[发明专利]用于液压控制系统的监控装置及方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据美国专利法35 U.S.C.§119(e)，本申请要求2009年10月28日提交的美国专利申请61/255,745的优先权，所述专利被转让给本受让人，该申请的全文通过引用的方式被包含于此。

技术领域

这里公开的实施例总体涉及一种用于海底驱动装置的改良液压控制系统。更具体地，这里公开的实施例总体涉及一种用于通过液压控制系统监控深海海底防喷器(“BOP”)的驱动的装置及方法。

背景技术

通常由海底防喷器(“BOP”)组合进行深海石油和天然气钻探，而海底防喷器组合可以可拆卸地附加到接近海底的井口上。例如，如果受压液体从地质层进入钻井孔，则防喷器组合中的一个或多个海底防喷器可以闭合以封闭该钻井孔。海底防喷器组合可以由多种控制系统之一从地面进行控制，例如液压或者电动液压系统，其中包括复合(“MUX”)电动液压控制系统。

最早的海底防喷控制系统是液压系统，而大量液压系统至今还被采用。液压系统通常较便宜，而且比电动液压系统更可靠。例如，液压系统通常比电动液压系统的具有更长的正常工作时间，出现问题时更容易诊断，需要配置的备用零件更少，而且可以由该领域的非专业工作人员修复。有研究表明，复合电动液压防喷器控制系统的初始成本可能是液压系统的四倍，并且，在5年期间，复合电动液压防喷器控制系统的停工期平均大约是液压系统的1.8倍。目前来说，对于现代浮动钻探设备，停工的成本大约为每小时20,000美元，因此，复合液压系统增加的停工时间是一个大问题。

但是，在深海中，现有的液压防喷器控制系统可能会出现在海底的防喷器响应时间延迟；由于种种原因，电动液压控制系统(特别是复合液压系统)现在可能特别适用于深海钻探，尤其用于深度大于5000英尺的海域。

行业标准(如美国石油协会(“API”))规定无论水深多少海底防喷器最长的关闭时间；环形防喷器需要在60秒内关闭，而闸板防喷器需要在45秒内关闭。当然，为提高安全性，在实践中，尽可以快地执行这些功能是一个行业目标。

关闭时间通常被定义这样的一段时间—从地面(即，钻井船)启动选定的海底防喷器功能到来自防喷器组合表明选定的防喷器功能已完成的反馈信号到达地面之间的持续时间。启动海底防喷器功能的过程通常包括4个分立的步骤：(1)从地面向海底防喷器组合发送一个信号；(2)响应于来自地面的信号，打开海底防喷器组合的至少一个液压阀口；(3)对选定的防喷装置进行液压驱动；最后(4)向地面发送一个信号表示已经成功启动防喷器功能。

在现有的液压控制系统中，可以由通过中心软管连接到海底组合的液压分路阀箱的地面测压计来提供表示选定的防喷器功能已经成功启动的指示，该液压分路阀箱对选定防喷器功能的液压驱动提供动力。选定的防喷器功能开始启动时，海底液压分路阀箱的压力会下降。防喷器功能完全启动后，海底液压分路阀箱的压力会上升，回到标称水平(通常为1500磅/平方英寸)。地面的测压计表明海底液压分路阀箱的压力恢复到标称值时，通常认为防喷器功能完成。

在深海里，地面的测压计通常可能对海底液压分路阀箱的压力改变的响应非常慢。例如，在选定的防喷器功能被启动到地面测压计显示的压力回到了标称分路阀箱压力之间大约相隔10到20秒，该时段在防喷器容许关闭时间中占据较大比率。

因此，需要一种液压控制系统，用来控制深海海底防喷器组合，以得到更快更精确的选定防喷器功能被启动的指示，而不依赖于不可靠的电信号，例如用于电动液压控制系统上的电信号。

发明内容

一方面，这里公开的实施例涉及一种用于操控海底防喷器的液压控制系统，该系统包括：用于传导液压到防喷器的地面分路阀箱、与海底阀的液压连接并操控防喷器的地面驱动阀、以及控制系统监控装置。该控制系统监控装置包括：液压连接到地面分路阀箱的地面分路阀箱压力传感器、电子读回系统、与至少一个控制软管的地面端和地面驱动阀液压连接的地面控制线压力传感器。控制系统监控装置用于读取、记录以及处理由地面分路阀箱和地面控制线压力传感器提供的液压数据。

另一方面，这里公开的实施例涉及一种监控防喷器关闭时间的方法，该方法包括：启动地面驱动阀，记录固定时间段内地面分路阀箱的压力数据，判定该固定时间段内地面分路阀箱压力数据的最小值，计算出从驱动地面驱动阀的开始时间到地面分路阀箱压力到达最小值的时间，并且将该时间显示在电子读取系统中。

本发明的其他方面和优点将通过以下描述和所附权利要求变得显而易见。

附图说明