CN107614893B - 活塞式蓄能器囊设备系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明是新颖且改进的囊，用于与活塞式蓄能器设备、系统和利用其的方法一起使用，其在囊中设置分散管，以允许在真空下从囊流通到蓄能器海水腔室并再回来。

Description

活塞式蓄能器囊设备系统和方法

技术领域

总体上，本发明涉及一种用于海底活塞式蓄能器的装置、系统和方法，该活塞式蓄能器在油气井操作中与爆裂防止器一起使用。更特别地，本发明提供了一种改进的囊，其具有分散管，以确保存储在囊中的液压流体按照需要流通到海底活塞式蓄能器的海水腔室中。

背景技术

如本领域中已知的，爆裂防止器是大的专用阀或类似的机械装置，其通常堆叠地冗余安装，用于密封、控制和监视油气井。爆裂防止器被开发，以处理极端不规律的压力和不受控的流动，其通常称为地层溢流，在钻井期间从井储层发出。这些溢流可导致称为爆裂的潜在灾难事件。除了控制在钻孔中发生的井下压力以及油气流之外，爆裂防止器意图防止当有爆裂威胁时，诸如钻杆和井外壳这样的管路、工具和钻井液从井眼中喷出。

典型的海底深水爆裂防止器系统包括液压蓄能器模块，其保持促动爆裂防止器上的阀所需的液压流体。海底蓄能器在压力下存储液压流体，且必须按照需要释放液压流体，以提供防止器的快速关闭且用于使所有关键部件循环。要被加压的流体典型地为具有增加的润滑和腐蚀保护的基于水的产品或基于油的产品。具有活塞的蓄能器典型地具有活塞，其在密封孔中上下滑动，以将流体与气体分开。

还已知，补偿深度的活塞式蓄能器必须在任何深度处保持工作流体的恒定工作流体压力。在表面处，氮气腔室被加压到特定压力，其在活塞顶部上施加力，该力将活塞另一侧的工作液压流体加压。随着蓄能器更深地下降到海洋中，周围的海水压力挤压囊中的液压流体至相同压力。来自囊的该海水压力施加在海水腔室中的活塞的顶部上。基本上，由于在非常深的水中增加的水压而丢失的氮气的所有压力通过将该周围压力指向海水腔室而重新获得。

此外，当工作流体腔室充满工作流体时，海水腔室液压流体存储在囊中。在该情况下，囊被完全充满。当工作流体从工作流体腔室排走时，海水腔室被填充有来自囊的液压流体。期望的是，海水腔室被完全充满，其是取决于囊性能的功能。

囊必须按照需要将流体流通到海水腔室，以及从海水腔室接收流体。已知的问题是确保液压流体能够从囊到达海水腔室。随着活塞移动且海水腔室中的容积增大，来自囊的流体被吸入到海水腔室中。如果流体没有转移，真空将被拉入到腔室中，且深度补偿功能将失效。

已知，囊典型地由尼龙材料制成，且被设置有衬。在现有技术装置中还已知，当流体被吸入海水腔室时，衬在囊内塌陷。这可阻碍流体流，且防止蓄能器正确和/或高效地工作。

由此，需要一种设备、方法和/或系统，其提供运行的囊系统，用于与海底活塞式蓄能器一起使用。期望的是，利用可靠技术满足这些需求，其是支付得起的，且对于与爆裂防止器相关联的蓄能器操作有吸引力。上述的现有技术中的限制并不是排他的。本发明提供了一种现有技术所不能的廉价、节省时间的更可靠设备、方法和系统囊功能。

发明内容

根据与现有技术中存在的活塞式蓄能器一起使用的已知类型的囊中固有的前述缺点，本发明提供了一种新颖且改进的设备、系统和使用方法，其提供了更好的囊性能。这样，本发明的总体目的——其将在以下更详细描述——是提供一种新颖且改进的囊，用于与用于爆裂防止器的海底活塞式蓄能器一起使用，其具有现有技术装置的所有优点而没有其缺点。

因此设想，本发明是一种用于与海底活塞式换能器一起使用的用于改进的囊的设备、系统和方法，其具有分散管，以确保储存在囊中的液压流体被吸入到蓄能器的海水腔室中。该管设有口，以允许流体总是被供应至腔室，而不管囊中的流体深度如何。本发明还设想一种特殊的脚部，其允许蓄能器和囊在水平位置中运输，防止囊和分散管被损坏，且可还包括囊支架，以分散流体在囊中的重量，减小在装配结构上的应力，在所述装配结构处安装有囊脚部。

由此已经非常宽泛地描绘出本发明的较重要的特征，从而其以下的详细说明可被更好地理解，且从而对现有技术的贡献可被更好地体会。当然，存在本发明的附加特征，其将在以后被描述，且将形成所附权利要求的主题。

在这方面，在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应理解，本发明在本申请中不限于在以下说明书中阐述或在图中示出的构造的细节和部件的设置。本发明的其他实施例也是可行的，且可以各种方式实践和执行。还应理解，在此使用的短语和术语是用于描述目的，而并没有限制性。这样，本领域的技术人员将意识到，所披露内容所基于的构思可容易地被利用作为设计其他结构、方法和系统的基础，用于执行本发明的多个目的。因此，重要的是，权利要求被视为包含这样的等同构造，只要它们没偏离本发明的精神和范围。

此外，前述摘要的目的是允许美国专利和商标局以及公众(大体是、且特别是不熟悉专利或法律术语或短语的本领域工程师和实践者)快速地通过粗略浏览而确定本申请的技术内容的特点和本质。摘要并不意图限定本申请中的本发明，本发明由权利要求界定，摘要也不意图以任何方式限制本发明的范围。

因此，本发明的目的是提供一种新颖且改进的活塞式换能器囊、系统和方法，用于用在海底活塞式蓄能器中，其按照需要将流体提供至蓄能器海水腔室。

此外，本发明的目的是提供一种新颖且改进的活塞式换能器囊、系统和方法，其允许利用具有口的分散管将流体传送，以允许流体总是被供应至该腔室，而不管囊中的流体深度如何。

本发明的另一目的是提供一种新颖且改进的活塞式换能器囊、系统和方法，其可包括特殊的脚部，其允许蓄能器和囊在水平位置中运输，防止囊和分散管被损坏，且可还包括囊支架，其被设计以分散流体在囊中的重量，减小在装配结构上的应力，在所述装配结构处安装有囊脚部。

本发明的另一目的是提供一种新颖且改进的活塞式换能器囊、系统和方法，其是耐用且可靠的构造，且可用在各种类型的活塞式蓄能器中。

本发明的又一目的是提供一种新颖且改进的活塞式换能器囊、系统和方法，其倾向于安装和人力的低成本，相应地，其倾向于对于消耗工业销售的低价格，由此使得这样的系统对于本领域来说可经济地获得。

本发明的再一目的是提供一种新颖且改进的活塞式换能器囊、系统和方法，其提供现有技术的所有优点，同时克服通常与之关联的一些缺点。

这些与本发明的其他目的以及有关新颖性的各个特征——本发明以此为特征——在形成本说明书一部分的所附权利要求中特别指出。为了更好地理解本发明、其操作优点和通过其使用实现的特定目的，应参考附图和具有本发明的所示优选实施例的描述性内容。

附图说明

当考虑其以下详细描述时，本发明将被更好地理解，且除了上述目的以外的目的将变得明显。这样的描述参考所附的图示、图表、附图和附录。

图1是根据本发明优选实施例的海底活塞式蓄能器和囊系统的总体横截面图。

图2是根据本发明优选实施例的囊的总体横截面图。

图3是根据本发明优选实施例的囊的下部部分的总体横截面图。

图4是根据本发明优选实施例的分散管的总体横截面图。

具体实施方式

参考图示、附图和图片，且特别地参考图1，附图标记10大体指代新颖且改进的囊，其用于与根据本发明构造的活塞式蓄能器设备、系统和利用其的方法一起使用。本发明10通常用在油气井操作中，诸如但不限于爆裂防止器，且可用在与油气钻井操作无关的其他操作中。为了方便，附图标记10 可大体用于表示本发明、本发明的一部分、本发明的优选实施例等。还要理解，本发明10不应视为限制于改进的囊，且术语囊不应视为将本发明限制于此。本发明10可还包括新颖且改进的蓄能器设备、系统和方法，以及新颖且改进的爆裂防止器设备、系统和方法。

囊20可包括顶部30、长度40、底部50、内部60、外部70和用于使流体流通到海底活塞式蓄能器90的出口80。囊20可由尼龙制成，但不限于此。应理解，囊20可以是弹性体的，和/或某种程度上具有弹性，以取决于周围海底水压而压缩和扩张。囊20可包括衬100，诸如但不限于塑料。衬100 大体为囊20的内部60的衬。

本发明10可包括分散管110，其具有顶部120、长度130、底部140、内部和/或内直径150、外部和/或外直径160等。管110可由不锈钢制成，但不限于此。长度130可以为16英尺，内直径150可以是大约1英寸，外直径160可以是一英寸。应理解，长度、尺寸、形状等可以更大和/或更小，本发明10不应视为限制于图示和示例。管110不是必须为圆管构造，且可以是正方形、三角形等。管110可包括孔170，其可以被钻出，且相对较小，诸如1/4英寸，但是应理解，可设想更大的尺寸、构造和布置。

本发明10的分散管110大体地提供一种结构，其中，囊20和/或衬100 可具有通路以用于流体沿囊20的长度行进，即便衬100的一部分和囊20在流体被移动到蓄能器90中时塌陷且阻挡流体流动亦是如此。

本发明10大体设想在囊20的衬100内固定管110，其中，管110的顶部120固定在囊20的顶部30处且在与出口80的连通部75中。连通部75 可以是软管、管线、导管等，如本领域所已知的。此外，管110底部140可固定在囊20底部50处。在优选的构造中，110可以在顶部120处带有螺纹，用于固定至出口80。管110的底部140可通过在脚部180中滑动而被固定，所述脚部可以是通过囊支架190固定的较大直径的管。应理解，可设想大量其他实施例用于大体固定管110。在优选构造中，本发明10可利用支架190，其可固定在囊20的底部50处，用于在运输和移动期间大体支撑管110。

蓄能器90在现有技术中是已知的，且可包括氮气腔室200、工作流体腔室210、工作流体口220、海水腔室230、海水口240、真空腔室250等。导管260可以在囊20和海水口240之间，以用于使流体270从囊20到海水腔室230来回流通。

因此设想，本发明可以是一种海底活塞式蓄能器和囊系统，该系统包括：海底活塞式蓄能器，其具有海水口，用于选择性地使液体流通到所述海底活塞式蓄能器中和从所述海底活塞式蓄能器流通出来；囊，具有内部和孔口，所述孔口用于使所述液体流通到所述囊的所述内部和从所述囊的所述内部流通出来；衬，布置在所述囊的所述内部中，所述衬具有适于保持所述流体的内部，且其中，所述衬具有孔口，用于使所述流体流通到所述衬的所述内部中和从所述衬的所述内部流通出来；和分散管，布置在所述衬中，所述分散管具有第一端部(该第一端部具有用于使所述流体流通到所述分散管中和从所述分散管流通出来的孔口)、长度、第二端部、和在所述长度上的多个孔口，所述多个孔口适于使所述液体流通到所述分散管中和从所述分散管流通出来以及流通到所述衬的内部中和从所述衬的内部流通出来。

还设想，本发明可以是一种海底活塞式蓄能器和囊系统，其包括，其中，所述分散管的所述第二端部经由支架可移除地附连至所述囊的所述内部，该支架安装至所述囊的所述内部；其中，所述支架包括脚部，其适于允许所述分散管的所述第二端部滑动到所述脚部中；其中，所述分散管的所述第一端部固定至所述囊的所述内部；并且其中，所述分散管的所述第二端部是圆的。

可在在此所述的各个部件和元件的组合、操作以及设置中做出改变，而没有偏离本发明的精神和范围。此外，上述名字、题目、标题和大体划分为方便而提供，且因此不应视为是限制性的。

Claims (5)

1.一种海底活塞式蓄能器和囊系统，所述系统包括：

海底活塞式蓄能器，具有海水口，所述海水口用于选择性地使液压流体流通到所述海底活塞式蓄能器中和从所述海底活塞式蓄能器流通出来；

导管，具有连接到所述海水口的第一端部和第二端部；

囊，具有内部和连接到所述导管的所述第二端部的囊孔口，所述囊孔口用于使所述液压流体流通到所述囊的所述内部和从所述囊流通出来；

衬，布置在所述囊的所述内部中，所述衬具有适于保持所述液压流体的内部，且其中，所述衬具有衬孔口，所述衬孔口用于使所述液压流体流通到所述衬的所述内部中和从所述衬的所述内部流通出来；和

分散管，布置在所述衬中，所述分散管具有第一端部、长度、第二端部和在所述长度上的多个分散管孔口，所述第一端部具有用于使所述液压流体流通到所述分散管中和从所述分散管流通出来的第一端部孔口，所述多个分散管孔口适于使所述液压流体流通到所述分散管中和从所述分散管流通出来以及流通到所述衬的所述内部中和从所述衬的所述内部流通出来。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述分散管的所述第二端部经由支架可移除地附连至所述囊的所述内部，所述支架安装至所述囊的所述内部。

3.如权利要求2所述的系统，其中，所述支架包括脚部，所述脚部适于允许所述分散管的所述第二端部滑动到所述脚部中。

4.如权利要求3所述的系统，其中，所述分散管的所述第一端部固定至所述囊的所述内部。

5.如权利要求3所述的系统，其中，所述分散管的所述第二端部是圆的。

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