防喷器控制系统和用于控制防喷器的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种防喷器系统(200)，所述防喷器系统包括：下部防喷器(BOP)堆(204)，所述下部防喷器堆包括多个液压部件；以及下部海洋隔水管套件(LMRP；206)，所述下部海洋隔水管套件包括适于在使用期间对所述下部防喷器堆的液压部件提供冗余控制的第一控制盒(310)和第二控制盒(320)，其中所述第一控制盒和所述第二控制盒适于在使用期间连接到海面控制系统(330)并且在使用期间由所述海面控制系统控制，其中所述防喷器系统进一步包括至少一个附加控制盒(340)，所述至少一个附加控制盒连接到至少一个附加海面控制系统(350)并且在使用期间由所述附加海面控制系统控制。以此方式，提供一种经改善的防喷器系统。

Blowout preventer control system and method for controlling blowout preventer

The present invention relates to a blowout preventer system (200), which includes a lower blowout preventer (BOP) reactor (204), the lower blowout reactor reactor including a plurality of hydraulic components, and a lower marine riser Suite (LMRP; 206), and the lower marine riser suite comprising a fluid suitable for the lower blowout preventer stack during use. The pressure unit provides a first control box (310) and a second control box (320) of redundant control, in which the first control box and the second control box are suitable for connecting to the sea control system (330) during use and are controlled by the sea surface control system during use, in which the blowout preventer system further includes at least one additional addition. A control box (340) that at least one additional control box is connected to at least one additional sea surface control system (350) and is controlled by the additional sea surface control system during use. In this way, an improved blowout preventer system is provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】防喷器控制系统和用于控制防喷器的方法
本专利技术涉及一种用于海上钻井操作的新颖的方法和设备。
技术介绍
防喷器(BOP)在烃钻井和生产作业中用作封闭、隔离和/或密封井筒的安全装置。防喷器本质上是连接到井口的大型阀，并且包括能够密封和封闭井的封闭构件，以便防止高压气体或液体从井释放出来。在低压和高压应用中广泛使用的一种类型的防喷器是闸板型防喷器。闸板型防喷器使用设置在专门设计的外壳或主体内的两个相对封闭构件、或是闸板。防喷器主体具有与井筒对准的孔眼。闸板配备密封构件，当闸板合上时，密封构件接合以阻止流通过孔眼。该闸板可以是被配置成闭合并密封围绕设置在孔眼内的管道的环带的管道闸板，或可以是被配置成闭合并密封整个孔眼的全封闭闸板或全封闭剪切闸板。特定钻井应用可能要求多种管道闸板、剪切闸板和全封闭闸板。因此，在许多应用中，将多个防喷器组装到防喷器堆中，防喷器堆包括多个闸板式防喷器，每个都配备特定类型的闸板。BOP堆(即，单独BOP的堆)可进一步包括环形BOP。钻井系统典型地进一步包括下部海洋隔水管套件(LMRP；参见例如图1中的206和图2-4中的410)，LMRP在LMRP的下端可移除地连接到下部BOP堆的顶部并且在其上端连接到海洋隔水管。LMRP是两区段BOP堆的上部区段并与下部BOP堆对接。LMRP也可被称为上部堆组件或LMRP组件。下部BOP堆也可被称为下部BOP堆组件。闸板型防喷器通常被配置成使用加压液压流体来操作以控制封闭构件相对于孔眼的位置。虽然大多数防喷器都耦接到流体泵或某些其他活动的加压液压流体源，但是许多应用都要求储存一定体积的加压液压流体并且在紧急情况下立即可用于操作防喷器。例如，许多海底作业规范要求防喷器堆能够使用仅存储在一个或多个合适的容器或类似者中的堆组件上的加压流体来循环(即，使封闭构件在延伸位置与缩回位置之间移动)若干次。在大型高压防喷器堆组件中，数百加仑加压流体可能不得不储存在堆上。目前，某些LMRP典型地包括两个控制盒(参见例如图1中的310和320)，其中每个控制盒与单独液压供应导管相关联并且容纳用于监控和控制与钻井作业相关的各种功能的电子器件和阀，如通常所知的。控制盒是阀和调节器(液压或电动操作的)的组件，当响应于一个或多个控制信号被激活时，它将通过孔隙或类似者来引导液压流体以操作BOP功能。控制盒有时也被称为电动/液压(E/H)盒。对于深海深度(500米及以上)，控制盒典型地出于通信目的是电动的(而仍接收加压液压流体以操作BOP功能)。对于较小深度(小于约500米)，控制盒可出于通信目的是液压和/或电动。根据API(美国石油协会)的要求以及正常“油田惯例”典型地将液压供应导管中的一个分类为“蓝色”供应，而另一个液压供应导管则被分类为“黄色”供应。传统上与蓝色供应相关联的控制盒典型地分类为蓝色控制盒或BL盒。相反地，另一个控制盒传统上分类为黄色控制盒或YL盒。这两个控制盒提供了冗余控制系统并能够执行一组通用功能。由此，冗余控制是通过具有两个类似/相同的盒来提供，使得如果一个“在线”盒发生故障，例如，电子器件或阀故障，那么另一个“待机”盒就会进入“在线”状态，例如，由司钻立即执行所要求的动作或功能。使盒返回海面来更换或维修是复杂且昂贵的操作。使设备返回海面并再次回到井口与期间暂停任何烃钻井和生产作业的大量时间耗用相关联(对于深海作业而言因进行作业时所处的作业深度而更是如此)。非生产时间涉及显著经济成本。另外，由于与某些井操作有关的传统安全要求规定具有与井控制相关的冗余(如果例如一个控制盒报告错误、变得不可操作等，那么操作必须暂停，因为即使一个控制系统运行良好，也不再有任何冗余控制系统就位)。这也与非生产时间和经济成本相关联。
技术实现思路
一个目的是至少在一定程度上缓解上述缺点中的至少一个或多个。一个目标使即使控制盒中的一者变得不可用，也能够有冗余继续操作。另外，一个目标使提供增加的安全性。本专利技术的实施例在权利要求1中限定。因此，在一些实施例中，本专利技术涉及一种防喷器系统，所述防喷器系统包括：-下部防喷器(BOP)堆，所述下部防喷器堆包括多个液压部件，-下部海洋隔水管套件(LMRP)，所述下部海洋隔水管套件包括适于在使用期间对下部防喷器堆的液压部件提供冗余控制的第一控制盒和第二控制盒，其中第一控制盒和第二控制盒适于在使用期间连接到海面控制系统并且在使用期间由海面控制系统控制，其中防喷器系统进一步包括至少一个附加控制盒，所述至少一个附加控制盒连接到至少一个附加海面控制系统并且在使用期间由附加海面控制系统控制。以此方式，即使其他控制盒中的一个变得不可用，也能够使操作继续，因为就算在此情况下，冗余也仍可用。这可避免需要例如将LMRP拉起到海面并再次返回到井口而增加了操作时间并避免了代价高的非生产性停机时间。具有至少一个附加控制盒为BOP功能提供了附加备份控制系统。一些防喷器系统包括例如声学系统和/或ROV操作的安全措施。然而，与建立与声学系统的通信且特别是部署ROV并使其接至BOP相比，至少一个附加控制盒可容易地具有快得多的响应时间。至少一个附加控制盒和至少一个附加海面控制系统一起至少尽可能合理可行地提供与传统主要BOP控制系统分离的独立备份系统，。另外，至少一个附加控制盒可提供自动剪切/紧急停机回路的备份，传统的第一控制盒和第二控制盒通常无法这样做。控制第一控制盒和第二控制盒的海面控制系统通常是熟知的，例如，结合图1进一步说明的。附加海面控制系统是独立于控制LMRP的第一控制盒和第二控制盒的海面控制系统的系统(尽管附加海面控制系统与至少一个附加控制盒之间的信号至少在一些实施例中可经由控制第一控制盒和第二控制盒的海面控制系统来路由)。附加海面控制系统优选地实现为物理上分离的硬件系统，它为控制第一控制盒和第二控制盒的海面控制系统提供了进一步冗余。在一些实施例中，至少一个附加控制盒与至少一个附加海面控制系统之间的连接与用于第一控制盒和第二控制盒的连接一起铺设在MUX电缆(两者为黄色和蓝色)中。LMRP(与第一控制盒和第二控制盒一起)可释放地连接到下部BOP堆(例如，如图1-4中的204所示)。在一些实施例中，至少一个附加控制盒位于下部防喷器堆上。此位置与位于LMRP上的情况相反。以此方式，至少一个附加控制盒是下部防喷器堆的部分或构成下部防喷器组的部件。如上所述，LMRP典型地经由一个或多个堆连接器来可释放地连接到下部BOP堆，然后在LMRP与下部BOP堆之间形成边界。在此类情况下，附加控制盒将位于堆连接器下方(进一步朝向BOP上的海床安装并附接到LMRP)。堆连接器可例如包括一个或多个液压连接元件，例如，一个或多个液压插杆或类似者，并且在一些实施例中，可以包括一个或多个电(或另选地光)连接器，例如，电(或另选地光)湿式配合件或类似者。例如，有利的是使至少一个附加控制盒位于下部BOP堆上，因为即使在LMRP断开后也可执行下部BOP功能，这一般至少对于某些先前BOP系统是不可能的，因为第一控制盒和第二控制盒是循于LMRP。在一些实施例中，防喷器系统进一步包括附加海底控制单元，其中附加海底控制单元连接到至少一个附加控制盒中的一个或多个，并且适于在使用期间控制至少一个附加控制盒中的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防喷器系统(200)，所述防喷器系统包括：‑下部防喷器堆(204)，所述下部防喷器堆包括多个液压部件，‑下部海洋隔水管套件(410)，所述下部海洋隔水管套件包括适于在使用期间对所述下部防喷器堆(204)的液压部件提供冗余控制的第一控制盒(310)和第二控制盒(320)，其中所述第一控制盒(310)和所述第二控制盒(320)适于在使用期间连接到海面控制系统(330、331、332)并且在使用期间由所述海面控制系统(330、331、332)控制，其中所述防喷器系统(200)进一步包括至少一个附加控制盒(340)，所述至少一个附加控制盒连接到至少一个附加海面控制系统(350)并且在使用期间由所述附加海面控制系统(350)控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.06 DK PA201500385;2015.07.17 DK PA201500411.一种防喷器系统(200)，所述防喷器系统包括：-下部防喷器堆(204)，所述下部防喷器堆包括多个液压部件，-下部海洋隔水管套件(410)，所述下部海洋隔水管套件包括适于在使用期间对所述下部防喷器堆(204)的液压部件提供冗余控制的第一控制盒(310)和第二控制盒(320)，其中所述第一控制盒(310)和所述第二控制盒(320)适于在使用期间连接到海面控制系统(330、331、332)并且在使用期间由所述海面控制系统(330、331、332)控制，其中所述防喷器系统(200)进一步包括至少一个附加控制盒(340)，所述至少一个附加控制盒连接到至少一个附加海面控制系统(350)并且在使用期间由所述附加海面控制系统(350)控制。2.根据权利要求1所述的防喷器系统(200)，其中所述至少一个附加控制盒(340)位于所述下部防喷器堆(204)上。3.根据权利要求1或2中任一项所述的防喷器系统(200)，其中所述防喷器系统(200)进一步包括附加海底控制单元(351)，其中所述附加海底控制单元(351)-连接到所述至少一个附加控制盒(340)中的一个或多个，并且-适于在使用期间控制所述至少一个附加控制盒(340)中的所述一个或多个，并且其中所述附加海底控制单元(351)-还连接到所述附加海面控制系统(350)。4.根据权利要求1-3中任一项所述的防喷器系统(200)，其中所述防喷器系统(200)进一步包括至少一个声控盒(340、341)和一个或多个声学海底控制单元(345)，所述一个或多个声学海底控制单元适于在使用期间控制所述至少一个声控盒(340、341)。5.根据权利要求1-4中任一项所述的防喷器系统(200)，其中所述至少一个附加控制盒(340)包括多个控制阀或其他控制机构(403)，其中每个控制阀或其他控制机构(403)适于在使用期间从所述附加海底控制单元(351)和若存在的所述一个或多个声学海底控制单元(345)接收控制信号。6.根据权利要求1-5中任一项所述的防喷器系统(200)，其中所述至少一个附加控制盒(340)适于执行选自约10个至约12个预定功能的组中的多个功能，诸如少于150个功能，例如，少于100个、诸如少于75个、诸如少于50个、诸如少于25个、诸如少于20个、诸如少于15个。7.根据权利要求1-6中任一项所述的防喷器系统(200)，其中所述至少一个附加控制盒(340)适于执行选自预定的安全关键功能组中的多个功能。8.根据权利要求7所述的防喷器系统(200)，其中所述预定的安全关键功能组包括选自有以下项的组中的一个或多个：-封闭一个或多个、例如全部的剪切闸板，-封闭一个或多个、例如全部的管道闸板，-接合闸板锁，和/或-松开下部海洋隔水管套件连接器，从而使得能够将所述下部海洋隔水管套件(410)与所述下部防喷器堆(204)分离。9.根据权利要求1-8中任一项所述的防喷器系统(200)，其中所述附加海面控制系统(350)适于在使用期间从选自由以下项组成的组中的一个或多个接收一个或多个输入信号：-所述海面控制系统(330、331、332)，-测量到所述下部防喷器堆(204)的一个或多个当前液压流体流量的海面流量计(404)，-下部海洋隔水管套件(410)或位于所述下部海洋隔水管套件(410)上的压力变送器(401)，和/或-所述下部海洋隔水管套件(410)的供电和/或通信集线器(384)或类似者。10.根据权利要求1-9中任一项所述的防喷器系统(200)，其中所述附加海底控制单元(351)适于在使用期间从选自由以下项组成的组中的一个或多个接收一个或多个输入信号：-所述下部海洋隔水管套件(410)的供电和/或通信集线器或类似者(384)，-所述下部防喷器堆(204)的位置和压力传感器(402)和/或压力变送器(401)，-自动剪切液压回路(365)的压力变送器(401)，-紧急停机液压回路(365)的压力变送器(401)，和/或-封闭剪切闸板回路和/或全封闭剪切闸板回路的一个或多个压力变送器(401)。11.根据权利要求1-10中任一项所述的防喷器系统(200)，其中所述附加海面控制系统(350)适于在使用期间接收表示以下项的一个或多个输入信号-到所述第一控制盒(310)和/或所述第二控制盒(320)的一个或多个输入信号(501)，-到所述下部防喷器堆(204)的一个或多个测量到的当前液压流体流量(502)，-下部海洋隔水管套件断开反馈信号(503)，例如，如由所述下部海洋隔水管套件(410)处的压力变送器(401)或类似者获得，和/或-从所述下部海洋隔水管套件(410)的供电和/或通信集线器或类似者(384)获得的一个或多个信号(504)。12.根据权利要求1-11中任一项所述的防喷器系统(200)，其中所述附加海底控制单元(351)适于在使用期间接收表示以下项的一个或多个输入信号-例如从所述下部海洋隔水管套件(410)的供电和/或通信集线器或类似者(384)获得的一个或多个信号(504)，-一个或多个防喷器系统功能(370)的一个或多个值(505)，例如，如由所述下部防喷器堆(204)的位置和压力传感器(402)或压力变送器(401)获得，-用于自动剪切液压回路(365)的反馈封闭信号(506)，例如，如由所述自动剪切液压回路(365)的压力变送器(401)获得，-用于紧急停机液压回路(365)的反馈封闭信号(506)，例如，如由所述紧急停机液压回路(365)的压力变送器(401)获得，和/或-用于至少一个封闭剪切闸板回路和/或至少一个全封闭剪切闸板的一个或多个反馈封闭信号(506)，例如，如由封闭剪切闸板回路和/或全封闭剪切闸板的一个或多个压力变送器(401)获得。13.根据权利要求3-12中任一项所述的防喷器系统(200)，其中所述附加海底控制单元(351)适于在使用期间响应于从所述附加海面控制系统(350)接收的控制信号和/或响应于其自己的控制逻辑来发起一个或多个安全仪表功能。14.根据权利要求1-13中任一项所述的防喷器系统(200)，其中所述防喷器系统(200)进一步包括连接到以下项的一个或多个海底储能器(360)-所述附加控制盒(340)和/或若存在的一个或...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·佩德森，M·伯里，K·C·墨菲，
申请(专利权)人：马士基钻探股份公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK