CN107532462A - Bop控制系统和相关方法 - Google Patents
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Abstract
本BOP控制系统的一些实施例包括系统控制器，其被配置成通过向从与第一BOP功能相关联的一个或多个可用功能性路径中选择的功能性路径的一个或多个节点传送一个或多个命令来致动所述第一BOP功能，每个节点包括被配置成响应于接收自所述系统控制器的命令而致动的可致动组件，每个节点具有被配置成捕获与所述组件的致动相对应的第一数据集的一个或多个传感器以及处理器，所述处理器被配置成分析所述第一数据集以确定所述组件的剩余使用寿命和/或将所述第一数据集与对应于所述组件的致动的仿真的第二数据集进行比较。
Description
相关申请的交叉引用
本申请主张对2015年2月15日提交的美国临时申请号62/116,541和2015年4月2日提交的62/142,422的优先权，在不放弃权利要求的情况下具体地地将它们通过引用并入到本文中。
背景
1. 技术领域
本发明一般涉及防喷器控制系统，并且更具体地、但不以限制的方式涉及包括分布式预测和/或诊断能力的防喷器控制系统。
2. 背景技术
防喷器（BOP）是通常以冗余方式成堆安装的一种机械设备，其用于密封、控制和/或监视油井和气井。通常，防喷器包括数个设备，诸如例如活塞（ram）、环形（annular）、贮液器（accumulator）、测试阀门、失效保护阀门、压井管线和/或阻流管线和/或阀门、立管单根、液压连接器和/或类似的，其中的许多可以是液压致动的。
BOP操作事件可以解释针对深水钻探设备的大约50%的装备相关的非生产性停机时间（NPT）。在此类BOP操作事件之中，大约55%可能与BOP控制系统中的失灵有直接关系。
通常，BOP和BOP控制系统（“BOP系统”）是基于大量的反复试验来予以操作和维护的。例如，在典型的BOP系统中，操作者可能需要练习关于特定的BOP系统组件何时应经受维护、被更换和/或类似的一定程度上的主观判断。虽然针对特定组件可能存在维护计划和其它系统要求，但是这些计划和要求通常是在所述组件已被设计和/或实施之后才开发的。因此，在一些实例中，组件可能被维护不足和/或超过其使用寿命地被实施而导致组件失效，并且在其它实例中，组件可能被不必要地维护和/或更换而增加了操作成本和/或呈现出自诱发的和/或过早的组件失效的风险。此外，在BOP系统组件失效的情况下，此类现有BOP系统通常要求代价高昂的NPT以便在消除法的过程中充分地识别失效组件——有时需要将BOP抽出到地面。
近来，一些BOP系统并入了有限的组件监视和报告能力。然而，此类渐进式改进未能满足BOP系统可用性、可靠性和容错性的重要性，特别是在处理安全性关键的BOP功能时。
现有的BOP系统（包括具有有限的组件监视和报告能力的BOP系统）还可能未能考虑BOP系统的操作条件（例如，所述系统是否正在建造中、是否正在钻孔、是否正在生产和/或类似的）。此类操作条件可能在做出关于BOP系统组件的恰当确的操作和/或维护选择时扮演决定性角色。
发明内容
通过被分布到各自包括BOP系统组件的一个或多个节点的预测和/或诊断能力，本BOP控制系统的一些实施例被配置成最大化系统可用性（例如，通过监视一个或多个BOP系统组件的降级、预期所述一个或多个BOP系统组件的失效和/或类似的）。本BOP控制系统的一些实施例通过被分布到一个或多个节点的预测和/或诊断能力被配置成最大化系统可靠性和/或系统容错性，所述一个或多个节点各自包括BOP系统组件、冗余硬件（例如，用于实现相同或类似结果的两个或更多个冗余BOP系统组件和/或两个或更多个冗余BOP功能，诸如例如，各自具有被配置成密封相同井身的封闭功能的两个或更多个活塞类BOP）、用于致动相同BOP功能的两个或更多个冗余功能性路径，和/或类似的。
本BOP控制系统的一些实施例包括：系统控制器，其被配置成通过向从与第一BOP功能相关联的一个或多个可用功能性路径中选择的功能性路径的一个或多个节点传送一个或多个命令来致动所述第一BOP功能，每个节点包括被配置成响应于接收自所述系统控制器的命令而致动的可致动组件，每个节点具有被配置成捕获与所述组件的致动相对应的第一数据集的一个或多个传感器以及处理器。
本BOP控制系统的一些实施例包括：系统控制器，其被配置成通过向从与第一BOP功能相关联的至少两个功能性路径中选择的功能性路径的一个或多个节点传送一个或多个命令来致动所述第一BOP功能；每个节点包括被配置成响应于接收自所述系统控制器的命令而致动的可致动组件，每个节点具有被配置成捕获与所述组件的致动相对应的第一数据集的一个或多个传感器；以及处理器，其被配置成分析所述第一数据集以确定所述组件的剩余使用寿命；并且向所述系统控制器传送所述组件的剩余使用寿命；其中，所述系统控制器被配置成至少部分地基于所述功能性路径的所述一个或多个节点中的至少一个节点的剩余使用寿命来向所述至少两个功能性路径中的每一个功能性路径分配风险等级；以及至少部分地基于所述至少两个功能性路径中的每一个功能性路径的所述风险等级来识别所述至少两个功能性路径中用于致动所述第一BOP功能的至少一个功能性路径。
本BOP控制系统的一些实施例包括：系统控制器，其被配置成通过向从与第一BOP功能相关联的一个或多个功能性路径中选择的功能性路径的一个或多个节点传送一个或多个命令来致动所述第一BOP功能；每个节点包括被配置成响应于接收自所述系统控制器的命令而致动的可致动组件，每个节点具有被配置成在所述组件的致动期间捕获至少两个感测值的一个或多个传感器以及处理器，所述处理器被配置成从所述一个或多个节点中的至少一个节点接收所述至少两个感测值；基于所述至少两个感测值中的至少一个感测值来获得模型的期望值；比较所述期望值与所述至少两个感测值中的另一个感测值以获得所述两个值之间的差；以及向所述系统控制器传送以下中的一个或多个：（i）故障，如果所述两个值之间的所述差超出一阈值的话；（ii）至少基于所述两个值之间的所述差的所述可致动组件的剩余使用寿命；（iii）至少基于所述两个值之间的所述差的风险等级；或者（iv）所述两个值之间的所述差。
本BOP控制系统的一些实施例包括：系统控制器，其被配置成通过向从与第一BOP功能相关联的一个或多个可用功能性路径中选择的功能性路径的一个或多个节点传送一个或多个命令来致动所述第一BOP功能；每个节点包括被配置成响应于接收自所述系统控制器的命令而致动的可致动组件，每个节点具有被配置成在所述组件的致动期间捕获第一数据集的一个或多个传感器以及处理器，所述处理器被配置成调节模型的一个或多个系数以使得经调节的模型逼近来自所述第一数据集的一个或多个值；以及向所述系统控制器传送至少基于所述经调节的模型的所述一个或多个系数中的至少一个系数的数据。
在一些实施例中，至少一个节点的组件包括液压分路阀箱，所述液压分路阀箱包括一个或多个可致动阀门。在一些实施例中，至少一个节点的组件包括液压泵。在一些实施例中，所述液压泵是电池供电的。
在一些实施例中，至少一个节点包括虚拟传感器。
在一些实施例中，每个节点的处理器被配置成分析所述第一数据集以确定所述组件的剩余使用寿命。在一些实施例中，每个节点的处理器被配置成向所述系统控制器传送所述组件的剩余使用寿命。在一些实施例中，所述系统控制器被配置成向用户传送每个节点的所述组件的剩余使用寿命。在一些实施例中，每个节点的处理器被配置成如果所述组件的剩余使用寿命低于一阈值则向所述系统控制器传送故障。
在一些实施例中，每个节点的处理器被配置成分析所述第一数据集以识别所述组件的反常致动，并且如果识别到所述组件的反常致动则向所述系统控制器传送故障。
在一些实施例中，所述第一数据集包括指示所述组件的致动周期数目的数据。在一些实施例中，所述第一数据集包括指示所述组件的响应时间的数据。
在一些实施例中，每个节点的处理器被配置成比较所述第一数据集与对应于所述组件的致动的仿真的第二数据集，并且如果所述第一数据集与所述第二数据集之间的差超出一阈值则向所述系统控制器传送故障。
在一些实施例中，至少一个节点包括存储器，所述存储器被配置成存储所述第一数据集的至少一部分。在一些实施例中，至少一个节点包括存储器，所述存储器被配置成存储所述第二数据集的至少一部分。一些实施例包括与功能性路径的每个节点通信的存储器。
在一些实施例中，至少一个节点被配置成无线地与所述系统控制器通信。在一些实施例中，至少一个节点被配置成通过有线连接与所述系统控制器通信。在一些实施例中，至少一个节点被配置成与所述BOP控制系统外部的至少一个控制器通信。
在一些实施例中，所述系统控制器被配置成为了可用于致动所述第一BOP功能的功能性路径而扫描所述BOP控制系统。在一些实施例中，所述系统控制器被配置成向用户传送可用于致动所述第一BOP功能的功能性路径的数目。
在一些实施例中，所述系统控制器被配置成如果第一功能性路径的一个或多个节点向所述系统控制器传送故障，则从所述一个或多个可用功能性路径中移除所述第一功能性路径。在一些实施例中，所述系统控制器被配置成如果第二功能性路径包括所述第一功能性路径的所述一个或多个节点中的向所述系统控制器传送故障的一个或多个节点，则从与第二BOP功能相关联的一个或多个可用功能性路径中移除所述第二功能性路径。在一些实施例中，所述系统控制器被配置成如果与所述第一BOP功能相关联的所述第一功能性路径的一个或多个节点向所述系统控制器传送故障，则选择第二BOP功能。
在一些实施例中，所述系统控制器被配置成向所述第一BOP功能分配风险等级。在一些实施例中，至少部分地基于可用于致动所述第一BOP功能的功能性路径的数目来分配所述风险等级。在一些实施例中，至少部分地基于与致动所述第一BOP功能的失效相关联的危害来分配所述风险等级。在一些实施例中，至少部分地基于由功能性路径的一个或多个节点传送的故障的类型来分配所述风险等级。
在一些实施例中，所述一个或多个可用功能性路径包括第一功能性路径和第二功能性路径，并且所述系统控制器被配置成，如果所述第一功能性路径的一个或多个节点向所述系统控制器传送故障，则通过向所述第二功能性路径的一个或多个节点传送一个或多个命令来致动所述第一BOP功能。
用于致动BOP功能的本方法的一些实施例包括：从与第一BOP功能相关联的两个或更多个可用功能性路径中选择第一功能性路径，向所述第一功能性路径的一个或多个节点中的每一个节点的可致动组件传送一个或多个命令以致动所述组件，其中，所述第一功能性路径的一个或多个节点中的每一个节点的所述组件的致动致动了所述第一BOP功能，以及从所述第一功能性路径的所述一个或多个节点中的至少一个节点接收与所述组件的致动相关联的信息。一些实施例包括将接收到的信息存储在存储器中。
一些实施例包括为了可用于致动所述第一BOP功能的功能性路径而扫描BOP控制网络。一些实施例包括向用户传送可用于致动所述第一BOP功能的功能性路径的数目。
在一些实施例中，所接收的信息包括所述组件的剩余使用寿命。在一些实施例中，如果所述组件的剩余使用寿命低于一阈值，则所接收的信息指示故障。在一些实施例中，所接收的信息包括所述组件的反常致动的识别。在一些实施例中，如果识别到所述组件的反常致动，则所接收的信息指示故障。在一些实施例中，所接收的信息包括与所述组件的致动相对应的第一数据集和与所述组件的致动的仿真相对应的第二数据集之间的差。在一些实施例中，如果所述第一数据集与所述第二数据集之间的差超出一阈值，则所接收的信息指示故障。
一些实施例包括，如果所接收的信息指示故障，则从与所述第一BOP功能相关联的所述两个或更多个可用功能性路径中选择第二功能性路径。一些实施例包括，如果所接收的信息指示故障，则从所述两个或更多个可用功能性路径中移除所述第一功能性路径。一些实施例包括，如果所接收的信息指示所述第一功能性路径与所述第二功能性路径所共有的节点的故障，则从与第二BOP功能相关联的两个或更多个可用功能性路径中移除第二功能性路径。一些实施例包括，如果所接收的信息指示故障，则选择第二BOP功能。
一些实施例包括向所述第一BOP功能分配风险等级。在一些实施例中，至少部分地基于可用于致动所述第一BOP功能的功能性路径的数目来分配所述风险等级。在一些实施例中，至少部分地基于与致动所述第一BOP功能的失效相关联的危害来分配所述风险等级。在一些实施例中，至少部分地基于由所接收的信息指示的故障的类型来分配所述风险等级。
除非本公开明确地另外要求，否则术语“一”被定义为一个或多个。
此外，以某种方式配置的设备或系统（或任一者的组件）被至少以该方式来予以配置，但是也可以以不同于明确地描述的那些方式之外的方式来配置。
术语“包括”（以及包括（comprise）的任何形式，诸如“包括（comprises）”和“包括（comprising）”）、“具有”（以及具有（have）的任何形式，诸如“具有（has）”和“具有（having）”）、包含（以及包含（include）的任何形式，诸如“包含（includes）”和“包含（including）”）以及“含有”（以及含有（contain）的任何形式，诸如“含有（contains）”和“含有（containing）”）是开放式连缀动词。作为结果，“包括”、“具有”、“包含”或“含有”一个或多个元件的装置或系统拥有那些一个或多个元件，但是不限于仅拥有那些元件。类似地，“包括”、“具有”、“包含”或“含有”一个或多个步骤的方法拥有那些一个或多个步骤，但是不限于仅拥有那些一个或多个步骤。
任何装置、系统和方法的任何实施例可以由所描述的步骤、元件和/或特征中的任何步骤、元件和/或特征构成或者本质上由它们构成——而非包括/包含/含有/具有它们。因此，在任何权利要求中，术语“由……构成”或“本质上由……构成”可以替代上面列举的任何开放式连缀动词，以便将给定的权利要求的范围从使用所述开放式连缀动词而可能另外成为的范围进行改变。
一个实施例的一个或多个特征可以应用于其它实施例，即使所述其它实施例是未被描述或图示的，除非本公开或所述实施例的性质明确地禁止这样。
上面描述了与实施例相关联的一些细节，并且下面描述其它细节。
附图说明
以下各图以示例而非限制的方式进行图示。出于简洁且清楚的目的，并非给定结构中的每个特征都总是在该结构出现的每个图中被标记出来。完全相同的参考标号不一定指示完全相同的结构。确切地说，相同的参考标号可能用于指示类似的特征或具有类似功能性的特征，如同不完全相同的参考标号可能的那样。
图1是本BOP控制系统的第一实施例的图示。
图2A和2B是流程图，其各自图示出基于节点的诊断的示例。
图3是轴向柱塞泵的部分剖面且部分截面的侧视图，所述轴向柱塞泵可以适用于用作本系统的一些实施例中的节点的组件。
图4A是基于节点的故障检测和/或识别的一个示例的图示。
图4B是基于节点的故障检测和/或识别的一个示例的图示。
图5A-5D是图示出基于节点的故障检测和/或识别的一个或多个示例的图表。
图6是基于节点的故障检测和/或识别的一个或多个示例的图形表示。
图7是基于节点的预测的一个示例的流程图。
图8是基于节点的预测的一个示例的图形表示。
图9是本BOP控制系统的第二实施例的图示。
具体实施方式
如下面将描述的，本BOP控制系统的一些实施例包括先进的、且在一些实例中知晓过程的、分布式（例如，基于节点的）预测和/或诊断能力，其可以查明、分析和/或预报BOP系统和/或节点和/或其组件的性能。
现在参考各图，并且更具体地参考图1，其中示出并且通过参考标号10a标出的是本BOP控制系统的第一实施例。系统10a呈现了本BOP控制系统的例证性实施方式，并且大部分为了清楚而提供并讨论系统10a。当然，如可以领会到的，本BOP控制系统的其它实施例可以包括实质上更多的复杂度（例如，另外的BOP功能、功能性路径、节点、组件和/或类似的）。在所示的实施例中，系统10a包括系统控制器14，其被配置成致动BOP20的一个或多个BOP功能（例如，18a和/或18b）。如本公开中使用的，术语“防喷器”或“BOP”包括但不限于，单个防喷器以及可能包括多于一个防喷器的防喷器组装件（例如，防喷器堆）。可利用本BOP控制系统致动的BOP功能可以包括任何适当的功能，诸如例如，与活塞（ram）、环形、贮液器、测试阀门、失效保护阀门、压井管线和/或阻流管线和/或阀门、立管单根、液压连接器和/或类似的（例如，活塞打开、活塞关闭和/或类似的）。系统控制器14可以包括物理机器，并且可以包括外壳、处理器、存储器、人机接口和/或类似的。
例如，在本实施例中，系统控制器14被配置成至少部分地通过向与BOP功能（例如，18a）相关联且选自一个或多个可用功能性路径（例如，其中可用功能性路径不包括已失效或正失效的节点或者具有已失效或正失效组件的节点，如下面更详细地描述的那样）的功能性路径（有时也称为“成功的路”）（例如，26a、26b或26c）的一个或多个节点（例如，22a、22b、22c、22d、22e和/或22f）传送一个或多个命令来致动该BOP功能。在所描绘的实施例中，每个节点包括可致动组件（例如，34a、34b、34c），其被配置成例如响应于接收自系统控制器14的命令而致动。
在所示的实施例中，功能性路径的每个节点的一个或多个组件的致动可以致动与所述功能性路径相关联的BOP功能。为了图示，在本实施例中，第一BOP功能18a与三个功能性路径26a、26b和26c相关联。在所描绘的实施例中，功能性路径26a包含包括液压泵34a（例如，其可以通过电动机来提供动力）的节点22a以及包括液压分路阀箱34b（例如，其可以包括一个或多个可致动阀门）的节点22b。在所示的实施例中，系统控制器14可以命令节点22a来致动液压泵34a并命令节点22b来致动液压分路阀箱34b的一个或多个可致动阀门以打开到第一BOP功能18a的液压流体路径，从而允许由该液压泵提供的液压流体流过该液压分路阀箱并流至第一BOP功能，因而致动第一BOP功能。类似地，在本实施例中，功能性路径26b包含包括液压泵34a的节点22c以及包括液压分路阀箱34b的节点22d。在所描绘的实施例中，系统控制器14可以命令节点22c来致动液压泵34a并命令节点22d来致动液压分路阀箱34b的一个或多个可致动阀门以打开到第一BOP功能18a的液压流体路径，从而致动第一BOP功能。
对于另外的示例，在所示的实施例中，功能性路径26c包含包括液压动力单元34c（例如，其可以被部署在海上方）的节点22e以及包括液压分路阀箱34b的节点22f。在本实施例中，系统控制器14可以命令节点22e来致动液压动力单元34c并命令节点22f来致动液压分路阀箱34b的一个或多个可致动阀门以打开到第一BOP功能18a的液压流体路径，从而允许由该液压动力单元提供的液压流体流过该液压分路阀箱并流至第一BOP功能，因而致动第一BOP功能。当然，功能性路径26a、26b和26c，节点22a、22b、22c、22d、22e和22f以及组件34a、34b和34c仅通过示例的方式来予以提供，因为本BOP控制系统可以包括任何适当数量的功能性路径，所述功能性路径可以包含具有任何适当的（一个或多个）组件的任何适当数量的节点。
在所示的实施例中，系统控制器14被配置成为了可用于致动BOP功能（例如，18a和/或18b）的功能性路径（例如，26a、26b、26c、26d、26e和/或26f）而扫描BOP控制系统10a。例如，在所描绘的实施例中，每个节点（例如，22a、22b、22c、22d、22e和22f）可以直接由系统控制器14访问，并且每个节点可以含有与BOP控制系统10a内的节点位置和/或功能（例如，节点的可致动组件的功能）相对应的信息（例如，存储在下面更详细地描述的存储器中）。因此，在本实施例中，系统控制器14可以通过与连接到BOP控制系统10a的一个或多个节点中的每一个节点进行通信来识别（一个或多个）可用BOP功能以及用于致动所述（一个或多个）BOP功能的相应的功能性路径。在所示的实施例中，系统控制器14可以以任何适当的方式来与一个或多个节点通信，所述方式诸如例如经由有线和/或无线网络。在一些实施例中，系统控制器（例如，14）可以被预编程有一个或多个节点的位置和/或功能和/或可用于致动BOP功能的功能性路径。此外，还可设想的是，BOP功能的致动可以进一步要求对除了每个节点的（一个或多个）组件之外的组件的控制和/或致动，例如，被部署在节点之间、系统控制器14与一个或多个节点之间和/或BOP功能与一个或多个节点之间的组件。
在所描绘的实施例中，系统控制器14可以被配置成（例如，通过假设节点中的至少一个节点的失效）识别作为对其它功能性路径和/或其它BOP功能的替换的一个或多个功能性路径和/或一个或多个BOP功能。例如，在所示的实施例中，为了识别与第一BOP功能18a相关联的功能性路径26b，系统控制器14可以假设节点22a、22b、22e和/或22f的失效。对于另外的示例，在本实施例中，系统控制器14可以通过假设功能性路径26a、26b和/或26c的节点的失效来识别替换第一BOP功能18a的BOP功能（例如，如果第一BOP功能是活塞类BOP上的关闭功能，则替换BOP功能可以是分离的和冗余的活塞类BOP上的关闭功能）。两个BOP功能可以是彼此冗余的，因为每一个都可以被配置成实现与另一个相同或类似的结果（例如，各自密封相同的井身）。
在一些实施例中，系统（例如，10a）可以包含两个或更多个系统控制器（例如，14）。在此类实施例中，所述两个或更多个系统控制器中的第二系统控制器可以被配置成执行所述两个或更多个系统控制器中的第一系统控制器的功能中的至少一些功能。在此类实施例中，如果第一系统控制器失灵、失效或以其它方式显示出无法操作，则第二系统控制器可以（例如，自动地）执行第一系统控制器的（一个或多个）功能。
在所示的实施例中，每个节点包括一个或多个传感器38。本BOP控制系统的传感器（例如，38）可以包括任何适当的传感器，诸如例如，温度传感器（例如，热电偶、电阻式温度检测器（RTD）和/或类似的）、压力传感器（例如，压电压力传感器、应变计和/或类似的）、速度传感器（例如，基于观察的传感器、基于加速度计的传感器和/或类似的）、加速度传感器、流量传感器、时钟和/或类似的，无论是物理的和/或虚拟的（例如，通过节点的处理器30实现的）。
至少通过包含相应处理器（例如，30）和相应（一个或多个）传感器（例如，38）的相应节点（例如，22a、22b、22c、22d、22e和22f），本BOP控制系统（例如，10a）的一些实施例可以被配置用于分布式（例如，基于节点的）诊断和/或预测能力。例如，在本实施例中，对于每一个节点，该节点的一个或多个传感器38被配置成捕获与该节点的可致动组件的致动相对应的第一数据集，无论是在该可致动组件的实际使用期间（例如，结合用来致动BOP功能的（一个或多个）其相应功能性路径的（一个或多个）其它节点的（一个或多个）可致动组件）还是在该可致动组件的性能或功能测试期间，并且此类致动可以是响应于接收自系统控制器14的命令。在所描绘的实施例中，第一数据集可以包含一个或多个值，其可以指示（一个或多个）任何适当的参数，诸如例如，该节点的可致动组件的制动循环的数目、该可致动组件的响应时间（例如，该组件完成致动所需的时间）、该组件内的液压流体的压力、温度、流率和/或类似的、和/或类似的，并且（一个或多个）此类值可以作为表格或一时间段上的函数而被包含在第一数据集中。
在所描绘的实施例中，每个节点（例如，22a、22b、22c、22d、22e和22f）的处理器30被配置成比较第一数据集与包括和/或对应于该节点的组件的致动的仿真（例如，可以基于一个或多个函数的模型、数学表示、和/或类似的）的第二数据集（例如，基于节点的诊断的示例）。现在参考图2A和2B，示出的是此类基于节点的诊断的两个示例200a、200b的流程图。在图2A中所示的示例中，在步骤204处，可以提供针对节点的组件的详细模型。
附加地参考图3，示出的是轴向柱塞泵300的部分剖面且部分截面的侧视图，其可以适用于用作节点的可致动组件。如图所示，在该示例中，轴向柱塞泵300包括与流入空间308流体连通的入口304。在所描绘的示例中，轴向柱塞泵300包括一个或多个圆柱体312，每个圆柱体312具有可滑动地部署于其中的一个或多个柱塞316中的相应一个柱塞。在所示的示例中，一个或多个柱塞316中的每一个柱塞经由防波板机构324耦合到可旋转泵轴320，以使得当泵轴旋转时，所述一个或多个柱塞中的每一个柱塞可以轴向地在一个或多个圆柱体312中的相应一个圆柱体内平移。在该示例中，一个或多个圆柱体312中的每一个圆柱体与相应的圆柱体填充空间328和相应的圆柱体排空空间332流体连通。在所示的示例中，轴向柱塞泵300包括与流出空间336流体连通的出口340。因此，在该示例中，当泵轴320旋转时，一个或多个柱塞316中的每一个柱塞可以轴向地在一个或多个圆柱体312中的相应一个圆柱体内往复运动，从而使得流体从入口304传送到出口340。
在提供针对轴向柱塞泵300的详细模型时（例如，步骤204），可以示出：
（1）
其中，Q i 是流到入口304中的流体的质量流率，A i 是入口的流量横截面面积，ρ i 是流到入口中的流体的密度，p i 是流到入口中的流体的压力，并且p s 是流过流入空间308的流体的压力[1]。
针对轴向柱塞泵300，对于一个或多个圆柱体312中的给定的一个圆柱体，可以示出：
（2）
其中，Q u 是流过与所述一个或多个圆柱体中的给定的一个圆柱体相应的圆柱体填充空间328的流体的质量流率，A u 是相应的圆柱体填充空间的流量横截面面积，ρ u 是流过相应的圆柱体填充空间的流体的密度，并且p c 是流过所述一个或多个圆柱体中的给定的一个圆柱体的流体的压力[1]。
针对轴向柱塞泵300，可以示出：
（3）
其中，Q o 是流出出口340的流体的质量流率，A o 是出口的流量横截面面积，ρ o 是流出出口的流体的密度，p v 是流过流出空间336的流体的压力，并且p o 是流出出口的流体的压力[1]。
针对轴向柱塞泵300，流过流出空间336的流体的压力改变率或可以被示为：
（4）
其中，B是轴向柱塞泵中限定（一个或多个）圆柱体排空空间332的（一个或多个）部分的体积弹性模量，V c 是一个或多个圆柱体312中的每一个圆柱体的瞬间体积的和，并且Q k 是流过与一个或多个圆柱体312中的第j个圆柱体相应的圆柱体排空空间332的流体的质量流率[1]。
在所描绘的示例中，在步骤204处，也可以在提供该详细模型时考虑（例如，建模）（一个或多个）节点和/或组件故障。例如，与包含轴向柱塞泵300的节点相关联的故障可以包含该节点的（一个或多个）传感器38（例如，被配置成捕获指示泵轴320的旋转速度和/或被耦合到泵轴的电机的旋转速度的数据的速度传感器，其也可以包括该节点的组件）中的至少一个传感器的增益和/或偏移故障、外部流体泄漏（例如，可能在出口340的下游处发生的流体泄漏）、内部泄漏（例如，由于一个或多个圆柱体312中的一个或多个圆柱体与一个或多个柱塞316中的相应的（一个或多个）柱塞之间的（一个或多个）空隙）和/或类似的。为了例证的目的，针对轴向柱塞泵300，内部泄漏或Q l 可以被示为：
（5）
其中，D c 是一个或多个圆柱体312中的给定的一个圆柱体的直径，Δr是所述一个或多个圆柱体中的给定的一个圆柱体的侧壁与一个或多个柱塞312中的相应的一个柱塞之间的径向空隙，η是流过所述一个或多个圆柱体中的所述给定的一个圆柱体的流体的动态粘滞度，并且x k 是所述一个或多个柱塞中的所述相应的一个柱塞相对于所述一个或多个圆柱体中的所述给定的一个圆柱体的即时轴向位移[1]。
考虑上面的等式（1）-（5），流过一个或多个圆柱体316中的给定的一个圆柱体的流体的压力改变率或可以被示为：
（6）
其中，A c 是所述一个或多个圆柱体中的所述给定的一个圆柱体的流量横截面面积，并且v k 是一个或多个柱塞312中的一个柱塞相对于所述一个或多个圆柱体中的所述给定的一个圆柱体的即时轴向速度[1]。
对于上面的等式（1）-（6）的更详细的讨论，请参见[1]Radovan Petrović的Mathematical Modeling and Experimental Research of Characteristic Parameters Hydrodynamic Processes of a Piston Axial Pump（55(2009)4 J. of Mech. Eng’g 224(2009)），明确地通过引用将其整体并入，并且更具体地，题为“Mathematical Model of aPump Process”的章节1.1，其开始于第225页的第一列并结束于第226页的第一列。
在所示的示例中，在步骤208处，可以提供节点的组件的降阶模型（例如，至少部分地基于组件的详细模型的降阶模型）。例如，可以使用在上面的等式（1）-（6）中提供的用于轴向柱塞泵300的详细模型来导出逼近该详细模型的用于该轴向柱塞泵的降阶模型。为了例证，轴向柱塞泵300的（例如，至少部分地通过该详细模型的一个或多个多项式回归而导出的）降阶模型可以是：
（7）
其中，Q pump 是由轴向柱塞泵提供的流体流的质量流率，N pump 可以对应于轴向柱塞泵的泵轴320的旋转速度，ΔP pump 是出口340和入口304之间的压力差，并且a o 、b o 、c o 和d o 是可以被调节以将降阶模型拟合至详细模型的系数。
此类数学模型，不管是详细的（例如，等式（1）-（6））和/或降阶的（例如，等式（7）），可以用于检测和/或识别节点和/或组件故障。例如，含有对应于轴向柱塞泵300的致动的值的第一数据集可以与对应于该轴向柱塞泵的致动的仿真或理论模型的第二数据集（诸如例如，在等式（7）中提供的降阶模型）进行比较。附加地参考图4A，在所描绘的示例中，包含轴向柱塞泵300的节点22g的一个或多个传感器38可以提供信号404a（该信号404a可以指示轴向柱塞泵的出口340与入口304之间的压力差）和信号404b（该信号404b可以指示由轴向柱塞泵提供的流体流的质量流率）（例如，并且此类指示值可以被包含在第一数据集中）。在所示的示例中，可以使用一个或多个指示值（例如，如通过信号404a和404b指示的）来评估模型402。为了例证，在图2A的示例中，可以将轴向柱塞泵300的出口340与入口304之间的压力差（例如，通过信号404a指示）输入到模型402（例如，等式（7））中（步骤212）以确定期望值408，诸如例如，在所指示的压力差处由轴向柱塞泵提供的流体的期望质量流率（例如，并且此类期望值可以被包含在第二数据集中）。在所描绘的示例中，可以将该期望值与指示值相比较以查明期望值与指示值之间的差412（步骤216）。为了例证，在该示例中，可以将由轴向柱塞泵300提供的流体的期望质量流率（例如，期望值408）与由轴向柱塞泵提供的流体的指示质量流率（例如，通过信号404b指示）相比较以确定期望值与指示值之间的差412。在所示的示例中，在步骤220处，可以检测和/或识别（一个或多个）组件故障（例如，如果差412超出一阈值）。在所描绘的实施例中，节点的处理器30可以被配置成将差412传送给系统控制器14，系统控制器14进而可以被配置成将所述差传送给用户（例如，经由人机接口）。
参考图2B，在该示例200b中，在步骤224处，可以基于节点的组件的致动来调节降阶模型（例如，拟合到来自第一数据集的一个或多个值）。例如，基于在等式（7）中提供的降阶模型调节或拟合的降阶模型可以被示为：
（8）
其中，、、和是可变系数，可以（例如，随时间）调节它们以使得等式（8）逼近来自第一数据集的一个或多个值。例如并且附加地参考图4B，可以将（例如，如上文描述的第一数据集与第二数据集之间的）差412提供给模型拟合算法416，该模型拟合算法被配置成调节所述可变系数以使得模型402（例如，等式（8））逼近来自第一数据集的一个或多个值（例如，以使得期望值与指示值之间的差最小化）。在这些和类似实施例中，指示基线系数的值（例如，等式（7））可以被包含在第二数据集中，并且指示可变系数的值（例如，等式（8））可以被包含在第一数据集中。
可以分析此类可变系数的改变并将所述改变与基线系数相比较（步骤228）并使用所述改变来指示是否发生了节点和/或组件故障、以及隔离和/或识别该故障（步骤232）。例如并且附加地参考图5A-5D，示出的是可以对应于所建模的柱塞泵的a o 、b o 、c o 和d o （例如，基线系数）以及可以对应于轴向柱塞泵300的致动的、、和（例如，可变系数）的图表。如图所示，可变系数可以各自与一个或多个故障类型相关联。例如，图5A描绘了针对具有外部泄漏故障的轴向柱塞泵300的可变系数比时间（例如，其中具有不同于其相应的基线系数的最大连续变化，如图所示）。图5B描绘了针对具有增益故障的一个或多个传感器38（例如，泵速度传感器）中的一个传感器的可变系数比时间（例如，其中具有不同于其相应基线系数的最大连续变化，如图所示）。图5C描绘了针对具有内部泄漏故障的轴向柱塞泵300的可变系数比时间（例如，其中具有不同于其相应的基线系数的最大连续变化，如图所示）。图5D描绘了针对具有偏移偏差故障的一个或多个传感器38（例如，泵速度传感器）中的一个传感器的可变系数比时间（例如，其中具有不同于其相应基线系数的最大连续变化，如图所示）。因此，在所示的示例中，在步骤220处，可以使用基线系数与可变系数之间的差来识别节点和/或节点的组件中的故障的类型。这可以在图6中进行可视化，在图6中，当基线系数与相应的可变系数之间的差超出一阈值时可以识别到一个或多个故障。
针对另外的示例，并且参考回到图1，在所示的实施例中，节点22b可以从系统控制器14接收命令以关闭该节点的分路阀箱34b的一个或多个阀门，并且节点的一个或多个传感器38可以捕获与所述一个或多个阀门的关闭相对应的第一数据集，诸如该分路阀箱内的液压流体压力和/或流率。在该实施例中，该节点的处理器30可以将第一数据集与对应于该分路阀箱的一个或多个阀门的关闭的仿真或模型的第二数据集（诸如分路阀箱内的期望液压流体压力和/或流率）进行比较。类似地，在该实施例中，节点22b可以从系统控制器14接收命令以打开该节点的分路阀箱34b的一个或多个阀门，并且该节点的处理器30可以将对应于所述一个或多个阀门的打开的第一数据集与对应于所述一个或多个阀门的打开的仿真或模型的第二数据集进行比较（例如，建模和/或仿真可以是命令特定的）。
在一些实施例中，可以基于历史的一个或多个传感器38数据（例如，存储在存储器中，诸如例如存储器42、存储器46和/或类似的）来精炼仿真或模型。至少通过此类分布式诊断能力，本BOP控制系统的一些实施例可以被配置成最大化系统可用性（例如，通过监视BOP系统组件的降级、预期BOP系统组件的失效、识别故障组件和/或类似的）、系统可靠性和/或系统容错性。
在所示的实施例中，每个节点（例如，22a、22b、22c、22d、22e、22f）的处理器30被配置成分析第一数据集以确定该节点的组件的剩余使用寿命（例如，预测参数）。现在参考图7，示出的是此类基于节点的预测的一个示例700的流程图。在所示的示例中，在步骤704处，降阶模型（例如，等式（8））的一个或多个可变系数可以被调节以使得该降阶模型逼近第一数据集（例如，以与上面针对步骤212描述的相同或类似的方式）。在该示例中，在步骤708处，可以至少部分地基于经调节的降阶模型来预期该组件的未来行为。例如并且如图8中所示，可以在一时间段上（例如，一直到瞬间804为止）监视经调节的降阶模型的一个或多个可变系数（例如，、、和/或）。在该示例中，可以对所述一个或多个可变系数中的趋势进行外插以逼近故障时间808（例如，当所述一个或多个可变系数中的至少一个可变系数被预期为落在一阈值之上或之下时的时间）以及因而逼近该组件的剩余使用寿命812。在该实施例中，该节点的处理器30可以被配置成将该节点的所述组件的剩余使用寿命传送给系统控制器14，系统控制器14进而可以被配置成将该组件的剩余使用寿命传送给用户（例如，经由人机接口）。
针对另外的示例，该节点的处理器30可以将第一数据集中的值（诸如该节点的所述组件的致动数目）与另一值（诸如所述组件的最大致动数目）进行比较，以确定所述组件的剩余使用寿命。
在该实施例中，每个节点、并且更具体地每个节点的处理器30都可以被配置成向系统控制器14传送节点和/或组件故障。例如，在所描绘的实施例中，每个节点的处理器30被配置成，如果该节点的组件的剩余使用寿命（例如，812）低于一阈值，则向系统控制器14传送故障。针对另外的示例，在所示的实施例中，每个节点的处理器30被配置成分析第一数据集以识别该节点的组件的反常致动，并且如果识别到该组件的反常致动（例如，如果该节点的一个或多个传感器38中的至少一个传感器指示该组件未能完全致动、该组件具有超出一阈值的响应时间和/或类似的）则向系统控制器14传送故障。此类反常致动也可以通过节点和/或该节点的处理器30的无响应和/或部分响应来加以识别（例如，当节点和/或处理器正经历通信故障时）。针对另外的示例，如果第一数据集与第二数据集（例如，如上所述）之间的差超出一阈值，则每个节点的处理器30可以向系统控制器14传送故障。此类故障可以指示节点和/或该节点的组件已经失效、可能失效和/或类似的。在该实施例中，系统控制器14可以被配置成向用户传送节点故障（例如，经由人机接口）。在所示的实施例中，节点中的至少一个节点被配置成与BOP控制系统10a之外的至少一个控制器通信（例如，在例如在紧急断开序列之后系统控制器14不可用的情况下）。
例如，用于致动BOP功能（18a）的本方法的一些实施例包括从与第一BOP能关联的两个或更多个可用功能性路径（例如，26a、26b和26c）中选择第一功能性路径（例如，26a），向第一功能性路径的一个或多个节点中的每个节点的可致动组件（例如，节点22a的组件34a和节点22b的组件34b）传送一个或多个命令以致动该组件，其中第一功能性路径的所述一个或多个节点中的每个节点的组件致动都致动了第一BOP功能，并且从第一功能性路径的所述一个或多个节点中的至少一个节点接收与该组件致动关联的信息。
在一些实施例中，接收到的信息包括该组件的剩余使用寿命。在一些实施例中，如果该组件的剩余使用寿命低于一阈值，则接收到的信息指示故障。在一些实施例中，接收到的信息包括该组件的反常致动的识别。在一些实施例中，如果识别到该组件的反常致动，则接收到的信息指示故障。在一些实施例中，接收到的信息包括与该组件的致动相对应的第一数据集和与所述组件的致动的仿真相对应的第二数据集之间的差。在一些实施例中，如果第一数据集与第二数据集之间的差超出一阈值，则接收到的信息指示故障。
在一些实施例中，可以将处理器（例如，30）、一个或多个传感器（例如，38）、存储器（例如，42）和/或类似的改装到可致动组件上以创造节点。在一些实施例中，一个或多个节点可以各自对应于最低可更换单元（“LRU”）（例如，所述一个或多个节点可以被配置成被更换而非被维修）。在一些实施例中，节点可以在实现在BOP控制系统（例如，10a）中之前被测试是否有故障（例如，针对处理器30、一个或多个传感器38、存储器42、可致动组件和/或类似的的正确运转）进行。可以使用自动化（例如，水力发电）测试单元以离岸和/或岸上方式执行此类测试，所述自动化测试单元被配置成在功能上测试节点的处理器、一个或多个传感器、存储器、组件和/或类似的并例如向服务供应商传送功能性测试的结果。在一些实施例中，如果该功能性测试指示在节点中的一个或多个故障，则可以使该节点不可操作（例如，通过节点自身、自动化测试单元和/或服务供应商），直至解决了该节点的（一个或多个）故障（例如，并且通过节点自身、自动化测试单元和/或服务供应商重置了该节点）。
响应于与BOP功能相关联的功能性路径的一个或多个节点的一个或多个故障，系统控制器14可以被配置成建议和/或警告操作者（例如，在人机接口处）、提出替换的功能性路径和/或BOP功能、和/或自动地选择替换的功能性路径和/或BOP功能（例如，至少部分地基于被分配给BOP功能的风险等级，如下面描述的 ）。例如，在所示的实施例中，系统控制器14被配置成，如果功能性路径的一个或多个节点向系统控制器传送故障或具有高于一阈值、相对高和/或类似的风险等级分配（下面讨论），则从与BOP功能相关联的两个或更多个可用功能性路径中移除该功能性路径。例如，在该实施例中，如果功能性路径26a的节点22a或节点22b向系统控制器14传送故障，则功能性路径26a可以被从与第一BOP功能18a相关联的功能性路径中移除（例如，留下功能性路径26b和26c在可用功能性路径中）。在所示的实施例中，如果与BOP功能（例如，18a）相关联的第一功能性路径的一个或多个节点（例如，功能性路径26a的节点22a和22b）向系统控制器14传送故障，则系统控制器可以被配置成通过向第二功能性路径的一个或多个节点（例如，功能性路径26b的节点22c和22d或者功能性路径26c的节点22e和22f）传送一个或多个命令来致动第一BOP功能。
例如，本方法的一些实施例包括，如果接收自与第一BOP功能相关联的第一功能性路径的一个或多个节点中的至少一个节点（例如，功能性路径26a的节点22a和/或22b）的信息指示故障，则从与第一BOP功能（例如，18a）相关联的两个或更多个可用功能性路径中选择第二功能性路径（例如，26b）。一些实施例包括，如果接收到的信息指示故障，则从所述两个或更多个可用功能性路径中移除第一功能性路径。
在所描绘的实施例中，系统控制器14被配置成，如果与第二BOP功能（例如，18b）相关联的功能性路径包含与第一BOP功能（例如，18a）相关联的第一功能性路径的向系统控制器14传送故障的一个或多个节点（例如，功能性路径26a的节点22a），则从与第二BOP功能相关联的一个或多个可用功能性路径（例如，26d、26e和26f）中移除功能性路径（例如，26d）。
例如，本方法的一些实施例包括，如果接收到的信息指示第一功能性路径和第二功能性路径所共有的节点的故障（例如，节点22a是与第一BOP功能18a相关联的功能性路径26a和与第二BOP功能18b相关联的功能性路径26d所共有的），则从与第二BOP功能（例如，18b）相关联的两个或更多个可用功能性路径（例如，26d、26e和26f）中移除第二功能性路径（例如，26d）。
在所示的实施例中，系统控制器14被配置成向一个或多个BOP功能（例如，18a和/或18b）、向与（一个或多个）BOP功能相关联的一个或多个功能性路径（例如，26a、26b、26c、26d、26e和/或26f）和/或向与（一个或多个）功能性路径相关联的一个或多个节点（例如，22a、22b、22c、22d、22e和/或22f）分配风险等级（例如，失效风险等级）。BOP功能的风险等级可以是基于被分配给与该BOP功能相关联的一个或多个功能性路径和/或一个或多个节点的风险等级来予以分配的。功能性路径的风险等级可以是基于被分配给与该功能性路径相关联的一个或多个节点的风险等级来予以分配的。在一些实施例中，可以通过选取被分配有最低风险等级的功能性路径来选择用于致动BOP功能的功能性路径。在一些实施例中，具有在阈值风险等级处或高于阈值风险等级的风险等级的节点可以被视为有故障。
风险等级向BOP功能、功能性路径和/或节点的分配可以是基于一个或多个因素。此类（一个或多个）因素可以包括例如，（一个或多个）感测值，与BOP功能、功能性路径和/或节点进行安全钻探或生产操作的重要性相关联的（一个或多个）值（例如，考虑在BOP功能、功能性路径和/或节点失效的情况下的潜在损失的量值），（一个或多个）因素中的置信等级（例如，自从最后一次获得（一个或多个）感测值起流逝的时间）和/或类似的，并且某个或某些因素可以被给予比所述（一个或多个）因素中的其它（一个或多个）因素更多的权重。可以使用已知的风险分配技术来促进这样的风险等级分配，所述技术诸如例如，概率风险分配、失效模式和影响分析、故障树分析、危险分析和/或类似的。
例如，在该实施例中，可以至少部分地基于可用于致动BOP功能的功能性路径的数目来将风险等级分配给BOP功能、功能性路径和/或节点（例如，其中较少的可用于致动BOP功能的功能性路径对应于被分配给BOP功能的较高的风险等级）。针对另外的示例，在所描绘的实施例中，可以至少部分地基于与致动BOP功能的失效相关联的危害来将风险等级分配给BOP功能、功能性路径和/或节点（例如，致动切变型BOP上的关闭功能的失效可能导致井喷，并且因此此类功能可以相对于较不安全关键的BOP功能被分配提高的风险等级）。针对另外的示例，在所示的实施例中，可以至少部分地基于由与BOP功能相关联的功能性路径的一个或多个节点传送的故障的类型来将风险等级分配给BOP功能、功能性路径和/或节点（例如，传送减慢的响应时间、但是另外以可接受的能力操作的节点可能导致比传送以降低的能力操作的节点更低的风险等级分配，传送即将来临的失效的潜在可能的节点可能导致比传送并非即将来临的失效的潜在可能的节点更高的风险等级分配）。针对另外的示例，在该实施例中，可以至少部分地基于可用于实现与BOP功能相同或类似结果的冗余BOP功能的数目来将风险等级分配给BOP功能、功能性路径和/或节点（例如，其中较少的可用冗余BOP功能对应于被分配给该BOP功能的较高的风险等级）。针对另外的示例，在所描绘的实施例中，可以至少部分地基于BOP功能、功能性路径和/或节点被指定为紧急（例如，最后手段）选项来将风险等级分配给BOP功能、功能性路径和/或节点。针对另外的示例，在所示的实施例中，可以至少部分地基于一个或多个节点（例如，所述一个或多个节点的（一个或多个）可致动组件）的剩余使用寿命来将风险等级分配给BOP功能、功能性路径和/或节点。针对另外的示例，在该实施例中，可以至少部分地基于自从一个或多个节点（例如，所述一个或多个节点的（一个或多个）可致动组件）的最近一次的致动（例如，实际使用或者性能或功能测试）起流逝的时间来将风险等级分配给BOP功能、功能性路径和/或节点。此类基于时间的风险等级可以在（一个或多个）节点的致动时被重置或降低（例如，这可以是按照预定计划表）。
在所示的实施例中，所述一个或多个节点中的至少一个节点（例如，22b）包括存储器42。在该实施例中，存储器42可以被配置成存储第一数据集和/或第二数据集的至少一部分。在所描绘的实施例中，系统10a包括与功能性路径的一个或多个节点中的每一个节点通信的存储器46（例如，在一些实施例中，与每个功能性路径的一个或多个节点中的每一个节点通信）。在这些和类似实施例中，可以实现数据记录和健康监视子系统以收集由一个或多个传感器38捕获的数据、将所捕获的数据的至少一部分存储在存储器46中和/或将所捕获的数据提供给系统控制器14。
在该实施例中，系统10a被配置成知晓过程。例如，系统10a、且更具体地系统控制器14可以知晓在给定的过程期间被选择用来致动的BOP功能。为了例证，如果在钻探过程期间实现系统10a，则系统控制器14可以知晓第一BOP功能（例如，18a）被选择用来致动了（例如，第一BOP功能用来关闭第一切变型BOP）。在所示的实施例中，系统控制器14可以被配置成，如果与第一BOP功能相关联的功能性路径（例如，26a、26b和26）的一个或多个节点（例如，26a、26b、26c、26d、26e和/或26f）向系统控制器传送故障，则警告和/或建议用户和/或选择第二BOP功能（例如，18b）以用于致动（例如，第二BOP功能用来关闭第二切变型BOP）。例如，本方法的一些实施例包括，如果接收自与第一BOP功能相关联的功能性路径（例如，26a、26b和26c）的一个或多个节点（例如，26a、26b、26c、26d、26e和/或26f）中的至少一个节点的信息指示故障，则选择第二BOP功能（例如，18b）。
现在参考图9，其中示出并且通过参考标号10b标出的是本BOP控制系统的第二实施例。系统10b可以大体上类似于系统10a，下面描述主要例外。在图9中，虚线和实线各自表示（一个或多个）功能性路径或其（一个或多个）部分，并且虚线仅是为了可读性而虚化的。如图所示，系统10b包括至少18个用来致动第一BOP功能的功能性路径。同样如图所示，可以提供相同、类似或其它的（一个或多个）功能性路径来致动第二和/或第三BOP功能。在该实施例中，第一、第二和第三BOP功能可以是环形BOP和/或活塞BOP的功能。
下面通过例证的方式提供的是在图9中示出的功能性路径的列表，其包括通过具有较粗边界的框表示的节点。
地面动力组装件A——海底蓄水池A——海底泵组装件A——分路阀箱C——第一BOP功能；
地面动力组装件A——海底蓄水池B——海底泵组装件A——分路阀箱C——第一BOP功能；
地面动力组装件A——海底蓄水池A——海底泵组装件B——分路阀箱D——第一BOP功能；
地面动力组装件A——海底蓄水池B——海底泵组装件B——分路阀箱D——第一BOP功能；
地面动力组装件B——海底蓄水池B——海底泵组装件B——分路阀箱D——第一BOP功能；
地面动力组装件B——海底蓄水池B——海底泵组装件A——分路阀箱C——第一BOP功能；
地面动力组装件B——海底蓄水池A——海底泵组装件B——分路阀箱D——第一BOP功能；以及
地面动力组装件B——海底蓄水池A——海底泵组装件A——分路阀箱C——第一BOP功能。
如所示的，虽然刚性导管A和B是必须可操作以便使用某个或某些功能性路径来致动BOP功能的组件，但是刚性导管A和B不是被考虑的节点。
如果以固件和/或软件来实现，则上文描述的功能可以被存储为非暂时性计算机可读介质上的一个或多个指令或代码。示例包括用数据结构编码的非暂时性计算机可读介质和用计算机程序编码的非暂时性计算机可读介质。非暂时性计算机可读介质是物理计算机存储介质。物理存储介质可以是可以由计算机访问的任何可用介质。通过示例而非限制的方式，此类非暂时性计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储设备、或可以用于存储以指令或数据结构的形式的期望的程序代码并且可以由计算机访问的任何其它物理介质。磁盘（disk）和盘（disc）包括紧凑盘（CD）、激光盘、光盘、数字万用盘（DVD）、软盘和蓝光盘。一般来说，磁盘以磁性的方式重现数据，并且盘以光学方式重现数据。上述内容的组合也被包含在非暂时性计算机可读介质的范围内。此外，上述功能可以通过专用设备而非软件来实现，所述专用设备诸如硬件电路，包括自定义VLSI电路或门阵列、现有半导体（诸如逻辑芯片、晶体管或其它分立组件），其全部都是非暂时性的。附加示例包括可编程硬件器件，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件和/或类似的，其全部都是非暂时性的。另外的示例包括专用集成电路（ASIC）或超大规模集成（VLSI）电路。实际上，本领域技术人员可以利用任何数量的能够执行根据所描述的实施例的逻辑操作的适当结构。
上面的说明和示例提供了对例证性实施例的结构和使用的完备描述。虽然上文以一定程度的具体性或参考一个或多个单独的实施例描述了某些实施例，但是本领域技术人员可以对所公开的实施例做出众多更改而不会脱离本发明的范围。同样，所述系统和方法的各种例证性实施例不意图被限制成所公开的具体形式。相反，它们包括落在权利要求的范围内的全部的修改和替换方案，并且除了所示的实施例之外的实施例可以包括所描绘的实施例的特征中的一些或全部特征。例如，元件可以被省略或被组合为单一结构和/或连接可以被取代。另外，在适当的情况下，上述示例中的任何一个示例的各方面可以与上述示例中的任何其它（一个或多个）示例的各方面相组合以形成具有可比拟的或不同的属性和/或功能并针对相同或不同问题的另外的示例。类似地，将理解的是，上述益处和优点可以涉及一个实施例或者可以涉及若干实施例。
权利要求不意图包括、且不应被解释为包括部件加功能或步骤加功能的限制，除非在给定的权利要求中分别使用“用于……的部件”或“用于……的步骤”的（一个或多个）短语明确地阐述了此类限制。
参考文献
通过引用明确地并入这些参考文献至它们提供与本文中参数的那些细节有关的细节的程度。
[1] Radovan Petrović，Mathematical Modeling and Experimental Research of Characteristic Parameters Hydrodynamic Processes of a Piston Axial Pump（55(2009)4 J. of Mech. Eng’g 224 (2009)）。
Claims (53)
1.一种防喷器（BOP）控制系统，包括：
系统控制器，其被配置成通过向从与第一BOP功能相关联的至少两个功能性路径中选择的功能性路径的一个或多个节点传送一个或多个命令来致动所述第一BOP功能；
每个节点包括被配置成响应于接收自所述系统控制器的命令而致动的可致动组件，每个节点具有：
一个或多个传感器，其被配置成捕获与所述组件的致动相对应的第一数据集；以及
处理器，其被配置成：
分析所述第一数据集以确定所述组件的剩余使用寿命；以及
向所述系统控制器传送所述组件的剩余使用寿命；
其中，所述系统控制器被配置成：
至少部分地基于所述功能性路径的所述一个或多个节点中的至少一个节点的剩余使用寿命来向所述至少两个功能性路径中的每一个功能性路径分配风险等级；以及
至少部分地基于所述至少两个功能性路径中的每一个功能性路径的所述风险等级来识别所述至少两个功能性路径中的用于致动所述第一BOP功能的至少一个功能性路径。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述至少两个功能性路径中的至少一个功能性路径的所述风险等级是至少部分地基于以下中的一个或多个来分配的：
用于致动所述第一BOP功能的功能性路径的数目；
用于实现与所述第一BOP功能相同的结果的BOP功能的数目；以及
自所述功能性路径的所述一个或多个节点的所述一个或多个可致动组件的前一次致动起流逝的时间。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述系统控制器被配置成向用户传送每个节点的所述组件的剩余使用寿命。
4.根据权利要求1或3所述的控制系统，其中，每个节点的处理器被配置成如果所述组件的剩余使用寿命低于一阈值则向所述系统控制器传送故障。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的控制系统，其中，每个节点的处理器被配置成：
分析所述第一数据集以识别所述组件的反常致动；以及
如果识别到所述组件的反常致动则向所述系统控制器传送故障。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的控制系统，其中，每个节点的处理器被配置成：
比较所述第一数据集与对应于所述组件的致动的仿真的第二数据集；以及
如果所述第一数据集与所述第二数据集之间的差超出一阈值则向所述系统控制器传送故障。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其中，至少一个节点包括存储器，所述存储器被配置成存储所述第二数据集的至少一部分。
8.一种防喷器（BOP）控制系统，包括：
系统控制器，其被配置成通过向从与第一BOP功能相关联的一个或多个功能性路径中选择的功能性路径的一个或多个节点传送一个或多个命令来致动所述第一BOP功能；
每个节点包括被配置成响应于接收自所述系统控制器的命令而致动的可致动组件，每个节点具有：
一个或多个传感器，其被配置成在所述组件的致动期间捕获至少两个感测值；以及
处理器，其被配置成：
从所述一个或多个节点中的至少一个节点接收所述至少两个感测值；
基于所述至少两个感测值中的至少一个感测值来获得模型的期望值；
比较所述期望值与所述至少两个感测值中的另一个感测值
以获得这两个值之间的差；以及
向所述系统控制器传送以下中的一个或多个：
（i）故障，如果所述两个值之间的差超出一阈值的话；
（ii）至少基于所述两个值之间的差的所述可致动组件的剩余使用寿命；
（iii）至少基于所述两个值之间的差的风险等级；或者
（iv）所述两个值之间的差。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其中，至少一个节点包括存储器，所述存储器被配置成存储所述感测值的至少一部分。
10.根据权利要求8或9所述的控制系统，其中，所述系统控制器被配置成向用户传送每个节点的所述组件的剩余使用寿命。
11.根据权利要求8到10所述的控制系统，其中，每个节点的处理器被配置成如果所述组件的剩余使用寿命低于一阈值则向所述系统控制器传送故障。
12.一种防喷器（BOP）控制系统，包括：
系统控制器，其被配置成通过向从与第一BOP功能相关联的一个或多个可用功能性路径中选择的功能性路径的一个或多个节点传送一个或多个命令来致动所述第一BOP功能；
每个节点包括被配置成响应于接收自所述系统控制器的命令而致动的可致动组件，每个节点具有：
一个或多个传感器，其被配置成在所述组件的致动期间捕获第一数据集；以及
处理器，其被配置成：
调节模型的一个或多个系数以使得经调节的模型逼近来自所述第一数据集的一个或多个值；以及
向所述系统控制器传送至少基于所述经调节的模型的所述一个或多个系数中的至少一个系数的数据。
13.根据权利要求12所述的控制系统，其中，所述处理器被配置成将所述经调节的模型的所述一个或多个系数与所述模型相比较以获得对应系数之间的差；以及向所述系统控制器传送以下中的一个或多个：
（i）向所述系统控制器传送故障，如果一个或多个对应系数之间的差超出一阈值的话；
（ii）向所述系统控制器传送至少基于一个或多个对应系数之间的差的失效风险等级；或者
（iii）一个或多个对应系数之间的差。
14.根据权利要求12所述的控制系统，其中，至少一个节点包括存储器，所述存储器被配置成存储所述第一数据集的至少一部分。
15.根据权利要求12到13中的任一项所述的控制系统，其中，每个节点的处理器被配置成：
分析所述经调节的模型的所述系数以确定所述可致动组件的剩余使用寿命；以及
向所述系统控制器传送所述剩余使用寿命。
16.根据权利要求15所述的控制系统，其中，所述系统控制器被配置成向用户传送每个节点的所述组件的剩余使用寿命。
17.根据权利要求15或16所述的控制系统，其中，每个节点的处理器被配置成如果所述组件的剩余使用寿命低于一阈值则向所述系统控制器传送故障。
18.根据权利要求7到16中的任一项所述的控制系统，其中，所述系统控制器被配置成，如果第一功能性路径的一个或多个节点向所述系统控制器传送故障或超出一阈值的风险等级，则从所述一个或多个可用功能性路径中移除所述第一功能性路径。
19.根据权利要求18所述的控制系统，其中，所述系统控制器被配置成，如果第二功能性路径包括所述第一功能性路径的所述一个或多个节点中的向所述系统控制器传送故障或超出一阈值的风险等级的一个或多个节点，则从与第二BOP功能相关联的一个或多个功能性路径中移除所述第二功能性路径。
20.根据权利要求1-19中的任一项所述的控制系统，其中，所述系统控制器被配置成如果与所述第一BOP功能相关联的所述第一功能性路径的一个或多个节点向所述系统控制器传送故障或超出一阈值的风险等级，则选择第二BOP功能。
21.根据权利要求7-20中的任一项所述的控制系统，其中：
所述一个或多个功能性路径包括第一功能性路径和第二功能性路径；并且
所述系统控制器被配置成，如果所述第一功能性路径的一个或多个节点向所述系统控制器传送故障或超出一阈值的风险等级，则通过向所述第二功能性路径的一个或多个节点传送一个或多个命令来致动所述第一BOP功能。
22.根据权利要求1-21中的任一项所述的控制系统，其中，所述系统控制器被配置成为了可用于致动所述第一BOP功能的功能性路径而扫描所述BOP控制系统。
23.根据权利要求1-22中的任一项所述的控制系统，其中，所述系统控制器被配置成向用户传送可用于致动所述第一BOP功能的功能性路径的数目。
24.根据权利要求1-23中的任一项所述的控制系统，包括与功能性路径的每个节点通信的存储器。
25.根据权利要求1-24中的任一项所述的控制系统，其中，至少一个节点包括存储器，所述存储器被配置成存储所述第一数据集的至少一部分。
26.根据权利要求1-25中的任一项所述的控制系统，其中，至少一个节点包括虚拟传感器。
27.根据权利要求1-26中的任一项所述的控制系统，其中，至少一个节点被配置成无线地与所述系统控制器通信。
28.根据权利要求1-27中的任一项所述的控制系统，其中，至少一个节点被配置成通过有线连接与所述系统控制器通信。
29.根据权利要求1-28中的任一项所述的控制系统，其中，至少一个节点被配置成与所述BOP控制系统外部的至少一个控制器通信。
30.根据权利要求1-29中的任一项所述的控制系统，其中，至少一个节点的组件包括液压分路阀箱，所述液压分路阀箱包括一个或多个可致动阀门。
31.根据权利要求1-30中的任一项所述的控制系统，其中，至少一个节点的组件包括液压泵。
32.根据权利要求31所述的控制系统，其中，所述液压泵是电池供电的。
33.根据权利要求1-32中的任一项所述的控制系统，其中，所述第一数据集包括指示所述组件的致动周期数目的数据。
34.根据权利要求1-33中的任一项所述的控制系统，其中，所述第一数据集包括指示所述组件的响应时间的数据。
35.根据权利要求1-34中的任一项所述的控制系统，其中，所述系统控制器包括两个或更多个系统控制器。
36.一种用于致动第一防喷器（BOP）功能的方法，所述方法包括：
从与第一BOP功能相关联的两个或更多个可用功能性路径中选择第一功能性路径；
向所述第一功能性路径的一个或多个节点中的每一个节点的可致动组件传送一个或多个命令以致动所述组件，其中，所述第一功能性路径的一个或多个节点中的每一个节点的所述组件的致动致动了所述第一BOP功能；以及
从所述第一功能性路径的所述一个或多个节点中的至少一个节点接收与所述组件的致动相关联的信息。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，所接收的信息包括所述组件的剩余使用寿命。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，如果所述组件的剩余使用寿命低于一阈值，则所接收的信息指示故障。
39.根据权利要求36-38中的任一项所述的方法，其中，所接收的信息包括所述组件的反常致动的识别。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，如果识别到所述组件的反常致动，则所接收的信息指示故障。
41.根据权利要求36-40中的任一项所述的方法，其中，所接收的信息包括与所述组件的致动相对应的第一数据集和与所述组件的致动的仿真相对应的第二数据集之间的差。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，如果所述第一数据集与所述第二数据集之间的差超出一阈值，则所接收的信息指示故障。
43.根据权利要求36-42中的任一项所述的方法，包括：如果所接收的信息指示故障，则从与所述第一BOP功能相关联的所述两个或更多个可用功能性路径中选择第二功能性路径。
44.根据权利要求36-43中的任一项所述的方法，包括：如果所接收的信息指示故障，则从所述两个或更多个可用功能性路径中移除所述第一功能性路径。
45.根据权利要求36-44中的任一项所述的方法，包括：如果所接收的信息指示所述第一功能性路径与所述第二功能性路径所共有的节点的故障，则从与第二BOP功能相关联的两个或更多个可用功能性路径中移除第二功能性路径。
46.根据权利要求36-45中的任一项所述的方法，包括：如果所接收的信息指示故障，则选择第二BOP功能。
47.根据权利要求36-46中的任一项所述的方法，包括向所述第一BOP功能分配风险等级。
48.根据权利要求47所述的方法，其中，至少部分地基于可用于致动所述第一BOP功能的功能性路径的数目来分配所述风险等级。
49.根据权利要求47或48所述的方法，其中，至少部分地基于与致动所述第一BOP功能的失效相关联的危害来分配所述风险等级。
50.根据权利要求47-49中的任一项所述的方法，其中，至少部分地基于由所接收的信息指示的故障的类型来分配所述风险等级。
51.根据权利要求36-50中的任一项所述的方法，包括为了可用于致动所述第一BOP功能的功能性路径而扫描BOP控制网络。
52.根据权利要求36-51中的任一项所述的方法，包括向用户传送可用于致动所述第一BOP功能的功能性路径的数目。
53.根据权利要求36-52中的任一项所述的方法，包括将接收到的信息存储在存储器中。
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