CN103221634B - 具有esp速度控制器和紧急隔离阀门的群集式井口干线保护和测试系统 - Google Patents
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Abstract
一种具有ESP速度控制器和紧急隔离阀门的群集式井口干线保护和测试系统。该系统有：井口管道出油管线的共同联箱；紧急隔离阀门ZV，在共同联箱下游的干线中；预编程安全逻辑运算器SLS，安全测试协议并电子地记录结果并发出紧急关停信号；分别测量ZV上游的共同联箱中的内部干线压力和测量ZV下游的内部干线压力的压力传感器；阀门致动器，响应于测试启动信号部分关闭ZV，响应于SLS传输的紧急关停信号关闭ZV，响应于SLS传输的信号开启ZV；可变速驱动控制器，连接到ESP和SLS以基于来自SLS的增加的速度减/增命令改变ESP的速度以改变出油管线中的流体压力并在正常操作和系统测试时将ESP的速度反馈给SLS，以对通过共同联箱连接的多个井口进行安全测试而不中断生产。
Description
发明背景
技术领域
本发明涉及一种用于井口管道干线的保护和测试系统。
相关技术说明
相关技术的描述如果下游阻挡阀门关闭，那么井口高完整性保护系统（HIPS）保护连接到井口的出油管线免受过压。压力源可以是含油地质地层压力。这个压力已知为井口关井压力，并且其基于地质参数，其是持续的，其不能被控制，即，在该术语的常规意义上，其无法被“关闭”。井口压力源的连续下游中需要多个自动阻挡阀门，使得在一个阀门泄漏或无法关闭的情况下，另一个将运转来这样做。
虽然这些应用中一般使用的地表安全阀门（SSV）是非常可靠的，但是在安全系统的设计中会考虑最坏的情况。这在安全仪器的领域中已知为一种提供硬件危险容错的设计。在SSV紧密关断测试方法中，阀门不仅将被关闭，而且实际上将提供抵靠恒定井口压力的积极关断，即，将不存在可检测到的泄漏。需要两个连续阀门以允许紧密关断测试，并且系统在两个连续关停阀门与传压传感器的中间阵列之间包括排气阀门。在装置和系统的某些配置中，所有功能组件都与安全逻辑运算器（SLS）通信，并受其管理。可在电线上载送或无线地传递命令和数据信号。
当已经因当时储层状况而减少从储层的生产时，已采用电潜泵系 统和相关技术来改进油/气回收。利用井下电潜泵（ESP）以将油气提升到地表，此处其被井口出油管线系统收纳，以用于运输和分配。在井口处监视管线压力、流速和许多其它变量以尤其确保井口下游的管线和分配系统的安全操作。在紧邻井口附近，常规机械保护系统可包括使用厚壁式管道，其具有适当高压额定值以经受住可由ESP产生的高压。在经济利益上，从具有限定的较低安全操作压力范围的管道制造井口下游的管线。在出油管线系统中使用相对更薄的壁式管道。
新型井下ESP生产控制器所引入的一个问题是虽然其提供了所需增压以使石油保持流动，但是如果在离岸生产平台与陆上油气分离厂（GOSP）之间的出油管线和干线的长网络中关闭中间阻挡阀门，那么将在管道网络中对于泵的完全阻挡的排放压力产生在一些情况中比正常的流动管线压力高很多的压力。适于正常操作的出油管线网络可能不具有足够高的压力额定值来经受ESP的完全阻挡的压力。因此，需要高完整性保护系统来将下游管道中的压力限制到安全水平。
针对受阻挡的排放而铺设井下泵不是通常的做法，但在设计相关安全系统时要考虑最坏的情况。井下ESP是电驱动的，且成为潜在危险压力源的泵的控制是电气的。
为确保最大出油管线压力保持在安全操作内，已发展用于各种应用的所谓高完整性保护系统，或HIPS。现有技术的常规安全设计实践已指定从井口运输生产的油/气的出油管线具有足够壁厚度以在理论上可能的最坏状况下遏制完全阻挡的排放压力。然而，随着引入可产生大于3000psi的非常高的井口关井压力的电潜泵，这个途径被证实是不切实际的。已采用的一个途径是持续监视下游出油管线压力，并在所述出油管线压力达到危险水平之前切断对ESP的电力供应。
出于关闭井的目的，现有技术中也已知提供地下安全阀门（SSSV），且出于确保井口关停系统将会适当运转的目的，已例如 在美国专利4,771,633中公开这些类型的阀门的测试。
已公开其它系统以允许电潜泵在需要关闭井的紧急事件中持续操作于再循环模式中。在美国专利RE32,343和4,354,554中公开了这种系统。
也已知在进行安全关断阀门的紧急关停测试中使用多种系统。例如，美国专利7,079,021公开了一种紧急关停设备控制器和将数据提供到所述控制器的传感器，所述控制器具有处理器、耦接到所述处理器的存储器和辅助输入，其中紧急关停测试存储在所述存储器中，且所述辅助输入被调适用来接收二进制信号和传感器数据。例程被存储在存储器中，并且被调适用来在处理器上执行以允许响应于辅助输入处收到的二进制信号而执行紧急关停测试，并致使在紧急关停测试期间在存储器中记录传感器数据。
上述问题和提出的解决方案是针对个别井口出油管线系统。以引用的方式并入本文中的本源美国专利申请案第11/977,204号提供一种井口出油管线保护系统和方法，其利用井下ESP速度控制器和SSV来确保不会达到危险压力水平，并且提供井口系统的功能安全测试。然而，在连接到共同干线的一组井口的背景下出现了独特的问题。最大风险降低标准余量结合所需功能测试和每个HIPS的维护产生了不允许多于预定数量的HIPS沿着特定干线的实际和设计限制两者。
对利用电潜泵的油/气操作提供井口出油管线保护系统将是可取的，所述系统能够在不需要关闭多个井的情况下出于进行测试的目的而对多个井提供全自动检验测试和自我诊断。可结合在出于预定的例行维护、测试和/或检查而关停生产期间的全面关闭系统验证而以定期间隔执行例如按季度的“在线”测试。
因此本发明的一个目的是提供一种井口控制系统和一种用于持续监视和自动测试与井的群集相关的出油管线中的潜在故障的方法，在继续ESP的操作的同时每个井由电潜泵加压。
本发明的还一个目的是提供一种可靠的自动测试和关停系统以代替现有技术中需要中断生产、大量人力且基于复杂人工检验测试需求的仪器化出油管线保护系统。
本发明的另一目的是为各具有ESP的井的群集提供一种可在没有中断生产的情况下通过关闭ESP而执行的安全测试程序。
本发明的又另一目的是通过提供一种自动功能测试和诊断方法和系统来消除对系统的检验测试的人工干预的依赖。
发明概要
根据一个或多个实施方案，本发明涉及一种用于安全测试连接到被利用来分配天然气和/或石油的流体流的多个井口管道出油管线的干线仪器化保护系统的自动化系统。所述多个井口管道出油管线的至少一个井口管道出油管线由井下电潜泵（ESP）加压。多个井口管道出油管线连接到共同联箱。紧急隔离阀门（ZV）定位在所述共同联箱下游的干线中。提供预编程安全逻辑运算器（SLS）以进行安全测试协议，并电子地记录结果，并且用于发出紧急关停信号。包括多个压力传感器以测量所述共同联箱中的内部出油管线压力。此外，提供阀门致动器以响应于由SLS传输的测试启动信号或紧急关停信号而关闭所述ZV，并且响应于由所述SLS传输的信号而开启每个ZV。每个ESP包括可操作地连接到其的可变速驱动控制器，其也连接到所述SLS，并用于基于来自SLS的增加的速度减小/增加命令而改变ESP的速度，以从而改变所述出油管线中的流体压力，并且在正常操作期间和系统测试期间将ESP的速度反馈提供给所述SLS。提供紧急ESP关断开关，以响应于来自所述SLS的紧急关停信号而中断每个ESP的电力。
一种用于连接到多个井口管道出油管线的干线仪器化保护系统的安全和故障测试的方法，所述出油管线载送天然气和/或石油且每个由井下电潜泵（ESP）加压，所述干线配备有紧急隔离阀门（ZV）， 所述方法包括：
a．在所述ZV上游的所述干线上提供多个电子传压传感器；
b．对每个ESP提供可变速控制器（VSC）以调整所述ESP的速度；
c．提供编程的安全逻辑运算器（SLS），其受控地与所述ZV和每个ESP的每个可变速控制器通信，并且接收和记录由所述多个压力传感器传输的数据；
d．通过将信号传输到所述ZV以基于跨所述阀门进行的压力差测量而开始移动到其部分关闭的位置而启动来自所述SLS的安全和故障测试；
e．监视从所述压力传感器接收的压力数据；
f．将信号从所述SLS传输到每个VSC以响应于所述内部出油管线压力的预定增加而减小每个ESP的速度；
g．一旦启动预定义的减速增量，就将ESP VSD速度反馈传递到所述SLS以识别在所述系统测试期间未能响应于所述SLS的任何个别井ESP VSC；
h．从所述SLS传输信号以将所述ZV移动到其全开的位置；和
i．从所述SLS传输信号到每个VSC以响应于出油管线压力数据而增加所述ESP的速度。
附图简述
将在下文中以更多细节并且参考附图而描述本发明，附图中相同或相似元件由相同数字指示，且其中：
图1是由电潜泵加压的井口出油管线管道配置的示意图，所述配置包括井口高完整性保护系统的实施方案；
图2是连接到共同干线的多个井口的示意图，其中某些井口包括图1的井口高完整性保护系统；
图3是适于与多个井口出油管线管道配置搭配使用的各由电潜泵加压的井口高完整性保护系统的另一实施方案的示意图；
图4是连接到共同干线的多个井口的示意图，其中某些井口包括图3的井口高完整性保护系统；和
图5中示出计算机系统的示例性方框图。
具体实施方式
本发明的系统和程序包括与安全逻辑运算器(SLS)协力作用的ESP可变速驱动控制器、压力传感器和紧急隔离阀门(ZV)，以在没有中断生产的情况下执行完整的井口出油管线保护系统的功能测试。
在与单个井相关的高完整性保护系统的上下文中，术语“最终元件”包括ESP、可变速驱动控制器(VSC)和安全关断阀门(SSV)。在与单个井相关的高完整性保护系统的上下文中，这些最终元件和井口自身在本文中统称为“井口子系统”。
在与多个井相关的高完整性保护系统的上下文中，术语“最终元件”指ESP、VSC和ZV。在与多个井相关的高完整性保护系统的上下文中，所述ESP、可变速驱动控制器和井口自身(包括常规SSV和地下安全关断阀门SSSV)在本文中统称为“井口子系统”。
在本发明的系统和程序的某些实施方案中，一个高完整性保护系统用于单个井口子系统。在本发明的系统和程序的额外实施方案中，一个高完整性保护系统用于多个井口子系统。
在与具有ESP的单个井相关的高完整性保护系统中执行安全测试的主要步骤包括：（1）关闭SSV；（2）使用VSC使ESP斜向减速；（3）开启SSV；和（4）将ESP斜向加速到正常的操作速度。在最终元件的测试期间，过程传感器将数据传输到关于出油管线中的压力的安全逻辑运算器。
在与多个井（每个井具有ESP并且在SLS的控制下）相关的高完整性保护系统中执行安全测试的主要步骤包括：（1）在生产联箱内将ZV从全开位置朝部分关闭的位置移动；（2）监视跨ZV的压力差，直到在生产联箱上游的压力传感器和在生产联箱下游的至少一个压力传感器达到预定值；（3）停止ZV的行进，因为ZV是在部分关闭的位置，即，没有全关；（4）当达到默认最大ZV行进限制时如果没有检测到跨ZV的压力差，那么中止测试；（5）在所有ESP以正常速度运行，并且ZV在部分关闭的位置的情况下监视生产联箱（即，在ZV上游的高压额定的干线）内所述生产联箱上游的压力传感器的压力增加；（6）测量和记录所有ESP的正常操作速度；（7）使用相关VSC而使每个井的ESP速度以预定增量降低/斜向下降；（8）测量和记录每个井的ESP速度；（9）确定ESP测试速度是否小于ESP正常速度，以及是否有任何ESP没有响应于来自SLS的最初减速指令（步骤（7）），中止测试，并在SLS的控制面板上指示没有响应的ESP的身份；（10）将每个井的ESP速度减小额外的预定增量，直到生产联箱上游的压力传感器在生产联箱中测量到压力减小为止；（11）相对于预设最小ESP测试速度限制而检查ESP速度减少增量，并中止测试，并且如果ESP速度减小到最低ESP测试速度限制值且生产联箱上游的压力传感器没有检测到压力减小，那么在控制面板上指示故障；（12）将ZV从部分关闭的“测试”位置移动到全开的位置，并将ESP速度维持在测试值，并且如果ZV在预定时间段内没有开始从部分冲程测试位置移动，那么在控制面板上指示ZV故障；（13）倘若ZV开始行进到全开位置，那么使得所有ESP返回到正常操作速度；（14）验证所有ESP返回到如步骤（6）中在SLS内记录的正常操作速度，并且如果有任何ESP没有返回到正常操作速 度，那么指示警报；和（15）验证ZV返回到全开位置，且如果ZV在预定时间段内没有移动或如果ZV未能达到全开位置，那么指示ZV故障。在最终元件的测试期间，ZV上游的压力传感器将指示干线中的压力的数据传输到SLS。压力传感器在测试和正常操作两者期间以大体上连续的基础将过程压力的更新提供给SLS，例如，以SLS的每次扫描（通常是100mS）提供更新。
在本文中所述的系统中，压力传感器和SLS作为认证设备而从多个供应商处市售，例如由公司(德国，科隆)和/或公司(德国，慕尼黑)认证。EPS VSC和ZV（包括阀门、致动器和控制器总成）目前不可用作第三方安全认证设备。因此，功能测试对于井口子系统、生产联箱、生产干线和下游干线的操作安全是至关重要的（即，其额定在低于最大关井压力的压力）。
本发明的系统和程序提供“在线”系统功能测试，其可在没有中断生产的情况下进行。当多个ESP井贡献到共同生产联箱，并且使用单个HIPS以保护下游管道时，为了系统功能测试中断生产一般是不可接受的。本发明的系统和程序允许在关停生产时有计划的测试与维护期间进行的“全面”功能测试之间经由ZV的部分冲程、ESP的减速和压力传感器的测量验证而频繁例如按月、按双月或按季度进行在线测试。全面功能测试（关停生产时执行）包括完全关闭ZV、完全停止ESP，以及使常规井口关停系统跳闸，其中相关地关闭每个井上SSV和SSSV。因此，结合在线和全面功能测试两者以提供所需的系统性能验证，以满足所需的风险降低目的。
在本发明的系统和方法的额外实施方案中，利用已知为“FF-SIF”的安全协议。FF-SIF标准提供个别设备的自我诊断，和从监视并控制过程的设备的数据通信。虽然对本发明采用和应用这种新型安全通信标准是在所属领域一般技术人员的认识之内，但是其部署细节超过了本发明的范畴。
本发明的系统和方法预期自我测试的高完整性保护系统以通过利用多余的压力传感器、安全逻辑运算器以及多样化的最终元件来保护ESP井口出油管线。最终元件包括与每个生产井相关的ZV和ESP可变速控制器。这些最终元件利用不同技术以保护较低额定值的出油管线管道免受过压。在使用一个高完整性保护系统以保护生产干线免受由于多个ESP井的潜在过压的实施方案中，与定位在生产联箱下游和ZV上游的多个多余的压力传感器（例如三个）结合使用SLS。压力传感器包括在完全压力额定的生产联箱和干线内。部署本发明的系统和方法提供了一种将满足安全和可操作性需求两者的安全系统，其中除了在关停生产时有计划的测试和维护期间进行的全面功能测试之外，在没有中断生产的情况下在SLS的控制下测试（在线测试）未经标准认证程序（如由公司和/或公司的认证）的设备。
在某些实施方案中，三个压力感测传输器定位在ZV上游以监视出油管线的高压和低压，并且由SLS以三取二的协议选择。使用这个系统，压力传感器之一的故障或检测内部故障的故障将导致来自该传感器的信号被折减，且所述程序将保持在线，且剩下的两个传感器将继续保护系统。SLS也被编程以识别单个传感器的检测或故障，并经由适当指示器警示维护人员，例如，可听和/或可视警报，给操作人员的文本消息或其它已知安全程序。在任何这些时间期间，如当传感器处在已知故障模式时，系统转换为已选择的二取一协议。
现在参考图1，描绘了系统10，其包括井筒套管12，生产管柱14从其中延伸，所述生产管柱14是从终接于地表安全关断阀门20处的高压额定的管道构造。SSV20的下游安装对比于最大井口关井压力而额定为较低压力的常规管道16，以运输和分配产物。
生产管柱14的井下端附接到电潜泵30，其递送储层天然气和/或石油的加压流，以最终通过下游出油管线管道网络而运输和分配。根据本发明，可变速驱动控制器40可操作地连接到井下泵30，并且 也连接到安全逻辑运算器（SLS）60。
一般而言，且如下文中更详细所述，SLS60将通过最终元件的预编程的诊断测试集而运行，同时监视多个出油管线压力传感器。本发明的系统和方法提供最终元件和多个传感器的端到端的功能安全检查。此外，也可以在功能测试期间测试SLS60自身，因为已验证SLS从传感器接收信息并对最终元件命令行动的能力。
在一个实施方案中，一种使用系统10执行安全测试并提供系统紧急隔离保护的方法包括以下步骤：在正常操作期间和安全关断阀门20的全冲程测试期间使用多个压力传输器50以监视出油管线压力，和在测试期间调整井下ESP30的速度以将管线压力维持在预定操作压力限制内。这种井口出油管线保护系统和方法一般利用井下ESPVSC40和SSV20以确保在下游管道16中不会达到危险压力水平，并且提供井口子系统的全面功能安全测试。使用ESP VSC40以准许功能测试并从受保护的下游出油管线管道移除压力源。
高压额定的出油管线管道14上安装多个传压传感器50，并且与安全逻辑运算器60数据通信。在所图示的实施方案中，安装三个压力传感器52、54、56（也用PT1、PT2和PT3识别）；此外，第四压力传感器70（PT4）安装在低压额定的出油管线16上的安全关断阀门的下游，并与SLS60数据通信。注意，虽然作为优选实施方案，在高压额定的出油管线管道14上示出多个压力传感器，但是预期某些实施方案可以一个压力传感器操作。为适应增强的安全性，可提供一个或多个压力传感器作为备用。
阀门致动器22安装在阀门20上，并受控地与SLS60通信。在这个实施方案中，阀门致动器也配备有限制开关24以指示SSV全开和全关的位置，其与SLS60通信。
预编程的SLS60包括局部跳闸开关62，其是方便的按钮，以当存在紧急状况时启动安全关停。按下按钮62将导致致动器22关闭 SSV20，并终止对ESP30的供电，以迅速减小出油管线14中的压力。
提供局部功能测试按钮开关64，以在现场启动系统的功能和安全测试。系统的功能测试也可以利用编程的SLS60而自动启动，或从中央控制室远程启动。
还图示了局部故障指示器66，其在某些实施方案中包括灯和可听警报。所述警报也可以经由有线电路或无线地传输到远程控制室以确定是否需要任何额外行动来继续系统的安全操作。
在正常操作期间，压力传输器52、54和56监视出油管线压力的可能需要安全响应的任何不寻常变动；在SSV下游的压力传输器70是与安全无关的传输器，其用于在SSV测试期间监视出油管线压力。
应理解，SLS60包括在逐步实行测试中不需要人员参与的预编程功能测试协议。编程的安全测试包括预定长度的定时间隔，以及在计时间隔内没有满足特定条件的情况下立即启动一个预定替代行动。如所属领域一般技术人员所理解，由人员使用肉眼观察方法与逐步人员控制的程序、秒表等等而进行的这些测试无法与编程协议的及时性和准确性相比。可从控制室远程启动功能测试；由测试的预定周期启动而自动启动，例如根据安装在安全逻辑运算器上的程序而在指定时间和日期按月启动；或由现场人员使用按钮64启动。
SLS60包括最终元件的预编程诊断测试集作为协议，其在监视出油管线压力传感器时进行。本发明的系统和方法提供完整系统（包括最终元件、逻辑运算器和多个传感器）的端到端功能安全检查。
在井口的场所启动功能测试时，例如，用按钮或其它开关手动启动，或从远程位置电子启动，致动器22接收信号以开始关闭阀门20。SLS60开始SSV20从开启位置到关闭位置的全冲程。在阀门从全开位置移动时由指示器24传输信号。
当SSV20正从开启位置行进到关闭位置时，由SLS60收集并存 储阀门响应数据（位置相对时间）。已知为阀门特征的这个数据可用于诊断可指示性能退化和潜在故障的阀门性能上的变化。如果阀门未能移动或指示延迟过度，那么由SLS60启动警报并且例如使用局部故障指示器66局部告示，以指示所述系统未通过功能测试。
当SSV20达到如所验证的关闭位置时（例如，由整合的致动器限制开关22验证），压力传感器50将指示压力上的增加，因为ESP30现在正抵靠关闭的阀门22而运行。此外，对于（例如，压力传感器52、54、56与压力传感器70之间的）压力差上的增加，使用在关闭的阀门20上游的压力传感器70监视压力，以验证适当的阀门座和阀门杆位置。
一旦达到“阀门关闭”限制，由SLS60启动预定测试周期，在此期间监视压力增加。监视来自压力传输器52、54、56的信号以检测压力增加。当检测到预定压力值或增加时，SLS60将发送命令到ESP速度控制器40以减小ESP30的速度。
如果没有检测到压力增加，那么中止测试，并启动“测试失败”警报。在这个测试协议中，验证SSV“紧密关断”是不必要的。然而，全关和在上游管道中产生导致跨阀门的压力差的压力上的增加的能力是安全应用本发明的足够的功能测试。
一旦SSV20全关，且成功检测到出油管线压力增加，SLS60就发送命令信号到ESP可变速控制器40以使ESP30的速度斜向下降。SLS60开始输出到ESP速度控制器40，提供预定时间段以基于从压力传输器52、54和56接收的数据而检测线14上的压力的减小。如果在分配的时间期间没有检测到压力上的减小，那么SLS60将开启SSV20并启动“测试失败”警报。如果检测到压力减小，那么ESP可变速控制器40被认为已通过功能测试，包括验证所述ESP可变速控制器40正适当地响应于来自SLS60的命令的事实。因此，所述测试方法包括减小泵速度、检测在关闭的SSV20上游的压力降以及使 泵速度返回到正常的能力。
在检测压力降之后，SLS60将传输信号以再开启SSV20。对阀门提供预定时间段以开始从关闭的限制开关位置移动。如果在所述时间段过去之前阀门未能移动，那么SLS60将完全关闭所述ESP30。如果所述阀门20未能完全返回到全开的位置，那么将启动故障警报，但ESP30将返回到预定正常操作速度，且将持续由SLS60监视出油管线压力。
当SLS60从致动器限制开关22接收指示SSV20已从关闭位置移动到开启位置的信号时，信号传输到可变速控制器40以使ESP30的速度斜向上升以提供如由压力传输器70验证的所需正常操作出油管线压力。
因而，使用SLS60的协议，测试组成安全仪器化系统（SIS）的所有组件，包括输入侧上的压力传感器、安全逻辑运算器和多样化的输出，例如，单个地表安全关断阀门和ESP可变速控制器。
在本发明的系统和程序的某些实施方案中，不需要测量泵30的性能特性，例如，效率、流速等等。实际上，是泵30对从SLS60传输的编程信号的整体响应决定了安全系统的状况。用SSV20上游的安全关键压力传输器50感测出油管线压力。来自压力传感器50的信号传输到SLS60以确定泵30是否在可接受限制内响应于来自SLS60的命令信号。
在SSV全冲程测试或泵速度斜向测试期间产生安全需求信号的情况中，紧急关停跳闸信号将覆盖测试序列协议并将泵30带入完全停止，并使SSV20冲入全关位置。
应理解，故障指示器60将在限制开关24未能寄存安全关断阀门20中的全开或全关状况的情况下提供警报，并在安全逻辑运算器的存储器中寄存带时戳的故障。在随着SSV20被移动到关闭位置而没 有由52、54和56检测到压力增加，或如果在已将泵速度的减慢发信号给可变速驱动器40之后没有检测到压力减小的情况下，也将寄存和警报故障。其它诊断包括阀门从开启或关闭位置的行进超过预定义时间限制的延迟。
如果由SLS60接收紧急关停信号，例如由于紧急关停信号是由在场人员例如通过按钮使致动器62跳闸，或经由有线或无线传输，那么立即覆盖安全和故障测试的进行，且SLS60发送信号以关停ESP30并关闭紧急隔离阀门20。在某些实施方案中，可变速驱动器40包括在紧急关停程序中，使得在中断电力之前减慢ESP30的速度。这通过简单切断电力而减小了泵30上可能出现的任何不利影响的可能性。
现在参考图2，系统100包括多个井口子系统102和102’，其通常连接到共同干线以将油/气运输到油气分离厂（GOSP）104。每个井口子系统102包括与其相关的HIPS106，例如包括如图1中所示的SLS，压力传输器和SSV。如参考图1所述，在井与HIPS106的SSV之间使用高压额定的管道，并且在HIPS106的SSV的下游使用常规管道，其以较低的压力额定且适于运输和分配产物。在某些系统100中，如在所属领域一般技术人员的认识之内，虽然对于这些井口可使用其它保护和/或安全系统，但是提供没有示出相关HIPS106的额外井口子系统102’。
现在参考图3，其描绘与多个井口子系统202相关的高完整性保护系统206。多个井口子系统202在共同联箱208处连接，其用作个别井到其中HIPS206和ZV220所在的组合生产联箱之间的过渡。如结合图1所示，井口子系统202包括井口套管（没有示出），生产管柱214a、214b从其中延伸，所述生产管柱从终接于紧急安全关断阀门（ZV）220处的高压额定的管道构造，其中管柱214a是在共同联箱208上游的生产管柱，且管柱214b是在共同联箱208下游的生产管柱。HIPS206一般包括ZV220、SLS260、在ZV220上游的多个 压力传感器250和在ZV220下游的压力传感器270。注意，虽然作为优选实施方案，在ZV220上游（即，在高压额定的管道上）示出多个压力传感器，但是预期某些实施方案可用一个压力传感器操作。为适应增强的安全性，可提供一个或多个压力传感器作为备用。
如所示，共同联箱208在HIPS206的上游。出于运输和分配产物，在ZV220下游安装常规管道216，其对比于最大顶端ESP阻挡的排放压力而额定为较低压力。
在每个个别井的高压额定的生产管柱214a的线中包括SSV272，且视需要可提供地下安全关断阀门（SSSV）280。每个SSV272和SSSV280经由井口关闭界面290而与SLS260个别通信以在如果下游出油管线破裂的情况中减小影响。也提供压力传感器292以指示每个个别井生产线内的压力。通常在井口关闭系统内使用这种传感器以当需要时在没有影响从共享共同井口关闭系统机箱的其它井的生产的情况下指示个别井SSV和SSSV关闭。生产管柱214a的井下端与ESP230流体连通，其递送储层天然气和/或石油的加压流以最终通过下游出油管线管道网络而运输和分配。根据本发明，可变速驱动控制器（VSC）240可操作地连接到井下ESP230并且也连接到SLS260。
一般而言，且如下文中更详细所述，在SLS260的控制下进行多个井口子系统202的最终元件的预编程诊断测试集，同时监视多个出油管线压力传感器。本发明的系统和方法提供最终元件和多个传感器的功能安全检查。此外，也可以在功能测试期间测试SLS260自身，因为已验证SLS从传感器接收信息并对最终元件命令行动的能力。
在一个实施方案中，一种使用系统206执行安全测试并提供系统紧急隔离保护的方法包括以下步骤：在正常操作期间和ZV220的部分冲程测试期间使用多个压力传输器以监视共同的出油管线压力。此外，在测试期间调整井下ESP230的速度以将管线压力维持在预定的安全和操作压力限制内。这种井口出油管线保护系统和方法一般利用 与每个井口子系统202相关的井下ESP速度控制器240和ZV220以确保不会达到危险压力水平，并且由被安装用来保护下游管道免受危险过压的HIPS提供在线功能安全测试。使用与每个井口子系统202相关的ESP电机速度控制器240以准许功能测试并从受保护的下游出油管线管道移除压力源。
高压额定的出油管线管道214上安装多个传压传感器250，并且与安全逻辑运算器260数据通信。在所图示的实施方案中，安装三个压力传感器252、254、256（也用PT1、PT2和PT3识别）。此外，第四压力传感器270（PT4）安装在低压额定出油管线216上的ZV220的下游，并与SLS260数据通信。
阀门致动器222安装在阀门220上，并受控地与SLS260通信。在某些实施方案中，阀门致动器222也配备有限制开关224以指示ZV全开和全关的位置，其与SLS260通信。在额外实施方案中，阀门致动器222配备有智能阀门控制器和限制开关224以指示ZV全开或全关的位置，在测试期间控制ZV阀门冲程，且表现在线测试期间阀门性能的特性，其都与SLS260通信。如本文中的某些实施方案中所述，ZV使用电子智能阀门控制器以提供部分冲程测试所需的阀门冲程特性改进。SLS与压力过程传感器的传输器、ESP控制器和ZV之间的通信可以是硬接线或无线的。
此外，阀门致动器274和限制开关276也安装在阀门272上，且例如经由井口关闭界面290而受控地与SLS260通信。类似地，阀门致动器282和限制开关284安装在选用的阀门280上，且例如经由井口关闭界面290而受控地与SLS260通信。在由SLS260基于来自压力传感器252、254、256的数据或经由面板跳闸按钮而启动的安全需求期间，SLS260关闭ZV220，使ESP230斜向减速到完全停止的速度，并启动井口关闭系统的跳闸。接着所述井口关闭系统依次关停所有SSV和SSSV。
预编程SLS260包括局部跳闸开关262，其可以是按钮，以当存在紧急状况时启动安全关停。按下按钮262将导致致动器222关闭ZV220，并终止对每个ESP230的供电，以迅速减小出油管线214中的压力。
提供局部功能测试按钮开关264，以在现场启动HIPS系统的功能和安全测试。HIPS系统的功能测试也可以利用编程的SLS260而自动启动，或从中央控制室远程启动。注意，常规井口关闭系统的功能测试不包括在本发明的范畴内。
还图示了局部故障指示器266，其在某些实施方案中包括灯和可听警报。所述警报也可以经由有线电路或无线地传输到远程控制室以确定是否需要任何额外行动来继续系统的安全操作。如本文中所述，也可以提供某些特定故障指示器，其可代替或补偿局部故障指示器266。来自本文中所述的任何故障指示器的警报也可以经由有线电路或无线地传输到远程控制室以确定是否需要任何额外行动来继续相关组件的安全操作。
在正常操作期间，压力传输器252、254和256监视出油管线压力的可能需要安全响应的任何不寻常变动；在ZV下游的压力传输器270是与安全无关的传输器，其用于在ZV220的测试期间监视出油管线压力。ZV220关闭的百分比一般是基于在压力传输器270与压力传输器252、254和256之间测量的检测到的压力差。ZV220的部分冲程避免了ZV220的完全关闭和生产中断。
应理解，SLS260包括在逐步实行测试中不需要人员参与的预编程功能测试协议。编程的安全测试包括预定长度的定时间隔，以及在计时间隔内没有满足特定条件的情况下立即启动一个预定替代行动。如所属领域一般技术人员所理解，由人员使用肉眼观察方法和逐步人员控制的程序、秒表等等而进行的这些测试无法与编程协议的及时性和准确性相比。可从控制室远程启动功能测试；由测试的预定周期启 动而自动启动，例如根据安装在安全逻辑运算器上的程序而在指定时间和日期按月启动；或由现场人员使用按钮264启动。
SLS260包括预编程诊断测试集作为协议，其对用于出油管线保护的所有最终元件（包括所有ESP230和相关VSC240和在生产联箱处的ZV220）在线进行。本发明的系统和方法提供完整系统（包括每个井口子系统202内的ESP230，共同生产联箱处的ZV220、ZV220上游的多个传感器252、254和256和ZV220下游的传感器270）的端到端功能安全检查。此外，也可以在功能测试期间测试SLS260自身，因为已验证SLS从传感器接收信息并对最终元件命令行动的能力。
在井口的场所启动功能测试时，例如，用按钮或其它开关手动启动，或从远程位置电子启动，致动器222接收信号以开始关闭阀门220。SLS260开始ZV220从开启位置到测试位置的受控部分冲程。由跨ZV220测量的压力差验证所述测试位置。在阀门从全开位置移动时由开关224传输信号。
当ZV220正从开启位置行进到测试位置时，由SLS260收集并存储阀门响应数据（位置相对时间）。已知为阀门特征的这个数据可用于诊断可指示性能退化和潜在故障的阀门性能上的变化。如果阀门未能移动或指示延迟过度，那么由SLS260启动警报并且例如使用局部故障指示器266和ZV故障指示灯局部告示，以指示所述系统未通过功能测试。
当ZV220逼近如由SLS260内测量的所开发的压力差（例如，由压力传感器250与压力传感器270之间测量的压力上的差）而验证的测试位置时，压力传感器250将指示生产联箱中压力上的增加，因为每个ESP230现在抵靠部分关闭的ZV220而运行。此外，对于跨ZV220的压力差上的增加，使用在部分关闭的阀门220下游的压力传感器270监视压力，以验证适当的阀门座和阀门杆位置。
一旦达到“最终”阀门冲程限制，由SLS260启动预定测试周期，在此期间监视压力增加。监视来自压力传输器252、254、256的信号以检测压力增加。
当检测到预定压力值或增加时，SLS260将发送命令到VSC240以减小每个井内的ESP230的速度。注意，在开始ESP减速序列之前在SLS260内记录每个ESP230的正常操作压力。一旦给出第一增加ESP速度减小命令，传输指示每个井ESP VSC230响应的验证信号。如果有任何井ESP VSC230未能响应，那么中止测试，并且随着SLS260面板上包括故障指示器231之一而识别所述井ESP。如果在生产联箱内没有检测到压力减小，那么中止测试，并启动“测试失败”警报。在这个测试协议中，验证ZV“紧密关断”是不必要的。然而，在程序中采取行动和在上游管道中开发压力上的增加的能力是安全应用本发明的足够的功能测试。
一旦ZV220达到“测试”位置，且成功检测到出油管线压力增加，SLS260发送命令信号到每个ESP可变速控制器240以使ESP230的速度斜向下降。在某些实施方案中，这个命令信号对于每个VSC240同时发送，并指定相同的斜向下降速率增量。在继续减小ESP230的速度之前，验证每个VSC240响应来自SLS260的最初斜向下降增量。SLS260开始输出到ESP VSC240，在预定时间段上进行增加的速度减小，以基于从压力传输器252、254和256接收的数据而检测线214上的压力。如果在分配的时间期间没有检测到压力上的减小，或当达到最小ESP速度限制时，SLS260将使VSC240返回到正常操作速度，开启ZV220，并启动“测试失败”警报。对每个VSC240和面板安装的故障指示器231使用诊断协议，现场技师可以确定在失败的系统测试期间哪个VSC240没有响应，并采取矫正行动。
如果检测到满足或超过预定义目标的压力减小，那么VSC240被认为已通过功能测试，包括验证所述VSC240正适当地响应于来自SLS260的命令的事实。因此，所述测试方法包括减小泵速度、检 测在部分关闭的ZV220上游的压力降以及使每个ESP230的泵速度返回到正常的能力。
在验证生产联箱压力降超过所述预定义目标之后，SLS260将传输信号以使部分关闭的ZV220返回到全开位置。对ZV220提供预定时间段以开始从部分关闭的测试位置移动。如果在所述时间段过去之前ZV220未能移动，那么SLS260将例如经由ZV故障指示器221而发出故障警报，且所有ESP230将保持在减小的测试速度。
当SLS260从限制开关222和/或ZV智能阀门控制器接收指示ZV220已从部分关闭的测试位置移动到开启位置的信号时，信号传输到可变速控制器240以使ESP230的速度斜向上升以提供如由压力传输器270验证的所需正常操作出油管线压力。对所有VSC240作出检查，以验证每个控制器返回到在测试序列开始时记录的正常操作速度。
因而，使用SLS260的协议，测试组成安全仪器化系统（SIS）的所有组件，包括压力传感器和多样化的输出，例如，ZV220和VSC240。此外，也可以在功能测试期间测试SLS260自身，因为已验证SLS从传感器接收信息并对最终元件命令行动的能力。
在本发明的系统和程序的某些实施方案中，不需要测量ESP230的性能特性，例如，效率、流速等等。实际上，是ESP230对从SLS260传输的编程信号的整体响应（例如，生产联箱内感测的压力）决定了安全系统的状况。个别ESP VSC速度反馈优选地仅用作在线功能测试序列中的“安全相关”诊断参数。用ZV220上游的“安全关键”压力传输器250感测出油管线压力。来自压力传感器250的信号传输到SLS260以确定泵230是否在可接受限制内响应于来自SLS260的命令信号。
在ZV部分冲程测试或泵速度斜向测试期间产生安全需求信号的情况中，紧急关停跳闸信号将覆盖测试序列协议并将每个泵230带入 完全停止，并使ZV220冲入全关位置。
应理解，局部控制面板上的故障指示器将在相关设备未能在功能测试序列期间适当运转的情况下提供警报，并在安全逻辑运算器的存储器中寄存带时戳的故障。随着ZV220移动到“测试”位置而缺乏由252、254和256检测的压力增加，或在已将泵速度的减慢发信号给每个VSD240之后缺乏压力减小，所诊断和显示的故障将包括个别井的ESP VSC（缺乏对SLS需求的响应时）。其它诊断包括阀门从开启或部分关闭的测试位置的行进超过预定义时间限制的延迟。
如果由SLS260接收紧急关停信号，例如由于紧急关停信号是由在场人员通过按钮262的跳闸，或经由有线或无线传输，那么立即覆盖安全和故障测试的进行，且SLS260发送信号以减小每个ESP230的速度以完全停止并完全关闭ZV220。在某些实施方案中，提供紧急ESP关断开关以中断对ESP230的电力。
在额外实施方案中，ESP可变速驱动器240包括在紧急关停程序中，使得每个ESP230的速度被减慢到完全停止的点，而不是对ESP和VSC中断电力。这通过简单切断电力而减小了泵230上可能出现的任何不利影响的可能性。
此外，在紧急关停状况期间，安全逻辑运算器260提供输出到常规井口关闭系统，其经由安装在每个井口处的SSV阀门致动器274和SSSV致动器282而提供积极的井的个别隔离。
SLS260也被编程以辨识单个传感器252、254、256或270的缺陷或故障，并经由压力传感器指示器251或压力传感器指示器271之一而警示维护人员，例如，可听和/或可视警报、给操作人员的文本消息或其它已知安全程序。在任何这些时间期间，如当传感器处在已知故障模式时，系统转换为已选择的二取一协议。
此外，SLS260被编程以在功能安全测试期间接收和记录关于选 自ZV、压力传感器、每个ESP和每个VSC的一个或多个组件的预定性能特性的数据。所述一个或多个组件的性能特性通过SLS260而与现有标准比较。比较数据可被显示和/或传输到中央控制室。
现在参考图4，系统200包括多个井口子系统202、102和102’，其通常连接到共同干线以将油/气运输到油气分离厂（GOSP）104。井口子系统202连接到共同联箱208，例如，如参考图3所述。包括SLS、压力传输器和ZV的高完整性保护系统206定位在共同联箱208的下游。
如参考图3所述，在井与HIPS206的ZV之间使用高压额定的管道，且在HIPS206的ZV的下游使用常规管道，其以小于最大顶端ESP阻挡排放压力的压力额定，且适于运输和分配产物。
此外，也可以提供井口子系统102，每个井口子系统102包括与其相关的HIPS106，例如，包括如图1中所示的SLS、压力传输器和SSV。在某些系统200中，如在所属领域一般技术人员的认识之内，虽然这些井口可以使用其它保护和/或安全系统，但是提供没有示出相关HIPS106的额外井口子系统102’。
由本文中所述的安全逻辑运算器实行的各种协议和预编程诊断测试集可在编程的计算机媒体中作为模块实施。图5中示出计算机系统300的示例性方框图，本发明的模块可通过其实施。计算机系统300包括处理器302，如中央处理单元，输入/输出界面304和支持电路306。在某些实施方案中，在计算机300需要直接的人机界面时，也可以提供显示器308和输入设备310，如键盘、鼠标或指针。显示器308、输入设备310、处理器302和支持电路306示出为连接到总线312，其也连接到存储器314。存储器314包括程序存储存储器316和数据存储存储器318。注意，虽然计算机300描绘有直接的人机界面组件显示器308和输入设备310，但是模块的编程和数据的输出例如可以替代地在界面304上完成，其中计算机300连接到网络，并且 在另一相关的计算机上或经由可拆卸的输入设备（如已知为界面可编程逻辑控制器）进行编程和显示操作。
每个程序存储存储器316和数据存储存储器318可包括易失性（RAM）和非易失性（ROM）存储器单元，并且也可以包括硬盘和备份存储容量，并且程序存储存储器316和数据存储存储器318两者可在单个存储器设备中体现或在多个存储器设备中单独体现。程序存储存储器316储存用于实行本文中所述的协议和诊断测试集的模块。数据存储存储器318例如存储功能测试期间产生的数据，如由本发明的一个或多个模块产生的阀门特征数据和时间标记的故障数据。
应了解，计算机系统300可以是任何计算机，如个人计算机、小型机、工作站、大型机、专用控制器，如可编程逻辑控制器或其组合。虽然出于例证的目的示出计算机系统300，如单个计算机单元，但是所述系统可包括一组/机房的计算机，其可取决于处理负荷和数据库大小而定规模。
计算机设备300通常支持例如存储在程序存储存储器316中并由处理器302从易失性存储器执行的操作系统。根据本发明的一个实施方案，操作系统与含有指令的一个或多个模块互动以将设备300界面连接到压力传感器、紧急隔离阀门或安全关断阀门（SSV）和最终元件。
在本发明的系统和程序中，不需要测量泵的性能特性，例如效率、流速等等。相反，是泵对从安全逻辑运算器传输的编程信号的整体响应决定了安全系统的状况。个别ESP VSC速度反馈仅用作功能测试序列中的“安全相关”诊断参数。用在系统中的SSV上游的（其中高完整性保护系统与具有ESP的单个井相关）安全关键压力传输器感测出油管线压力，或在与每个井具有ESP的多个井相关的高完整性保护系统中的生产联箱内的ZV上游感测。来自压力传感器的信号传输到安全逻辑运算器以确定所述泵或多个泵是否在可接受限制内 响应于来自安全逻辑运算器的命令信号。
从上文的描述应理解，系统验证传感器检测出油管线压力变化、逻辑运算器监视这些信号、ESP可变速驱动控制器减小泵的速度，以及SSV或ZV将油/气从下游出油管线网络隔离的正常运转。在本发明的系统中，ZV致动器的一个实施方案是具有弹簧复位的电动防故障设备。由适当操作最终元件，并通过经由专用传感器监视压力变化而验证安全逻辑运算器的正常运转。
如果检测到阀门、泵速度控制器或传感器的故障，那么警示人员，并在没有安全或操作上的不利影响的情况下可采取适当步骤以执行所需维护。在多个ESP井应用中，个别井ESP VSC反馈提供每个ESP VSC在在线功能测试期间响应的验证。最重要的是，本发明提供在测试协议期间没有中断通过出油管线的油/气生产的情况下可完全在线测试的HIPS的安全仪器系统（SIS），并且如果成为必要，其可立即响应以关闭ESP和SSV或ZV。
在某些实施方案中，本发明的系统由工厂建造并测试，并且为了便于在现场模块化安装，可与流管道系统的输入和输出上的凸缘连接撬装。统一使用相同设计也具有在对已安装的模块化单元的寿命执行例行系统安全测试时减小操作和维护人员的负担的优点。
因此本发明提供一种井口高完整性保护系统，如果下游阻挡阀门关闭，其保护连接到井口的出油管线免受过压。在本发明的系统中，压力源是井下电潜泵或ESP，其在井的顶端（地表）压力减小到所述井将不再“自由流动”或顶端压力不足以将油/气运输到位于远离生产井口位置的油气分离厂（GOSP）的点时使用。
已在上文和附图中描述本发明的方法和系统；然而，对于所属领域一般技术人员，修改将是显然的，并且本发明的保护范畴由下文的权利要求所定义。
Claims (23)
1.一种用于安全测试连接到被利用来分配天然气和/或石油的流体流的多个井口管道出油管线的干线仪器化保护系统的自动化系统，所述多个井口管道出油管线的至少一个井口管道出油管线由井下电潜泵(ESP)加压，所述自动化系统包括：
a.多个井口管道出油管线的共同联箱；
b.紧急隔离阀门(ZV)，其定位在所述共同联箱下游的干线中；
c.预编程安全逻辑运算器(SLS)，其用于进行安全测试协议并电子地记录结果，并且用于发出紧急关停信号；
d.至少一个压力传感器，其用于测量所述ZV上游的所述共同联箱中的内部干线压力；和至少一个压力传感器，其用于测量所述ZV下游的所述内部干线压力；
e.阀门致动器，其用于响应于测试启动信号而部分关闭所述ZV，和响应于由所述SLS传输的紧急关停信号而关闭所述ZV，以及响应于由所述SLS传输的信号而开启所述ZV；和
f.可变速驱动控制器，其可操作地连接到每个ESP和所述SLS，以基于来自所述SLS的增加的速度减小/增加命令而改变所述ESP的速度，以从而改变所述出油管线中的流体压力，并且用于在正常操作期间和系统测试期间将所述ESP的速度反馈提供给所述SLS。
2.根据权利要求1所述的系统，其还包括信号传输阀门致动器限制开关或智能阀门控制器，其可操作地连接到所述ZV并与所述SLS通信；和警报，如果在由所述SLS传输信号到所述ZV以开始开启或关闭后的预定时间段过去之后，所述致动器限制开关或智能阀门控制器没有发出信号，那么所述警报被致动。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述ZV设有带正向弹簧复位的电操作防故障致动器。
4.根据权利要求1所述的系统，其中每个ESP的所述可变速驱动控制器被调适用来响应于来自所述SLS的紧急关停信号而将相关所述ESP的速度减小到停止的点。
5.根据权利要求1所述的系统，其还包括紧急ESP关断开关，用于响应于来自所述SLS的紧急关停信号而中断每个ESP的电力。
6.根据权利要求1所述的系统，其中到达并包括所述共同联箱的所述井口管道出油管线和所述干线管道额定为对应于最大井口关井压力的最大操作压力。
7.根据权利要求1所述的系统，其包括可操作地连接到所述SLS的三个传压传感器，其中通过以三取二协议选择所述传感器信号阀门而确定所述共同联箱中的压力。
8.根据权利要求6所述的系统，其包括警报，如果由所述SLS处理的所述压力传感器信号的值变化多于预定值，那么所述警报被致动。
9.根据权利要求1所述的系统，其包括用于将优先于处理中的任何有效安全测试的覆盖性紧急关停信号独立地传输到每个ESP的构件，借此响应于所述紧急关停信号关停每个ESP。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述SLS被编程以基于如从所述用于测量所述ZV上游的所述共同联箱中的内部干线压力的至少一个压力传感器和用于测量所述ZV下游的所述内部干线压力的至少一个压力传感器所传输的所述出油管线压力而发出控制信号到所述ZV和每个可变速驱动控制器。
11.根据权利要求2所述的系统，其包括构件，所述构件用于在由所述SLS传输信号到所述ZV以开始关闭或开启周期后的预定时间段内，在由所述多个传感器传输的所述多个井口管道出油管线没有压力变化时致动所述警报。
12.根据权利要求1所述的系统，其中还在系统测试期间出于故障诊断指示的目的而由所述SLS使用来自个别可变速控制器的反馈。
13.一种用于连接到多个井口管道出油管线的干线仪器化保护系统的安全和故障测试的方法，所述出油管线载送天然气和/或石油且每个由井下电潜泵(ESP)加压，所述干线配备有紧急隔离阀门(ZV)，所述方法包括：
a.在所述ZV上游的所述干线上提供至少一个压力传感器，并且在所述ZV下游的所述干线上提供至少一个压力传感器；
b.对每个ESP提供可变速控制器(VSC)以调整所述ESP的速度；
c.提供编程的安全逻辑运算器(SLS)，其受控地与所述ZV和每个ESP的每个可变速控制器通信，并且接收和记录由所述压力传感器传输的数据；
d.通过将信号传输到所述ZV以基于跨所述阀门进行的压力差测量而开始移动到其部分关闭的位置而启动来自所述SLS的安全和故障测试；
e.监视从所述压力传感器接收的压力数据；
f.将信号从所述SLS传输到每个VSC以响应于内部出油管线压力的预定增加而减小每个ESP的速度；
g.一旦启动预定义的减速增量，就将ESP VSC速度反馈传递到所述SLS以识别在所述系统测试期间未能响应于所述SLS的任何个别井ESP VSC；
h.从所述SLS传输信号以将所述ZV移动到其全开的位置；和
i.从所述SLS传输信号到每个VSC以响应于干线压力数据而增加所述ESP的速度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中在所述ZV上游提供多个压力传感器。
15.根据权利要求14所述的方法，其中来自所述ZV上游的所述多个压力传感器的数据由所述SLS选择。
16.根据权利要求13所述的方法，其还包括
在所述安全测试期间接收和记录关于选自所述ZV、压力传感器、每个ESP和每个VSC的一个或多个组件的预定性能特性的数据，
将各自组件的性能特性与现有标准比较，和
提供所述比较数据的显示和/或将所述比较数据传输到中央控制室。
17.根据权利要求13所述的方法，其包括响应于由所述SLS接收的紧急信号而终止所述安全和故障测试，并且同时传输信号以将所述ZV移动到其全关位置并关停每个ESP。
18.根据权利要求13所述的方法，其包括在传输所述SLS信号以部分关闭所述ZV之后干线压力没有增加的情况下启动故障测试警报。
19.根据权利要求13所述的方法，其包括如果在传输所述SLS信号之后干线压力没有减小，那么启动故障测试警报以在步骤f中减小每个ESP的速度，以及在局部控制面板上启动故障指示器，其识别系统测试期间没有响应于所述安全逻辑运算器的规定需求的任何个别ESP VSC。
20.根据权利要求13所述的方法，其包括如果在传输所述信号以开启所述ZV之后干线压力没有减小，那么将关停信号从所述SLS传输到每个ESP。
21.根据权利要求13所述的方法，其还包括；
对所述ZV提供信号传输阀门致动器限制开关和智能阀门控制器，其将全开、全关信号和连续的阀门位置传输到所述SLS；
当信号被传输以关闭和/或开启所述ZV时在所述SLS中启动时钟；和
如果在从所述开启位置或从所述部分关闭的测试位置移动的预定时间段之后没有由所述限制开关发信号的移动，那么启动故障测试警报和ZV故障。
22.根据权利要求14所述的方法，其包括监视由所述SLS接收的压力数据的变化，并且如果来自所述压力传感器之一的数据在对比于所述ZV上游的其它压力传感器的数据时差超过预定值，那么启动故障警报。
23.根据权利要求6所述的系统，其中所述自动化系统下游的所述井口管道出油管线额定为比所述最大井口关井压力低的压力。
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