BR112013022798B1 - Sistema submarino de bomba, base de unidade de bombeio de intervenção para fixação a um veículo remotamente operado (rov), e método de operar uma gaveta hidráulica - Google Patents

Abstract

sistema submarino de bomba, estrado de intervenção para fixação a um veículo remotamente operado (rov), e método de operar um carneiro hidráulico. a presente invenção refere-se a um sistema de submarino de bomba adaptado para fechar um carneiro hidráulico de um sistema de segurança contra estouro. o sistema submarino de bomba tem pelo menos uma primeira bomba (210) e uma segunda bomba (220) configuradas para bombear o fluido de acionamento de uma fonte para o carneiro hidráulico. o sistema tem um controlador (230) configurado para automaticamente selecionar pelo menos uma da primeira e da segunda bombas para bombear o fluido de acionamento em que pelo menos a primeira bomba (210) é selecionada em uma faixa de pressão do fluido mais baixa e pelo menos a segunda bomba (220) é selecionada em uma faixa de pressão do fluido mais alta. um método de operar um sistema de bomba e um estrado de intervenção para um sistema de bomba também são descritos.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um sistema de bomba, e tipicamente a um sistema de bomba hidráulica para uso submarino.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Os sistemas submarinos de bomba normalmente têm um motor que aciona uma bomba. O sistema, o motor e a bomba são normalmente hidráulicos ou eletro hidráulicos. Em um sistema ou circuito de acionamento hidráulico com circuito aberto, um motor hidráulico é usado para acionar a bomba hidráulica que é usada para mover um outro fluido, muitas vezes chamado de um fluido de meios, que pode ser água do mar, entre uma primeira e uma segunda localização. Os sistemas existentes como estes são usados para fechar as válvulas solenoides do sistema de segurança de válvulas de segurança (BOP).

[0003] Os sistemas de bomba subaquáticos que tem duas bombas foram usados no passado para fechar as válvulas de segurança tipo gaveta do BOP. Tipicamente, uma das bombas é uma bomba de alto fluxo e a outra bomba é uma bomba de alta pressão.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0004] Em geral, fornece-se um sistema de bomba que compreende uma primeira bomba e uma segunda bomba configuradas para bombear os meios de fluido de uma fonte para um alvo, e em que o sistema tem um controlador configurado para operar automaticamente pelo menos uma dentre as primeira e a segunda bombas. Opcionalmente, o controlador opera ambas as bombas juntas, ou opera uma, mas não a outra.

[0005] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, fornece- se um sistema submarino de bomba adaptado para fechar uma gaveta hidráulica (“hydraulic ram”) de um sistema de segurança contra estouro, sendo que o sistema submarino de bomba compreende uma pluralidade de bombas que incluem pelo menos uma primeira bomba e uma segunda bomba configuradas para bombear o fluido de acionamento de uma fonte para a gaveta hidráulica, e em que o sistema tem um controlador configurado para automaticamente selecionar pelo menos uma da primeira e da segunda bombas para bombear o fluido de acionamento em que pelo menos a primeira bomba é selecionada em uma faixa de pressão do fluido mais baixa e pelo menos a segunda bomba é selecionada em uma faixa de pressão do fluido mais alta.

[0006] Vantajosamente, a fonte do fluido de acionamento compreende um reservatório de fluido - este pode ser, por exemplo, um reservatório tipo balão adaptado para enchimento com água do mar.

[0007] Tipicamente o controlador direciona os meios de fluido através das bombas. Tipicamente o controlador troca o fluxo de fluido entre as duas bombas automaticamente.

[0008] Ao usar um sistema de bomba que tem duas bombas, cada bomba pode ser selecionada para fornecer uma função específica e, portanto, cada bomba pode ser operada com eficiência ótima ou perto disso.

[0009] Tipicamente as bombas são bombas hidráulicas e são conduzidas por um fluido de acionamento. A passagem do fluido de acionamento através da bomba, por exemplo, através de um circuito de fluido de acionamento de um reservatório de fluido de acionamento, através de um lado de acionamento de cada bomba e de volta para o reservatório, tipicamente aciona o bombeamento dos meios de fluido através de um lado dos meios da bomba.

[00010] O sistema de bomba pode ser configurado para o uso subaquático. O fluido de acionamento pode ser fornecido a partir de um veículo remotamente operado (ROV). O sistema de bomba pode ser colocado com o ROV, por exemplo, em uma base de unidade de bombeio (“skid”) acionada pelo ROV, ou ele pode ser colocado no BOP, por exemplo, em uma pilha de contenção disposta no BOP. As modalidades da invenção permitem o uso mais eficiente de energia hidráulica limitada a partir de um ROV para operar o aparelho subaquático, que exigiria, de maneira ordinária, uma especificação maior da bomba hidráulica capaz de liberar cerca de 150lpm de fluido hidráulico em até 45 MPa (450bar (6.526 psi)).

[00011] O sistema de bomba que tem uma primeira bomba e uma segunda bomba tipicamente fornece uma bomba de alto fluxo e uma bomba de alta pressão. É útil ter a capacidade tanto de alto fluxo quanto de alta pressão, especificamente se o sistema hidráulico for usado para ativar um BOP.

[00012] Os meios acionados podem ser qualquer fluido. Ele é normalmente água e tipicamente água do mar. Os meios podem ser armazenados em um reservatório ou se for água, o fluido pode ser extraído da água em volta do ROV e do sistema de acionamento hidráulico. Quando o meio é água, um filtro é usado para ajudar a impedir que sólidos ou detrito na água entrem no lado acionado do sistema de acionamento hidráulico. Opcionalmente o fluido de meios acionados pode ser disponibilizado tanto a partir de um reservatório quanto da água do mar na mesma modalidade.

[00013] Tipicamente, a primeira e a segunda bombas têm diferentes características de desempenho ótimas. Tipicamente, as bombas têm pressão ótima e características de fluxo diferentes, e tipicamente, a primeira bomba pode ser adaptada para bombear os meios de fluido com um alto volume de fluxo, por exemplo, em altas taxas de fluxo. Tipicamente, a segunda bomba pode ser adaptada para bombear os meios de fluido em alta pressão. Tipicamente, a primeira bomba tem uma classificação de pressão ótima mais baixa do que a segunda bomba.

[00014] A primeira e a segunda bombas podem ser uma bomba hidráulica de água de alta pressão fornecida pela Dynaset Oy (Ltd.).

[00015] A maioria das bombas hidráulicas é acionada por um fluido de acionamento usado para bombear um meio de fluido acionado que tem uma faixa de pressões e taxas de fluxo e volumes em que o desempenho da bomba hidráulica é ótimo. Nas pressões e/ou taxas de fluxo fora dessas faixas, as bombas geralmente não fornecem uma relação máxima de saída/entrada. As modalidades da presente invenção permitem o projeto de sistemas de bomba que têm diferentes relações de operação ótimas, por exemplo, uma primeira bomba com uma taxa de fluxo alta, por exemplo, altos volumes de fluido que passa através da bomba por minuto, mas classificadas com uma pressão razoavelmente baixa, e uma segunda bomba que tem uma taxa de fluxo tipicamente baixa, por exemplo, volumes menores de fluido que passa através da bomba por minuto, mas capaz de ter saída com alta pressão. Em determinadas modalidades, as bombas são ligadas em um circuito e são adaptadas para bombear o mesmo meio através do controlador.

[00016] Tipicamente, o controlador automaticamente altera a entrada ou saída de força das duas bombas em resposta às características de pressão ou de taxa de fluxo dos meios de fluido acionados. Em determinadas modalidades, o controlador automaticamente altera a entrada ou saída de força das duas bombas em resposta às características de pressão ou de taxa de fluxo do de fluido de acionamento. Por exemplo, quando a pressão de um dos fluidos acionados ou de acionamento excede a pressão de funcionamento ótima da primeira bomba, o controlador troca o bombeamento dos meios de fluido acionados para a segunda bomba, para que a segunda bomba, que é tipicamente capaz de operar em pressões mais altas do que a primeira bomba, carregue mais carga dos meios de fluido acionados e reduz a carga na primeira bomba.

[00017] Em determinadas modalidades, o controlador pode compreender elementos de controle de fluxo em comunicação de fluido com a tubulação de saída de uma bomba. Em outras modalidades, os elementos de controle de fluxo podem estar em comunicação de fluido com a tubulação de entrada de uma bomba. Tipicamente, ambas as bombas têm elementos de controle de fluxo no mesmo lado da bomba, ou na entrada ou na saída.

[00018] Em uma disposição, o controlador compreende válvulas solenoides balanceadas (“balanced poppet valves”).

[00019] Tipicamente, a comutação é iniciada entre a primeira e a segunda bomba antes de o limite da pressão (ou outra característica) ser alcançado, para que, para uma dada faixa de sobreposição de características de fluido (por exemplo, tipicamente pressão), ambas as bombas estejam em operação. Opcionalmente, as duas bombas podem bombear os meios de fluido acionados durante a faixa de sobreposição, muito embora isso não seja necessário, e uma bomba pode, opcionalmente, estar inoperante ou em ciclo, e em alguns casos, uma das duas bombas pode estar parada para que nenhum meio de fluido acionado atravesse a bomba parada. A sobreposição da operação das bombas, em determinada faixa de pressões ou outras características do fluido, pode ajudar as bombas a alcançar sua velocidade de operação ótima antes de assumir uma quantidade significante da carga do fluido acionado.

[00020] Vantajosamente, em um sistema com válvulas solenoides balanceadas, essas válvulas são adaptadas para se abrir em diferentes pressões para definir a faixa de sobreposição.

[00021] Tipicamente, a faixa de sobreposição das características de fluxo, neste caso a pressão do fluido, quando ambas as bombas estão em operação é entre 6,89 a 1379,0 kPa (1 e 200 psi), opcionalmente 68,9 a 689,5 kPa (10 psi a 100 psi), e tipicamente na faixa de pressões de (68,9 a 206,8 kPa (10 a 30psi); em uma modalidade alternativa a diferença nos limites da pressão entre as duas bombas pode ser entre 2,07 a 13,8 MPa (300 e 2000 psi).

[00022] Uma vantagem adicional de ter uma faixa de taxas de fluxo e pressões nas quais ambas as bombas operam é que o alvo é fornecido com o volume necessário de fluido na pressão correta em um período de tempo mais curto.

[00023] Tipicamente o controlador desvia a carga para longe da segunda bomba em preferência pela primeira bomba quando as taxas de fluxo do fluido acionado estão abaixo das taxas de fluxo ótimas para a segunda bomba. Tipicamente, o controlador desvia a carga para longe da primeira bomba em preferência pela segunda bomba quando a pressão do fluido acionado está abaixo dos valores ótimos para a primeira bomba. O controlador tipicamente altera a configuração entre ativado e desativado quando a pressão de um dos fluidos acionados ou de acionamento está fora de uma faixa predeterminada.

[00024] Em diferentes disposições, a entrada da primeira bomba e a entrada da segunda bomba podem ser dispostas em série ou em paralelo.

[00025] Tipicamente, o fluido acionado opera um dispositivo hidráulico. O dispositivo hidráulico pode ser qualquer dispositivo adequado como um circuito hidráulico em uma cabeça de poço de um poço de petróleo ou gás. Tipicamente, a cabeça de poço é uma cabeça de poço submersa. Tipicamente, o dispositivo hidráulico pode exigir um longo trajeto entre dois componentes, mas podem exigir também um engate com alto desempenho (por exemplo, alta pressão) entre os dois componentes, e as modalidades da presente invenção são tipicamente adequadas para a operação dos BOPs subaquáticos nas cabeças de poço. Tipicamente, as gavetas dos BOPs precisam percorrer longas distancias para fechar o furo de produção através da cabeça de poço a fim de garantir a contenção dos fluidos da produção do furo de poço no poço, e também exigem uma vedação com alta pressão na interface entre as gavetas.

[00026] As modalidades da presente invenção permitem a construção de um sistema de bomba que pode ter o longo percurso rápido e eficiente enquanto as gavetas do BOP estão sendo conduzidas uma em direção à outra, e ainda permitem o acionamento com alta pressão das gavetas uma contra a outra para formar a vedação com alta pressão em sua interface. Outros usos são, no entanto, possíveis, como o teste de pressão das gaxetas ou outros componentes do circuito de fluido.

[00027] Opcionalmente, o controlador pode automaticamente alterar as características de entrada e saída (por exemplo, a pressão ou taxa de fluxo) das duas bombas durante a abertura e o fechamento. Por exemplo, enquanto as gavetas do BOP se fecham juntas, as gavetas ocasionalmente se tornam emperradas e precisam superar um obstáculo ou resistência para o movimento adicional. Tipicamente, a primeira bomba com taxa de fluxo alta e baixa pressão não é particularmente adequada para aplicar altas forças nas gavetas a fim de superar a resistência ao movimento das gavetas, e em alguns casos, o controlador pode automaticamente variar a saída ou a entrada das bombas para rapidamente superar a resistência usando a bomba com baixo volume e alta pressão, que é tipicamente capaz de superar a resistência à medida que ela pode alcançar uma pressão de saída mais alta e pode, portanto, aplicar uma força maior nas gavetas. Tipicamente, uma vez que a resistência é superada, a carga é automaticamente transferida de volta para a bomba com alto volume/taxa de fluxo alta/baixa pressão para continuar a encher as câmaras da gaveta tão rapidamente quanto possível usando a primeira bomba.

[00028] Tipicamente, o controlador alterna entre as bombas em uma faixa de pressões dos meios de fluido acionados, resultando na operação e carregamento de ambas as bombas durante a transição de sobreposição, que permite um controle mais suave da transição entre as duas bombas quando a pressão aumenta.

[00029] Opcionalmente, o controlador compreende um conduto para fluido que desvia o fluido da entrada ou do escape de cada uma das bombas, e um dispositivo de válvula adaptado para fechar ou abrir os condutos. O dispositivo de válvula pode compreender inúmeras válvulas adaptadas para reagir à pressão ou a outras características de fluido no conduto a fim de abrir a válvula e iniciar o desvio de fluido (e, portanto, de carga) entre as duas bombas.

[00030] Opcionalmente as bombas podem ser conectadas no mesmo circuito e o fluido acionado pode fluir através de cada uma das bombas em série. Opcionalmente os lados para fluido de acionamento das bombas podem ser conectados no mesmo circuito, mas o lado acionado das bombas pode ser disposto em paralelo.

[00031] Tipicamente, o controlador compreende uma válvula em comunicação de fluido com o circuito do fluido de acionamento ou do fluido acionado. A válvula tipicamente tem uma entrada ou um escape e um dispositivo de fechamento como uma mola contra a qual tipicamente a pressão do fluido do fluido de acionamento ou do fluido acionado é exercida. O dispositivo de fechamento tipicamente retém a válvula em uma configuração, por exemplo, normalmente aberta ou normalmente fechada. A pressão exigida para comprimir a mola, por exemplo, desse modo, fornecendo a comunicação de fluido entre a entrada e o escape da válvula, depende da força da mola. A taxa da mola pode ser alterada e, portanto, a compressibilidade pode ser feita sob a medida da pressão específica do fluido de acionamento ou do fluido acionado em que a válvula deve se abrir e fornecer a comunicação de fluido entre a entrada e o escape.

[00032] De acordo com uma modalidade, usando-se duas bombas, uma bomba de fluxo alto (HF) e uma bomba de pressão alta (HP), as bombas podem ser conectadas juntas em série. A energia hidráulica pode ser roteada para a bomba HF inicialmente, e o produto desta bomba pode ser fornecido para a bomba HP. O produto dos meios acionados da bomba HP tipicamente corre através de uma válvula para garantir que, quando o produto com alta pressão não é exigido, a bomba irá escoar "livremente" todos os meios de fluido de saída de volta para o reservatório de meios. Portanto, a bomba HP completa o ciclo e extrai força mínima do sistema e permite que a bomba HF funcione em seu potencial total. Quando a pressão de saída chegar à pressão determinada máxima para a bomba HF uma segunda válvula pode abrir escoando o fluxo de saída para o reservatório de meios, e a bomba HF, então, para e extrai força mínima do sistema. A válvula lógica na saída com HP irá se fechar neste ponto, permitindo que o sistema produza em alta pressão. Se a pressão de saída cair abaixo da pressão máxima para a bomba HF, as válvulas lógicas são tipicamente adaptadas para inverter e o sistema irá, novamente, liberar os meios acionados em altas taxas de fluxo. Esta modalidade pode, tipicamente, alternar entre as saídas continuamente para otimizar o fluxo por todo o fechamento das gavetas.

[00033] Opcionalmente, o sistema de bomba tem mais do que duas bombas, por exemplo, uma bomba de fluxo alto (HF) e duas ou mais bombas de pressão alta (HP). Alternativamente, o sistema de bomba tem uma bomba de pressão alta (HP) e duas ou mais bombas de fluxo alto (HF). As diferentes combinações de bombas de alta pressão (HP) e/ou de fluxo alto (HF) são consideradas. Ao ter mais do que uma bomba de HF ou de HP a saída do sistema de bomba pode ser feita sob medida para operar uma ferramenta em particular ou ter um modo de operação específico.

[00034] Em um aspecto adicional, a invenção fornece uma base de unidade de bombeio de intervenção para a fixação a um veículo remotamente operado (ROV) para a interação com um sistema de segurança contra estouro (BOP), sendo que a base de unidade de bombeio de intervenção compreende pelo menos uma pluralidade de bombas de um sistema de bomba conforme estabelecido acima. Tal base de unidade de bombeio de intervenção pode compreender adicionalmente o reservatório de fluido de tal sistema de bomba.

[00035] Em um aspecto ainda adicional, a invenção fornece um método de operar uma gaveta hidráulica de um sistema de segurança contra estouro subaquático em um poço de petróleo ou de gás, sendo que o método compreende bombear um fluido de acionamento para operar a gaveta hidráulica, em que o fluido de acionamento é bombeado por um sistema submarino de bomba que compreende uma pluralidade de bombas que compreende pelo menos uma primeira bomba e uma segunda bomba, e durante o bombeamento do fluido de acionamento automaticamente selecionar pelo menos uma da primeira e da segunda bombas para bombear o fluido de acionamento em que pelo menos a primeira bomba é selecionada em uma faixa de pressão do fluido mais baixa e pelo menos a segunda bomba é selecionada em uma faixa de pressão do fluido mais alta.

[00036] Vantajosamente, a faixa de pressão do fluido mais baixa e a faixa de pressão do fluido mais alta se sobrepõem, e inclui automaticamente selecionar a operação de ambas as bombas para liberar o fluido de acionamento onde as faixas de pressão do fluido se sobrepõem. Preferivelmente, o método inclui automaticamente alterar a carga da primeira e da segunda bomba durante a abertura e o fechamento da gaveta hidráulica.

[00037] Os vários aspectos da presente invenção podem ser praticados sozinhos ou em combinação com ou mais dos outros aspectos, conforme será observado por aqueles versados nas técnicas relevantes. Os vários aspectos da invenção podem, opcionalmente, ser fornecidos em combinação com uma ou mais características opcionais dos outros aspectos da invenção. Também, as características opcionais descritas em relação a uma modalidade podem, tipicamente, ser combinadas sozinhas ou juntas com outras características em diferentes modalidades da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[00038] Várias modalidades e aspectos da invenção serão, agora, descritos em detalhes, por meio de exemplo, com referência às figuras em anexo. Ainda outros aspectos, características e vantagens da presente invenção são prontamente evidentes a partir de toda a descrição deles, inclusive das figuras, que ilustram inúmeras modalidades exemplificativas e aspectos e implementações. A invenção também é capaz de outras e diferentes modalidades e aspectos, e seus diversos detalhes podem ser modificados em vários sentidos, todos sem se separar do espírito e do escopo da presente invenção.

[00039] Dessa maneira, os desenhos e as descrições devem estar entendidos como ilustrativos em natureza e não como restritivos. Ademais, a terminologia e a fraseologia usadas no presente só são usadas para fins descritivos e não devem ser interpretadas como limitantes em escopo. A linguagem como "inclusive", "que compreende", "dotado de", "que contém" ou "que envolve" e variações da mesma não é destinada a excluir outros aditivos, componentes, inteiros ou etapas. Igualmente, o termo "que compreende" é considerado sinônimo dos termos "que inclui" ou "que contém" para fins legais aplicáveis.

[00040] Qualquer discussão de documentos, atos, materiais, dispositivos, artigos e semelhantes está inclusa no relatório descritivo apenas para fins de fornecer um contexto para a presente invenção. Não é sugerido ou representado que quaisquer ou todos esses assuntos formaram parte da base da técnica anterior ou eram conhecimento geral comum no campo relevante para a presente invenção.

[00041] Nesta revelação, sempre que uma composição, um elemento ou um grupo de elementos for precedido com a frase transitória "que compreende", compreende-se que também se contempla a mesma composição, elemento ou grupo de elementos com as frases transitórias "que consiste essencialmente em", "que consiste", "selecionado a partir do grupo que consiste em", "que inclui", ou "é" precedendo a recitação da composição, elemento ou grupo de elementos e vice-versa.

[00042] Todos os valores numéricos desta revelação são compreendidos como sendo modificados por "aproximadamente". Todas as formas singulares de elementos ou quaisquer outros componentes descritos no presente são compreendidos para incluir formas plurais deles e vice-versa.

[00043] Nos desenhos em anexo:

[00044] a Fig. 1 mostra um diagrama esquemático de uma primeira modalidade de um sistema de bomba de acordo com a invenção;

[00045] a Fig. 2 mostra um diagrama esquemático de uma segunda modalidade de um sistema de bomba de acordo com a invenção; e

[00046] a Fig. 3 mostra um diagrama esquemático de um sistema de bomba de acordo com uma terceira modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES ESPECÍFICAS

[00047] Referindo-se, agora, aos desenhos, cada um dos desenhos mostra um sistema de bomba separado para um ROV (veículo remotamente operado) tipicamente usado para operar as gavetas de um BOP (sistema de segurança contra estouro).

[00048] Uma primeira modalidade da invenção é descrita com referência à Fig. 1. Este sistema de bomba tem uma primeira bomba 10 e uma segunda bomba 20. As bombas 10, 20 são bombas hidráulicas, cada uma dotada de um lado de acionamento 11, 21 que é conduzida pelo fluxo de fluido de acionamento fornecido pelo ROV 1001 ou de uma outra fonte, e um lado de meios acionados 12, 22 respectivamente. Os lados de meios acionados 12, 22 bombeiam os meios de fluido acionados de um reservatório para um alvo que, nesta modalidade, compreende uma ou mais câmaras hidráulicas nas gavetas do BOP 1002. As várias modalidades têm em comum que elas permitem a comutação das bombas automaticamente, para que uma bomba (tipicamente, a bomba de alto fluxo) seja usada para rapidamente encher a câmara de uma gaveta com fluido hidráulico (meios acionados) e, então, a bomba de alta pressão possa ser usada para dar o aperto final da gaveta para obter uma vedação com alto desempenho e alta pressão que pode não ser alcançável pela primeira bomba com alto volume e baixa pressão. Em outras modalidades, múltiplas bombas podem ser usadas para fornecer redundância ou para fornecer várias graduações no desempenho na faixa de pressão de operação do sistema.

[00049] O sistema de bomba é descrito, no presente, como separado tanto do ROV quanto do BOP. Em princípio, o sistema de bomba pode ser colocado com o ROV (ou mesmo formado com ele) ou colocado com o BOP (por exemplo, formado em uma pilha de contenção do BOP). Uma solução particularmente preferida é para o sistema de bomba ser desenvolvido em uma base de unidade de bombeio de intervenção. Uma base de unidade de bombeio de intervenção é uma unidade modular que pode ser desenvolvida com um ROV para o uso em fazer uma intervenção em um sistema de fluxo instalado.

[00050] O reservatório 3 pode ser uma montagem tipo bexiga - esta pode ser encaixada no ROV, ou em uma solução preferida, encaixada em uma base de unidade de bombeio de intervenção com o sistema de bomba. Vantajosamente, a água do mar é usada como meio de acionamento da bomba, e a montagem tipo bexiga pode ser cheia com água do mar (com filtração apropriada no sistema de enchimento).

[00051] O lado de acionamento 11 da primeira bomba 10 é fornecido 1003 pelo fluido hidráulico do ROV através de uma válvula de retenção e uma válvula de controle de fluxo compensado. O do lado de acionamento 11 alimenta a entrada do lado de acionamento 21 na segunda bomba, para que as bombas 10, 20 estejam efetivamente em série em seus lados de acionamento. O escape do lado de acionamento 21 da segunda bomba é retornado 1004 para o reservatório do ROV do fluido de acionamento. A passagem de fluido de acionamento através do circuito do reservatório de fluido de acionamento do ROV através dos lados de acionamento 11, 22 aciona as bombas 10, 20 respectivamente, para bombear meios acionados a partir de um reservatório 3, que pode, opcionalmente, estar localizado no ROV, ou em uma base de unidade de bombeio separada, se desejado.

[00052] Enquanto os lados de acionamento 11, 21 das bombas 10,20 estão conectadas em série, as laterais dos meios de acionamento 12, 22 das bombas 10, 20 respectivamente são conectadas em paralelo ao reservatório 3, que alimenta a entrada de cada lado de meios acionados 12, 22. O escape do lado de meios acionados 12 da primeira bomba 10 é direcionado através de uma válvula de retenção sem retorno 13, e atravessa um comutador direcional piloto 14 que pode, tipicamente, ser controlado do ROV. O comutador de controle direcional desvia o fluido de meios acionados entre as tubulações de envio e de retorno A ou B no BOP, dependendo da direção do fluido hidráulico a ser bombeado para o BOP. As tubulações de envio e de retorno A, B tipicamente têm válvulas de retenção e calibres para controlar e monitorar as taxas de fluxo e pressões nas tubulações de envio e de retorno A, B.

[00053] O comutador de controle direcional piloto é auxiliar aos sistemas de bomba de acordo com as modalidades da invenção. Em algumas modalidades, a saída do sistema de bomba pode ser fornecida diretamente para o BOP, em vez de através de um comutador como um comutador de controle direcional piloto 14. Em outras aplicações de um sistema de bomba deste tipo, como o teste de pressão, um comutador de controle como o comutador de controle direcional piloto 14 será mais geralmente usado. Onde nenhum comutador de controle direcional piloto 14 é usado, a ativação do comutador a partir do ROV é consequentemente não exigida também.

[00054] O comutador de controle direcional piloto 14 é mostrado nos desenhos na posição intermediária, mas a pressão aplicada no comutador 14 através de uma tubulação piloto de ativação AP 1007 move o corpo do comutador para enviar fluido do reservatório 3 através do lado de meios acionados 12 da primeira bomba 10, através da tubulação de envio P e da válvula de retenção 13 e para a tubulação de envio A 1005 a fim de liberar o fluido sob pressão para o BOP. O comutador de controle direcional 14 pode ser invertido ao aplicar pressão através da tubulação piloto BP 1008 a fim de mover o corpo do comutador 14 de volta e conectar a lado acionado 12 da primeira bomba 10 à tubulação de alimentação B 1006 por meio do cruzamento no corpo do comutador 14.

[00055] O lado acionado 22 da segunda bomba 20 é alimentada a partir do mesmo reservatório 3 e o escape da lado acionado 22 é alimentado através de uma válvula de retenção 23, semelhante à válvula de retenção 13, a fim de fornecer fluido para a mesma tubulação de entrada P 1009 para o comutador de controle direcional 14. Assim, a segunda bomba 20 também recebe o fluido do reservatório 3 através da entrada na lado acionado 22, fornecendo o através da tubulação de envio P 1009, da válvula de retenção 23 e para dentro das tubulações de envio ou de retorno A ou B dependendo da configuração do comutador de controle direcional 14.

[00056] A operação das duas bombas 10, 20 é seletivamente controlada por um controlador na forma de uma tubulação de ponte 30 que conecta as tubulações de escape das laterais conduzidas 12 e 22 das primeira e segunda bombas 10, 20. A tubulação de ponte 30 incorpora uma válvula de gatilho balanceada normalmente fechada 36, e uma válvula de gatilho balanceada normalmente aberta 37. A tubulação de ponte 30 é unida à tubulação de retorno de fluido T 1010 no lado do ROV do comutador de controle direcional 14. A válvula de segurança 38 é conectada entre a tubulação de envio P e a tubulação de ponte 30. A tubulação de retorno T do BOP a jusante do comutador de controle direcional libera fluido através de um filtro de retorno 8 e de uma válvula de relevo de pressão 9 de volta para o reservatório 3.

[00057] As válvulas de gatilho balanceadas 36 e 37 são ativadas pelas tubulações piloto 36p, 37p, que conectam as válvulas de gatilho 36p, que respectivamente conectam as válvulas de gatilho 36, 37 à tubulação de envio P. A tubulação piloto 37p é conectada antes da válvula de retenção 23 e a tubulação piloto 36p é conectada depois da válvula de retenção 13. Dessa maneira, a tubulação piloto 36p retransmite a pressão que prevalece na tubulação de envio de fluido P, enquanto a tubulação piloto 37p retransmite a pressão que prevalece no escape do lado acionado 22 da segunda bomba 20. Tipicamente, as válvulas de gatilho 36, 37 são definidas para mudar a configuração em determinados limites. Tipicamente, o limite para a válvula de gatilho 36 é definido em uma pressão mais alta do que o limite para a válvula de gatilho 37, para que a válvula de gatilho 37 comece a se fechar um pouco antes de a válvula de gatilho 36 começar a abrir. Dessa maneira, as duas válvulas 36, 37 estão ambas abertas por um curto período entre as pressões limítrofes que permitem a operação de cada uma das bombas acopladas entre si. Quando a válvula de gatilho 36 está fechada conforme mostrado nas figuras, o fluido é enviado do reservatório 3 através do lado de meios acionados 12 da primeira bomba 10, através da válvula de retenção 13 e para a tubulação de envio P que leva ao BOP em uma direção dependente do comutador de controle direcional 14. Quando a válvula 36 está fechada conforme mostrado na Fig. 1, a válvula 37 é tipicamente aberta e a segunda bomba 20, portanto, transporta o fluido do reservatório 3 através do lado de meios acionados 22 da segunda bomba, e através da tubulação de ponte 30, onde ele é desviado através da interseção entre a tubulação de ponte 30 e a tubulação de envio de fluido T e é direcionado através da tubulação de retorno 31 de volta para o reservatório 3.

[00058] Este é o sistema operacional prevalecente em baixas pressões do fluido, tipicamente definidas pelos limites das válvulas de gatilho balanceadas 36, 37. Quando a pressão está abaixo do limite da válvula de gatilho 37, a primeira bomba 10 configurada para operar em baixa pressão, mas para liberar altos volumes, tipicamente aciona todo o fluido através da tubulação de envio P para o BOP, e tipicamente pega toda a carga. A segunda bomba simplesmente completa os ciclos dos meios acionados através da tubulação de ponte 30 e da tubulação de retorno 31 de volta para o reservatório 3 sem pegar qualquer carga substancial para levar o fluido para o BOP. Tipicamente, a primeira bomba 10 tem uma relação específica entre os lados de acionamento e de meios, e opera melhor em baixas pressões onde ela pode bombear altos volumes muito rápida e eficientemente. As válvulas de gatilho 37 e 36 são tipicamente definidas para mudar a configuração aproximadamente no limite superior da operação eficiente da primeira bomba 10. Acima deste limite (aproximadamente 76,53 MPa (11.100 psi ou 75,8 bar) a primeira bomba é capaz de realizar a operação razoavelmente eficiente, enquanto a segunda bomba é tipicamente classificada em uma relação diferente e é tipicamente adaptada para bombear baixos volumes de fluido em alta pressão. Usar a segunda bomba 20 para bombear altos volumes de fluido é ineficiente porque é relativamente lento devido às suas características inerentes, mas a segunda bomba é típica e extremamente eficiente em bombear rapidamente baixos volumes de fluido em altas pressões. Portanto, na pressão de disparo de 7,51 MPa (1.090 psi ou 75,1 bar), a válvula de gatilho 37 muda a configuração para interromper a comunicação de fluido entre a tubulação de ponte 30 e a segunda bomba 20, portanto, redirecionar os meios de fluido acionados da lado acionado 22 da segunda bomba através da válvula de retenção 23 e para a entrada da tubulação de envio P, e então, para o BOP conforme previamente descrito. O mesmo limite de pressão que prevalece entre as válvulas de retenção 13, 23, abre a válvula de gatilho normalmente fechada 36 em aproximadamente 7,58 MPa (1.100psi ou 75,8 bar), que, portanto, desvia os meios de fluido acionados da primeira bomba através da tubulação de ponte 30 e da tubulação de retorno 31 de volta para o reservatório 3. Dessa maneira, a tubulação de ponte 30 com suas válvulas de gatilho 36, 37 automaticamente alternam o fluido acionado entre os escapes das bombas 10 e 20 dependendo da pressão do fluido no fluido acionado que é enviado para o BOP, garantindo que em qualquer dada pressão do fluido, o fluido esteja sendo bombeado de maneira eficiente por uma bomba adequada para bombear nesta pressão. Definir as válvulas 36, 37 em diferentes pressões limítrofes garante a operação concorrente das duas bombas durante a fase de transição entre 7,51 e 7,58 MPa (1.090 e 1.100psi, para que entre os limites da pressão as duas bombas estejam operando juntas e no início de sua operação, a segunda bomba não esteja carregando toda a carga e, portanto, menos provavelmente tenha desempenho abaixo de suas capacidades ótimas. Tipicamente, é vantajoso manter a diferença baixa no limite entre as duas bombas; tipicamente, o sistema mais eficiente é um com pouquíssima sobreposição, que faz uso máximo da saída com taxa de fluxo alta e volume alto da primeira bomba até o ponto um pouco antes de ela começar a parar.

[00059] Também é vantajoso que enquanto a primeira bomba 10 esteja carregando a carga em baixas pressões, a segunda bomba 20 esteja repetindo o ciclo muito embora não o seja feito com carga à medida que ela está conduzindo o fluido através da tubulação de ponte 30 e da tubulação de retorno 31 de volta para o reservatório, e então, nas pressões transitórias quando as válvulas de gatilho 36 e 37 estão mudando a configuração para usar a segunda bomba 20 em vez da primeira bomba 10, a segunda bomba já está operando em condições que se aproximam das taxas de fluxo ótimas, velocidades das bombas e pressões do fluido, e isso permite a transição mais suave entre as cargas transportadas pelas duas bombas.

[00060] A válvula de segurança 38 é conectada através da válvula de gatilho de alta pressão 37 e é tipicamente classificada para cerca de 34,47 MPa (5.000 psi (345 bar)), para que se a pressão na tubulação de envio P exceder este valor, a válvula de gatilho de relevo de pressão 38 se abre a fim de despejar o fluido através da tubulação de ponte 30 e a partir de lá para a tubulação de retorno 31 e de volta para o reservatório. O limite da válvula de segurança em qualquer sistema em particular pode tipicamente ser variado até a pressão de saída máxima da bomba HP. 34,47 MPa (5.000 psi (345bar)) é um típico valor para este sistema, mas poderia ser variado em outras modalidades. Deve-se notar que esta é uma característica de segurança para o uso prático, em vez de uma parte fundamental do projeto.

[00061] As válvulas de despejo 13 são conectadas às tubulações de envio e de retorno A, B depois do comutador de controle direcional 14 e são ativadas pelas tubulações piloto a fim de permitir o despejo do fluido das tubulações de envio e de retorno A e B enquanto desvia do circuito de fluido.

[00062] Em suma, a primeira modalidade possibilita o bombeamento de até 1.501pm de fluido de acionamento em uma pressão de até 45 MPa (450bar (6.526,6 psi)) usando a combinação das duas bombas. Isso permite que o sistema seja usado para fechar as gavetas do BOP de maneira eficiente, usando apenas a força limitada disponível da maioria dos sistemas de ROV da classe de funcionamento comum. A comutação automática entre ambas as bombas permite a saída otimizada de cada circuito.

[00063] Esta modalidade permite um método confiável de ganhar os fluxos e pressões necessários para utilizar a força disponível a partir de um ROV de classe de funcionamento padrão, sem exigir a intervenção do usuário enquanto se opera o BOP, reduzindo os riscos de erro humano e reduzindo as horas de fechamento. Também, o sistema pode ser mais leve e menor do que as bombas disponíveis para oferecer os mesmos resultados, e como um resultado da comutação automática, o sistema também pode operar usando fontes de energia inferiores de fluido de acionamento.

[00064] Referindo-se, agora, à Fig. 2, uma segunda modalidade será descrita agora, a qual tem várias características em comum com a primeira modalidade. Para facilitar a referência, a mesma referência numérica será usada, aumentada por 100. Com referência à segunda modalidade do sistema de bomba, conforme mostrado na Fig. 2, o sistema de bomba tem uma primeira bomba 110 e uma segunda bomba 120. Tipicamente, a primeira bomba 110 tem uma relação em particular adaptada para bombear altos volumes de fluido em baixas pressões, e a segunda bomba 120 tipicamente tem uma relação diferente e é adaptada para bombear volumes menores de fluidos em altas pressões. Cada uma das bombas 110, 120 é uma bomba hidráulica, e é acionada em um lado de acionamento 111, 121 pelo fluido hidráulico com alta pressão 1103 fornecido de um ROV 1101. Tipicamente, os lados de acionamento 111, 121 das bombas 110, 120 são conectadas em paralelo, e são, cada uma, alimentadas a partir do reservatório de fluido de acionamento (não mostrado) no ROV. Opcionalmente, o reservatório pode ser fornecido em uma base de unidade de bombeio separada, se desejado. Os lados de meios acionados 112, 122 das bombas 110, 120 são conectadas em paralelo 1116 a um reservatório de meios de fluido acionados 103, opcionalmente localizado no ROV, mas este poderia, tipicamente, ser fornecido em uma localização diferente.

[00065] A entrada do lado de acionamento 120 da segunda bomba 120 é fornecida com uma válvula redutora de pressão normalmente aberta 136, que é ativada por uma tubulação piloto 136p que retransmite a pressão que prevalece no lado do escape da válvula 135. A válvula 136 é definida para alterar a configuração de normalmente aberta para fechada em um limite no fluido de acionamento de cerca de 13,7 MPa (2.000 psi). Abaixo deste limite, a válvula 136 é normalmente aberta e permite o fluxo de fluido de acionamento para a entrada da segunda bomba 120.

[00066] Dessa maneira, em pressões abaixo de 13,7 MPa (2.000 psi) no fluido de acionamento, o fluido é direcionado através de cada uma das bombas 110, 120 que são conectadas em paralelo. O escape do lado dos meios de fluido acionados 112 da primeira bomba 110 tem uma válvula de retenção sem retorno 113 entre a bomba 110 e a tubulação de envio P que libera fluido pressurizado para o BOP 1102. O escape do lado de meios acionados da segunda bomba 120 tem uma válvula de gatilho normalmente fechada 137 conectada entre a bomba 120 e a junção com a tubulação de saída da primeira bomba 110, e, portanto, em baixas pressões abaixo do limite de 25,5 MPa (3.700 psi) nos meios de fluido acionados, a segunda bomba HP/LF 120 não libera fluido de meios acionados pressurizados para o BOP. A válvula 137 fornece o controlador para o sistema desta modalidade; ela é normalmente fechada e é classificada para abrir em aproximadamente 25,5 MPa (3.700 psi) em resposta à pressão de entrada no fluido de meios acionados.

[00067] A pressão de entrada exigida pela segunda bomba 120 para superar os 25,5 MPa (3.700psi) que mantém a válvula 137 fechada será cerca de 9,65 MPa (1.400 psi) devido a uma relação do intensificador na segunda bomba 120 de cerca de 2,62. Até que o resultado da primeira bomba 110 seja acima de aproximadamente 800psi a primeira bomba 120 é o caminho de menos resistência e o fluido de acionamento hidráulico irá fluir através dela em vez de através da segunda bomba HP 120.

[00068] Quando a pressão de saída da primeira bomba HF/LP 110 sobe além do limite de 5,52 MPa (800psi), a pressão de entrada no fluido de acionamento que alimenta ambas as bombas está acima de 9.65 MPa (1.400 psi) necessários para funcionar a segunda bomba HP/LF 120 (a relação do intensificador da primeira bomba HF/LP é aproximadamente 0,52) e a segunda bomba 120 irá, então, começar a bombear os meios acionados através dela. Haverá um período de transição quando ambas as bombas 110, 120 operam em paralelo para bombear o fluido de meios acionados do reservatório 103 através de seus lados de meios 112, 122 através das válvulas 113 e 137 e para a tubulação de envio P para a liberação sob pressão para o BOP. À medida que a pressão aumenta, a primeira bomba HF/LP 110 irá parar, mas apenas depois de a segunda bomba HP/LF 120 ter pegado a carga dos meios acionados. Se a pressão de saída cair de volta abaixo do limite de 5,52 MPa (800psi), a primeira bomba HF/LP 110 irá funcionar novamente, garantindo que pelo menos uma das bombas esteja operando à medida que as pressões mudam.

[00069] Dessa maneira, em baixas pressões, a primeira bomba de alto fluxo/baixa pressão 110 é operada para bombear o fluido de meios acionados do reservatório 103 através do lado de meios acionados 112 da primeira bomba 110 através da válvula de retenção 113 e para a tubulação de envio P para a liberação sob pressão para o BOP.

[00070] Em pressões mais altas, a válvula 137 se abre a fim de escoar através da segunda bomba 120, e para uma faixa transitória de pressões, ambas as bombas operam, até que a primeira bomba 110 chegue à sua pressão de parada.

[00071] A válvula redutora de pressão 136 fecha na pressão de entrada no fluido de acionamento acima de 13,8 MPa (2.000psi), que irá desviar o fluido de acionamento para longe da segunda bomba de baixo fluxo/alta pressão 120 em direção à primeira bomba de alto fluxo/baixa pressão 110.

[00072] O sistema tem uma válvula de segurança 138 conectada à tubulação de envio P a jusante das válvulas 113 e 137. A válvula de segurança 138 é normalmente fechada, mas é avaliada para abrir em uma pressão limítrofe de 34,5 MPa (5.000psi) na tubulação de envio P e pode ser disposta ou para despejar o fluido no mar ou para recirculá- lo de volta para o reservatório 103, conforme exigido.

[00073] Tipicamente, a bomba de baixa pressão opera perto de sua capacidade ótima antes de a segunda bomba ser ativada, e uma vez que a segunda bomba de alta pressão 120 está com carga total, ela já opera perto de sua capacidade ótima. Isso aproxima a segunda bomba de alta pressão 120 das condições de operação ótimas, sendo que ela carrega toda a carga. Manipular os dois limites da pressão das válvulas de gatilho 136, 137 pode ser útil a fim de tornar compatível as características de desempenho das bombas de alta pressão e de baixa pressão. Tipicamente, a bomba de baixa pressão 110 é adaptada para bombear grandes volumes de fluido em baixa pressão. A bomba de alta pressão 120 é tipicamente adaptada para bombear volumes menores de fluido em pressões mais altas.

[00074] O relevo de 25,5 MPa (3.700psi) no lado de saída da segunda bomba HP 120 garante que a primeira bomba HF 110 seja o caminho de menos resistência hidráulica em baixas pressões. Uma vez que as bombas foram energizadas, a bomba HP irá, imediatamente, tentar funcionar, mas irá perder pressão contra o relevo de 25,5 MPa (3.700psi) até que a primeira bomba HF 110 se aproxime de sua pressão máxima, e neste ponto a contrapressão através da primeira bomba HF 110 será maior do que a pressão exigida para a segunda bomba HP 120 para superar a válvula de relevo de 25,5 MPa (3.700psi), então a segunda bomba HP 120 irá assumir o controle e fornecer a saída com alta pressão. Se, em qualquer estágio, a pressão cair, (por exemplo, se o cano tiver sido cortado fazendo com que as gavetas se movam juntas rapidamente e a pressão na câmara decline de repente), então, a primeira bomba LP 110 irá, imediatamente, começar mais uma vez, o que suaviza as transições de operação entre as duas bombas.

[00075] Referindo-se, agora, à Fig. 3, um sistema de bomba modificado é revelado, o qual tipicamente tem determinadas características em comum com as modalidades descritas anteriormente. A terceira modalidade, portanto, usa a mesma referência numérica, mas com números aumentados por mais 100. O sistema de bomba da terceira modalidade, portanto, tem uma primeira bomba 210 e uma segunda bomba 220. As bombas 210, 220 são, novamente, bombas hidráulicas, cada uma dotada de um lado de acionamento 211, 221 que é acionado pelo fluxo de fluido de acionamento fornecido pelo ROV ou opcionalmente a partir de uma outra fonte, e um lado de meios acionados 212, 222 respectivamente. Os lados de meios acionados 212, 222 bombeiam meios de fluido acionados de um reservatório 203 para as gavetas do BOP conforme descrito previamente.

[00076] Os lados de acionamento das bombas 210 e 220 são conectados em paralelo com o reservatório de fluido de acionamento. O lado de acionamento 211 da primeira bomba 210 é fornecido pelo fluido hidráulico do ROV através de uma válvula de retenção e opcionalmente uma válvula de controle de fluxo compensado. Os escapes dos lados de acionamento 211 e 221 são conectados para retornar o fluido de acionamento para o reservatório do ROV de fluido de acionamento. A passagem de fluido de acionamento através do circuito do reservatório de fluido de acionamento do ROV através dos lados de acionamento 211, 221 aciona as bombas 210, 220 respectivamente, para bombear meios acionados 1216 a partir de um reservatório tipo bexiga 203, que pode, opcionalmente, estar localizado no ROV, ou em uma base de unidade de bombeio separada, se desejado.

[00077] Os lados de meios acionados 212, 222 das bombas 210, 220, respectivamente, são conectados em paralelo com o reservatório 3, que alimenta a entrada de cada lado de meios acionados 212, 222. Os escapes dos lados de meios acionados 212, 222 atravessam as válvulas de retenção e são conectados juntos em uma junção com uma tubulação de envio P comum 1214 e os meios de fluido acionados atravessam um comutador direcional piloto 214 que pode tipicamente ser controlado do ROV. O comutador de controle direcional 214 tipicamente desvia o fluido de meios acionados entre as tubulações de envio e de retorno A ou B no BOP, dependendo da direção do fluido hidráulico a ser bombeado para o BOP. As tubulações de envio e de retorno A, B tipicamente têm válvulas de retenção e calibres para controlar e monitorar as taxas de fluxo e pressões nas tubulações de envio e de retorno A, B. Quanto à modalidade da Fig. 1, o uso de um comutador de controle como o comutador de controle direcional 214 é opcional, e resultado do sistema de bomba pode ser fornecido diretamente para o BOP nas modalidades em que tal comutador de controle não é usado.

[00078] O comutador de controle direcional 214 é mostrado na Fig. 3 na posição intermediária, mas a pressão aplicada no comutador 214 através de uma tubulação piloto de ativação AP 1207 move o corpo do comutador para enviar fluido do reservatório 203 através do lado de meios acionados 212 da primeira bomba 210, através da tubulação de envio P 1214 e do comutador de controle direcional 214 e para a tubulação de envio A 1205 do BOP a fim de liberar o fluido sob pressão para o BOP. O comutador de controle direcional 214 pode ser invertido ao aplicar a pressão através da tubulação piloto BP 1208 conforme previamente descrito.

[00079] O lado de meios acionados 222 da segunda bomba 220 é alimentado a partir do mesmo reservatório 203 e o escape do lado acionado 22 é alimentado através de uma válvula de retenção para fornecer fluido de meios acionados para a mesma tubulação de envio P 1214 que alimenta o comutador de controle direcional 14. Assim, a segunda bomba 220 também recebe o fluido do reservatório 203 através da entrada no lado acionado 222, fornecendo-o através da tubulação de envio P 1214 e para dentro das tubulações de envio ou de retorno A ou B dependendo da configuração do comutador de controle direcional 14.

[00080] A operação das duas bombas 210, 220 é seletivamente controlada por um controlador de fluxo na forma de uma tubulação de ponte 230 que conecta as tubulações de entrada dos lados do fluido de acionamento 211 e 221 das primeira e da segunda bombas 210, 220. A entrada do lado de acionamento 221 da segunda bomba 220 também tem uma restrição de fluxo 240 na forma de um orifício de purga que permite que um fluxo muito pequeno de fluido seja fornecido para a segunda bomba 220 para parar os danos na segunda bomba no caso de rápida desativação - esta é uma parte opcional do projeto e, em particular, não é necessária quando a segunda bomba 220 é de um tipo que não é suscetível aos danos na rápida desativação. A tubulação de ponte 230 incorpora uma válvula de gatilho normalmente fechada balanceada 236. A tubulação de ponte 30 é unida através das entradas dos lados do fluido de acionamento 221 e 211 no lado do ROV das bombas 210, 220. Uma válvula de segurança 238 é fornecida em uma ramificação do escape do lado de meios acionados da primeira bomba 210, depois da válvula de retenção, e pode despejar fluido no mar ou retorná-lo para a bexiga 203.

[00081] A válvula de gatilho balanceada 236 é ativada por uma tubulação piloto 236p, que retransmite a pressão que prevalece na entrada para o lado de acionamento da primeira bomba 210. Tipicamente, a válvula de gatilho 236 é normalmente fechada e é definida para mudar a configuração em um limite de 80bar 7,99 MPa (aproximadamente 1.160psi). Quando a válvula de gatilho 236 é fechada, conforme mostrado nas figuras, o fluido de acionamento enviado do ROV é direcionado através dos lados do fluido de acionamento das duas bombas 210, 220 ao mesmo tempo, mas por causa da restrição de fluxo 204 o caminho de menos resistência é através da primeira bomba 210, que é acionada para bombear os meios de fluido para a tubulação de envio P que leva ao BOP em uma direção que depende do comutador de controle direcional 14. Assim, abaixo do limite da pressão de 0.55 MPa (80bar), apenas a primeira bomba 210 está em operação, à medida que a pequena quantidade de fluido que chega á entrada de fluido de acionamento da segunda bomba através da restrição de fluxo 204 não é suficiente para operar a segunda bomba 220.

[00082] Este é o sistema operacional prevalecente em baixas pressões do fluido, tipicamente definidas pelo limite das válvulas de gatilho balanceadas 236, quando a pressão está abaixo do limite da válvula 236. Tipicamente a primeira bomba 210 opera melhor em baixas pressões onde ela pode bombear altos volumes de maneira muito eficiente. A válvula 236 é tipicamente definida para mudar a configuração aproximadamente no limite superior de operação eficaz da primeira bomba 210. A segunda bomba é tipicamente classificada em uma relação diferente e é tipicamente adaptada para bombear baixos volumes de fluido em alta pressão. Usar a segunda bomba 220 para bombear altos volumes de fluido é ineficiente devido às suas características inerentes, mas a segunda bomba é típica e extremamente eficiente em bombear baixos volumes de fluido em altas pressões. Portanto, na pressão de disparo de aproximadamente 8 MPa (80 bar (cerca de 1.160psi)) a válvula 236 altera a configuração para abrir um canal de comunicação de fluido até a segunda bomba 220, portanto, redirecionando o fluido de acionamento para a segunda bomba 220, para que, por uma curta variação de pressões, ambas as bombas 210, 220 estejam operando em paralelo. A operação paralela de ambas as bombas continua até que, em um determinado limite de pressão, a primeira bomba 210, que é uma bomba HF/LP, pare e toda a carga seja transportada pela segunda bomba HP/LF, mas neste ponto, a segunda bomba 220 já opera quase na capacidade ótima. Dessa maneira, a tubulação de ponte 230 com seu controlador na forma da tubulação de ponte 230 com a válvula 236 automaticamente troca o fluido de acionamento entre as entradas das bombas 210 e 220 dependendo da pressão do fluido no fluido de acionamento que é enviado para as bombas, garantindo que em qualquer dada pressão do fluido, o fluido esteja sendo bombeado de maneira eficiente por uma bomba (ou por mais do que uma bomba) adequada para aquela pressão.

[00083] A válvula de segurança 238 é tipicamente avaliada em aproximadamente 500 MPa (5.000 psi), para que se a pressão na tubulação de envio P exceder este valor, a válvula de gatilho de relevo de pressão 38 se abra a fim de despejar o fluido no mar 1218 ou de volta para o reservatório.

[00084] Esta modalidade permite as vantagens de que as altas taxas de fluxo de até cerca de 150 lpm nas pressões de até 43 MPa (430bar) possam ser alcançadas no uso subaquático com fontes de energia hidráulica da maioria dos ROVs da classe de funcionamento existentes.

[00085] Nesta modalidade, a bomba HP é iniciada apenas quando a pressão mais alta é exigida para finalizar o fechamento das gavetas do BOP. Durante o fechamento, o sistema pode automaticamente variar o resultado para superar, rapidamente, a resistência.

[00086] Conforme discutido acima, os princípios empregados podem ser usados, no presente, em sistemas de bomba que compreendem mais do que duas bombas. Para uma terceira bomba (ou adicional) a ser adicionada, as modificações seriam exigidas no lado da entrada e no lado do retorno em cada modalidade. Isso será brevemente descrito com relação à modalidade da Fig. 3. No lado do retorno, a posição é em linha reta - para qualquer nova bomba, só é necessário adicionar um canal paralelo adicional idêntico ao canal de retorno para a primeira bomba e o canal de retorno para a segunda bomba, com as tubulações de retorno se encontrando no ponto P. No lado da entrada, uma tubulação de ponte adicional 230 e a válvula de gatilho 236 serão exigidas para cada bomba, mas os mesmos princípios serão empregados - as restrições de fluxo serão usadas nas bombas de pressão mais alta para favorecer a bombas de pressão mais baixa inicialmente, com os valores da válvula selecionados para que as diferentes bombas peguem a carga de bombeamento nas variações de pressão diferentes.

[00087] Uma vantagem de determinadas modalidades da invenção é que o sistema fornece fluxo contínuo durante a transição entre as duas bombas, tipicamente em cada direção de fluxo. Portanto, as transições entre as duas bombas podem ser mais suaves. Tipicamente, onde o controlador compreende um par de válvulas definido com diferentes limites da pressão, os limites são estabelecidos (ao ajustar a taxa da mola, etc.) a fim de fornecer uma fase de sobreposição quando ambas as bombas estão operando e o fluxo é ininterrupto.

[00088] Este sistema de bomba tem aplicações além da vedação das gavetas do BOP. Por exemplo, a provisão confiável de pressão em diferentes faixas de pressão, inclusive altas pressões, torna particularmente adequado o teste de pressão de gaxetas e outros componentes do sistema.

[00089] As modificações e aprimoramentos podem ser incorporados sem se separar do escopo da invenção.LISTA DE REFERÊNCIAS3, 103, 203 - Reservatório10, 20, 110, 120, 210, 220 - Bomba11, 21, 111, 121, 211, 221 - Lado de acionamento12, 22, 112, 122, 212, 222 - Lados de meios acionados13, 23, 113 - Válvula de retenção14, 214 - Comutador de controle direcional30, 230 - Tubulação de ponte31, - Tubulação de retorno36, 37, 136, 137, 236 - Válvula de gatilho36p, 37p, 136p, 236P - Tubulação piloto38, 138, 238 - Válvula de segurança240 - Restrição de fluxo1001, 1101 - ROV (Veículo Remotamente Operado)1002, 1102 - BOP (Sistema de Segurança Contra Estouro)1003, 1103, 1203 - Fornecimento do ROV / Entrada HP1004, 1104, 1204 - Retorno do ROV (Retorno LP)1005, 1205 - Linha de alimentação A (H/S A)1006, 1206 - Linha de alimentação B (H/S B)1007, 1207 - Linha piloto ap (Piloto A H/S)1008, 1208 - Linha piloto bp (Piloto B H/S)1009 - Linha de entrada P1010 - Retorno linha T1011 - Despejo A1012 - Despejo B 1013, 1213 - Linha piloto do motor (piloto para ativar a bomba)1114, 1214 - Linha de envio P1115, 1215 - D (acionamento)1116, 1216 - M (meios)1117 - Entrada de meios1218 - Para montagem tipo bexiga1219 - Para mar ou para retorno da bexiga

Claims (18)

1. Sistema submarino de bomba adaptado para fechar uma gaveta hidráulica de um sistema de segurança contra estouro, o sistema submarino de bomba compreende uma pluralidade de bombas que inclui pelo menos uma primeira bomba (10, 110, 210) e umasegunda bomba (20, 120, 220) configuradas para bombear o fluido de condução de uma fonte (3) para a gaveta hidráulica, e em que o sistema tem um controlador adaptado para selecionar pelo menos uma dentre a primeira e a segunda bombas para bombear o fluido de condução para a gaveta hidráulica,caracterizado pelo fato de que:a primeira bomba (10, 110, 210) é adaptada para bombear os meios de fluido em taxas de fluxo mais altas do que a segunda bomba, ea segunda bomba (20, 120, 220) é adaptada para bombear os meios de fluido em pressões mais altas do que a primeira bomba (10, 110, 210), por meio do que o controlador é configurado para selecionar pelo menos a primeira bomba (10, 110, 210) em uma faixa de pressão de fluido mais baixa e o controlador é adaptado para selecionar pelo menos a segunda bomba (20, 120, 220) em uma faixa de pressão de fluido mais alta.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte de fluido de condução compreende um reservatório de fluido.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o reservatório de fluido compreende um reservatório tipo bexiga adaptado para encher com água do mar.

4. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o controlador direciona o fluido de condução através das bombas.

5. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o controlador comuta o fluxo de fluido entre as duas bombas em resposta às alterações na pressão do fluido.

6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que as bombas são bombas hidráulicas acionadas por um fluido de condução fornecido de um veículo remotamente operado (ROV).

7. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o controlador compreende uma ou mais válvulas em comunicação de fluido com a tubulação de saída ou com a tubulação de entrada de uma das bombas.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o controlador compreende válvulas de gatilho balanceadas.

9. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que há uma faixa de sobreposição entre a faixa de pressão do fluido mais baixa e a faixa de pressão do fluido mais alta, em que na faixa de sobreposição de ambas as bombas operam ao mesmo tempo.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o controlador compreende válvulas de gatilho balanceadas que são adaptadas para se abrir em diferentes pressões para definir a faixa de sobreposição.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que durante a faixa de sobreposição, uma bomba pode, opcionalmente, ficar inoperante ou repetir o ciclo sem fornecer fluido de meios conduzidos para a gaveta hidráulica.

12. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que uma entrada da primeira bomba (10, 110, 210) e uma entrada da segunda bomba (20, 120, 220) são conectadas em série.

13. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que uma entrada da primeira bomba (10, 110, 210) e uma entrada da segunda bomba (20, 120, 220) são conectadas em paralelo.

14. Base de unidade de bombeio de intervenção para fixação a um veículo remotamente operado (ROV) para a interação com um sistema de segurança contra estouro (BOP), caracterizada pelo fato de que a base de unidade de bombeio de intervenção compreende pelo menos a pluralidade de bombas de um sistema de bomba como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.

15. Base de unidade de bombeio de intervenção, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente o reservatório de fluido do sistema de bomba como definido na reivindicação 2, ou em qualquer uma das reivindicações 3 a 13, quando dependente da reivindicação 2.

16. Método de operar uma gaveta hidráulica de um sistemade segurança contra estouro submarino em um poço de petróleo ougás, o método compreendendo:bombear um fluido de condução para operar a gaveta hidráulica, em que o fluido de condução é bombeado por um sistemasubmarino de bomba que compreende uma pluralidade de bombasque compreende pelo menos uma primeira bomba (10, 110, 210) e uma segunda bomba (20, 120, 220),caracterizado pelo fato de que:a primeira bomba (10, 110, 210) é adaptada para bombear os meios de fluido em taxas de fluxo mais altas do que a segunda bomba (20, 120, 220), e a segunda bomba (20, 120, 220) é adaptada para bombear os meios de fluido em pressões mais altas do que a primeira bomba (10, 110, 210), e durante o bombeamento do fluido de conduçãoselecionar automaticamente pelo menos uma da primeira e da segunda bombas para bombear o fluido de condução em que pelo menos a primeira bomba (10, 110, 210) é selecionada em uma faixa de pressão do fluido mais baixa e pelo menos a segunda bomba (20, 120, 220) é selecionada em uma faixa de pressão do fluido mais alta.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a faixa de pressão do fluido mais baixa e a faixa de pressão do fluido mais alta se sobrepõem, e inclui automaticamente selecionar a operação de ambas as bombas para liberar o fluido de condução onde as faixas de pressão do fluido se sobrepõem.

18. Método, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo fato de que inclui automaticamente alterar a carga da primeira e da segunda bombas durante a abertura e o fechamento da gaveta hidráulica.

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