海下力生成装置及方法制造方法及图纸

一种用于在水下生成力的水淹没装置。装置包括具有驱动柱塞(144)的活塞(138)的封壳(136)，活塞将封壳分成闭合室(140)和开放室(142)，开放室连接至低压接收体(160)，且容纳第一流体。装置还包括用于容纳与第一流体相比具有更低的压力的第一流体且经由第一阀(163A)与封壳的开放室选择性流体连通的低压接收体。此外，装置包括连接至封壳且经由第二阀(163B)与封壳的开放室选择性连通的控制模块(165)。第一阀和第二阀受控成使得每次仅低压接收体或控制模块中的一者与封壳的开放室流体连通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】海下力生成装置及方法
本文公开的主题的实施例大体上涉及方法和系统，并且更具体地涉及用于生成海下力(subseaforce)的机构及技术。
技术介绍
在过去几年间，随着化石燃料价格的增长，开发新的开采场地的兴趣极大地提高。然而，陆地开采场地的可用性有限。因此，本行业现在延伸至钻探似乎保有巨量化石燃料的离岸地点。用于从离岸场地开采化石燃料的现有技术使用如图1中所示的技术。更具体而言，系统10包括具有卷筒14的船舶12，卷筒14将电力/通信缆线16供应至控制器18。Mux卷筒可用于传输电力和通信。一些系统具有软管卷筒来在压力下传送流体，或硬管(刚性导管)来在压力下传送流体，或以上两者。其它系统可具有带通信或线(引导)的软管来供应和操作海下功能。然而，这些系统的共同特征是其有限的操作深度。将在下文中论述的控制器18设置在海下，接近海床20或在海床20上。在此方面中，将注意的是，图1中所示的元件未绘制成成比例，且将不会从图1中推断出大小。图1还示出了海下油井的井口22和进入海下油井的开采管路24。在开采管路24的一端处存在钻机(未示出)。各种机构(也未示出)用于使开采管路24(且隐含地，钻机)旋转以延伸海下油井。然而，在正常钻井操作期间，非预期的事件可发生，这可破坏油井和/或用于钻孔的设备。一个此类事件为气体、油或其它油井流体从地下地层到油井中的非受控流动。此类事件有时称为"井涌"或"井喷"，且可在地层压力超过由钻孔流体柱施加至地层的压力时发生。该事件是不可预见的，且如果不采取措施来防止该事件，则油井和/或相关联的设备可受破坏。可破坏油井和/或相关联的设备的另一个事件在于飓风或地震。这两种自然现象可破坏油井和相关联的设备的完整性。例如，由于在水面处的飓风产生的强风，故对海下设备供能的船舶或钻塔可开始漂移，导致破坏将油井连接到船舶或钻塔上的电力/通信缆线或其它元件。可破坏油井和/或相关联的设备的完整性的其它事件是可能的，这将由本领域的技术人员认识到。因此，防喷器(BOP)可安装在油井的顶部上，以在以上事件中的一个威胁到油井的完整性的情况下密封油井。BOP常规地实施为阀，以在钻孔或完井操作期间防止封壳与钻杆之间的环形空间中或开放的孔(即，没有钻杆的孔)中的压力释放。图1示出了BOP26或28，其由通常称为POD的控制器18控制。防喷器控制器18控制蓄积器(accumulator)30关闭或打开BOP26和28。更具体而言，控制器18控制用于打开和关闭BOP的阀的系统。用于打开和关闭阀的液压流体通常由水面上的设备加压。加压的流体储存在水面和海下的蓄积器中来操作BOP。在海下储存在蓄积器中的流体还可用于自动剪切和/或在失去油井的控制时用于地锚功能。蓄积器30可包括容器(罐)，其储存一定压力下的液压流体，且提供必要的压力来打开和关闭BOP。来自蓄积器30的压力由管或软管32传送至BOP26和28。如本领域的普通技术人员理解的那样，在深海钻探中，为了克服由BOP的操作深度处的海水生成的高流体静压力，蓄积器30必须首先充至高于环境海下压力的压力。典型的蓄积器充有氮，但随着预填充压力增大，氮效率降低，这增加了附加的成本和重量，因为海下需要更多的蓄积器来执行水面上的相同操作。例如，水面上的60升(L)蓄积器可在水面上具有24L的可用容积，但在3000m深的水处，可用容积小于4L。提供以下信息：海下深度的附加压力昂贵，用于提供高压的设备庞大，因为作为蓄积器30的一部分的罐的尺寸很大，且BOP的操作范围由操作深度处的填充压力与流体静压力之间的初始压差限制。在此方面，图2示出了经由阀34连接到缸36上的蓄积器30。缸36可包括活塞(未示出)，其在活塞的一侧上的第一压力高于活塞的另一侧上的第二压力时移动。第一压力可为流体静压力加蓄积器30释放的压力，而第二压力可为流体静压力。因此，加压罐储存高压流体来操作BOP的使用使得海上钻井装置的操作昂贵，且需要大型部分的操纵。仍参看图2，阀34可设在蓄积器30与缸36之间，以便控制从蓄积器30施加补充压力的时机。根据示例性实施例，补充压力例如可通过提供16个300L的瓶(各自携带一定压力下的氮)来由蓄积器30生成。图3示出了瓶50的此实例。图3示出了瓶50具有包括在一定压力下的氮的第一室52，以及由气囊或活塞56与第一室52分开的第二室54。第二室54连接到管32上，且包括液压流体。当控制器18指示蓄积器30释放其压力时，各个瓶50使用氮压力来使气囊56朝管32移动，使得补充压力经由管32提供至缸36。因此，将期望的是提供避免前述问题和缺陷(即，低效率、关于水面高预填充压力的安全性问题、蓄积器的大尺寸和重量，等)的系统和方法。
技术实现思路
本技术的一个示例实施例提供了一种用于在水下生成力的水淹没装置(watersubmergeddevice)。该装置包括用于容纳处于低压下的一定量的第一流体的低压接收体(recipient)，以及具有驱动柱塞(ram)的活塞的外部封壳。活塞将外部封壳分成闭合室和开放室。开放室连接到低压接收体上，且容纳具有与第一流体相比具有更高的压力的第二流体。该装置还包括连接到外部封壳上的控制模块，以及定位在外部封壳与低压受体之间且具有开启位置和闭合位置的第一阀。第一阀在处于开启位置时开启外部封壳的开放室与低压接收体之间的流体连通，且在处于闭合位置时闭合外部封壳的开放室与低压接收体之间的流体连通。还包括第二阀，其定位在控制模块与外部封壳的开放室之间。第二阀在处于开启位置时开启控制模块与外部封壳的开放室之间的流体连通，且在处于闭合位置时闭合控制模块与外部封壳之间的流体连通。阀是可控制的，使得在第一阀开启时，第二阀闭合。本技术的另一个实施例提供了一种用于在水下生成力的水淹没装置。该装置包括具有驱动柱塞的活塞的外部封壳，活塞将外部封壳分成闭合室和开放室。开放室连接到低压接收体上，且容纳第一流体。装置还包括用于容纳与第一流体相比处于更低的压力下的一定量的第二流体的低压接收体。低压接收体经由第一阀与外部封壳的开放室选择性流体连通。此外，装置包括控制模块，其连接到外部封壳上，且经由第一阀与外部封壳的开放室选择性连通。第一阀和第二阀是受控的，使得每次仅低压接收体或控制模块中的一者与外部封壳的开放室流体连通。本技术的又一个实施例提供了一种通过在水淹没装置的外部封壳内侧移动活塞来生成力的方法，该活塞将外部封壳分成开放室和闭合室，外部封壳的闭合室容纳处于第一压力下的流体或气体。该方法包括利用在其中具有第一阀的流体管线将低压接收体流体地连接到外部封壳的闭合室上的步骤，低压接收体容纳低于第一压力的第二压力下的流体或气体，且第一阀最初处于闭合位置。此外，该方法包括利用在其中具有第二阀的流体管线将控制模块流体地连接到外部封壳的闭合室上，第二阀最初处于开启位置。此外，该方法包括闭合第二阀来使控制模块与外部封壳隔离，以及开启第一阀来允许外部封壳的闭合室与低压接收体之间的流体连通。此流体连通引起外部封壳的闭合室与低压接收体之间的压差，使得外部封壳的闭合室的流体或气体流至低压接收体，由此产生移动活塞的外部封壳的闭合室中的真空。附图说明并入且构成说明书的一部分的附图示出了一个或更多个实施例，且连同描述阐释了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在水下生成力的水淹没装置，该装置包括：用于容纳处于低压下的一定量的第一流体的低压接收体；具有驱动柱塞的活塞的外部封壳，所述活塞将所述外部封壳分成闭合室和开放室，所述开放室连接至所述低压接收体，且容纳与所述第一流体相比具有更高的压力的第二流体；连接至所述外部封壳的控制模块；定位在所述外部封壳与所述低压接收体之间且具有开启位置和闭合位置的第一阀，所述第一阀在处于所述开启位置时开启所述外部封壳的所述开放室与所述低压接收体之间的流体连通，且在处于所述闭合位置时闭合所述外部封壳的所述开放室与所述低压接收体之间的流体连通；定位在所述控制模块与所述外部封壳的所述开放室之间的第二阀，所述第二阀在处于所述开启位置时开启所述控制模块与所述外部封壳的所述开放室之间的流体连通，且在处于所述闭合位置时闭合所述控制模块与所述外部封壳之间的流体连通；其中阀是可控制的，使得在所述第一阀开启时，所述第二阀闭合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.08 US 14/2730441.一种用于在水下生成力的水淹没装置，该装置包括：用于容纳处于低压下的一定量的第一流体的低压接收体；具有驱动柱塞的活塞的外部封壳，所述活塞将所述外部封壳分成闭合室和开放室，所述开放室连接至所述低压接收体，且容纳与所述第一流体相比具有更高的压力的第二流体；连接至所述外部封壳的控制模块；定位在所述外部封壳与所述低压接收体之间且具有开启位置和闭合位置的第一阀，所述第一阀在处于所述开启位置时开启所述外部封壳的所述开放室与所述低压接收体之间的流体连通，且在处于所述闭合位置时闭合所述外部封壳的所述开放室与所述低压接收体之间的流体连通；定位在所述控制模块与所述外部封壳的所述开放室之间的第二阀，所述第二阀在处于所述开启位置时开启所述控制模块与所述外部封壳的所述开放室之间的流体连通，且在处于所述闭合位置时闭合所述控制模块与所述外部封壳之间的流体连通；其中阀是可控制的，使得在所述第一阀开启时，所述第二阀闭合。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：分隔物，其位于所述低压接收体中，且将所述低压接收体的内侧分成用于容纳所述第一流体的第一隔间和用于在所述第一阀开启时接收来自所述外部封壳的所述开放室的所述第二流体的第二隔间。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：在所述第一阀和所述第二阀之间且有助于按顺序开启和闭合所述第一阀和所述第二阀的顺序阀。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：蓄积器，其连接至所述外部封壳的所述闭合室，且容纳与所述外部封壳的所述开放室中的所述第二流体相比处于更高的压力的第三流体。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：定位在所述外部封壳的所述闭合室与所述蓄积器之间的第三阀，所述第三阀具有开启位置和闭合位置，所述第三阀在处于所述开启位置时允许所述蓄积器与所述外部封壳的所述闭合室之间的流体连通，且在处于所述闭合位置时阻止所述蓄积器与所述外部封壳的所述闭合室之间的流体连通。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：将所述外部封壳的所述闭合室连接至所述外部封壳周围的环境海水的管。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：定位在所述管中且具有开启位置和闭合位置的第四阀，所述第四阀在处于所述开启位置时允许所述环境海水与所述外部封壳的所述闭合室之间的流体连通，且在处于所述闭合位置时阻止所述环境海水与所述外部封壳的所述闭合室之间的流体连通。8.一种用于在水下生成力的水淹没装置，所述装置包括：具有驱动柱塞的活塞的外部封壳，所述活塞将所述外部封壳分成闭合室和开放室，所述开放室连接至所述低压接收体，且容纳第一流体；低压接收体，其用于容纳与所述第一流体相比处于更低的压力下的一定量的第二流体，且经由第一阀与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J甘布尔，R古斯塔夫森，RA朱奇，
申请(专利权)人：海德里尔美国配送有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US