安全阀控制系统及其使用方法技术方案

一种安全阀控制系统，其可以包括：可远程操作的控制组件；与控制组件连通的第一传感器、阀组件和泵组件；以及与阀和泵组件以及安全阀连通的流体储存器。控制系统可操作以响应于从第一传感器接收的一个或多个信号来对泵和阀组件进行致动，以将流体从流体储存器提供到安全阀以及将流体从安全阀返回到流体储存器，来将安全阀致动到打开和关闭位置。操作方法可以包括将安全阀保持在打开位置，同时利用控制系统感测物理特性；将与所感测的物理特性相对应的信号发送到控制系统；以及响应于所感测的物理特性与预设条件的比较来自动地关闭安全阀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及用于油气井的井头控制系统。特别地，本专利技术的实施例涉及用于表面和表面下安全阀的紧急关闭控制系统的系统和方法。
技术介绍
井头系统可以被用来以安全和有效的方式控制从油气井内获得的流体的流动。井头系统可以包括多种流动控制装置(诸如阀)，其能够可操作地将流体流引导通过与井头系统连接的管道系统。流体可以通过管道系统被引导到井头系统的下游，来进一步处理和/或储存。井头系统可以包括表面和表面下安全阀，其连接到管道系统并且能够操作以在井中或井头系统下游位置处发生紧急情况时关闭通过管道系统的流体流。现有技术的安全阀通常与管道系统流体连接，并且利用其中的流体来进行工作。例如，管道系统中的压力可以被直接连接到安全阀，以将阀致动到打开位置，由此允许流体流通过系统。在发生紧急情况时，诸如在安全阀下游的管道系统中发生破裂或者井中压力下降时，随着管道系统中的压力下降，安全阀中的压力也下降。安全阀被构造为在其中的压力下降到最小压力以下时移动到关闭位置，由此关闭通过管道系统的流体流以及关闭井头系统。一些安全阀也可以具有泄压阀，其可以操作以防止压力进入阀以及排出阀中的压力，由此允许阀移动到关闭位置。现有技术的安全阀系统具有许多缺点。一个缺点包括安全阀对于管道系统中的流体压力的依赖。这些安全阀不能够按照期望地单向工作。另一个缺点包括安全阀的定期、手动维护，以确保它们完全正常工作。另一个缺点包括当安全阀中的流体被排出到周围环境中时对于环境的潜在污染。因此，需要新的并改善的安全控制阀系统，其能够自我依靠、可以远程操作并实时监视，以及可以在发生紧急情况时或者在期望时自动地关闭井头系统。
技术实现思路
在一个实施例中，一种用于控制安全阀的安全阀控制系统包括:可远程操作的控制组件；与控制组件连通的第一传感器。第一传感器可以操作来测量物理特性并将与所测量的物理特性相对应的信号发送到控制组件。阀组件和泵组件也可以与控制组件连通。流体储存器可以与泵组件、阀组件和安全阀连通。控制组件可操作以对泵组件进行致动，以将流体从流体储存器提供到安全阀，来将安全阀致动到打开位置，并且控制组件可以操作以对阀组件进行致动，以将流体从安全阀返回到流体储存器，来将安全阀致动到关闭位置。在一个实施例中，用于控制安全阀的方法包括:提供与安全阀连通的可远程操作控制系统；通过将流体从控制系统提供到安全阀来打开安全阀；在感测物理特性的同时将安全阀保持在打开位置，并且将与所感测的物理特性相对应的信号发送到控制系统；响应于所感测的物理特性与预设条件的比较，通过将流体从安全阀返回到控制系统来自动地关闭安全阀。在一个实施例中，一种用于控制安全阀的方法包括:提供与安全阀连通的可远程操作控制系统；通过将流体从控制系统提供到安全阀来打开安全阀；以及将安全阀保持在打开位置，同时监视与控制系统连通的装置。附图说明通过参照实施例，可以更详细地理解本专利技术的上述特征，获得上述本专利技术的更加具体的描述，一些实施例在附图中示出。然而，应当理解附图仅示出了本专利技术的典型实施例，并且因此不被认为是对其范围的限制，因为本专利技术可以允许其他等效实施例。图1示出了根据一个实施例的井头控制系统。图2示出了根据一个实施例的安全阀控制系统。图3不出了根据一个实施例的表面安全阀。图4是闸门阀、致动器、机械超驰控制装置和安全模式指示器的截面图。图5是在机械超驰控制装置的手动操作之后处于打开位置的闸门阀的截面图。图6是在致动器的自动操作之后并且安全模式指示器表示安全阀以安全模式工作时，处于打开位置的闸门阀的截面图。图7是在致动器的自动操作之后、机械超驰控制装置已经被部分致动并且安全模式指示器表示安全阀不以安全模式工作时，处于打开位置的闸门阀的截面图。图8是沿着图4中的截面线8-8的机械超驰控制装置的截面图。图9是在致动器的自动操作之后处于打开位置的闸门阀的截面图。图1OA到图1OH以及图11到图1lD示出了根据一个实施例的阀组件。具体实施例方式图1不出了根据Iv实施例的油/气井的井头控制系统100。井头控制系统100被构造为控制从储油层通过主井孔105取得流体，诸如碳氢化合物。井头控制系统100包括具有一系列阀和流动控制装置的采油树110、与采油树110经由管道115连通的表面安全阀120以及与采油树110经由管道125连通的表面下安全阀130。表面下安全阀130也可以与用来从油/气井取得油和/或气的井产油流动线145连通。表面安全阀120也可以与表面产油流动线135连通，表面产油流动线135用于将任何取得的流体引导到井头控制系统100下游的一个或多个位置，以进行进一步处理和/或储存。在一个实施例中，安全阀120、130可以包括气压或液压致动阀。在一个实施例中，安全阀120、130可以包括使用液压流体操作的气压阀。安全阀120、130的每一者都可以包括自备紧急关闭(“ESD”)控制系统，该系统分别被表示为项目200和300，其能够(I)被操作以自动关闭安全阀120、130 ；(2)被操作以从远程实时地自动监视和/或操作(打开和关闭)；以及(3)被操作以在任何时刻识别安全阀120、130和控制系统的各种其他组件的工作条件。ESD控制系统200、300可以是“自备的”，这表示它们不依赖于任何外部气压、液压、机械或电气电源来进行它们的操作，以关闭油/气井。例如，如果在安全阀120的下游存在产油流动线的破裂，和/或如果在表面下安全阀130处存在井压力下降，那么ESD控制系统200、300可操作以有效地关闭安全阀120、130，由此关闭油/气井，并且警告合适的工作人员发生了关闭，而不需要任何另外的外部气压、液压、机械或电气电源。操作安全阀120、130所需的全部操作流体和机构都保存在ESD控制系统200、300中，使得对于环境没有污染，并且使得来自油/气井的任何流体和/或气体可以被有效地容纳在其中，而不需要任何外部依赖。图2示出了根据一个实施例的ESD控制系统200。这里描述的ESD控制系统200的实施例可以等价地应用到ESD控制系统300 (反之亦然)。ESD控制系统200可以包括壳体210，其用于支撑控制器组件220、电源230、泵组件240、流体储存器250、阀组件260和太阳能面板组件270。ESD控制系统200也可以包括一个或多个传感器/装置280、282、284、286和288，其用于监视和/或测量一个或多个物理量(下文中进一步描述)。在实施例中，ESD控制系统200可以被构造为控制与阀120、130的流动线连通的一个或多个阀(诸如流动控制阀或节气阀)，以控制通过井头控制系统100的流体流动。壳体210可以包括用于保护存储在其中的组件使其免受损伤以及环境天气危害的任何结构支撑构件，诸如防爆容器。壳体210的合适的通风可以通过安装在壳体210中或穿过壳体210的通风孔和/或独立太阳能供电风扇来提供。壳体210还可以包括用于便于进入壳体内部的进入面板或门，并且可以被构造为安装到采油树110或各个表面和表面下安全阀120、130。一个或多个歧管组件212、214、216可以设置在壳体210上，以在壳体210(以及壳体210内的组件)与安全阀120和130、太阳能面板组件270以及传感器280之间建立流体和/或电气连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.04 US 61/370,721;2010.11.18 US 61/415,2381.一种安全阀控制系统，其用于控制安全阀，所述系统包括: 可远程操作的控制组件； 与所述控制组件连通的第一传感器，其中，所述第一传感器可操作以测量物理特性并将与所测量的物理特性相对应的信号发送到所述控制组件； 与所述控制组件连通的阀组件； 与所述控制组件连通的泵组件；以及 与所述泵组件、所述阀组件和所述安全阀连通的流体储存器，其中，所述控制组件可操作以对所述泵组件进行致动，以将流体从所述流体储存器提供到所述安全阀，来将所述安全阀致动到打开位置，并且其中，所述控制组件可操作以对所述阀组件进行致动，以将流体从所述安全阀返回到所述流体储存器，来将所述安全阀致动到关闭位置。2.根据权利要求1所述的系统，还包括壳体，其中，所述控制组件、所述阀组件和所述泵组件以及所述流体储存器被布置在所述壳体中。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述壳体被连接到所述安全阀的外部。4.根据权利要求1所述的系统，还包括计算机系统，其与所述控制组件连通。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述控制组件可操作以将与所述物理特性相对应的信号发送到所述计算机系统。6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述控制组件可操作以基于所测量的物理特性与所述控制组件中编程的预 设条件的比较，来对所述阀组件进行致动，以将流体从所述安全阀返回。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制系统可经由所述计算机系统远程编程，以远程调整所述预设条件。8.根据权利要求6所述的系统，其中，所测量的物理特性是压力测量结果，其中，所述预设条件是压力范围，并且其中，所述控制组件可操作以比较所述压力测量结果是否在所述压力范围内。9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制组件可操作以当所述压力测量结果在所述压力范围之外时对所述阀组件进行自动地致动，以使流体从所述安全阀返回。10.根据权利要求1所述的系统，还包括太阳能电源，其用于将电力提供给所述控制组件和所述泵组件中的至少一者。11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述物理特性包括压力、流速、温度、容积、材料、磁场、长度、位置、福射、电荷、电流和电势中的至少一者。12.一种用于控制安全阀的方法，包括: 提供与所述安全阀连通的可远程操作控制系统； 通过将流体从所述控制系统提供到所述安全阀来打开...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·林博罗普罗斯，
申请(专利权)人：赛科能源设备有限公司，
类型：
国别省市：