CN109690091B - 用于评估液压致动式装置的可靠性的方法及相关系统 - Google Patents

Abstract

本公开包括用于对液压致动式装置及相关系统进行试验的方法。一些液压致动式装置具有限定内部容积的壳体和安置于内部容积内且将内部容积划分成第一室和第二室的活塞，其中，活塞可响应于第一室与第二室之间的压力差相对于壳体在最大第一位置与最大第二位置之间移动。一些方法包括：(1)通过变更第一室和第二室中的至少一个内的压力，使得第二室内的压力高于第一室内的压力，而使活塞移动到第一位置；和(2)当活塞留在第一位置中时：(a)减小第二室内的压力和/或增大第一室内的压力；和(b)增大第二室内的压力和/或减小第一室内的压力。

Description

用于评估液压致动式装置的可靠性的方法及相关系统

对相关申请的交叉引用

本申请请求享有提交于2016年5月31日且标题为“用于评估液压致动式装置的可靠性的方法及相关系统”的美国临时申请号62/343446的优先权，该临时申请通过引用以其整体并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及液压致动式装置(诸如，防喷器的液压致动式装置)，且更具体地，但并非通过限制，涉及用于评估这样的液压致动式装置的可靠性的方法及相关系统。

背景技术

防喷器(BOP)是用于密封、控制且/或监测油气井的一般重复地成堆安装的机械装置。BOP典型地包括大量的构件(诸如，例如闸板、环、蓄能器、试验阀、断线和/或节流管线和/或阀、隔水管连接器、液压连接器以及/或类似构件)或与其相关联，其中的许多构件可液压致动。

至少部分地由于可由没有对BOP进行致动而造成的危害的程度，通常实现安全或备用系统(诸如，例如失人系统和自动剪切(autoshear)系统)。然而，这样的系统典型地与现有的BOP一体化，使得如果BOP失效，则系统可能不可用。

典型地随着时间的推移增大的按需失效概率(PFD)是给定的系统将在期望使该系统运作时失效的概率的测量。试验是减小PFD的有效方式；然而，现有的BOP和/或安全或备用系统的试验可能很困难。例如，为了以传统的方式对现有的BOP和/或安全或备用系统进行试验，可能要求BOP和/或安全或备用系统的完全运作，在一些实例中，使时间和成本密集型的措施成为必需，诸如，移除任何物体(诸如，安置于井筒内的钻杆)、断开下部海洋隔水管总成以及/或类似措施。

安全或备用防喷系统的示例在(1)美国专利号8881829和美国公布号：(2)2012/0001100和(3)2012/0085543中公开。

发明内容

本公开的一些实施例可为包括液压致动式装置的系统的试验作准备，该液压致动式装置具有活塞，活塞可在最大第一和第二位置之间移动，在一些实例中，在不要求液压致动式装置的完全致动(例如，使活塞移动到第一和第二位置中的每个)的情况下，经由例如配置成用于且/或包括使活塞移动到第一位置，且当活塞留在第一位置中时：(1)减小作用以将活塞向第一位置推动的力；和(2)增大作用以将活塞向第一位置推动的力。这样的试验可自动地和/或手动地执行，以减小系统的PFD。

本系统的一些实施例配置为安全和/或备用防喷系统，该系统经由例如包括液压致动式装置和用于对液压致动式装置进行致动的(例如，专用的)液压压力源、用于控制液压致动式装置的(例如，专用的)处理器、通信信道以及/或类似器件以及/或类似装置(例如，使得系统独立于其它(若干)防喷系统、系统与其它(若干)防喷系统之间的一体化(且因而故障转移)最小化以及/或类似效果)，具有提高的可利用性、可靠性、故障容差、可改造性以及/或类似效果。

本系统的一些实施例包括：液压致动式装置，包括限定内部容积的壳体和安置于内部容积内的活塞，使得活塞将内部容积划分成第一室和第二室，其中，活塞可响应于第二室内的压力大于第一室内的压力相对于壳体移动到最大第一位置，且可响应于第一室内的压力大于第二室内的压力相对于壳体移动到最大第二位置；液压压力源，配置成变更第一室和第二室中的至少一个内的压力；以及处理器，配置成控制压力源，从而当活塞位于第一位置中时：(a)减小第二室内的压力和/或增大第一室内的压力；和(b)增大第二室内的压力和/或减小第一室内的压力。在一些系统中，处理器配置成控制压力源，以使活塞移动到第一位置。在一些系统中，处理器配置成控制压力源，以使活塞移动到第二位置。在一些系统中，液压致动式装置包括防喷器(BOP)。

在一些系统中，压力源包括泵。在一些系统中，泵包括双向泵，并且，系统如此配置，使得：泵沿第一方向旋转减小第二室内的压力和/或增大第一室内的压力；并且，泵沿与第一方向相反的第二方向旋转增大第二室内的压力和/或减小第一室内的压力。

一些系统包括联接到泵且配置成对泵进行致动的马达。在一些系统中，马达包括电动马达。一些系统包括联接到马达且配置成将电功率供应到马达的电池。一些系统包括联接到马达且配置成控制马达的电动马达速率控制器。

一些系统包括配置成采集指示以下的参数的数据的一个或多个传感器：系统内的液压流体的压力；系统内的液压流体的流率；系统内的液压流体的温度；以及/或活塞相对于壳体的位置。一些系统包括配置成采集指示泵的速率的数据的一个或多个传感器。一些系统包括配置成采集指示以下的参数的数据的一个或多个传感器：马达的速率；马达所输出的转矩；以及/或马达所输出的功率。一些系统包括配置成采集指示以下的参数的数据的一个或多个传感器：供应到马达的电压和/或供应到马达的电流。

一些系统包括配置成采集指示一个或多个参数值(包括系统内的液压流体的压力、系统内的液压流体的流率、系统内的液压流体的温度以及/或活塞相对于壳体的位置)的数据的一个或多个传感器。在一些系统中，一个或多个参数值包括泵的速率。在一些系统中，一个或多个参数值包括：马达的速率；马达所输出的转矩；以及/或马达所输出的功率。在一些系统中，一个或多个参数值包括供应到马达的电压和/或供应到马达的电流。

在一些系统中，处理器配置成将由一个或多个传感器采集的数据中所指示的一个或多个参数值中的至少一个与预期参数值比较。在一些系统中，处理器配置成确定由一个或多个传感器采集的数据中所指示的参数值与预期参数值之间的差是否超过阈值。

一些系统包括与压力源流体连通的贮藏器。一些系统包括与液压致动式装置流体连通的远程地操作式水下运载器(ROV)接口。

本方法的一些实施例包括将本系统的实施例联接到BOP堆。

本方法的一些实施例用于对液压致动式装置进行试验，该液压致动式装置具有限定内部容积的壳体和安置于内部容积内的活塞，使得活塞将内部容积划分成第一室和第二室，其中，活塞可响应于第二室内的压力高于第一室内的压力相对于壳体移动到最大第一位置，且可响应于第一室内的压力高于第二室内的压力相对于壳体移动到最大第二位置，这些实施例包括：(1)通过变更第一室和第二室中的至少一个内的压力，使得第二室内的压力高于第一室内的压力，而使活塞移动到第一位置；和(2)当活塞留在第一位置中时：(a)减小第二室内的压力和/或增大第一室内的压力；和(b)增大第二室内的压力和/或减小第一室内的压力。在一些方法中，步骤(1)和(2)使用双向液压泵执行。在一些方法中，液压致动式装置联接到BOP堆。

一些方法包括重复步骤(2)。一些方法包括：(3)通过变更第一室和第二室中的至少一个内的压力，使得第一室内的压力高于第二室内的压力，而使活塞移动到第二位置。一些方法包括重复步骤(1)和(2)。

一些方法包括利用一个或多个传感器采集指示包括以下的参数值的一个或多个参数值的数据：液压致动式装置内的液压流体的压力、液压致动式装置内的液压流体的流率以及/或液压致动式装置内的液压流体的温度。

在一些方法中，变更、增大以及/或减小第一室内的压力，和/或变更、增大以及/或减小第二室内的压力通过对泵进行致动来执行。在一些方法中，对泵进行致动包括对联接到泵的马达进行致动。在一些方法中，该马达包括电动马达。

在一些方法中，一个或多个参数值包括泵的速率。在一些方法中，一个或多个参数值包括：马达的速率；马达所输出的转矩；以及/或马达所输出的功率。在一些方法中，一个或多个参数值包括供应到马达的电压和/或供应到马达的电流。

一些方法包括将由一个或多个传感器采集的数据中所指示的一个或多个参数值中的至少一个与预期参数值比较。一些方法包括确定由一个或多个传感器采集的数据中所指示的参数值与预期参数值之间的差是否超过阈值。

在一些方法中，液压致动式装置包含液压流体。在一些方法中，液压流体包括油基流体、海水、脱盐水、已处理水以及/或水-乙二醇。在一些方法中，液压流体包括水-乙二醇。

术语“联接”定义为连接，然而不一定直接地连接，且不一定机械地连接；“联接”的两个物品可彼此构成整体。术语“一”和“一个”定义为一个或多个，除非本公开另外明确地要求。如本领域普通技术人员所理解的，术语“基本上”大致但不一定完全地定义为指定的内容(且包括指定的内容；例如，基本上90度包括90度，并且，基本上平行包括平行)。在任何所公开的实施例中，术语“基本上”可利用指定的内容的“…的[百分比]内”取代，其中，百分比包括百分之0.1、1、5以及10。

而且，按某一方式配置的装置或系统至少按该方式配置，但它还可按除了具体地描述的方式之外的方式配置。

术语“包括”(及任何形式的包括(诸如，“包括有”和“包括了” ))、“具有”(及任何形式的具有(诸如，“具有着”和“具有了” ))、“包含”(及任何形式的包含(诸如，“包含有”和“包含了”))以及“含有”是开放式连系动词。结果，“包括”、“具有”、“包含”或“含有”一个或多个元件的设备拥有那些一个或多个元件，但不限于仅拥有那些元件。同样地，“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，但不限于仅拥有那些一个或多个步骤。

设备、系统以及方法中的任一个的任何实施例可由所描述的步骤、元件以及/或特征中的任一个组成或实质上由其组成(而不是包括/包含/具有/含有所描述的步骤、元件以及/或特征中的任一个)。因而，在权利要求中的任一项中，术语“由…组成”或“实质上由…组成”可取代上文中所叙述的开放式连系动词中的任一个，以便将给定的权利要求的范围从将另外使用开放式连系动词改变。

一个实施例的(若干)特征虽然未描述或图示，但可适用于其它实施例，除非本公开或实施例的性质确切地禁止。

与上述的实施例相关联的一些细节及其它在下文中描述。

附图说明

以下的附图借助于示例而非限制图示。为了简洁且清楚起见，给定的结构的每一个特征并非总是在该结构出现的每一个图中标记。完全相同的参考编号不一定指示完全相同的结构。更确切地说，同一参考编号可用于指示相似的特征或带有相似的功能性的特征，同样不完全相同的参考编号也可用于指示相似的特征或带有相似的功能性的特征。

图1是本系统的一个实施例的示意图。

图2描绘可使用图1的系统实现的用于评估液压致动式装置的可靠性的本方法的实施例。

图3是在实现本方法(诸如，图2的方法)的实施例的情况下和在未实现本方法的实施例的情况下的系统(诸如，图1的系统)的PFD随时间变化的图解表示。

图4和 5是包括分别在第一位置和第二位置中联接到BOP堆的本系统的一个实施例的BOP堆的示意图。

具体实施方式

现在参考附图，且更具体地参考图1，本系统的一个实施例在图1中示出且由参考标号10标示。在所示出的实施例中，系统10包括可液压致动式装置14。在此实施例中，可液压致动式装置14是BOP 18(例如，闸板或环型BOP)的构件。在其它实施例中，可液压致动式装置(例如，14)可为任何合适的装置(诸如，例如蓄能器、试验阀、失效安全阀、断线和/或节流管线和/或阀、隔水管接头、液压连接器以及/或类似装置)的构件。

在所描绘的实施例中，可液压致动式装置14包括限定内部容积26的壳体22。如图所示，可液压致动式装置14包括活塞30，活塞30安置于内部容积26内，使得活塞将内部容积划分成第一室34和第二室38。在此实施例中，活塞30响应于第一室34和第二室38内的压力相对于壳体22在最大第一位置(例如，以假想线30a示出)与最大第二位置(例如，以假想线30b示出)之间移动。例如，在所描绘的实施例中，活塞30可响应于比第一室34内的压力更大的第二室38内的压力向第一位置移动，并且，活塞可响应于比第二室内的压力更大的第一室内的压力向第二位置移动。当活塞位于行程终止位置((例如，由于活塞与壳体之间的物理干扰导致)活塞不可越过该位置相对于壳体移动)处或位于接近行程终止位置的位置(例如，包括位于行程终止位置的活塞的总行程的1、2、3、4、5、6、7、8、9或10%内的位置)的范围内的任一个处时，活塞(例如，30)可相对于壳体(例如，22)位于最大位置中。在一些实施例(例如，10)中，液压致动式装置(例如，14)的活塞(例如，30)可联接到BOP(例如，18)的一个或多个闸板，使得例如当活塞位于最大第一位置(例如，30a)和最大第二位置(例如，30b)之一中时，一个或多个闸板处于开放位置中，并且，当活塞位于第一位置和第二位置中的另一个中时，一个或多个闸板处于封闭位置中(例如，本系统的一些实施例可用于封闭且密封井筒)。

在所示出的实施例中，系统10包括配置成变更第一室34和第二室38中的至少一个内的压力的压力源42(在下文中提供压力源42的示例)。为了图示，在此实施例中，压力源42经由第一连通路径46与第一室34流体连通，且经由第二连通路径50与第二室38流体连通。这样的(若干)连通路径(例如，46、50以及/或类似物)可包括(若干)刚性和/或柔性导管，该导管可按任何合适的方式(诸如，例如经由(若干)对扣器、(若干)端口以及/或类似物)联接到压力源(例如，42)和/或液压致动式装置(例如，14)。用于在本系统中使用的液压流体可包括任何合适的液压流体(诸如，例如：油基流体、海水、脱盐水、已处理水、水-乙二醇以及/或类似流体)。

在所描绘的实施例中，系统10包括一个或多个接口54(其中的每个可包括阀60)，接口54配置成提供来自系统外侧的对于系统10内的液压流体的控制和/或进入(例如，对通过连通路径46、50以及/或类似物的流体连通的控制、进入以给系统提供液压流体和/或从系统移除液压流体以及/或类似作用)。这样的(若干)接口(例如，54)可为可通过远程操作式水下运载器操作的。这样的(若干)阀(例如，60)不论是否为接口(例如，54)的构件都可用于将液压流体从系统10向外指引，以例如减小第一室34和/或第二室38内的压力。

在所示出的实施例中，系统10包括流体贮藏器64(其可包括一个或多个流体贮藏器)，流体贮藏器64配置成存储且/或接收液压流体，使得例如流体贮藏器可在补偿(例如，由于泄漏导致的)液压流体的损失、液压流体的过量以及/或类似方面上促进系统。在一些实施例中，液压流体可(例如，使用一个或多个阀)指引至流体贮藏器(例如，64)，以减小液压致动式装置(例如，14)的第一室(例如，34)和/或第二室(例如，38)内的压力。在一些实施例中，流体贮藏器(例如，64)可配置成(例如，经由刚性导管和/或热管线)从海面上方的流体源接收液压流体。在一些实施例中，流体贮藏器(例如，64)可包括蓄能器，这可促进系统(例如，10)内的液压流体流率和/或压力尖峰的降低，且/或提供除了压力源(例如，42)所提供的加压的液压流体之外或代之的加压的液压流体。

在此实施例中，压力源42包括泵68(其可包括一个或多个泵)，泵68配置成将液压流体提供给液压致动式装置14，以对液压致动式装置进行致动。为了进行有效且/或理想的操作，一些液压致动式装置(例如，14)可能要求处于3加仑每分钟(gpm)与130 gpm之间的流率且处于500磅每平方英寸表压(psig)与5000 psig之间的压力的液压流体。在包括这样的液压致动式装置的实施例(例如，10)中，泵(例如，68)可配置成输出处于这样的流率和压力的液压流体(例如，泵可单独地能够提供处于足以有效地且/或理想地操作液压致动式装置)的流率和压力的液压流体。本系统(例如，10)的泵(例如，68)可包括任何合适的泵(诸如，例如正排量式泵(例如，活塞泵(诸如，例如轴向活塞泵、径向活塞泵、双缸式、三缸式、五缸式或类似活塞/柱塞泵)、隔膜泵、齿轮泵、导叶泵、螺杆泵、Gerotor泵以及/或类似泵)、速度泵(例如，离心泵和/或类似泵)、超中心泵、切换模式型泵、单向泵、双向泵以及/或类似泵)。

在所描绘的实施例中，泵68配置成通过选择性地使液压致动式装置的第一室34和第二室38加压，从而对液压致动式装置14进行致动。例如，在所示出的实施例中，泵68包括双向泵。为了图示，泵68可包括与第一室34流体连通的第一端口72和与第二室38流体连通的第二端口76。当泵68用于使第一室34加压时，第一端口72可作为出口，并且，第二端口76可作为入口。相反地，当泵68用于使第二室38加压时，第一端口72可作为入口，并且，第二端口76可作为出口。

更具体地，在此实施例中，泵68如此配置，使得泵沿第一方向旋转将流体向第一室34推动，从而增大第一室内的压力，且/或将流体从第二室38推动离开(例如，从第二室38向外)，从而减小第二室内的压力(例如，致使活塞30向第二位置移动或维持于第二位置中)。类似地，在所描绘的实施例中，泵68如此配置，使得泵沿第二方向旋转将流体向第二室38推动，从而增大第二室内的压力，且/或将流体从第一室34推动离开(例如，从第一室34向外)，从而减小第一室内的压力(例如，致使活塞30向第一位置移动或维持于第一位置中)。虽然如此，本系统的一些实施例(其中，泵(例如，68)并非双向的)可如此配置，使得泵可(例如，经由安置于泵与液压致动式装置之间的(若干)阀)选择性地使液压致动式装置的第一室(例如，34)和第二室(例如，38)加压。

在所示出的实施例中，系统10包括配置成对泵68进行致动(例如，使泵沿第一和第二方向旋转)的马达82(其可包括一个或多个马达)。在所示出的实施例中，马达82电气地致动；然而，在其它实施例中，马达(例如，82)可液压致动。在包括电动马达(例如，82)的实施例(例如，10)中，马达可包括任何合适的电动马达(诸如，例如同步交流(AC)马达、异步AC马达、有刷直流(DC)马达、无刷DC马达、永磁式DC马达以及/或类似马达)。

在此实施例中，系统10包括控制器102(其可包括一个或多个控制器)，控制器102配置成联接到马达82，且控制马达(例如，启动、停用、改变或设定马达的转速、改变或设定马达的方向以及/或进行类似动作)。在所描绘的实施例中，控制器102包括电动马达速率控制器(诸如，例如变速驱动器)；然而，在其它实施例中，控制器(例如，102)可包括能够控制马达的任何合适的控制器。

在所示出的实施例中，系统10包括电池86(其可包括一个或多个电池)。在此实施例中，电池86配置成给马达82提供电功率。在一些实施例(例如，10)中，电池(例如，86)可配置成给马达(例如，82)提供如下的电功率：足以使用联接到马达的泵(例如，68)对液压致动式装置(例如，14)进行致动，而不要求来自海面上方的电源的电功率。本系统(例如，10)的电池(例如，86)可包括任何合适的电池(诸如，例如锂离子电池、镍-金属氢化物电池、镍镉电池、铅酸电池以及/或类似电池)。与其它储能装置(例如，蓄能器)相比，电池(例如，86)可能不那么容易受到增大的压力下的有效性损失的影响。与其它储能装置(例如，蓄能器)相比，电池(例如，86)还可占据较小的体积且/或具有较低的重量。因而，电池可高效地适应于提供例如执行与BOP相关联的应急功能(例如，自动剪切功能、自动停机功能以及/或类似功能)所必需的能量的至少部分。

在所描绘的实施例中，系统10包括一个或多个传感器92。本系统(例如，10)的(若干)传感器(例如，92)可包括任何合适的传感器(诸如，例如压力传感器(例如，压电压力传感器、应变计以及/或类似压力传感器)、流量传感器(例如，涡轮、超声、Coriolis以及/或类似流量传感器、配置成至少部分地基于指示压力的数据确定或估算流率的流量传感器以及/或类似流量传感器)、温度传感器(例如，热电偶、电阻式温度检测器以及/或类似温度传感器)、位置传感器(例如，霍尔效应传感器、电位器以及/或类似位置传感器)、接近性传感器、声响传感器以及/或类似传感器)。经由示例，在所示出的实施例中，(若干)传感器92可配置成采集指示系统10内(例如，泵68、液压致动式装置14、第一连通路径46、第二连通路径50、流体贮藏器64以及/或类似装置内)的液压流体的参数(诸如，压力、流率、温度以及/或类似参数)、活塞30相对于壳体22的位置、速度以及/或加速度、马达82和/或泵的(例如，旋转)速率、马达所输出的转矩、(例如，由电池86)供应给马达的电压、(例如，由电池)供应给马达的电流以及/或类似参数)的数据。(若干)传感器92所采集的数据可传送到控制器102、处理器106、海面上方的接口以及/或类似装置。在一些实施例中，系统(例如，10)可包括配置成存储(若干)传感器(例如，92)所采集的数据的存储器。

在此实施例中，系统10包括处理器106，处理器106配置成控制泵68，以使活塞30相对于壳体22移动。例如，在所描绘的实施例中，处理器106可将命令传送到控制器102，以对马达82进行致动，以使泵68(例如，沿第一方向)旋转，从而增大第一室34内的压力和/或减小第二室38内的压力，且致使活塞30向第二位置移动或维持于第二位置中。类似地，处理器106可将命令传送到控制器102，以对马达82进行致动，以使泵68(例如，沿第二方向)旋转，从而增大第二室38内的压力和/或减小第一室34内的压力，且致使活塞30向第一位置移动或维持于第一位置中。在所描绘的实施例中，处理器106对泵68的控制可通过(若干)传感器92所采集的数据促进。例如，处理器106可接收(若干)传感器92所采集的数据，且调整泵68的速率和/或方向，直到如由(若干)传感器采集的数据中所指示的泵的速率和/或方向、系统10内的液压流体流率和/或压力、活塞30相对于壳体22的位置以及/或类似参数满足目标值为止。在一些实施例中，处理器(例如，106)可配置成与海面上方的接口通信，以例如发送和/或接收数据、命令、信号以及/或类似物。在一些实施例中，处理器(例如，106)的在本文中描述的(若干)功能可由控制器(例如，102)执行，并且/或者，控制器(例如，102)的在本文中描述的(若干)功能可由处理器(例如，106)执行。在一些实施例中，处理器(例如，106)和控制器(例如，102)可为同一构件。如本文中所使用的，“处理器”包含可编程逻辑控制器。

在液压致动式装置(例如，14)为BOP(例如，18)的构件的系统(例如，10)中，系统可配置成充当安全和/或备用防喷系统。例如，系统的处理器(例如，106)可配置成对液压致动式装置进行致动，以响应于(例如，经由专用的通信通道、声响接口以及/或类似物)从海面上方的接口接收的命令、来自传统的自动剪切、失人以及/或类似系统的信号以及/或类似来封闭井筒。列举又一示例，系统可具有(若干)传感器(例如，92)，其包括配置成检测下部海洋隔水管总成与BOP堆的断开的传感器(例如，接近性传感器(诸如，例如基于电磁、光或声的接近性传感器))，并且，处理器可至少部分地基于传感器所采集的数据，对液压致动式装置进行致动，以封闭井筒。列举再一示例，处理器可配置成检测与表面(处理器可在其上对液压致动式装置进行致动，以封闭井筒)的通信的损失。

现在参考图2，示出用于评估液压致动式装置(例如，14)的可靠性的本方法的实施例120。在所示出的实施例中，在步骤124，液压致动式装置(例如，14)的活塞(例如，30)可移动到最大第一位置(例如，30a)。如果在步骤124之前，活塞已经位于第一位置中，则步骤124可省略。为了图示，在系统10中，可对泵68进行致动，以增大第二室38内的压力和/或减小第一室34内的压力，从而使活塞30移动到第一位置。

在步骤126，在此实施例中，当活塞留在第一位置中时，液压致动式装置内的(若干)压力可变更，以减小对活塞起作用的(若干)力。在系统10中，为了图示，可对泵68进行致动，以减小第二室38内的压力和/或增大第一室34内的压力(例如，从而减小第一室与第二室之间的压力差)。在所描绘的实施例中，在步骤128，当活塞留在第一位置中时，液压致动式装置内的(若干)压力可变更，以将活塞向第一位置推动(但不一定移动)(例如，(若干)压力可变更，以生成或增大沿从最大第二位置30b 向第一位置的方向对活塞施加的力)。为了图示，在系统10中，可对泵68进行致动，以增大第二室38内的压力和/或减小第一室34内的压力(例如，从而增大第一室与第二室之间的压力差)。

步骤128可如此执行，使得液压致动式装置内(例如，第二室38内)的压力满足液压致动式装置的阈值或目标压力(诸如，例如最大操作压力)(例如，许多闸板型BOP的3000、4000、5000或更多psig)。在步骤128的期间，一旦液压致动式装置内的压力满足阈值或目标压力，液压致动式装置可如在例如压力降低试验中与压力源(例如，泵68)隔离，并且/或者，比如例如在维持的压力的试验中(例如，使用来自(若干)传感器92的反馈)对压力源进行致动，以维持液压致动式装置内的压力处于或接近阈值或目标压力。步骤128可在某一(例如，预定的)时段(诸如，例如15、30、45或更多秒钟、1、2、5、10、15、20、25、30或更多分钟以及/或类似时段)内执行。这样的时段可基于例如检测液压致动式装置或与其相关联的系统(例如，10)内的(例如，最大可接受)泄漏所必需的计算或估算的时段(其可考虑到例如系统构件(例如，(若干)传感器92，控制器102以及/或类似构件的分辨率)、系统的液压分析以及/或类似要素确定)选择。

在所示出的实施例中，步骤132、136以及/或140可与步骤128同时地执行。在步骤132，在此实施例中，(若干)系统(例如，10)参数值可(例如，使用(若干)传感器92)感测。这样的(若干)参数可为任何合适的(若干)参数(包括在上文中关于(若干)传感器92描述的参数中的任何一个或多个)。在所描绘的实施例中，在步骤136和140，(若干)感测参数值可与(若干)预期参数值比较，以检测和/或标识(若干)故障。在方法120中，这样的(若干)故障可(例如，由处理器106)传递到海面上方的接口。

为了图示，在系统10中，处理器106可将(若干)感测参数值与对应的(若干)预期参数值(诸如，例如已知的、最小的、最大的、计算的、命令的以及/或历史的压力、系统10内的液压流体的流率、温度以及/或类似参数、活塞30相对于壳体22的位置、速度以及/或加速度、马达82和/或泵68的速率、马达所输出的转矩、供应给马达的电压和/或电流以及/或类似参数)进行比较。处理器106可配置成如果例如(若干)感测参数值与(若干)预期参数值之间的(若干)差超过阈值(例如，(若干)感测参数值和(若干)预期参数值相差1、5、10、15、20%或更大)、感测参数值的时间变化率低于或超过阈值、感测参数值低于最小预期参数值或超过最大预期参数值以及/或类似情况，则检测且/或标识故障。

例如，且具体地，当实现压力降低试验时，处理器106可将系统10内(例如，泵68、液压致动式装置14、第一连通路径46、第二连通路径50、流体贮藏器64以及/或类似装置内)的感测压力与系统内的预期压力以及/或进行类似比较，且如果(若干)感测值与(若干)预期值之间的(若干)差超过阈值，则可检测且/或标识故障(诸如，系统内的泄漏)。列举又一示例，且具体地，当实现维持的压力的试验时，处理器106可将马达82和/或泵68的感测速率与马达和/或泵的预期速率比较、将供应给马达的感测电压和/或电流与供应给马达的预期电压和/或电流比较以及/或进行类似比较，且如果(若干)感测值与(若干)预期值之间的(若干)差超过阈值，则可检测或标识故障(诸如，系统内的泄漏)。列举再一示例，处理器106可配置成将电池86所供应的感测电压和/或电流与电池所供应的预期电压和/或电流比较，且如果(若干)感测值与(若干)预期值之间的(若干)差超过阈值，则可(例如，如在电池负载试验中)检测或标识故障(诸如，与电池相关联的故障)。

在所描绘的实施例中，步骤126-140可重复任何合适的次数，并且，这样的重复可按任何合适的间隔(例如，2、4、6、8、10、12或更多小时、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多天以及/或类似间隔)发生。以这些方式及其它方式，方法120(且具体地，步骤126-140)可为在不要求液压致动式装置(例如，14)的完全致动(例如，使活塞30移动到最大第一位置30a和最大第二位置30b中的每个)的情况下对系统(例如，10)进行试验作准备。例如，在液压致动式装置(例如，14)为BOP(例如，18)的构件的系统(例如，10)中，方法120(且具体地，步骤126-140)可为在不要求封闭BOP的情况下对系统进行试验作准备。

在步骤142，在所示出的实施例中，液压致动式装置的活塞可移动到最大第二位置(例如，30b)。为了图示，在系统10中，可对泵68进行致动，以增大第一室34内的压力和/或减小第二室38内的压力，从而使活塞30移动到第二位置。在步骤142的期间，(若干)系统参数值可感测、与(若干)预期系统参数值比较，并且，(若干)故障可按与步骤132、136以及140的如上所述的方式相同或基本上相似的方式标识且/或检测。在此实施例中，方法120可重复任何合适的次数，并且，这样的重复可按任何合适的间隔(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30或更多天以及/或类似间隔)发生。方法120可(例如，经由来自海面上方的接口的命令)手动地执行，和/或自动地执行(例如，经由处理器106实现)。例如，在一些实施例中，步骤126-140可自动地执行，并且，步骤142可手动地执行。

图3是在实现本方法的实施例(例如，120)的情况下和在未实现这些实施例的情况下的系统(例如，10)的PFD随时间变化的图解表示。曲线180表示在未实现本方法的实施例(例如，120)的情况下的系统10的PFD。如图所示，由于例如关于系统10的可操作性的增长的不确定性导致PFD随着时间的推移增大。曲线184表示在实现本方法的实施例(例如，120)的情况下的系统10的PFD。在时间T1、T2、T3时的PFD上的减小可至少部分地归因于方法120的步骤126-140，并且，在时间T4时的PFD上的减小可至少部分地归因于步骤142。

如图4和5中所示出的，在一些实例中，系统10可与现有的BOP堆188一体化，而不对BOP堆的其它系统的操作造成影响。出于图示性的目的提供，图4描绘其中系统10替代BOP堆188的现有的BOP的这样的配置，并且，图5描绘其中系统10联接到BOP堆188的井口端的配置。

上文中的说明书和示例提供图示性实施例的结构和使用的完整描述。虽然某些实施例已在上文中以一定程度的特殊性或参考一个或多个个别的实施例描述，但本领域技术人员可在不背离本发明的范围的情况下对所公开的实施例作出许多更改。照此，方法和系统的各种图示性实施例不旨在限于所公开的具体形式。更确切地说，这些实施例包括属于权利要求的范围内的所有的修改和备选方案，并且，除了所示出的实施例之外的实施例可包括所描绘的实施例的特征中的一些或全部。例如，元件可省略或组合为整体式结构，并且/或者，连接件可取代。而且，在适当的情况下，上述的示例中的任一个的方面可与所描述的其它示例中的任一个的方面组合，以形成具有可比较或不同的性质和/或功能且解决相同或不同的问题的另外的示例。类似地，将理解到，上述的益处和优点可涉及一个实施例，或可涉及若干实施例。

权利要求不旨在包括(且不应当解释为包括)部件加功能或步骤加功能的限制，除非这样的限制在分别使用(若干)短语“用于…的部件”或“用于…的步骤”的给定的权利要求中明确地叙述。

Claims (33)

1.一种用于对液压致动式装置进行试验的方法，所述液压致动式装置具有限定内部容积的壳体和安置于所述内部容积内的活塞，使得所述活塞将所述内部容积划分成第一室和第二室，其中，所述活塞能够响应于所述第二室内的压力高于所述第一室内的压力而相对于所述壳体移动到最大第一位置，且所述活塞能够响应于所述第一室内的压力高于所述第二室内的压力而相对于所述壳体移动到最大第二位置，所述方法包括：

(1) 通过变更所述第一室和所述第二室中的至少一个内的压力，使得所述第二室内的压力高于所述第一室内的压力，而使所述活塞移动到所述第一位置；和

(2) 当所述活塞留在所述第一位置中时：

(a) 减小所述第二室内的压力和/或增大所述第一室内的压力；之后

(b) 增大所述第二室内的压力和/或减小所述第一室内的压力；

(c) 利用一个或多个传感器采集指示一个或多个参数值的数据；

(d) 将由所述一个或多个传感器采集的数据中所指示的所述一个或多个参数值中的至少一个参数值与预期参数值比较；及

(e) 确定由所述一个或多个传感器采集的数据中所指示的所述至少一个参数值与所述预期参数值之间的差是否超过阈值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

(3) 通过变更所述第一室和所述第二室中的至少一个内的压力，使得所述第一室内的压力高于所述第二室内的压力，而使所述活塞移动到所述第二位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括重复步骤(1)和(2)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括重复步骤(2)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

(3) 通过变更所述第一室和所述第二室中的至少一个内的压力，使得所述第一室内的压力高于所述第二室内的压力，而使所述活塞移动到所述第二位置。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括重复步骤(1)和(2)。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其特征在于，所述一个或多个参数值包括：

所述液压致动式装置内的液压流体的压力；

所述液压致动式装置内的液压流体的流率；以及/或

所述液压致动式装置内的液压流体的温度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，变更、增大以及/或减小所述第一室内的压力，和/或变更、增大以及/或减小所述第二室内的压力是通过对泵进行致动来执行。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述一个或多个参数值包括所述泵的速率。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对所述泵进行致动包括对联接到所述泵的马达进行致动。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述一个或多个参数值包括：

所述马达的速率；

所述马达所输出的转矩；以及/或

所述马达所输出的功率。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述马达包括电动马达。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述一个或多个参数值包括：

供应到所述马达的电压；和/或

供应到所述马达的电流。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)和(2)使用双向液压泵执行。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液压致动式装置包含液压流体。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述液压流体包括油基流体、海水、脱盐水、已处理水以及/或水-乙二醇。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述液压流体包括水-乙二醇。

18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液压致动式装置联接到防喷器堆。

19.一种用于对液压致动式装置进行试验的系统，包括：

液压致动式装置，包括：

壳体，其限定内部容积；和

活塞，其安置于所述内部容积内，使得所述活塞将所述内部容积划分成第一室和第二室；

其中，所述活塞能够响应于所述第二室内的压力大于所述第一室内的压力相对于所述壳体移动到最大第一位置，且所述活塞能够响应于所述第一室内的压力大于所述第二室内的压力相对于所述壳体移动到最大第二位置；

液压压力源，其配置成能够变更所述第一室和所述第二室内的压力；以及

处理器，其配置成当所述活塞位于所述第一位置中时，控制所述压力源，以：

(a) 减小所述第二室内的压力和/或增大所述第一室内的压力；之后

(b) 增大所述第二室内的压力和/或减小所述第一室内的压力，

(c) 利用一个或多个传感器采集指示一个或多个参数值的数据；

(d) 将由所述一个或多个传感器采集的数据中所指示的所述一个或多个参数值中的至少一个参数值与预期参数值比较；及

(e) 确定由所述一个或多个传感器采集的数据中所指示的所述至少一个参数值与所述预期参数值之间的差是否超过阈值。

20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于：

所述处理器配置成控制所述压力源，以使所述活塞移动到所述第一位置；且/或

所述处理器配置成控制所述压力源，以使所述活塞移动到所述第二位置。

21.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述一个或多个参数值包括：

所述系统内的液压流体的压力；

所述系统内的液压流体的流率；

所述系统内的液压流体的温度；以及/或

所述活塞相对于所述壳体的位置。

22.根据权利要求19-21中的任一项所述的系统，其特征在于，所述压力源包括泵。

23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于：

所述泵包括双向泵；并且，

所述系统配置成：

使所述泵沿第一方向旋转减小所述第二室内的压力和/或增大所述第一室内的压力；并且，

使所述泵沿与所述第一方向相反的第二方向旋转增大所述第二室内的压力和/或减小所述第一室内的压力。

24.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述一个或多个参数值包括所述泵的速率。

25.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述系统包括联接到所述泵且配置成对所述泵进行致动的马达。

26.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述一个或多个参数值包括：

所述马达的速率；

所述马达所输出的转矩；以及/或

所述马达所输出的功率。

27.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述马达包括电动马达。

28.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，所述系统包括联接到所述马达且配置成将电功率供应到所述马达的电池。

29.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，所述系统包括联接到所述马达且配置成控制所述马达的电动马达速率控制器。

30.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，所述一个或多个参数值包括：

供应到所述马达的电压；和/或

供应到所述马达的电流。

31.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述系统包括与所述压力源流体连通的贮藏器。

32.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述系统包括与所述液压致动式装置流体连通的远程操作式水下运载器接口。

33.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述液压致动式装置包括防喷器。

Images