CN107965288B - 用于防喷器(bop)的海底能量存储器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于防喷器(BOP)的海底能量存储器。一种用于井控制装备的海底能量存储器，其中，将能量存储在海床上的井附近独立地或与液压能结合监测和启动井控制装备。至海底能量存储器的能量可由水面脐带、遥控潜水器供应，或者由来自存储液压能的海底电力生成供应。存储电能还可对存储液压能再充电。海底控制系统构造成记录数据，比较数据与预定事件标记，以及利用存储电能操作井控制装备。

Description

用于防喷器(BOP)的海底能量存储器

本申请是申请号为201380069607.9、申请日为2013年11月07日、发明名称为“用于防喷器(BOP)的海底能量存储器”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年11月7日提交且标题为“SMART BLOW OUT PREVENTER (BOP)WITH SUBSEA ENERGY STORAGE(具有海底能量存储器的智能防喷器(BOP))”的美国临时专利申请No. 61/723,591的优先权的权益，该申请通过引用而并入。

技术领域

本公开涉及海底井。更特别地，本公开涉及用于海底井的功率系统。

背景技术

现有的防喷器(“BOP”)对液压系统起作用。对于使用电的那些系统，使用电力系统来对具有无反馈、功率低的单向促动器(诸如螺线管)的开环提供功率。接着，该单向促动器控制液压导阀，该液压导阀将液压功率信号传到高功率促动器，诸如SPM阀，其进而传递流率和压力足以操作BOP闸板或其它BOP功能的液压功率。电子促动器、导阀和主阀的释放依赖于弹力恢复，并且还具有开环设计。

现有的BOP系统对由小功率促动器(在上面描述)和有限的传感器和计算能力组成的轻型负载使用电功率。该电功率经由脐带电缆，通过高电压交流电(AC)从船输送。然而，保持峰值电流所需的高电压导致绝缘应力和破坏，允许盐水进入，使电缆有电化学腐蚀，以及金属导体的可能氢脆化。高电流要求导致选择沉重非柔性的电缆，其难以收尾并且引起扭转问题。这些电缆难以机载地存储在船上。另外，可将通信线路集成在脐带中，并且AC功率在通信线路中产生磁场干扰和线路噪声。

对于深水应用，可输送的电流有限，因为传输距离极端且有通信线路干涉的风险。由于与水面失去功率链接的风险，故现有的BOP构件设计成在无功率条件下操作。例如，控制液压导阀的单向促动器并入前述弹力恢复，即使在失去功率时，该弹力恢复也允许阀关闭。然而，促动器的接合需要来自水面的持续功率，这限制可在任何一个时间接合的促动器的量。此外，来自水面的功率的损失或干扰导致通信损失，并且进一步引起所有被提供功率的螺线管促动器的位置的改变。这可引起对BOP功能的不需要液压变化。

关于现有的BOP技术使用的少数传感器测量压力、流量和其它物理参数试图通过试图确认特定功能被促动或完成来提供用于在开环中操作的构件的反馈。使用中央传感器迫使一次仅操作一个功能，因为如果多个功能同时操作，则中央压力和流量传感器的反馈将不清楚。其中存在大量共用基础设施的系统的集成性质迫使使用显著水平的单个应用软件。该软件及用于其的离线支持系统编写用于数量非常有限的应用。结果是预测能力低下，排除故障困难，以及全行业支持不足。

发明内容

在一个实施例中，装置和方法将电能存储在海床上的井附近，并且利用存储电能启动井控制装备。海床装备上的海底促动器可包括电力设计。海底促动器可备选地包括混合电力/机械设计，其中，可电力地控制主液压功率阀，从而允许一个或更多个电动液压泵独立地操作剪切闸板，或者与加压液压系统组合操作剪切闸板。根据一个实施例，剪切闸板中的圆筒在存储电功率下移动第一距离，并且接着在存储液压能下移动第二距离，其中，第一距离可为剪切闸板在接触障碍物(诸如钻探管)之前横过的路径的一部分。

根据另一个实施例，存储电能可用于操作泵，以生成液压。生成的液压可存储在海床处。在某些实施例中，可重新获取液压流体用于随后使用，而非将流体排放至大海。过多的液压流体可在周围压力下存储在海床上的井附近。海底泵可使用存储的电能对该过多的液压流体加压。在一个实施例中，遥控潜水器(ROV)可输送周围压力液压流体或加压液压流体。在某些实施例中，当加压流体由ROV输送时，来自ROV的液压能可使海底泵作为发电机操作，以对存储的电能再充电。

根据一个实施例，装置和方法包括完整的独立功率和通信系统、多个传感器、事件和标记存储器、关于机械定位的闭环反馈，以及促动器过程的数学模型。井控制装备可基于接收自井附近的一个或更多个传感器的数据来启动。在一个实施例中，数据可无线地接收自井附近的传感器。在某些实施例中，可在一时间段内记录接收自一个或更多个传感器的数据，并且与事件标记比较，用于确定事件已经发生。另外，可从接收的数据确定BOP或井控制装备的整体状态。

根据一个实施例，存在一种设备，其包括井控制装备和海底电功率源，该海底电功率源联接于井控制装备，并且构造成操作井控制装备。存在一种设备，其进一步包括液压储藏器和联接于液压储藏器且联接于井控制装备的液压管线，液压管线构造成与海底电功率源组合操作井控制装备。在一个实施例中，设备进一步包括液压阀、联接于液压阀的液压促动器，以及联接于液压促动器且联接于海底能量存储器系统的控制系统，控制系统构造成利用来自海底电功率源的电能和来自液压管线的液压能来操作井控制装备。在又一个实施例中，井控制装备包括剪切闸板。海底能量存储器用于使剪切闸板移动第一距离，并且液压促动器用于使剪切闸板移动第二距离。

在某些实施例中，设备进一步包括联接于控制系统的传感器，其中，控制系统构造成至少部分地基于接收自传感器的数据来启动井控制装备。在一个实施例中，井控制装备无线地联接于控制系统。在另一个实施例中，控制系统无线地联接于传感器。根据一个实施例，设备进一步构造成在一时间段内记录来自传感器的数据，比较记录数据与预定事件标记，以及基于比较步骤来确定事件已经发生。根据另一个实施例，海底功率源构造成独立地操作井控制装备。在又一个实施例中，设备进一步包括联接于液压管线且联接于海底电功率源的海底泵，海底泵构造成用海底电功率源中的能量在液压管线中生成液压。

在一个实施例中，存在一种液压储藏器，其包括周围压力液压储藏器，并且其中，海底泵构造成对周围压力液压储藏器的液压介质加压，以操作液压管线。在又一个实施例中，存在构造成接收来自ROV的周围压力液压介质的端口。根据本公开的一个实施例，存在构造成接收来自ROV的加压液压介质的端口，其中，海底泵构造成作为发电机操作，以用接收的加压液压介质对海底电功率源再充电。

前述内容已经相当宽泛地略述了本公开的特征和技术优点，以便可更好地理解公开的以下详细描述。将在下文中描述本公开的额外的特征和优点，它们形成本公开的权利要求的主题。本领域技术人员应当认识到，可容易地利用公开的构思和具体实施例作为修改或设计用于执行本公开的相同目的的其它结构的基础。本领域技术人员还应当认识，此类等同结构不偏离所附权利要求中阐述的公开的精神和范围。当结合附图来考虑时，从以下描述，将更好地理解认为是本公开的特性以及其操作的组织和方法的新颖特征，以及另外的目标和优点。然而，将清楚地理解，提供图中的各个仅是为了说明和描述，而不意于限定本公开的限制。

附图说明

为了更完整地理解公开的系统和方法，现在参照结合附图进行的以下描述。

图1是防喷器(BOP)混合闸板的实施例的示意图。

图2是示出根据本公开的实施例的电动操作液压阀和传感器包的框图。

图3是示出防喷器(BOP)功率系统、液压储藏器子系统和遥控潜水器(ROV)再充电系统的实施例的框图。

图4是描绘自主促动器控制系统的一个实施例的框图。

图5是描绘根据本公开的一个实施例的防喷器(BOP)系统的一个构造的框图。

具体实施方式

在一个实施例中，防喷器(BOP)系统可包括闭环混合电力/液压系统。提供海底能量存储器，从而允许诸如通过低电压、高电流信号按需将电功率输送到井眼电子构件。

图1显示高压闸板液压圆筒208，其具有围绕井眼220就位的推力圆筒设计。虽然在图1的系统中示出某些闸板设计，但可使用其它类型的闸板。驱动器和传感器包202可调整通往马达204的电功率。马达204可连接于液压泵206，液压泵206使闭合液压管线230中的液压介质(诸如液压流体)移动，以将闸板圆筒压制到闭合位置。液压流体可通过马达204倒转方向，以使马达204作为发电机操作。剪切密封闸板，诸如闸板208中描绘的一个，具有低功率流区域和高功率流区域，在该低功率流区域中，圆筒移动不受阻碍，在该高功率流区域中，圆筒接合和切割障碍物，诸如井眼220壳(未显示)或钻探管(未显示)。

在常规的剪切闸板系统中，使用通往当前海底的阀、加压液压流体箱来操纵圆筒穿过低功率区域和高功率区域两者。在液压储存箱使液压流体移动到闭合管线中时，压力迅速降低。在常规的闸板系统中，液压箱的最高压力区浪费在使圆筒移动穿过低功率区域上，其中，圆筒只是移动就位，以接触待切割的障碍物。

当前实施例通过使用液压泵206来使闸板208的液压圆筒移动穿过低功率区域来提供提高的效率。当圆筒接触待切割的障碍物时，加压液压流体箱阀214A可开启，允许来自箱214的高压液压流体进入到闭合液压管线230中。高能液压流体可协助闭合闸板208的圆筒，以剪切井眼220中的障碍物。以该方式，高能流体用于切割，而非仅使圆筒移动穿过低功率区域。虽然描述了混合电力/液压系统，但系统还可使用液压泵206来通过低功率阶段和高功率阶段两者来操作闸板208的圆筒。

在海底系统中使用诸如泵206的电力构件可允许提高冗余度。例如，箱214内的加压液压流体可用于使闸板208的圆筒移动穿过低功率区域。同样，泵206可驱动闸板208的圆筒穿过高功率区域。在一个实施例中，海水可用来代替液压流体，诸如在无法获得液压流体时的紧急情况下。液压流体随后可冲洗穿过海底系统，以除去海水留下的污染物。

图1中显示的实施例的闭环设计还可产生额外的益处。例如，通过闭合闭合线230中的阀(未显示)，箱214可由泵206再装填。另外，在泵206附接于闭合管线230和开启管线232两者的情况下，泵通过将液压流体从圆筒的剪切侧拉到开启管线232中来进一步协助闸板208。在常规系统使使用的液压流体排出到外海中的情况下，图1中公开的海底系统的一些实施例可重新使用液压流体。重新使用液压流体易于受环境的影响。另外，当重新使用液压流体时，可使用针对闸板208更好地定制的较高质量液压流体。此外，监测箱214或箱212的再加压提供圆筒在闸板208内的位置的额外的指示器。最后，本文公开的电力液压混合设计消除对常规BOP系统的液压导阀的需要。

海底电力/液压设计还可提供其它功能性。在能够获得海底存储电力子系统的情况下，BOP可执行局部数据处理。图2显示根据本公开的一个实施例的电力系统的框图。位于框图内的构件可本身包含有马达和液压阀，如图2中显示的，或者它们可独立于马达和/或阀。在一些实施例中，图2的某些构件可并入在图1的驱动器和传感器包202中。电功率可从功率连接350进入系统300。功率可利用变压器通过电压水平进行单步调试，并且/或者在功率源304和功率模块306中调节。功率模块306还可对内部能量存储器装置302再充电，或者从中提取功率。功率模块306可包含用于马达/促动器330的可变频率的驱动器。功率源304还可对控制板310提供功率，并且可对阀和传感器包202内的一个或更多个传感器312提供功率。

控制板310可包括存储器和处理器。处理器可构造成执行功能，诸如收集来自传感器312的数据，以及控制马达330和/或阀340，以及本公开中描述的其它功能。在一个示例中，控制板310可构造成利用存储电能启动剪切闸板，以使剪切闸板移动第一距离，以及利用存储液压能启动剪切闸板，以使剪切闸板移动第二距离。

控制板310可接收来自功率源304的功率和由通信块308处理的信息，该信息可从通信连接360接收。通信连接360可为无电流连接的无线连接，该无线连接消除了传统的电力连接器，并且使用防水密封件来隔离电力连接与海水。通信传输可经由连接360进入和离开阀和传感器包202。另外，通信块308可并入用于与传感器312通信的无线技术。嵌入式传感器312可对控制板310报告状态信息。一个或更多个传感器可提供湿度、温度、压力、振动、加速、流量、扭矩、位置、功率或为给定的阀、马达或促动器所特有的其它信息。控制板310对传感器312的原始测量进行遥测，用于对水面或其它海底构件的报告目的。另外，控制板310可执行计算，将原始测量数据转换成可解释的遥测，以及/或者执行其它处理。例如，控制板310可对传感器312施加用户可编程的校准。由于可在海底环境中存储和供应功率，故系统300可接收任何机械装置上的闭环反馈。此外，控制板310可包括存储器，以允许记录一个或更多个远程装置的电力标记。接着，控制板310可通过比较电力标记与用于远程装置的预定电力标记或历史标记，来解释来自远程装置的状态信息。例如，控制板310可预编程有用于剪切闸板失效的电子标记，其包括随着时间的推移来自剪切闸板的近似测量，该近似测量可指示剪切闸板的失效。接着，可比较用于剪切闸板的记录的电子标记与该预编程电子标记，以确定是否发生了失效，或者是否需要维修。

控制板310、促动器、马达、阀、闸板、指示器和传感器之间的通信可通过有线连接。在某些实施例中，可诸如通过无线电频率(RF)通信实施在构件之间的无线通信。

控制板310可不仅仅与传感器312通信和解释来自传感器312的信息。至功率模块306的连接可允许控制板310主动地操纵马达/促动器330以及阀340。控制板310可包括动态存储器，允许随着时间的推移聚集具有时间戳的传感器数据。根据一个实施例，控制板310可记录设定的时间段内的数据，以确定正常或甚至异常的操作参数，并且接着，使用机载比较算法，比较当前数据参数与这些历史参数。以该方式，控制板310可确定事件是否发生。此外，控制板310的存储器允许数据记录不受通信线路360中的带宽限制或线路噪声的约束。因而，较高分辨率数据捕捉是可行的。接着，操作者可通过通信线路360按期望下载特定的时间戳事件日志。控制板310可发送关于阀的健康和状态的详细信息，诸如阀闭合得有多快，闭合阀使用了多少能量，阀闭合期间的温度升高，高振动或加速等。此外，控制板310可比较阀闭合与先前的闭合，以确定阀的健康。

根据一个实施例，控制板310根据预编程条件自主地操纵井装备。因而，即使通信与水面切断，海底控制板310仍拥有独立操作BOP的功率和处理器能力。控制板310还可便于日常操作校正，而不需要人为干预。

根据另一个实施例，控制板310可处理井眼装备的各种构件的正常或异常操作的数学模型。例如，给定标准液压开始压力、压头损失算法、装备的深度、待切割的障碍物的剪切强度等，数学建模将能够计算或估计离开给定的蓄藏器的液压流体的量。如果那个数量不同于某一量，则控制板310可发布将警告水面上的操作者的事件代码。另外，控制板310可基于事件代码来采取自主行动。随着时间的推移，聚集的数据和数学建模对操作者提供关于特定的BOP操作的额外信息。接着，操作者可根据预测标记来更新控制板310自主响应参数。

在海底处理数据可允许较快速地控制装备。例如，由于上面论述的上层通信限制，故现有的液压可测量有限空间中的流量。因此，防止现有的海底液压系统同时开启单个流量计上游的两个阀，因为操作者将失去关于穿过各个单独的阀的流的信息。然而，在使用电力系统控制的情况下，各个阀可保持其本身的功率阀和传感器包(包括机载传感器)，以测量流量、温度、振动、压力等。因而，更多传感器和更多促动器可独立地操作。此外，电力控制系统允许操作者进行更多调节，以及更迅速地进行调节。就此而言，该特征可减少由于船问题而紧急断开的时间。

在深海高压环境中，视觉阀状态可受到功率的可获得性和对用于处理数据的系统的访问的限制。根据一个实施例，可能够获得阀状态的指示。图2的指示块314可通过控制板310接收来自传感器312的信息。指示块314可在视觉上、听觉上、以磁的方式等显示阀状态的某些方面。例如，闭合的液压阀可通过遥控潜水器(ROV)触发可在阀的外部看到的包封的绿色发光二极管(LED)。经由示例，其中所使用的液压流体超过正常参数的闭合的阀可显示绿色LED和黄色LED两者。在压力显著高的环境中，LED显示器可为不切实际的。在某些实施例中，指示块314可采用磁数据输出系统。例如，电磁体的极化可使安装在阀的外部或ROV的内部的罗盘移动。在某些实施例中，指示块314可发起可听提示。例如两声砰砰声可指示闭合的阀，而三声砰砰声指示闭合的阀有压力问题。虽然本示例针对防喷器(BOP)阀，但该设计还可应用于其它井眼装备。

根据一个实施例，本文描述的闭环电力控制系统可为模块化设计，抛弃了中央上层处理器和基础设施的使用。在该示例中，井装备的多个构件可包含相同的阀和传感器包，如图2中描述的。海底促动器可包含相同的软件，因而使遥测和计算标准化。

如图3中描绘的，系统400是根据本公开的BOP的实施例。电功率可通过脐带450(或辅助脐带451)馈送进和馈送出系统400。可利用电子器件包404传送交流电(AC)或直流电(DC)功率，电子器件包404按需要转换和/或调节功率。脐带450还可包括通信线路。对于较深的部署，可采用AC功率的长途传输能力。在没有海底能量存储器的常规系统中，如上面描述的，通过脐带传输高电流AC功率，并且高电流AC功率导致线路噪声和通信干扰。然而，由于系统400包含海底能量存储器，故可减小通过脐带450的功率传输的电流和电压两者。虽然海底系统400中的大事件可即刻消耗高功率，但海底系统400的许多构件可在低功率感测模式中在正常条件下操作。通过脐带450至海底系统400的功率发送可在正常条件期间为低电流和低电压。少量额外的电功率可在脐带450之上传送到海底系统400内的存储器，以对存储器进行涓流充电。当需要高功率时，额外功率中的一些可已经存储在海底，并且减小在脐带450之上传送所需的额外的功率。该涓流充电能力可减小现有的海底AC功率系统的有害作用。另外，由于功率要求低，故可在脐带450上馈送DC功率。在某些情形中，诸如在存储装置402的修复期间，脐带450可将功率从海底系统400传送到上层。

海底功率存储器可允许各个海底促动器/传感器包独立于任何复杂的功率源。功率分配是低电压，并且可处于用于通信的相同导体上。在具有DC功率分配的实施例中，通过导体的交变电场和磁场减少，这消除来自通信线路的噪声源。海底系统中的功率存储器，诸如下部主立管包(LMRP)，消除来自脐带电缆电路的高峰值电流。另外，在某些实施例中，海底系统可在暂时或连续损失来自水面的功率的情况下操作。在具有涓流充电能力的实施例中，电压的管理可为较简单的，并且减少在海底装备处对复杂的变压器的使用。另外，可提供水面级不间断功率系统(UPS)，以在脐带之上供应DC功率用于额外的冗余。水面至海底脐带线路上的DC功率还消除复杂的阻抗问题，并且极大地简化了电缆的设计。由于较低的峰值电流允许较小的电缆，故可将更多电缆存储在水面的船上。规格较小的电缆收尾也较容易和较快，抗扭转并且简化修理。规格较小的电缆替换也较快且较不昂贵，并且可利用现有的ROV技术收尾。

电子器件包404可调整穿过系统400的功率。在图3中显示的实施例中，电子器件包404可接受来自脐带450的涓流充电，调节电功率，并且对存储装置402充电。存储装置402可为本领域已知的任何电池化学产品，诸如锂离子(Lilon)、镍镉(NiCd)或镍金属氢化物(NiMH)。除了化学电池或作为对化学电池的备选方案，存储装置402可包括燃料电池、电容器或飞轮。存储装置402还可包含用于紧急操作的不可再充电的储备电池。备选地，储备电池和本地能量存储器装置，诸如能量存储装置302，可位于电子器件包404内或系统400中的其它位置处。在一个实施例中，存储装置402可存在于处于周围压力的油填充的容器中。

电子器件包404监测和保持用于存储装置402的适合充电。在显示的实施例中，电子器件包404可包含诸如与上面的图2相关联的电子器件和传感器。电子器件包404还可包括用于驱动马达414的速度可变的驱动器408。用于在电子器件包404的内部使用或者用于在外部使用的额外的功率可存储在能量存储器装置406中。能量存储器装置406还可用于调节功率。电子器件包404还可包含或连接于指示构件(诸如声学吊舱480)。

存储在海底的电能可用于驱动马达414，马达414进而联接于液压泵416。马达414和泵416可在海底系统中具有多种用途。例如，泵416可接受来自ROV 434的液压再充电流体，并且将流体泵送到液压储藏器410中。液压储藏器410可为容纳在保护壳体411中的周围压力流体囊。泵416还可将液压流体从周围压力储藏器410传送到高压液压能存储箱430。泵416可对箱430加压，从而产生用于在闸板470中使用或用于对电池402充电的液压能存储器。泵416还可接受沿着脐带452来自水面的液压流体，用于对液压储藏器410进行再供应。泵416还可接受来自ROV 432的液压流体。另外，泵416可驱动马达414对存储装置402再充电。在功率生成模式中，ROV 434通过泵416将液压流体推到周围压力储藏器410。泵416使马达414转动，马达414生成电，以对存储装置402充电。在备选实施例中，液压流体可通过外部阀420排到大海。液压流体还可以或者备选地通过泵416从加压液压能存储箱430发送。

系统400提供用于ROV的额外使用。如提到的，ROV 432和ROV 434可对系统400补充液压流体。ROV 434还可通过泵416和发电机414对存储装置402再充电。另外，ROV 434可在脐带450有问题的情况下直接与电子器件包404通信。同样，ROV 434可对电子器件包404提供原始DC功率，用于在提供功率系统400中使用，或者对存储装置402再充电。ROV 434通过感应和RF联接装置442连接，感应和RF联接装置442能够在没有铜-铜连接的情况下传送功率和通信两者。

系统400可包括常规的液压能存储器子系统。加压液压蓄藏器箱430可联接于液压操作阀和泵单元460。单元460包含泵462、阀464、传感器和电子器件包466和指示器468。根据常规的液压闸板操作，高压液压流体可通过调整器476传到阀464，其中，该高压液压流体引导成开启或闭合闸板470。过多的液压流体可通过端口469排放到大海。在图3的实施例中，泵462可协助开启或闭合闸板470圆筒。泵462可从液压储藏器410或ROV 432抽取低压液压流体。接着，阀464可沿着液压管线472或管线474引导被泵462加压的液压流体，以分别闭合或开启闸板470的圆筒。根据一个实施例，单元460还包含电子器件和传感器包466。如关于图2描述的，电子器件和传感器包466可记录测量，以及对测量进行遥测，诸如流率、振动、加速、压力、温度、湿度、阀位置、扭矩或功率。可从电子器件包404通过例如感应和RF联接444对电子器件传感器包466提供功率。另外，电子器件和传感器包466可包括内部能量存储装置。电子器件传感器包466可沿着功率线路传输通信，或者其可保持与电子器件包404的单独的硬连线或无线通信连接。指示器468可接收来自电子器件和传感器包466或电子器件包404的数据和信息，并且相应地显示信息。例如，指示器468可采用关于图2中的指示块314论述的系统中的任一个。在某些实施例中，指示器468可包括摄影机接口，用于与远程位置处的人交互。

在某些其它实施例中，指示器468可为无线接口，以允许对手持装置报告阀数据，当能够在船甲板上或贮藏场中接近BOP时，技术员访问该手持装置。虽然海底系统的某些构件位于甲板上或贮藏场中，但可对它们提供功率和通信接口，以允许接收传感器数据，以及在安装到海底之前检验操作构件。另外，别处所论述的闭环液压电路允许在没有上层硬件和液压流体的情况下操作船甲板上或贮藏场中的BOP。

图4描绘根据本公开的一个实施例的通信布局。在图4中，电子器件包530扩展成与多个液压操作阀和泵单元460通信。在该实施例中，控制板310例如可具有多个输入/输出端口，它们通过通信分配中心532(诸如多路复用器/多路分离器)导引。位于电子器件包530内的控制板310可接收和处理来自五个液压操作阀和泵单元460中的各个内的传感器数据，如图4中显示的。在图4中，主要的上层功率522可对能量存储装置406进行涓流充电，接着能量存储装置406对泵单元460提供功率。由于能量存储装置406或存储装置402可拥有足以运转液压操作阀和泵单元460的功率，故可减少对上层功率522的约束，并且允许使用低电压、低安培数的AC或DC功率。

上层电子器件512可与电子器件包530通信。遥测可发送到上层，并且操作命令可传送到井装备。遥测和执行的命令可记录在数据记录装备516上。遥测可显示在上层显示器514上，并且还经由互联网络或内部网络510发送到远程位置。还可经由网络510转播命令。

图5描绘呈附接于立管串的海底LMRP和BOP的构造的本公开的一个实施例。系统600的安装在船上的硬件610可位于上层，并且包括液压流体存储器616、液压泵614和/或液压储藏器612。液压流体可通过流体供应管线452或辅助供应管线453输送。通信和功率可经由脐带450或辅助脐带451输送。根据一个实施例，脐带可构造成独立于通信而传送功率。例如，脐带450可仅传送功率，而脐带451则可仅传送通信。这可减小线路噪声和改进通信。为了冗余目的，可将脐带反过来，使得脐带451仅传送功率，而脐带450仅传送通信，或者任一脐带可构造成同时传送两者。同样，电子器件包640和642可相互合作地构造为完全冗余的，或者它们可设定成与专门调节功率和供应的电子器件包640，以及专门通信和控制的电子器件包642串联地操作。电子器件包640和642可由功率和通信线路641联接。电子器件包640和642可位于LMRP 630内，或者安装为吊舱，如图5中显示的。电子器件包640和/或642可对液压阀644和646以及液压分配和主要功能调整器650提供功率，并且控制它们。电子器件包640和642还可管理和调节电池652。

LMRP 630可包含独立的液压能存储器654，或者通过例如用于至闸板和阀的液压功率连接的多路径液压刺660连接于BOP 670液压能存储器664。可通过通信和能量传送端口656和662在LMRP 630和BOP 670之间传送电子功率和通信。端口656和662可硬连线连接，或者通过感应无线地联接。BOP 670可包括包围井眼454的多个闸板470。在一个实施例中，闸板470可包括独立的液压操作阀和泵单元460。在其它实施例中，液压操作阀和泵单元460可互连，以控制和监测多个闸板470。

本文描述的系统和方法是可升级的，并且可应用于现有的或新的井装备。虽然已经详细描述了本公开及其优点，但应理解的是，可对本文作出各种改变、替换和修改，而不偏离由所附权利要求限定的本公开的精神和范围。此外，本申请的范围不意于局限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质的组成、手段、方法和步骤的特定实施例。如本领域技术人员从本发明、本公开将容易认识到的，根据本公开，可利用目前存在或随后待开发的、执行与本文描述的对应实施例基本上相同的功能或者实现基本上相同的结果的机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求意于在它们的范围内包括此类过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。

Claims (24)

1.一种用于操作井控制装备的方法，包括：

将电能存储在海床上的井附近的能量存储装置内，其中所述能量存储装置构造成提供存储电能以便操作井控制装备；

将液压能存储在所述海床上的所述井附近的液压能存储箱内，其中所述液压能存储箱构造成提供存储液压能以便操作所述井控制装备；

用所述存储电能操作泵来生成所述存储液压能；和

利用所述存储电能和所述存储液压能的组合启动所述井控制装备，其中利用所述存储电能和所述存储液压能的组合启动所述井控制装备的步骤包括利用所述存储电能启动所述井控制装备第一持续时间并且利用所述存储液压能启动所述井控制装备第二持续时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，启动所述井控制装备的步骤包括启动剪切闸板，并且其中启动所述剪切闸板包括：

利用所述存储电能启动所述剪切闸板，以使所述剪切闸板移动第一距离；和

利用所述存储液压能启动所述剪切闸板，以使所述剪切闸板移动第二距离。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一距离小于所述第二距离。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一距离是所述剪切闸板在接触障碍物之前横过的路径的一部分。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述障碍物是钻探管。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

将处于周围压力的液压介质存储在所述海床上的所述井附近；和

利用所述泵对所述液压介质加压，所述存储电能对所述泵提供功率。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括接收来自遥控潜水器(ROV)的周围压力液压介质。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

接收来自遥控潜水器(ROV)的加压液压介质；和

用接收到的加压液压介质使所述泵作为发电机操作，以对所述存储电能再充电。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括使液压介质返回，以在所述井控制装备中重复使用。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

接收来自所述井附近的传感器的数据；和

基于接收自所述传感器的数据来启动所述井控制装备。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

在一时间段内记录来自所述传感器的数据；

比较所记录的数据与预定事件标记和历史事件标记中的至少一个；和

至少部分地基于所述比较步骤来确定涉及所述井控制装备的事件已经发生。

12.一种用于操作井控制装备的设备，包括：

井控制装备；

海底电功率源，其联接于所述井控制装备并且构造成提供存储电能以便操作所述井控制装备；

液压储藏器，其构造成提供存储液压能；

液压管线，其联接于所述液压储藏器并且联接于所述井控制装备，所述液压管线构造成利用所述存储液压能来供应所述井控制装备；和

控制系统，其构造成利用所述存储电能和所述存储液压能的组合操作所述井控制装备，其中所述控制系统构造成：

利用所述存储电能操作所述井控制装备第一时间段；并且

利用所述存储液压能操作所述井控制装备第二时间段。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述控制系统构造成操作剪切闸板，并且其中所述控制系统构造成通过执行以下步骤来操作所述剪切闸板：

操作所述海底电功率源，以利用所述存储电能使所述剪切闸板移动第一距离；以及

操作液压促动器，以利用所述存储液压能使所述剪切闸板移动第二距离。

14.根据权利要求12所述的设备，其特征在于还包括：

液压阀；和

联接于所述液压阀的液压促动器；

其中，所述控制系统联接于所述液压促动器并且联接于所述海底电功率源，所述控制系统构造成利用来自所述海底电功率源的存储电能和来自所述液压管线的存储液压能操作所述井控制装备。

15.根据权利要求12所述的设备，其特征在于还包括联接于所述控制系统的传感器，其中，所述控制系统构造成至少部分地基于接收自所述传感器的数据来操作所述井控制装备。

16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述控制系统进一步构造成：

在一时间段内记录来自所述传感器的数据，以便获得记录数据；

比较所述记录数据与预定事件标记和历史事件标记中的至少一个；以及

至少部分地基于所述比较步骤来确定涉及所述井控制装备的事件已经发生。

17.根据权利要求12所述的设备，其特征在于进一步包括联接于所述液压管线且联接于所述海底电功率源的海底泵，所述海底泵构造成用所述海底电功率源中的存储电能在所述液压管线中生成液压。

18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述液压储藏器包括周围压力液压储藏器，并且其中所述海底泵构造成对所述周围压力液压储藏器的液压介质加压，以利用所述液压管线操作所述井控制装备。

19.根据权利要求12所述的设备，其特征在于进一步包括构造成接收来自遥控潜水器的周围压力液压介质的端口。

20.根据权利要求17所述的设备，其特征在于进一步包括构造成接收来自遥控潜水器(ROV)的加压液压介质的端口，其中所述海底泵构造成作为发电机操作，以用接收到的加压液压介质对所述海底电功率源再充电。

21.一种用于操作井控制装备的方法，包括：

将电能存储在海床上的井附近的能量存储装置内，其中所述能量存储装置构造成提供存储电能以便操作井控制装备；

将液压能存储在所述海床上的所述井附近的液压能存储箱内，其中所述液压能存储箱构造成提供存储液压能以便操作所述井控制装备；

用所述存储电能操作海底泵来生成所述存储液压能；

利用所述存储电能和所述存储液压能的组合启动所述井控制装备；

接收来自遥控潜水器(ROV)的加压液压介质；以及

用接收到的加压液压介质使所述海底泵作为发电机操作，以对所述存储电能再充电。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，利用所述存储电能和所述存储液压能的组合启动所述井控制装备的步骤包括利用所述存储电能启动所述井控制装备第一持续时间并且利用所述存储液压能启动所述井控制装备第二持续时间。

23.一种用于操作井控制装备的设备，包括：

井控制装备；

海底电功率源，其联接于所述井控制装备并且构造成提供存储电能以便操作所述井控制装备；

液压储藏器，其构造成提供存储液压能；

液压管线，其联接于所述液压储藏器并且联接于所述井控制装备，所述液压管线构造成利用所述存储液压能来供应所述井控制装备；

控制系统，其构造成利用所述存储电能和所述存储液压能的组合操作所述井控制装备；

联接于所述液压管线且联接于所述海底电功率源的海底泵，所述海底泵构造成用所述海底电功率源中的存储电能在所述液压管线中生成液压；和

构造成接收来自遥控潜水器(ROV)的加压液压介质的端口，其中所述海底泵构造成作为发电机操作，以用接收到的加压液压介质对所述海底电功率源再充电。

24.根据权利要求23所述的设备，其特征在于，所述控制系统构造成：

利用所述存储电能操作所述井控制装备第一时间段；并且

利用所述存储液压能操作所述井控制装备第二时间段。

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