CN102482930A - 用于将液压井控制流体泵送到生产流线内的泵 - Google Patents
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Abstract
一种用于泵送从井的控制装置排出的液压井控制流体的泵，包括用于蓄积此类液压井控制流体的装置(1，3，4)和用于利用供应给所述并的液压流体的压力来将蓄积的液压井控制流体泵送到所述井的生产流线内的装置(10，14，5)。
Description
技术领域
本发明涉及泵，具体涉及用于将液压井控制流体泵送到井的生产流线中的泵。
背景技术
在海底井的操作期间，液压流体从诸如阀和扼流致动器之类的液压控制致动装置排出。过去典型地将此流体排放到海洋。该流体典型地为乙二醇基流体且目前被认为是污染物。环境法规现在促使井运营商停止将此类流体排放到海洋中，特别是新设备上，这向钻井设备供应商提出了找到对新要求的解决方案的问题。英国专利申请No.0820326.7公开了一种处置液压井控制流体的方法，包括将流体泵送到井的生产流线中。尽管可通过电动泵实现这种方法，但电力故障将不允许在井关停期间继续从致动器排放液压流体。本发明实现了一种泵，该泵提供了必要的压力以将排放的液压流体喷射到生产流线中，处理在井关停期间排放的流体并且不需要电力。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种用于泵送从井的控制装置排出的液压井控制流体的泵，包括用于蓄积此类液压井控制流体的装置和用于使用供应给井的液压流体的压力来将蓄积的液压井控制流体泵送到井的生产流线中的装置。
优选地，所述蓄积装置包括缸装置，该缸装置包括活塞，蓄积的液压井控制流体作用在活塞的一侧上以便使活塞沿第一方向移位，用于使用供应给井的液压流体的压力的所述装置在所述活塞的相对侧施加压力。
根据本发明的另一方面，提供了一种泵，该泵用于将从井的液压控制装置排出的液压井控制流体泵送到井的生产流线内，包括：
第一缸装置，用于经由通向该第一缸装置的第一进口蓄积此类液压井控制流体；
第一缸装置中的活塞，排出的井控制流体蓄积在活塞的一侧上；
第二缸装置，其容纳液压流体并在活塞的相对侧上与第一缸装置流体连通，其中蓄积在第一缸装置中的排出的流体的压力可致使所述活塞沿朝向第二缸装置的方向移位，设有用于适应液压流体在第二缸装置中移位的装置；以及
所述活塞的相对侧上通向第一缸装置的又一进口，用于接收供应给井的液压流体，活塞的所述第一侧上设有来自第一缸装置的出口，用于与井的生产流线连通，该泵是这样的：如果所述活塞已朝所述第二缸装置移位且液压流体以大于第一缸装置中蓄积的井控制流体的压力的压力施加到所述又一进口，则所述活塞沿远离第二缸装置的方向移位，以使蓄积的井控制流体经由所述出口从第一缸装置移出。
可设有由所述第一缸装置接纳在所述活塞与所述又一进口之间的移位装置(例如卷轴)，设有用于沿朝向第二缸装置的方向促动所述移位装置的促动装置(例如所述第二缸装置中的弹簧装置)，在所述又一进口处的液压流体作用在所述移位装置上使得如果在所述又一进口处的液压流体的压力大于蓄积的井控制流体的压力，则所述移位装置克服所述促动装置的作用移位，以使所述活塞移位。
所述第一进口和所述出口的每一个均优选地设置有用于分别容许流入和流出所述第一缸装置的单向阀。
所述第二缸装置可包括与所述第一缸装置流体连通的第一缸和与所述第一缸流体连通的第二缸，所述第二缸中设有又一活塞，所述适应装置与所述又一活塞远离所述第一缸的一侧流体连通。
所述适应装置可包括可膨胀的容器。
该泵可包括装置，用于感测蓄积的排出的液压井控制流体的压 力，以响应于达到特定值的蓄积的排出的液压井控制流体的压力产生用于增加在所述又一进口处的液压流体的压力的指示。
根据本发明的另一方面，提供了一种泵送从井的控制装置排出的液压井控制流体的方法，包括蓄积此类液压井控制流体并利用供应给井的液压流体的压力来将蓄积的液压井控制流体泵送到井的生产流线内。
在本发明的一个实施例中，液压动力典型地在280bar的压力下经由脐带(umbilical)从表面源供应给海底井。该压力显著小于该液压系统能够处理的最大压力。要描述的泵利用供给到井的液压压力的典型地到345bar的逐步增加，以提供用于操作泵的动力，使得既不需要电力，也不需要单独的液压动力源。该泵还结合了储存系统，其足以在电力和/或液压动力故障引起的井关停期间容纳排出的流体，该储存系统在液压动力恢复时被排空。此外，当流体再循环时没有液压流体从泵的液压操作机构机构排放。
附图说明
图1示出了处于静止状态下的根据本发明的一个实施例的泵；
图2示出了具有蓄积的排出的液压控制流体的泵；
图3示出了已将蓄积的液压控制流体泵送到井的生产流线内的泵；以及
图4示出了处于已蓄积排出的液压控制流体的状态下的备选泵构造。
具体实施方式
参照图1，其为处于其静止位置(即准备好接收排放或排出的液压流体)的泵的图解剖视图，进入端口1从海底井上的液压装置如阀和扼流致动器连接到组合的排放液压控制流体出口上。当一个或更多液压装置排放流体时，流体经由止回阀2进入缸4内的空隙3中，从而蓄 积在其中并向图中的右方推动自由运行的活塞5。缸4内的空隙6填充有液压流体并与填充缸7和8以及囊9的流体相同。活塞5的运动迫使空隙6中的液压流体经过呈卷轴10(其在图中的左手端被接纳在缸4中)的形式的移位装置的中心中的孔口并经由止回阀11进入缸7，该止回阀11对于沿此方向的流是常闭的，但通过旋塞(spigot)12保持开启。流经卷轴10的流体迫使缸8中自由运行的活塞13向图中的右方移动，从而迫使液压流体进入适当地膨胀的囊9。
泵由来自现有的井液压源的液压流体经由与井的脐带连通的第二进入端口14供给动力，以作用在卷轴10在缸4的面上并趋于向图中的左方推动卷轴10。然而，这被缸7中呈弹簧15的形式的促动装置抵抗，该促动装置的压缩力被调节以匹配井液压动力源所施加的力。因此，卷轴10保持在图中向右的位置，弹簧压缩刚好足以在井液压动力源的正常操作压力的容许范围内保持卷轴10。
空隙3因此是用于来自井控制液压装置的操作的排出液压流体的储存或蓄积空间，引起活塞5最终向图中的右方尽可能远地移动，被卷轴10在图中的左手面止挡，并且缸8中的流体排入囊9。此状态在图2中示出。液压流体进一步排出或排放到进入端口1引起此进入压力上升，其由压力开关16感测。此类压力开关16通常已经在井液压流体排放系统上存在并经由井脐带在水面或陆地上电气连接到井控制中心上，井液压动力源也位于此处。在收到来自压力开关的信号后，控制系统逐步增加来自上述源的在进入端口14处的液压压力，即，典型地例如从280bar增加到345bar。
图3示出了该增加的压力经由进入端口14作用在卷轴10在图中的右手面上、产生大于弹簧15所施加的力的力、引起卷轴10向图中的左方移动和阀11的关闭(因为该阀11远离旋塞12移动)以及缸4中的空隙3中的排放液压流体的压力增加的结果。泵的排出端口17容纳止回阀18并经由压力释放阀连接到井生产流体流线中的喷嘴上。空隙3中的压力增加关闭进口止回阀2，并且当大于生产流体流线中 的压力时，开启止回阀18，从而允许通过喷入生产流体流线而处理空隙3中蓄积的流体，并将泵重置为图1的静止状态。
如果供给到进入端口14的液压动力源失效，则当缸4充满排出液压流体时，在进入端口1处将可以获得更多液压流体。该液压流体能够进入溢流缸21，压迫活塞22。缸22的容积设计成足以处理井关停引起的所有排出液压流体。在进口14处的液压压力恢复后，压力开关16经由进口1在液压流体首次排放时操作，从而通过逐步增加进口14处的压力而导致清空循环操作。参考标号23表示穿透卷轴10在图中的右手侧以允许缸7中的液压流体的自由移动的孔。
可在空隙3中产生的最大压力当缸4的内径恒定时大致等于在进入端口14处的液压源压力的增加，并且将足以将流体喷入其压力小于此压力的生产流线。因此，可获得的压力将大致为345bar-280bar＝65bar。如果生产流线压力大于该压力，则缸4可由如图4中所示的两个缸18和20代替。缸19和20的内径的比率决定在出口17处最终可获得的压力。因此，在本例中，出口压力将为65bar×(缸19的直径/缸20的直径)。因此该泵可设计成处理最大已知的生产流线压力或适合特定应用。在实践中，缸19和20的内径的比率将必须显著大于如以上简单地算出的压力，因为可获得的力随着弹簧15压缩而减小。
应当注意的是，缸8及其自由运行的活塞13并不是该泵的必要构件，因为该泵通过直接连接到囊9上的缸7的输出也会正确地工作。然而，井操作员更愿意使泵芯与外部环境双重隔离，且由于囊仅提供与环境的单级隔离，因此包括了缸8和活塞13以提供期望的第二级隔离。同样，弹簧15例如可通过利用液压压力来沿向图中的右方的方向促动卷轴10来代替。
使用本发明的优点
该泵的关键优点在于它不需要单独的动力源，并从逐步增加来自现有的井液压动力源的压力操作。进一步的优点为a)该泵所用的液压 流体未被排出或排放，而是当压力的逐步增加减小到正常操作压力时再循环回到其源，以及b)例如井停电和/或液压动力中断导致的从井致动器排放或排出的液压流体被泵容纳并通过当液压动力恢复时喷入生产流线而处理。
Claims (11)
1.一种用于泵送从井的控制装置排出的液压井控制流体的泵，包括用于蓄积此类液压井控制流体的装置和用于利用供应给所述井的液压流体的压力来将蓄积的液压井控制流体泵送到所述井的生产流线内的装置。
2.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，所述蓄积装置包括缸装置，所述缸装置包括活塞，蓄积的液压井控制流体作用在所述活塞的一侧上以便使所述活塞沿第一方向移位，所述用于利用供应给所述井的液压流体的压力的装置在所述活塞的相对侧施加压力。
3.一种用于将从井的液压控制装置排出的液压井控制流体泵送到所述井的生产流线中的泵，包括：
第一缸装置，用于经由通向所述第一缸装置的第一进口蓄积此类液压井控制流体；
所述第一缸装置中的活塞，排出的井控制流体蓄积在所述活塞的一侧上；
第二缸装置，其容纳液压流体并在所述活塞的相对侧上与所述第一缸装置流体连通，其中蓄积在所述第一缸装置中的排出的流体的压力能够致使所述活塞沿朝向所述第二缸装置的方向移位，设有用于适应所述第二缸装置中液压流体的所述移位的装置；以及
所述活塞的相对侧上通向所述第一缸装置的又一进口，用于接收供应给所述井的液压流体，所述活塞的所述第一侧上设有从所述第一缸装置引出的出口，用于与所述井的生产流线连通，所述泵是这样的：如果所述活塞已朝所述第二缸装置移位且如果液压流体以大于所述第一缸装置中蓄积的井控制流体的压力的压力在所述又一进口处施加，则所述活塞沿远离所述第二缸装置的方向移位，以使蓄积的井控制流体经由所述出口从所述第一缸装置移出。
4.根据权利要求3所述的泵，其特征在于，所述活塞与所述又一进口之间存在移位装置，设有用于沿朝向所述第二缸装置的方向促动所述移位装置的促动装置，在所述又一进口处的液压流体作用在所述移位装置上，使得如果在所述又一进口处的液压流体的压力大于蓄积的井控制流体的压力，则所述移位装置克服所述促动装置的作用移位，以使所述活塞移位。
5.根据权利要求4所述的泵，其特征在于，所述移位装置包括由所述第一缸装置接纳在所述活塞与所述又一进口之间的卷轴。
6.根据权利要求4或5所述的泵，其特征在于，所述促动装置包括在所述第二缸装置中的弹簧装置。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的泵，其特征在于，所述第一进口和所述出口的每一个均设置有用于容许分别流入和流出所述第一缸装置的单向阀。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的泵，其特征在于，所述第二缸装置包括与所述第一缸装置流体连通的第一缸和与所述第一缸流体连通的第二缸，所述第二缸中设有又一活塞，所述适应装置与所述又一活塞远离所述第一缸的一侧流体连通。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的泵，其特征在于，所述适应装置包括可膨胀的容器。
10.根据权利要求3至9中任一项所述的泵，其特征在于，所述泵包括用于感测蓄积的排出的液压井控制流体的压力的装置，以响应于达到特定值的蓄积的排出的液压井控制流体的压力产生用于增加在所述又一进口处的液压流体的压力的指示。
11.一种用于泵送从井的控制装置排出的液压井控制流体的方法，包括蓄积此类液压井控制流体并利用供应给所述井的液压流体的压力来将蓄积的液压井控制流体泵送到所述井的生产流线内。
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