CN103850665A - 关闭水下流体开采井 - Google Patents
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Abstract
一种水下井的开采控制系统包括：第一电操作部件（16），用于供应第一液压流体，用于打开井的第一控制阀（18）；第二电操作部件（22），用于与所述第一流体相比以更高的压力供应第二液压流体，以打开井的另外的控制阀（23）；电子电路（SEM1），用于提供电力，用于操作所述第一和第二部件；以及用于控制由于来自所述电子电路的电力损失而关闭所述控制阀的顺序的部件。该控制部件包括：电力存储部件（4）；响应于来自所述电子电路的所述电力损失的检测部件（9）；以及与所述检测部件耦合用于使用来自所述存储部件的电力以在关闭所述第一控制阀之后使所述另外的控制阀对一定时期保持打开并且在所述时期后关闭它的部件（7，8）。
Description
技术领域
本发明涉及关闭水下流体开采井。
背景技术
当对于水下流体开采井（例如水下烃类开采井）失去电力时，该井关闭。目前，当失去电力时，在具有电操作液压倾泄阀的海底控制模块上，所有阀立刻关闭，因为流体在该阀关闭时流过，这可能导致对表面控制的表面下安全阀的损坏。对该问题的解决方案是在关闭高压阀前首先关闭低压阀，从而切断开采流体流，但是这样的顺序在没有复杂的液压排序的情况下无法被控制。目前，对于定位在距上部系统短距离处的海底油井，该问题可以通过使具有低压液压供应、接着是高压供应的脐带电缆排放而解决，并且对于较长偏移解决方案，已经采用复杂的液压排序，其使用限流器以尝试比低压系统持续更久地保持高压系统压力。
发明内容
根据本发明，从一个方面提供有水下井的开采控制系统，其包括：
第一电操作部件，用于供应第一液压流体，用于打开井的第一控制阀；
第二电操作部件，用于与所述第一流体相比以更高的压力供应第二液压流体，用于打开井的另外的控制阀；
电子电路，用于提供电力，用于操作所述第一和第二部件；以及
用于控制由于来自所述电子电路的电力损失而关闭所述控制阀的顺序的部件，所述控制部件包括：
电力存储部件；
响应于来自所述电子电路的所述电力损失的检测部件；以及
与所述检测部件耦合用于使用来自所述存储部件的电力以在关闭所述第一控制阀之后使所述另外的控制阀对一定时期保持打开并且在所述时期后关闭它的部件。
典型地，所述电力存储部件由来自所述电子电路的电力充电。
所述电子电路典型地包括在井的树处在海底控制模块中的至少一个海底电子模块。
典型地，所述存储部件和与所述检测部件耦合的所述部件在所述海底控制模块中。
所述第一电操作部件可以包括第一方向控制阀，所述第二电操作部件包括第二方向控制阀。
典型地，所述检测部件包括响应于由所述第一电操作部件供应的液压流体的压力的部件。
所述第一控制阀典型地包括开采流体控制阀。
所述另外的控制阀典型地包括表面控制的表面下安全阀。
该系统可以是这样的，响应于所述第一控制阀的关闭使第一液压流体从其处排放、并且响应于所述第二控制阀的关闭使所述第二液压流体从其处排放。在该情况下，所述第一液压流体可以从方向控制阀供应给所述第一电操作部件，该流体从所述第一控制阀的排放经由该方向控制阀而发生，所述第二液压流体从另一个方向控制阀供应给所述第二电操作部件，该流体从所述第二控制阀的排放经由该另一个方向控制阀而发生。
根据本发明，从另一个方面提供有关闭水下井的开采控制系统的方法，该系统包括：
第一电操作部件，用于供应第一液压流体，用于打开井的第一控制阀；
第二电操作部件，用于与所述第一流体相比以更高的压力供应第二液压流体，用于打开井的另外的控制阀；
电子电路，用于提供电力，用于操作所述第一和第二部件；以及
电力存储部件，该方法包括：
响应于来自所述电子电路的所述电力损失，通过使用来自所述存储部件的电力以在关闭所述第一控制阀之后使所述另外的控制阀对一定时期保持打开并且在所述时期后关闭它来控制由于来自所述电子电路的电力损失而关闭所述控制阀的顺序。
提供一种水下井的开采控制系统，其包括：
第一电操作部件，用于供应第一液压流体，用于打开所述井的第一控制阀；
第二电操作部件，用于与所述第一流体相比以更高的压力供应第二液压流体，用于打开所述井的另外的控制阀；
电子电路，用于提供电力，用于操作所述第一和第二部件；以及
用于控制由于来自所述电子电路的电力损失而关闭所述控制阀的顺序的部件，所述控制部件包括：
电力存储部件；
响应于来自所述电子电路的所述电力损失的检测部件；以及
与所述检测部件耦合用于使用来自所述存储部件的电力以在关闭所述第一控制阀之后使所述另外的控制阀对一定时期保持打开并且在所述时期后关闭它的部件。
优选的，所述电力存储部件由来自所述电子电路的电力充电。
优选的，所述电子电路包括在井的树处在海底控制模块中的至少一个海底电子模块。
优选的，所述存储部件和与所述检测部件耦合的所述部件在所述海底控制模块中。
优选的，所述第一电操作部件包括第一方向控制阀并且所述第二电操作部件包括第二方向控制阀。
优选的，所述检测部件包括响应于由所述第一电操作部件供应的液压流体的压力的部件。
优选的，所述第一控制阀包括开采流体控制阀。
优选的，所述另外的控制阀包括表面控制的表面下安全阀。
优选的，响应于所述第一控制阀的关闭，第一液压流体从其处排放，并且响应于所述第二控制阀的关闭，所述第二液压流体从其处排放。
优选的，所述第一液压流体从方向控制阀供应给所述第一控制阀，该流体从所述第一控制阀的排放经由所述方向控制阀而发生，并且所述第二液压流体从另一个方向控制阀供应给所述第二电操作部件，该流体从所述第二控制阀的排放经由所述另一个方向控制阀而发生。
提供一种关闭水下井的开采控制系统的方法，所述系统包括：
第一电操作部件，用于供应第一液压流体，用于打开所述井的第一控制阀；
第二电操作部件，用于与所述第一流体相比以更高的压力供应第二液压流体，用于打开所述井的另外的控制阀；
电子电路，用于提供电力，用于操作所述第一和第二部件；以及
电力存储部件，所述方法包括：
响应于来自所述电子电路的电力损失，通过使用来自所述存储部件的电力以在关闭所述第一控制阀之后使所述另外的控制阀对一定时期保持打开并且在所述时期后关闭它来控制由于来自所述电子电路的所述电力损失而关闭所述控制阀的顺序。
优选的，所述电力存储部件由来自所述电子电路的电力充电。
优选的，所述电子电路包括在井的树处在海底控制模块中的至少一个海底电子模块。
优选的，所述第一电操作部件包括第一方向控制阀并且所述第二电操作部件包括第二方向控制阀。
优选的，来自所述电子电路的所述电力损耗从由所述第一电操作部件供应的液压流体的压力检测。
优选的，所述第一控制阀包括开采流体控制阀。
优选的，所述另外的控制阀包括表面控制的表面下安全阀。
优选的，响应于所述第一控制阀的关闭，第一液压流体从其处排放，并且响应于所述第二控制阀的关闭，所述第二液压流体从其处排放。
优选的，所述第一液压流体从方向控制阀供应给所述第一电操作部件，该流体从所述第一控制阀的排放经由所述方向控制阀而发生，并且所述第二液压流体从另一个方向控制阀供应给所述第二电操作部件，该流体从所述第二控制阀的排放经由所述另一个方向控制阀而发生。
附图说明
图1示意地图示根据本发明的实施例的井控制系统的相关部分。
具体实施方式
参考图1，两个海底电子模块（SEM）1和2容置在海底控制模块内，该海底控制模块安装在典型的井树上。模块1和2外部（但在压力隔离的容器中的海底控制模块内部）的额外的排序的关闭模块3包含可再充电电池5和电子印刷电路卡5。后者携带充电电路6来对电池5充电，该电池5连接到电力供应单元（PSU）7，其对中央处理器单元（CPU）8供电，该中央处理器单元（CPU）8包括闪速存储器、适于接受来自压力开关9、10和11的输入的接口以及对于线路12的接口，用于提供电信号来打开方向控制阀（DCV）13。电池4由来自海底电子模块1或海底电子模块2的充电电路6经由供应线（典型地24V）14或15充电，电池4还在正常操作条件下对电力供应单元7供应电力。
标号16和17指示用于将来自低压合并（LPC）源的低压液压动力分别供应给开采主阀（PMV）18和开采翼阀（PWV）19的液压锁定方向控制阀，阀16和17的输出处的液压分别由压力开关9和10检测。方向控制阀16和17由来自海底电子模块1的线路20A和21A或来自海底电子模块2的线路20B和21B上的相应电使能脉冲打开，并且在正常操作中随后被液压锁定。
标号22指示用于将来自高压合并（HPC）源的高压液压动力供应给表面控制的表面下安全阀（SCSSV）23的液压锁定方向控制阀，阀22的输出处的液压由压力开关11检测。在正常操作中，方向控制阀22由来自海底电子模块1的线路24A或来自海底电子模块2的线路24B上的电使能脉冲打开，随后保持液压锁定。
标号25指示用于将来自低压合并源的低压液压流体供应给阀16和17的方向控制阀，在正常操作中它通过来自海底电子模块1的线路26A或来自海底电子模块2的线路26B上的电信号而保持打开并且在它的关闭位置中使流体从源向低压（LP）回路排放。方向控制阀13在打开时将来自高压合并源的液压动力供应给阀22，在正常操作中它通过来自线路27（来自海底电子模块1）或来自线路28（来自海底电子模块2）的电信号经由中央处理器单元8和来自后者的线路12而保持打开。在它的关闭位置中，阀13使液压流体从高压合并源向高压（HP）回路排放。
在正常操作期间，关闭低压操作的开采流体流阀（即，开采主阀18和开采翼阀19）的控制通过控制液压锁定的阀16和17以及阀25而从海底电子模块1或海底电子模块2实现。后者使对于阀18和19的液压动力供应从低压合并液压动力源切换到低压回路。来自海底电子模块1的线路27或来自海底电子模块2的线路28上的电信号从低到高的转变使阀13打开，从而实现对液压锁定阀22的高压合并液压动力，该液压锁定阀22然后可以由海底电子模块1或海底电子模块2以正常方式（即，经由线路24A或24B）控制。来自海底电子模块1或海底电子模块2的电信号从高到低的转变在它们的电力仍然可用时将导致阀13被驱动到关闭或排放位置，即，允许阀23的液压致动器排放。注意，合并的低压和高压液压源产生于独立双源，它们合并在海底控制模块内。
在对于海底电子模块1和2两者都存在电力故障的情况下，关闭模块3的定时顺序生效（由电池4供电）。在对海底控制模块1和2失去电力时，阀16、17和25将关闭到它们的排放位置，从而允许开采流体阀18和19关闭并且排放到低压回路。因为方向控制阀22被液压锁定（因为排放方向控制阀13保持供电（在来自电池4的电力下由中央处理器单元8），从而防止液压流体从阀23排放），表面控制的表面下安全阀23将保持打开。在初始期后，如果压力开关9和10所响应的压力已经跌到中央处理器单元8中的逻辑中设置的阈值以下，从而指示开采流体流阀18和19被关闭，则方向控制阀13被中央处理器单元8关闭，从而允许阀23排放到高压回路并且从而在没有损坏的情况下关闭（因为开采流先前已经被停止）。压力开关11向中央处理器单元8提供阀23状态的确认。在第二时间时期后，不管来自压力开关9，10和11的响应如何，作为安全预防，方向控制阀13关闭。典型地，该顺序由中央处理器单元8从存储在其闪速存储器中的软件产生，该软件还可以测量并且报告电池4的充电状态。为了提供控制回路的安全实现，关闭模块3内的电子器件和软件以实现SIL1等级的目标来设计。
本发明的实施例可以使用阀门位置检测器或压力换能器而不是压力开关来改变。可以使用双电池，一个在充电同时另一个待用。根据系统要求，阀13可以是用于降低功耗的液压锁定方向控制阀。
使用本发明的优势
优势是在对井出现电力故障时，对表面控制的表面下阀的潜在损坏可以通过受控的关闭来防止，这特别能适用于定位在距上部控制系统长偏移处的油田开发。
Claims (10)
1.一种水下井的开采控制系统，包括：
第一电操作部件，用于供应第一液压流体，用于打开所述井的第一控制阀；
第二电操作部件，用于与所述第一流体相比以更高的压力供应第二液压流体，用于打开所述井的另外的控制阀；
电子电路，用于提供电力，用于操作所述第一和第二部件；以及
用于控制由于来自所述电子电路的电力损失而关闭所述控制阀的顺序的部件，所述控制部件包括：
电力存储部件；
响应于来自所述电子电路的所述电力损失的检测部件；以及
与所述检测部件耦合用于使用来自所述存储部件的电力以在关闭所述第一控制阀之后使所述另外的控制阀对一定时期保持打开并且在所述时期后关闭它的部件。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述电力存储部件由来自所述电子电路的电力充电。
3.如权利要求1或2所述的系统，其中，所述电子电路包括在井的树处在海底控制模块中的至少一个海底电子模块。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述存储部件和与所述检测部件耦合的所述部件在所述海底控制模块中。
5.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述第一电操作部件包括第一方向控制阀并且所述第二电操作部件包括第二方向控制阀。
6.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述检测部件包括响应于由所述第一电操作部件供应的液压流体的压力的部件。
7.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述第一控制阀包括开采流体控制阀。
8.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述另外的控制阀包括表面控制的表面下安全阀。
9.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，响应于所述第一控制阀的关闭，第一液压流体从其处排放，并且响应于所述第二控制阀的关闭，所述第二液压流体从其处排放。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述第一液压流体从方向控制阀供应给所述第一控制阀，该流体从所述第一控制阀的排放经由所述方向控制阀而发生，并且所述第二液压流体从另一个方向控制阀供应给所述第二电操作部件，该流体从所述第二控制阀的排放经由所述另一个方向控制阀而发生。
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