海底控制舱，其包括流体控制***，所述流体控制***包括：
主流体流动路径，其包含入口和出口，所述入口可连接到流体供应源，所述出口可连接到可由所述流体供应源控制的组件；
浪涌安全阀，其在所述主流体流动路径内连接于所述入口与所述出口之间；以及
控制阀，其连接于所述主流体流动路径内在所述浪涌安全阀与所述出口之间，使得在所述主流体流动路径内接收到的液压浪涌在由所述控制阀接收到前至少部分由所述浪涌安全阀衰减。
2.根据权利要求1所述的海底钻井***，进一步包括液压地耦合到所述防喷器海底控制舱的所述流体控制***的防喷器堆叠件。
3.根据权利要求2所述的海底钻井***，进一步包括包含所述防喷器海底控制舱的下部海洋立管组件。
4.根据权利要求3所述的海底钻井***，进一步包括取油管，其中所述下部海洋立管组件耦合到所述取油管。
5.根据权利要求2所述的海底钻井***，其中，所述控制阀包括底板安装式阀和导阀操作式阀。
6.一种用于海底钻井***的流体控制***，所述海底钻井***包括可由所述流体控制***控制的组件，所述流体控制***包括：
主流体流动路径，其包含入口和出口，所述入口可连接到流体供应源，所述出口可连接到所述组件；
浪涌安全阀，其在所述主流体流动路径内连接于所述入口与所述出口之间；以及
控制阀，其连接于所述主流体流动路径内在所述浪涌安全阀与所述出口之间，使得在所述主流体流动路径内接收到的液压浪涌在由所述控制阀接收到前至少部分由所述浪涌安全阀衰减。
7.根据权利要求6所述的流体***，进一步包括在所述主流体流动路径内连接于所述入口与所述浪涌安全阀之间的流体脉动阻尼器，使得在所述主流体流动路径内接收到的流体浪涌在由所述浪涌安全阀接收到前至少部分由所述流体脉动阻尼器衰减。
8.根据权利要求6所述的流体***，其中，所述控制阀包括底板安装式阀。
9.根据权利要求6所述的流体***，其中，所述控制阀包括导阀操作式阀，且其中所述***进一步包括：
次流体流动路径，其包含入口和出口，该入口可连接到所述主流体流动路径以从所述流体供应源接收流体，该出口可连接到所述控制阀；以及
导阀，其连接于所述次流体流动路径内在该入口与该出口之间。
10.根据权利要求9所述的流体***，其中，所述浪涌安全阀包括导阀操作式阀，其中所述次流体流动路径包含第二出口，其中所述第二出口可连接到所述浪涌安全阀，且其中第二导阀在所述次流体流动路径内连接于所述入口与所述第二出口之间。
11.根据权利要求10所述的流体***，其中，所述第一导阀和所述第二导阀中的至少一者包括螺线管操作式直接驱动阀。
12.根据权利要求6所述的流体***，其中，所述组件包括可由所述流体供应源控制的防喷器。
13.根据权利要求6所述的流体***，进一步包括在所述主流体流动路径内连接于所述入口与所述浪涌安全阀之间的压力调节器。
14.一种海底钻井***，包括：
可通过流体致动控制的海底组件；以及
流体控制***，其用于流体控制所述组件，所述流体控制***包括：
主流体流动路径，其可连接于流体供应源与所述海底组件之间；
流体脉动阻尼器，其连接于所述主流体流动路径内；
浪涌安全阀，其在所述流体脉动阻尼器的下游连接于所述主流体流动路径内，使得在所述主流体流动路径内接收到的流体浪涌在由所述浪涌安全阀接收到前至少部分由所述流体脉动阻尼器衰减；以及
控制阀，其在所述浪涌安全阀的下游连接于所述主流体流动路径内，使得在所述主流体流动路径内接收到的液压浪涌在由所述控制阀接收到前至少部分由所述浪涌安全阀衰减。
15.根据权利要求14所述的海底钻井***，其中，所述控制阀包括底板安装式阀。
16.根据权利要求15所述的海底钻井***，其中，所述控制阀包括导阀操作式阀，所述流体控制***进一步包括：
次流体流动路径，其可与所述主流体流动路径平行地连接以从所述流体供应源接收流体；以及
导阀，其在所述控制阀的上游连接于次流体流动路径内。
17.根据权利要求16所述的海底钻井***，其中，所述浪涌安全阀包括导阀操作式阀，所述流体控制***进一步包括在所述次流体流动路径内平行于所述第一导阀且在所述浪涌安全阀的上游连接的第二导阀。
18.根据权利要求16所述的海底钻井***，其进一步包括以下各者中的至少一者：
止回阀，其在所述导阀的上游连接于所述次流体流动路径内；
压力表，其在所述导阀的上游连接于所述次流体流动路径内；
累积器，其在所述导阀的上游连接于所述次流体流动路径内；
压力调节器，其在所述导阀的上游连接于所述次流体流动路径内；以及
过滤器，其在所述导阀的上游连接于所述次流体流动路径内。
19.根据权利要求14所述的海底钻井***，其中，所述流体脉动阻尼器包括经预充填的直插式流体减震器。
20.一种浪涌安全阀，其包括：
包含入口和出口的外壳，其中邻近所述入口形成有支座；
阀体，其定位在所述外壳内，其中流动路径绕所述阀体且在所述外壳内的所述入口与所述出口之间形成；
提动头，其至少部分定位于所述外壳内且与所述支座可移进和移出地啮合；以及
偏置机构，其定位在所述外壳内以将所述提动头朝向所述支座偏置。
21.根据权利要求20所述的浪涌安全阀，其中，所述提动头可远离所述支座移动，使得所述浪涌安全阀至少部分衰减通过所述入口接收的液压浪涌。
22.根据权利要求20所述的浪涌安全阀，其中，所述偏置机构定位于所述阀体与所述提动头之间以将所述提动头朝向所述外壳的所述支座偏置。
23.根据权利要求20所述的浪涌安全阀，其中，所述阀体与所述提动头关于彼此可移动，且当所述提动头与所述支座啮合时在其间形成空穴。
24.根据权利要求23所述的浪涌安全阀，其中，所述提动头和所述阀体经配置以当所述提动头正移动远离所述支座时从所述空穴排出流体，且其中所述提动头和所述阀体经配置以当所述提动头正朝向所述支座移动时在所述空穴内接收流体。
25.根据权利要求24所述的浪涌安全阀，其中，所述提动头和所述阀体中的一者包括受限流动路径，使得流体经配置以当所述提动头正移动远离所述支座时从所述空穴且通过所述受限流动路径排出，且其中所述提动头和所述阀体中的一者包括端口，使得流体经配置以当所述提动头正朝向所述支座移动时通过所述端口且在所述空穴内被接收。
26.根据权利要求23所述的浪涌安全阀，其中，受限流动路径和端口在所述空穴与所述流动路径之间延伸，使得所述空穴与所述流动路径通过所述受限流动路径和所述端口相互选择性流体连通。
27.根据权利要求26所述的浪涌安全阀，其中，止回阀定位在所述端口内，使得所述止回阀允许流体通过所述端口进入到所述空穴内且防止流体通过所述端口从所述空穴流出。
28.根据权利要求27所述的浪涌安全阀，其中，所述受限流动路径包括形成于所述止回阀内的孔口，使得流体经配置以按受限速率流过所述孔口。
29.根据权利要求26所述的浪涌安全阀，其中，所述受限流动路径包括形成于所述提动头内的孔，其中压力缓冲器定位在所述孔内使得流体经配置以按受限速率在所述孔与所述压力缓冲器之间流动。
30.根据权利要求20所述的浪涌安全阀，其中，所述外壳包括入口侧肩部和出口侧肩部，且其中所述阀体定位于所述入口侧肩部与所述出口侧肩部之间。
31.根据权利要求20所述的浪涌安全阀，其中，凹槽形成于所述支座和所述提动头中的一者内，使得流体经配置以当使所述提动头与所述支座啮合时在所述凹槽内在所述支座与所述提动头之间传递。
32.根据权利要求20所述的浪涌安全阀，其中，所述支座包括锥形内表面且所述提动头包括锥形外表面，使得所述锥形内表面与所述锥形外表面经配置以当所述提动头与所述支座啮合时啮合。
33.一种浪涌安全阀，其包括：
包含入口和出口的外壳，其中邻近所述入口形成有支座；
阀体，其定位在所述外壳内，其中流动路径绕所述阀体且在所述外壳内的所述入口与所述出口之间形成；
提动头，其定位在所述外壳内且与所述支座可移进和移出地啮合，所述提动头与所述阀体可滑动啮合，使得当所述提动头与所述支座啮合时于其间形成空穴；以及
偏置机构，其在所述外壳内定位于所述阀体与所述提动头之间以将所述提动头朝向所述支座偏置；
其中受限流动路径和端口在所述空穴与所述流动路径之间延伸，使得所述空穴和所述流动路径通过所述受限流动路径和所述端口相互选择性流体连通；且
其中所述提动头可移动远离所述支座，使得所述浪涌安全阀至少部分衰减通过所述入口接收的液压浪涌。
34.根据权利要求33所述的浪涌安全阀，其中，所述空穴经配置以当所述提动头正移动远离所述支座时，通过所述受限流动路径从其排出流体，且其中所述空穴经配置以当所述提动头正朝向所述支座移动时通过所述端口在其中接收流体。
35.根据权利要求33所述的浪涌安全阀，其中，所述提动头和所述阀体中的一者包括所述受限流动路径，且其中所述提动头和所述阀体中的一者包括所述端口。
36.根据权利要求33所述的浪涌安全阀，其中，止回阀定位在所述端口内，且其中所述受限流动路径包括形成于所述止回阀内的孔口，使得流体经配置以按受限速率流过所述孔口。
37.根据权利要求33所述的浪涌安全阀，其中，所述受限流动路径包括形成于所述提动头内的孔，其中压力缓冲器定位在所述孔内使得流体经配置以按受限速率在所述孔与所述压力缓冲器之间流动。
38.根据权利要求33所述的浪涌安全阀，其中，所述偏置机构安置在所述空穴内，且其中所述偏置机构包括弹簧。
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