CN101896687B - 海底阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海底阀系统，包括：阀；能与远程流体供应源(2)连接并与阀(12)的入口连接的流体供应管线(10)；能与出口流体管线(15)连接的阀出口(14)；和至少部分地包围阀的流体密封壳体(11)。根据本发明，所述流体供应管线(10)包括位于壳体内的出口(101)，从而使壳体内的压力基本上等于供应流体在阀入口处的压力。本发明还涉及一种用于保护海底阀系统的方法。

Description

海底阀
技术领域
本发明涉及一种海底阀系统，其增加了普通阀在海底环境中的可用性。
背景技术
在大多数海底应用中，使用电液压阀控制设备例如处理阀(打开和关闭)和致动器的操作。这些阀通过直接从海面以单独的电线供应的电力操作，或者通过来自本地海底控制系统的电线中的电力操作。这些阀能与海底控制系统一起安装在海底容器(箱)内部，或者距离控制系统一定距离，通常也位于专用容器内。容器的主要用途是为阀体提供有利的环境，容器因此通常填充有具有电绝缘和防腐蚀的流体，通常为液压流体或者硅油。
容器内部的液体通常保持在与水深造成的外部环境压力相同的压力下。通常，在水深3000米处，水深造成的环境压力为大约300巴。采用压力补偿装置将容器内部的压力通常也保持在大致300巴。压力补偿器通常是气囊，其膨胀或收缩以补偿容器内部由于温度或者绝对压力的变化导致的流体体积的微小变化。
阀体外部的外部过压随着水深的增加而增加。如果需要将该阀控制的流体保持在低压，则受控的流体压力和环绕阀体的环境压力之间的差会增加。例如，在水深5000米处，外部压力可能是大约500巴，如果液体的压力例如为100巴，则阀需要运转的压差是400巴。这种高压差对于现有的有限的阀是一种挑战。
对海底管道系统进行压力测试是常见的，以检查该系统是否泄漏和测试压力，通常使用的测试压力是10000psi，或者大约690巴。在深水中，除了静态压力外还施加测试压力。在非常深的水中，压力测试期间的绝对压力可能非常高，通常3000米水深处为1000巴。
有时使用电液压阀控制在设备例如电动机内部使用的密封液。密封液保持为略高于测试压力，以确保正过压，通常高于测试压力20-30巴。
这意味着在例如水深3000米处测试压力例如为10000psi的情况下，电液压阀控制的液体在入口/出口处保持为700+300+30＝1030巴的压力。
如果采用这种情况下的电液压阀，并将其安装在压力和深处外部水压保持平衡的腔室中，则外部阀体和其控制的液体之间的压差可能非常高，通常为1030-300＝730巴。这种高压差对现有的有限的阀也许是一种挑战。
US2004/0173268描述了一种形成液压控制管线系统的系统、设备和方法。该系统可包括液压控制阀、可移除的安装模块和安装组件。该液压控制阀可具有阀体，该阀体具有：功能端口、允许流体供应到功能端口的供应端口、以及允许流体从功能端口流出的出口。
US3933338描述了一种平衡杆故障自动排除阀系统，其中该平衡杆故障自动排除阀控制流体通过浸没管道的流动。关闭的海底液压系统操作该阀或者为该阀提供动力。
发明内容
本发明的一个目的在于改进现有系统，或者消除与现有系统有关的一些问题。另一目的在于提供一种阀系统，其可以将标准阀用于更深的水中。
通过根据本发明的在所附独立权利要求中限定的阀系统实现这些目的。本发明的其他方面在从属权利要求和说明书中得以描述。
根据本发明，提供一种海底阀系统，包括：阀；能与远程流体供应源连接并与阀入口连接的流体供应管线；和能与出口流体管线连接的阀出口。该系统还包括至少部分地包围阀的流体密封壳体。根据本发明，所述流体供应管线包括位于该流体密封壳体内的出口。通过将该出口设置成从流体供应管线的出口，可以使壳体内的压力基本上等于供应流体在阀入口处的压力。这样，可以以阀内的流体和环绕阀的流体之间的更小的压差操作阀。
根据一个方面，所述流体密封壳体可以完全包围阀。该流体密封壳体可以是具有开口的标准流体密封壳体，以允许流体供应管线进入阀和允许出口管线从阀离开。还可以有通向壳体内的阀的其他控制缆线。该壳体还可包括其他阀、以及控制单元和其他设备。
根据另一个方面，所述远程流体供应源可以布置在浸没有所述阀系统的水的表面上方。这种情况下流体供应管线从该表面上方的远程流体供应源延伸到海底阀系统。在另一实施方式中，还可以浸没远程流体供应源，但是距离阀系统一定距离，并且可以与阀系统位于类似或者不同的水深。
根据另一方面，所述阀可以是电液压阀。
在又一方面，所述壳体可以包括至少一个主阀和至少一个用于操作所述至少一个主阀的导阀，所述流体供应管线与主阀和导阀都连接。还可以有一个共同的或者两个单独的通往两个主阀的流体供应管线，其中在这种情况下仅仅需要壳体内的来自一条流体供应管线的一个出口，以使壳体内的压力比阀系统处的环境压力更接近阀内的压力。
根据另一方面，所述壳体可以布置在外部容器内，所述外部容器的内部压力保持为基本上等于阀系统处的当前环境压力。在另一实施方式中，所述阀系统连接到布置在浸没容器内的浸没泵系统。
根据另一方面，所述壳体内的流体供应管线的出口通向布置在壳体内的压力补偿系统。该压力补偿系统可以例如是波纹管系统，通过该压力补偿系统将流体供应管线内的流体压力传递给壳体内的流体，而不混合两种流体。这样仍然可以保持可有利于操作的环绕阀的流体，但同时使其加压至与阀入口处的流体压力类似的水平。
本发明还涉及一种用于保护海底阀系统的方法，其中，具有入口和出口的阀至少部分地定位在流体密封壳体中。该方法包括如下步骤：将流体供应管线连接到阀入口并连接到远程流体供应源；设置壳体内的流体供应管线中的出口；提供流体供应管线中的供应流体；由此将供应流体添加到壳体的内部，并使壳体内的流体压力基本上类似于通过流体供应管线添加的供应流体在阀入口处的压力。
附图说明
下面将参照非限制性实施方式对本发明进行说明，其中：
图1是示出了海底阀系统的可能使用的原理示意图；以及
图2示出了根据本发明的阀系统的可能的实施方式。
具体实施方式
本发明涉及一种海底阀系统，其因此浸没在海面1下，并且作为水源、处理单元等在一些情况下定位在海床上，而在其他情况下定位在海床上方一定距离处，例如靠近海底设备或者形成海底设备的一部分。阀系统供应有来自远程位置的供应流体，在图1中该远程位置表示为海面1上方的结构2。在该结构2上布置有与流体供应管线10连接的流体箱3。在流体供应管线10内也布置有单向阀4和泵5，以将流体供应管线10内的流体压力增加到所需的水平，从而将供应流体输送到阀系统。为了校平压力并限制流体供应管线中的压力脉冲，还在导阀7的周围布置有第一蓄水池6、孔口8和第二蓄水池9。流体供应管线10可以将供应流体输送到一个或者多个浸没容器16中。
如图2所示，在浸没容器16中还可以布置不同的设备等，例如壳体11，根据本发明，该壳体11环绕第一阀12，流体供应管线10在第一阀12的入口13处与第一阀12连接。第一阀12还包括通向出口管线15的出口14。该出口管线示出为离开壳体11，通向具有蓄水池19的系统和与泵18连接的电动机17等。根据本发明，在壳体11内布置有从流体供应管线10的出口101。通过该出口101将壳体11充满流体供应管线10内的流体，并且使其压力与第一阀12的入口13处的压力类似。在所示的实施方式中，布置有第二阀20，其具有与流体供应管线10连接的入口21和与出口管线15连接的出口22。
当阀出口22关闭并且环境压力在壳体11内部增大时，出口22和止回阀201之间的管线301内部的体积可能被限制为更低的压力。为了防止此事发生，在阀出口22和止回阀201之间通往处理管线的管线中装配有减压阀302，使得流体在一定的过压(作为非限制性例子，通常为345巴)下流入该管线中。止回阀301防止从管线303流动进入壳体11。
已经用一个实施方式对本发明进行了说明，本领域技术人员可以理解，在本发明所附的权利要求限定的范围内，可以对该系统进行多种改变和变更。布置在壳体11内的出口101可以布置成通入到壳体11内的波纹管系统(未示出)中，用于通过该压力补偿壳体11内部的流体填充的空间以达到流体供应管线10内的流体压力。该壳体可以直接定位在水中，不需要外罐16。还可以将其他设备布置在壳体中。也可以仅将一个阀布置在一个壳体中。

Claims (9)

1.一种海底阀系统，包括：阀(12)；能与远程流体供应源(2)连接并与阀(12)的入口(13)连接的流体供应管线(10)；能与出口流体管线(15)连接的阀(12)的出口(14)；和至少部分地包围阀(12)的流体密封壳体(11)，其特征在于，所述流体供应管线(10)包括位于流体密封壳体(11)内的出口(101)，使得流体密封壳体(11)以基本上等于供应流体在阀(12)的入口(13)处的压力的压力填充有来自流体供应管线(10)的供应流体。
2.根据权利要求1所述的海底阀系统，其特征在于，所述流体密封壳体(11)完全包围阀(12)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的海底阀系统，其特征在于，所述远程流体供应源(2)布置在浸没有所述阀系统的海面(1)上方。
4.根据权利要求1或2所述的海底阀系统，其特征在于，所述阀(12)是电液压阀。
5.根据权利要求1或2所述的海底阀系统，其特征在于，所述流体密封壳体(11)包括至少一个主阀和至少一个用于操作所述至少一个主阀的导阀，所述流体供应管线与主阀和导阀都连接。
6.根据权利要求1或2所述的海底阀系统，其特征在于，所述流体密封壳体(11)布置在外部容器(16)内，将所述外部容器(16)的内部压力保持为基本上等于该处的当前环境压力。
7.根据权利要求1或2所述的海底阀系统，其特征在于，所述阀系统连接到浸没泵系统(17、18)。
8.根据权利要求1或2所述的海底阀系统，其特征在于，所述流体密封壳体(11)内的流体供应管线(10)中的出口(101)通向布置在壳体内的压力补偿系统。
9.一种用于保护海底阀系统的方法，其中，具有入口(13)和出口(14)的阀(12)至少部分地定位在流体密封壳体(11)内，该方法将流体供应管线(10)连接到阀(12)的入口(13)并连接到远程流体供应源(2)，其特征在于，该方法包括以下步骤：设置流体密封壳体(11)内的流体供应管线(10)中的出口(101)；提供流体供应管线(10)中的供应流体；以下述压力通过流体供应管线(10)中的出口(101)将供应流体添加到流体密封壳体(11)的内部，即，该压力基本上等于通过流体供应管线(10)添加的供应流体在阀(12)的入口(13)处的压力。
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Granted publication date: 20131106

Termination date: 20160829