推进剂驱动式蓄能器的制造方法
【专利说明】推进剂驱动式蓄能器
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请请求享有美国临时申请61/831，900号的权益，该美国临时申请的申请日为2013年6月6日，其通过引用方式被组合在文中。
技术领域
[0003]本公开总体涉及水下蓄能器。更具体而言，在某些实施例中，本公开涉及包括缓燃导火索的水下蓄能器及相关方法。
【背景技术】
[0004]当进行陆上和近海油气钻探时，要求相当多的安全措施。一种这样的安全措施是使用防喷器(BOPs)。BOPs主要是大型阀，其关闭、隔离和密封井筒以防止在井涌或其他事件期间加压油气从井中排放出。广泛使用的Β0Ρ的一种类型是闸板式Β0Ρ。这种类型的Β0Ρ使用两个相对的闸板(它们通过一起移动而关闭)，以绕管关闭或穿过管以密封井筒。
[0005]防喷器通常使用加压的液压流体操作以控制闸板的位置。大多数Β0Ρ被联接到流体栗或加压的液压流体的其他源上。在大多数应用场合中，多个Β0Ρ被组合以形成防喷器组，这可包括使用多种类型的Β0Ρ。在一些应用场合中，数百加仑的加压的液压流体必须被储存在Β0Ρ处的瓶中以能操作Β0Ρ。
[0006]Β0Ρ可通过蓄能器被致动。传统的蓄能器使用气体作为“弹簧”以在压力下提供流体储存。当这些装置被带到水下时，气体弹簧需要被预先加压至高压。这可导致效率十分低，原因在于气体在更深位置处可压缩性变得更小。典型的深水气体蓄能器可从11+加仑的蓄能器中提供仅1/2加仑的“可使用”流体。在极端深度处，当气体变得显著不可压缩，不再起到优良弹簧的作用时，会出现甚至更大的挑战。这要求深水Β0Ρ携带越来越多的蓄能器以达到必须的存储容量，从而带来了极显著的尺寸和重量问题。现代的深水Β0Ρ组要求100个以上的蓄能器以提供足够的可使用的流体容积。
[0007]需要开发一种用于防喷器的致动器，其没有传统致动器的相同缺点。
【发明内容】
[0008]本公开总体涉及水下蓄能器。更具体而言，在某些实施例中，本公开涉及包括缓燃导火索的水下蓄能器和相关方法。
[0009]在一个实施例中，本公开提供了一种水下蓄能器，包括:外壁；顶面；底面；和被布置在水下蓄能器中的活塞；其中，第一腔由顶面、外壁、和活塞的顶部部分限定；第二腔由底面、外壁、和活塞的底部部分限定；以及固态氧化剂被布置在第一腔内。
[0010]在另一实施例中，本公开提供了一种防喷器系统，包括:防喷器和水下蓄能器，其中，水下蓄能器包括:外壁；顶面；底面；和被布置在水下蓄能器内的活塞；其中，第一腔由顶面、外壁、和活塞的顶部部分限定；第二腔由底面、外壁、和活塞的底部部分限定；以及固态氧化剂被布置在第一腔内。
[0011]在另一实施例中，本公开提供了一种致动防喷器的方法，包括以下步骤:提供防喷器；提供水下蓄能器，其中，水下蓄能器包括:外壁；顶面；底面；和被布置在水下蓄能器内的活塞，其中，第一腔由顶面、外壁、和活塞的顶部部分限定；第二腔由底面、外壁、和活塞的底部部分限定；以及固态氧化剂被布置在第一腔内；通过工作线将水下蓄能器连接到防喷器上，其中，工作线包括致动阀；以及打开致动阀以致动防喷器。
【附图说明】
[0012]下面结合附图进行了描述，通过参照下面的描述可更完全和透彻理解本实施例及其优点。
[0013]图1示出了根据本公开的某些实施例的水下蓄能器。
[0014]图2示出了根据本公开的某些实施例的水下防喷器系统。
[0015]对于本领域的技术人员而言，将能明显看出本公开的特征和优点。尽管本领域的技术人员可做出许多改进，但是这些改变将落入本公开的实质范围内。
【具体实施方式】
[0016]下面的描述包括体现本发明的主题的典型装置、方法、技术和指令次序。但是，应该理解为，所述的实施例在没有这些具体细节的情况下可被实施。
[0017]本公开总体涉及水下蓄能器。更具体而言，在某些实施例中，本公开涉及包括缓燃导火索的水下蓄能器及相关方法。
[0018]在此所述的蓄能器的一个可能的优点是，它们能产生大量容积，但仅具有小的占地面积。在某些实施例中，单个蓄能器足以操作整个水下防喷器系统。在此所述的蓄能器的另一个可能的优点是，它们可以是自充注的。
[0019]现在参照图1，图1示出了根据本公开的某些实施例的水下蓄能器100。在某些实施例中，水下蓄能器100可被成形为圆筒形形状。在某些实施例中，水下蓄能器100可包括由任何合适材料构造而成的壳体，该合适材料在使用期间能抵抗内压和在水下蓄能器可被设置的深度处的水体静水压。合适材料的例子包括不锈钢、钛、或能在使用期间抵抗内压和在水下蓄能器可被设置的深度处的水体静水压的其他高强度材料。在某些实施例中，水下蓄能器100可包括机械强度为15ksi的壳体。
[0020]水下蓄能器100可包括外壁101、顶面102、底面103、第一腔110、第二腔120、活塞130和芯轴140。
[0021]在某些实施例中，第一腔110可以是气体腔。在某些实施例中，第一腔110的容积可以是约10加仑至约100加仑。在某些实施例中，第一腔110中的操作压力可在大气压至15,000psi的范围内。在某些实施例中，可在第一腔110中维持约8，500psi的压力。在某些实施例中，第一腔110可被限定为蓄能器100在活塞130上方和顶面102下方的内容积。在某些实施例中，第一腔110可以是密封腔。在某些实施例中，固态氧化剂111和点火系统112可被设置在第一腔110内。
[0022]在某些实施例中，固态氧化剂111可包括在被点燃时能产生气体的任何固态氧化剂。固态氧化剂的合适例子包括推进剂。合适推进剂的例子是由阿连特技术系统(AlliantTechsystems)制造的MK90推进剂。在某些实施例中，固态氧化剂111可包括一个或更多个杆。
[0023]在某些实施例中，点火系统112可包括能被远程激活以点燃固态氧化剂111的任何点火系统。在某些实施例中，点火系统112能自动点燃固态氧化剂111。在某些实施例中，点火系统112能每次点燃一杆固态氧化剂111。
[0024]在某些实施例中，第一腔110还可包括填充短节(filler sub) 113。在某些实施例中，填充短节113可包括一个或更多个便于用气体填充第一腔110的孔119。在某些实施例中，第一腔110还可包括安全阀114和排放管线115。
[0025]在某些实施例中，第二腔120可以是液压腔。在某些实施例中，第二腔120可被填充有液压流体。在其他实施例中，第二腔120可被填充有海水。在某些实施例中，第二腔120的操作压力可在大气压至15，000psi的范围内变化。在某些实施例中，可在第二腔120中维持约10，OOOpsi的压力。在某些实施例中，第二腔120的容积可在50加仑至500加仑的范围内。
[0026]在某些实施例中，第二腔120可被限定为水下蓄能器100在底面103上方和活塞130下方的内容积。在某些实施例中，第二腔120可包括排放管线121。
[0027]排放管线121可包括排出阀122，可被用于将来自于第二腔120的液压提供给防喷器的闸板。排出阀122可以是现有技术中通常使用的任何类型的阀。在某些实施例中，排放管线121可包括能检测穿过排放管线121的液压流体流量的流体传感器125。
[0028]在某些实施例中，第二腔110还可包括填充短节123。在某些实施例中，填充短节123可包括一个或更多个便于用海水或液压流体填