[发明专利]用于提供额外防喷器控制冗余的系统和方法

说明书

【相关申请的交叉引用】

本申请要求2007年9月21日提交的第60/974,339号美国临时申请的优先权。

【技术领域】

本发明一般涉及一种流体供给系统和装置，且更具体地涉及一种用于防喷器的后备液压流体供给系统和装置。

【背景技术】

海底钻井作业可能遭遇井喷，该井喷为流入钻井的地层流体的失控流。井喷是危险和浪费的，并能造成对钻井设备的寿命损耗、污染和损害，以及井产量的损失。为了防止井喷，防喷器(blowout prevention，BOP)设备是必须的。防喷器设备典型地包括一系列能够安全地隔离和控制钻井位置处的地层压力和流体的功能件(function)。防喷器功能件包括液压操作地开启和关闭的管闸板、环形密封件、设计用以剪切管的剪切闸板、用来容许钻井流体的受控流的一系列远程操作阀、以及再入井设备(wellre-entry equipment)。此外，过程和状态监视器件完善了防喷器系统。钻井工业把防喷器系统统称为防喷器组(BOP Stack)。

井和防喷器通过隔水管(marine riser pipe)连接到水面钻探船(surfacedrilling vessel)，该隔水管将地层流体(例如油等)运送到地面(surface)，并使钻井流体循环。隔水管通过下隔水管总成(Lower Marine RiserPackage，“LMRP”)与防喷器连接，该下隔水管总成包含与防喷器连接的器件、用于井控制的环形密封件、以及为操作防喷器而供给液压流体的流控制器件。下隔水管总成和防喷器通常被简单地统称为防喷器，并且在本文中和权利要求书中使用的用语防喷器均指防喷器组和下隔水管总成。许多防喷器功能是液压控制的，且附接至隔水管的管供给液压流体和其他井控制流体。典型地，中央控制单元容许操作人员从地面监视和控制防喷器功能件。中央控制单元包括用于控制不同防喷器功能件的液压控制系统，该液压控制系统中的每一个在其上游具有不同流控制元件。水面钻探船上的操作人员典型地凭借多路电子控制系统操作流控制元件和防喷器功能件。

某些钻井或环境状况要求操作人员从防喷器断开下隔水管总成并将隔水管和下隔水管总成收回到水面钻探船。当下隔水管总成被断开时，防喷器功能件必须控制(contain)井，以便地层流体不泄漏到周围环境中。为了增加在顶掣(upset)或断开状态时对井进行控制的可能性，一些公司典型地包括冗余系统(redundant system)，该冗余系统被设计以在一个控制元件失效时用来防止失控。通常，一些公司通过安装两套独立的中央控制单元而使所有的关键控制单元加倍来提供冗余。钻井工业将这两个中央控制单元称为蓝外壳和黄外壳。一次仅使用一个外壳，另一个提供备份。

尽管现有技术的系统具有双重冗余，这种冗余实际上仅是安全冗余而非可操作的冗余，这意味着单个元件失效将需要停止钻井作业、构建井安全以及替换失效元件。停止钻井来替换元件经常代表较大的停工期并且对钻井承包人和操作人员而言则代表着重大收入损失。

另外，当防喷器在地面上时，测试不同的功能件典型地需要断开与防喷器功能件的螺纹连接(connection)。建立和断开螺纹连接使得有机会损害到该连接，这需要替换和可能的停工期。

钻井工业需要一种简单、可靠并经济(cost effective)的方法来提供额外的冗余并防止无计划的防喷器组的修补。钻井工业需要一种在地面上时控制海底井控制设备以及测试和维护设备的更简单、经济并且有效的方法。

【发明内容】

本发明提供一种改进的方法和装置以凭借备选的流路向流体流动元件提供冗余。在允许连续流到达并控制功能件的同时，本发明允许失效元件有安全并且有效的旁路。本发明可以被集成到现有的不同流动系统中或被安置在全新流动系统上，以提供一层有效的冗余。

在一些实施例中，流体供给装置包含液压流体主源、防喷器功能件、来自液压流体主源的主要流体流路，其经过协助操作的防喷器功能件的主要元件、经过第一阀、经过第二阀、然后达到防喷器功能件，以及来自液压流体主源的辅助流体流路，其经过刚性地附接至防喷器的隔离阀、经过刚性地附接至防喷器的先导阀、经过可移除地连接于干预板的软管、经过第二阀而达到防喷器功能件，其中辅助流体流路旁路协助操作防喷器功能件的主要元件和第一阀。