EA015213B1 - Устройство для защиты от повреждений для узла регулирования давления - Google Patents

Устройство для защиты от повреждений для узла регулирования давления Download PDF

Info

Publication number
EA015213B1
EA015213B1 EA200870331A EA200870331A EA015213B1 EA 015213 B1 EA015213 B1 EA 015213B1 EA 200870331 A EA200870331 A EA 200870331A EA 200870331 A EA200870331 A EA 200870331A EA 015213 B1 EA015213 B1 EA 015213B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
air
pressure
valve
fluid
outlet
Prior art date
Application number
EA200870331A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200870331A1 (ru
Inventor
Алан Уэйн Беркхард
Майкл Скотт Сойер
Роджер Лейн Сутер
Original Assignee
Эм-Ай Эл. Эл. Си.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эм-Ай Эл. Эл. Си. filed Critical Эм-Ай Эл. Эл. Си.
Publication of EA200870331A1 publication Critical patent/EA200870331A1/ru
Publication of EA015213B1 publication Critical patent/EA015213B1/ru

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0066Hydraulic or pneumatic means
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/10Valve arrangements in drilling-fluid circulation systems
    • E21B21/106Valve arrangements outside the borehole, e.g. kelly valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/2931Diverse fluid containing pressure systems
    • Y10T137/3115Gas pressure storage over or displacement of liquid
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/598With repair, tapping, assembly, or disassembly means
    • Y10T137/6161With provision of alternate wear parts
    • Y10T137/6164Valve heads and/or seats
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/7722Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7781With separate connected fluid reactor surface
    • Y10T137/7784Responsive to change in rate of fluid flow
    • Y10T137/7792Movable deflector or choke
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/8158With indicator, register, recorder, alarm or inspection means
    • Y10T137/8326Fluid pressure responsive indicator, recorder or alarm

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Safety Valves (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)
  • Valves And Accessory Devices For Braking Systems (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)

Abstract

В изобретении раскрывается устройство для защиты от повреждений, содержащее источник воздуха, подающий воздух, имеющий давление воздуха; первый клапан, посредством текучей среды сообщающийся с источником воздуха и обеспечивающий возможность сообщения посредством текучей среды, регулирующей давление в скважине текучей среды между первым отверстием для текучей среды и вторым отверстием для текучей среды, когда давление воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, и предотвращающий сообщение посредством текучей среды, регулирующей давление в скважине текучей среды между первым отверстием для текучей среды и вторым отверстием для текучей среды, когда давление воздуха ниже минимального давления воздуха; второй клапан, посредством текучей среды сообщающийся с источником воздуха и предотвращающий прохождение воздуха между входом для воздуха и выходом для воздуха, когда давление воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, и обеспечивающий возможность прохождения воздуха между входом для воздуха и выходом для воздуха, когда давление воздуха ниже минимального давления воздуха; третий клапан, посредством текучей среды сообщающийся с источником воздуха и обеспечивающий возможность прохождения воздуха в выход третьего клапана, когда давление воздуха, по меньшей мере, является минимальным давлением воздуха, и предотвращающий прохождение воздуха в выход третьего клапана, когда давление воздуха ниже минимального давления воздуха; емкость давления, посредством текучей среды сообщающуюся с выходом третьего клапана и имеющую выход для воздуха; причем выход для воздуха

Description

Данная патентная заявка притязает на приоритет по предварительной патентной заявке № 60/780093, поданной 08 марта 2006 г., озаглавленной Устройство для защиты от повреждений для узла регулирования давления, содержание которой включено в данный документ в качестве ссылки для всех целей.
Уровень техники
Изобретение относится к устройству для выдерживания установленного давления на гидравлическом дросселе, когда давление воздуха в дросселе снижается ниже нормальных рабочих пределов, и для возвращения дросселя в нормальную работу после возвращения давления воздуха в нормальные пределы.
Необходимость регулирования противодавления текущей в системе текучей среды существует во многих случаях. Например, при бурении нефтяных скважин обычно подвешивают бурильную трубу в стволе скважины с буровой коронкой на нижнем ее конце, чтобы при вращении буровой коронки буровая текучая среда, такая как буровой раствор, циркулировала вниз внутри бурильной колонны, из буровой коронки и вверх по затрубному пространству к поверхности. Эту циркуляцию текучей среды осуществляют для удаления обломков из ствола скважины, для охлаждения буровой коронки и для поддержания гидростатического давления в стволе скважины, чтобы регулировать давление газов формации и чтобы предотвращать выбросы, и пр. Если вес бурового раствора не достаточен, чтобы сдерживать давление забоя скважины, то необходимо прилагать дополнительное противодавление к буровому раствору на поверхности, чтобы компенсировать отсутствие гидростатического напора и, тем самым, контролировать скважину. Так, в некоторых случаях устройство регулирования противодавления устанавливают на линии возврата бурового раствора.
Устройства регулирования противодавления также необходимы для сдерживания бросков давления в системе, обусловливаемых проникновением соленой воды или газов формации в буровой раствор, что может привести к нерегулируемому выбросу. В этих ситуациях достаточное дополнительное противодавление нужно приложить к буровому раствору для сдерживания флюида формации и контролирования скважины, пока более тяжелая текучая среда или раствор не смогут циркулировать вниз по бурильной колонне и вверх по затрубному пространству, чтобы задавить скважину. Также желательно исключить создание чрезмерного противодавления, из-за которого бурильная колонна может застрять, или повредить формацию, обсадные трубы или оборудование устья скважины.
Однако обеспечение оптимального противодавления, прилагаемого к буровому раствору, усложняется изменением определенных характеристик бурового раствора при прохождении его через устройство регулирования противодавления. Например, плотность текучей среды может измениться в связи с попаданием в нее обломков или газов формации и/или температура и объем текучей среды, идущей в регулирующее устройство, могут измениться. Поэтому нужное противодавление не будет создано до тех пор, пока соответствующие изменения не произойдут в дросселировании бурового раствора при реагировании на эти изменившиеся условия. Устройствам известного уровня техники обычно требуются ручное управление и регулировка проходного сечения дросселя для создания нужного противодавления. Но ручное управление дросселирующим устройством занимает время, и оно обычно неточное.
Патенты США № 4355784 и 6253787, переуступленные заявителю данной патентной заявки, раскрывают устройства и способы регулирования противодавления бурового раствора в упомянутых условиях, решающие излагаемые выше проблемы. В устройствах согласно этим патентам сбалансированное дроссельное устройство перемещается в корпусе и регулирует течение и противодавление бурового раствора. Один конец дроссельного устройства открыт для воздействия на него со стороны давления бурового раствора и его другой конец открыт для воздействия на него со стороны давления регулирующей давление в скважине текучей среды. В работе область дросселирования, определяемая между концом дроссельного элемента и седла дросселя, превышает область выпускного канала. Поэтому противодавление не прилагается к буровому раствору при его прохождении через впускной канал и выпускной канал и при его выходе из корпуса для последующей циркуляции. При необходимости приложения противодавления на буровой раствор в канале регулирующая давление в скважине текучая среда из внешнего источника вводится при установленном давлении в канал и идет в камеры, где она прилагает давление к задней стороне дроссельного элемента. При прохождении бурового раствора из пробуриваемой скважины во впускной канал и через него и в корпус эффективный проем или проход между впускным каналом и выпускным каналом регулируется осевым перемещением дроссельного элемента относительно седла дросселя. Но если скважина пробурена и готова к добыче, то для бурения скважины используется альтернативное оборудование.
Обычно устройство регулирования давления удаляют, когда скважина готова к добыче, и его заменяют противовыбросовыми устройствами. При удалении упомянутого устройства регулирования давления источник наружной текучей среды отсоединяют. Гидростатическое давление системы циркуляции раствора нужно уравновесить перед задавливанием скважины. По разным причинам, включая отказ устройств непрерывного контролирования и ошибки оператора, в дросселируемой области может присутствовать давление. Когда внешний источник текучей среды отсоединен, то дроссельный элемент более не имеет противовеса в виде текучей среды регулирования давления в скважине, и повышенное давление рассеивается через дроссель и последующее оборудование, вызывая возможное повреждение обо
- 1 015213 рудования и риск травмы или смерти находящихся вблизи людей.
Поэтому необходим способ и система для обеспечения противодавления, воздействующего на буровой раствор, когда внешний источник текучей среды отсоединен, вместе с сигнализационной системой, чтобы оповещать оператора о случае нахождения бурового раствора в дросселируемой области под давлением.
В связи с этим был изобретен предохранительный механизм, который предотвращает резкое падение давления в устройстве регулирования давления в случае отсоединения внешнего источника текучей среды.
Сущность изобретения
Один из аспектов данного изобретения относится к устройству для защиты от повреждений. Это устройство может содержать источник воздуха, подающий воздух под некоторым давлением воздуха; первый клапан, посредством текучей среды сообщающийся с источником воздуха и обеспечивающий возможность сообщения посредством текучей среды, регулирующей давление в скважине текучей среды между первым отверстием для текучей среды и вторым отверстием для текучей среды, когда давление воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, и предотвращающий сообщение посредством текучей среды, регулирующей давление в скважине текучей среды между первым отверстием для текучей среды и вторым отверстием для текучей среды, когда давление воздуха ниже минимального давления воздуха; второй клапан, посредством текучей среды сообщающийся с источником воздуха и предотвращающий прохождение воздуха между входом для воздуха и выходом для воздуха, когда давление воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, и обеспечивающий возможность прохождения воздуха между входом для воздуха и выходом для воздуха, когда давление воздуха ниже минимального давления воздуха; третий клапан, посредством текучей среды сообщающийся с источником воздуха и обеспечивающий возможность прохождения воздуха в выход третьего клапана, когда давление воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, и предотвращающий прохождение воздуха в выход третьего клапана, когда давление воздуха ниже минимального давления воздуха; емкость давления, посредством текучей среды сообщающуюся с выходом третьего клапана и имеющую выход для воздуха; причем выход для воздуха посредством текучей среды сообщается с входом для воздуха второго клапана; и сигнализационное устройство, посредством текучей среды сообщающееся с выходом для воздуха второго клапана и издающее звуковой сигнал, когда воздух поступает из выхода для воздуха.
Еще один аспект изобретения относится к устройству для защиты от повреждений, содержащему источник воздуха, подающий воздух под некоторым давлением воздуха; первый клапан, посредством текучей среды сообщающийся с источником воздуха и обеспечивающий возможность сообщения посредством текучей среды, регулирующей давление в скважине текучей среды между находящимся под давлением гидравлическим резервуаром и камерой в корпусе узла регулирования давления, когда давление воздуха из источника воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, и предотвращающий сообщение посредством текучей среды, регулирующей давление в скважине текучей среды, когда давление воздуха из источника воздуха ниже минимального давления воздуха; второй клапан, имеющий первый вход для воздуха, сообщающийся посредством текучей среды с источником воздуха, второй вход для воздуха и выход для воздуха; причем второй клапан предотвращает прохождение воздуха между вторым входом для воздуха и выходом для воздуха, когда давление воздуха из источника воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, и обеспечивает прохождение воздуха между вторым входом для воздуха и выходом для воздуха, когда давление из источника воздуха ниже минимального давления воздуха; третий клапан, имеющий вход третьего клапана и выход третьего клапана, причем вход третьего клапана посредством текучей среды сообщается с источником воздуха, и третий клапан обеспечивает возможность прохождения воздуха из входа третьего клапана в выход третьего клапана, когда давление воздуха из источника воздуха, по меньшей мере, является минимальным давлением воздуха, и предотвращает прохождение воздуха между входом третьего клапана и выходом третьего клапана, когда давление воздуха ниже минимального давления воздуха; емкость давления, посредством текучей среды сообщающуюся с выходом третьего клапана и имеющую выход для воздуха; причем выход для воздуха посредством текучей среды сообщается со вторым входом для воздуха второго клапана; и срабатывающее от воздуха сигнализационное устройство, посредством текучей среды сообщающееся с выходом для воздуха второго клапана; причем сигнализирующее устройство издает звуковой сигнал, когда воздух поступает из емкости давления через второй клапан.
Еще один аспект изобретения относится к устройству для защиты от повреждений, содержащему источник воздуха, подающий воздух, имеющий давление воздуха, к выходу источника воздуха; узел регулирования давления, который включает в себя корпус с впускным каналом, осевое стволовое отверстие, часть которого образует выпускной канал, и камеру; дроссельный элемент, выполненный с возможностью перемещения в корпусе, чтобы регулировать течение текучей среды из впускного канала в выпускной канал; причем текучая среда прилагает усилие к одному концу дроссельного элемента; источник регулирующей давление в скважине текучей среды, соединенный с камерой, в результате чего регулирующая давление в скважине текучая среда прилагает равное усилие к другому концу дроссельно
- 2 015213 го элемента, чтобы регулировать положение дроссельного элемента в корпусе за счет приложения противодавления к текучей среде во впускном канале; причем источник воздуха посредством текучей среды сообщается с источником регулирующей давление в скважине текучей среды, чтобы обеспечивать давление воздуха на регулирующую давление в скважине текучую среду; оправку, прикрепленную к корпусу и проходящую в еще одну часть стволового отверстия; и затвор, соединенный с дроссельным элементом и установленный с возможностью его скольжения на оправке в последующей части стволового отверстия; устройство также содержит первый клапан, посредством текучей среды сообщающийся с источником воздуха и обеспечивающий возможность сообщения посредством текучей среды регулирующей давление в скважине текучей среды между источником регулирующей давление текучей среды и камерой узла регулирования давления, когда давление воздуха из источника воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, и предотвращающий сообщение посредством текучей среды регулирующей давление в скважине текучей среды, когда давление воздуха из источника воздуха ниже минимального давления воздуха; второй клапан, имеющий первый вход для воздуха, посредством текучей среды сообщающийся с источником воздуха, второй вход для воздуха и выход для воздуха, причем второй клапан предотвращает прохождение воздуха между вторым входом для воздуха и выходом для воздуха, когда давление воздуха из источника воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, и обеспечивает возможность прохождения воздуха между вторым входом для воздуха и выходом для воздуха, когда давление воздуха из источника воздуха ниже минимального давления воздуха; третий клапан, имеющий вход третьего клапана и выход третьего клапана; причем вход третьего клапана посредством текучей среды сообщается с источником воздуха, и третий клапан обеспечивает возможность прохождения воздуха из входа третьего клапана в выход третьего клапана, когда давление воздуха из источника воздуха, по меньшей мере, является минимальным давлением воздуха, и предотвращает прохождение воздуха между входом третьего клапана и выходом третьего клапана, когда давление воздуха ниже минимального давления воздуха; емкость давления, посредством текучей среды сообщающуюся с выходом третьего клапана и имеющую выход для воздуха; причем выход для воздуха посредством текучей среды сообщается со вторым входом для воздуха второго клапана; и сигнализационное устройство, посредством текучей среды сообщающееся с выходом для воздуха второго клапана; причем сигнализирующее устройство издает звуковой сигнал, когда воздух поступает из емкости давления через второй клапан.
Прочие аспекты и преимущества заявляемого объекта с очевидностью следуют из приводимого ниже описания и из прилагаемой формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - поперечное сечение узла регулирования давления согласно известному уровню техники.
Фиг. 2 - принципиальная схема устройства для защиты от повреждений.
Фиг. 3 - изображение в перспективе сигнализационной системы.
Подробное описание
Заявляемый объект относится к устройству 100 для защиты от повреждений (фиг. 2) для узла 12 регулирования давления, тип которого показан на фиг. 1. Узел 12 регулирования давления содержит корпус 14 с осевым стволовым отверстием 16, проходящим по его длине и имеющим выпускной конец 18. Расположенный в радиальном направлении впускной канал 20 также сформирован в корпусе 14 и пересекает стволовое отверстие 16. Буровой раствор из забойной части скважины вводится во впускной канал 20, проходит через корпус 14 и обычно выходит из выпускного конца стволового отверстия 16 для повторной циркуляции.
Крышка 22 прикреплена к концу корпуса 14 напротив выпускного конца 18 стволового отверстия 16 корпуса. Крышка 22 имеет, по существу, Т-образное поперечное сечение и имеет цилиндрическую часть 24, проходящую в стволовое отверстие 16 корпуса. Стык между крышкой 22 и корпусом 14 герметизирован. Крышка 22 прикреплена к соответствующему концу корпуса 14.
Оправка 26 прикреплена в концевой части крышки 22. Стык между оправкой 26 и крышкой 22 герметизирован. Шток 28 установлен с возможностью его перемещения со скольжением в осевом стволовом отверстии, проходящем через оправку 26, и динамически уплотнен в нем. Одна концевая часть штока 28 выступает из соответствующих концов оправки 16 и крышки 22, и другая концевая часть штока 28 выступает из другого конца оправки 26 и в стволовое отверстие 16.
Цилиндрический дроссельный элемент 30 расположен в стволовом отверстии 16. Дроссельный элемент 30 проходит в пересечении стволового отверстия 16 с впускным каналом 20, чтобы регулировать течение текучей среды от последнего к первому.
Цилиндрический затвор 32 установлен с возможностью его перемещения со скольжением на оправке 26. Затвор 32 динамически уплотнен в корпусе 14 и на оправке 26. Затвор 32 имеет часть 34 с уменьшенным диаметром, которая ограничивает вместе с внутренней поверхностью корпуса 14 камеру 36 текучей среды. Еще одна камера 38 текучей среды может быть образована между внешней поверхностью оправки 26 и соответствующей внутренней поверхностью крышечной части 24. Камеры 36 и 38 сообщаются, и в них поступает регулирующая давление в скважине текучая среда из канала 40, сформированного сквозь крышку 22. Канал 40 соединен с описываемой ниже гидравлической системой для циркуляции
- 3 015213 регулирующей давление в скважине текучей среды в и из канала и имеющей источник регулирующей давление в скважине текучей среды 104 (фиг. 2). Регулирующая давление в скважине текучая среда входит в канал 40 и поэтому - в камеры 36 и 38 с установленным нужным давлением, задаваемым регулятором установленного давления и измеряемым манометром, расположенным на соответствующей консоли.
Регулирующая давление в скважине текучая среда входит в камеры 36 и 38 и воздействует на соответствующие открытые для воздействия концевые части затвора 32. Затвор 32 выполнен с возможностью перемещения, и при этом усилие от давления регулирующей давление в скважине текучей среды из камеры 36 и 38 при заданном установленном давлении, воздействующем на соответствующие открытые для воздействия концевые части затвора, равно усилию, создаваемому давлением бурового раствора в канале 20 и действующему на соответствующие открытые для воздействия концевые части другого конца затвора и фиксатора 42. Таким образом, затвор 32 обычно находится в уравновешенном состоянии.
На фиг. 2 схематически показано устройство 100 для защиты от повреждений. Источник 102 воздуха подает воздух под давлением к источнику регулирующей давление в скважине текучей среды 104. Воздух прилагает давление к регулирующей давление в скважине текучей среде в источнике регулирующей давление в скважине текучей среды 104, которая, в свою очередь, прилагает давление к затвору 32 (фиг. 1), чтобы сохранять заданное давление в узле регулирования давления. Регулятор 106 на линии 108 воздушного потока из источника 102 воздуха обеспечивает давление воздуха как заданное максимальное давление, соответствующее давлению регулирующей давление в скважине текучей среды, которое требуется для удерживания затвора 32 узла 12 регулирования давления в нужном местоположении. Минимальное давление воздуха требуется для обеспечения давления, действующего на источник регулирующей давление в скважине текучей среды 104, и для удержания затвора 32 в уравновешенном положении. Регулятор 106 может быть выполнен с возможностью его отладки, чтобы изменять давление воздуха, воздействующее на регулирующую давление в скважине текучую среду. Источник 102 воздуха может быть любым типичным источником, таким как промышленный источник снабжения сжатого воздуха или т. п.
Ниже приводится описание гидравлической системы для циркуляции регулирующей давление в скважине текучей среды со степенью подробности, необходимой для понимания устройства 100 для защиты от повреждений. Специалистам известно, что эта гидравлическая система будет иметь и прочие компоненты, и отличительные признаки, помимо здесь упоминаемых.
Регулирующая давление в скважине текучая среда подается в камеры 36, 38 узла 12 регулирования давления из источника регулирующей давление в скважине текучей среды 104 по линии 110 регулирования текучей среды. Первый клапан 112 установлен на линии 110 регулирующей давление в скважине текучей среды между источником регулирующей давление в скважине текучей среды 104 и узлом 12 регулирования давления. Первый клапан 112 имеет первое отверстие 114 для текучей среды, посредством текучей среды сообщающееся с источником регулирующей давление в скважине текучей среды 104, и второе отверстие 116 для текучей среды, посредством текучей среды сообщающееся с узлом 12 регулирования давления. Первый клапан 112 также посредством текучей среды сообщается с источником 102 воздуха по линии 118 воздушного потока, и поэтому первый клапан 112 подвергается действию того же давления воздуха, что и источник регулирующей давление в скважине текучей среды 104. Сообщение посредством текучей среды между первым и вторым отверстиями 114, 116 для текучей среды сохраняется, когда воздух с минимальным давлением воздуха подается в первый клапан 112 от источника 102 воздуха. Если давление воздуха, поступающего из источника 102 воздуха, снижается ниже минимального давления воздуха, то первый клапан 112 закрывается, чтобы текучая среда не проходила между первым и вторым отверстиями 114, 116 для текучей среды. Поэтому когда давление воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, тогда первый клапан 112 обеспечивает возможность сообщения посредством текучей среды между источником регулирующей давление в скважине текучей среды 104 и камерами 36, 38 в корпусе 14.
При его закрытии, когда давление воздуха снижается ниже минимального давления воздуха, первый клапан 112 прекращает сообщение посредством текучей среды регулирующей давление в скважине текучей среды между источником регулирующей давление в скважине текучей среды 104 и камерами 36, 38. В результате этого закрытия давление воздуха снижается, затвор 32 застывает на месте, пока давление воздуха вновь не станет, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, требуемым для уравновешивания затвора 32. За счет сохранения затвора 32 в положении, предшествовавшем падению давления воздуха, давление, регулируемое узлом 12 регулирования давления, также сохраняется.
Сигнализационная система 120, показываемая на фиг. 2 и 3, включает в себя второй клапан 122, третий клапан 124, емкость 126 давления и сигнализационное устройство 128. Второй клапан 122 имеет первый вход 130 для воздуха, посредством текучей среды сообщающийся с источником 102 воздуха, в результате чего на второй клапан 122 воздействует то же давление воздуха, что и на первый клапан 112 и на источник 104 регулирующей давление в скважине текучей среды. Второй клапан 122 имеет второй вход 132 для воздуха и выход 134 для воздуха. Когда давление, воздействующее на первый вход 130 для воздуха, является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, то сообщение посредством текучей среды между вторым входом 132 для воздуха и выходом 134 для воздуха прекращается. Как упомя
- 4 015213 нуто ниже, падение давления воздуха в первый вход 130 для воздуха приводит к прохождению воздуха между вторым входом 132 для воздуха и выходом 134 для воздуха.
Третий клапан 124 имеет вход 136 третьего клапана, посредством текучей среды сообщающийся с источником 102 воздуха, и выход 138 третьего клапана. Третий клапан 124 предпочтительно является запорным клапаном. Когда воздух, поступающий во вход 136 третьего клапана, имеет, по меньшей мере, минимальное давление воздуха, тогда воздух будет проходить между входом 136 третьего клапана и выходом 138 третьего клапана. Если давление воздуха, идущего во вход 136 третьего клапана, снижается ниже минимального давления воздуха, то третий клапан 124 закроется, тем самым прекращая сообщение посредством текучей среды между входом 136 третьего клапана и выходом 138 третьего клапана.
Емкость 126 давления является предпочтительно заправляемым газовым баллоном, который посредством текучей среды сообщается с выходом 138 третьего клапана. Емкость 126 давления также имеет выход 140 для воздуха. Выход 140 для воздуха в емкости 126 давления посредством текучей среды сообщается со вторым входом 132 для воздуха второго клапана 122. Нужно напомнить, что когда давление воздуха, действующее на второй клапан 122, является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, то сообщение посредством текучей среды между вторым входом 132 для воздуха и выходом 134 для воздуха прекращается. Поэтому когда давление воздуха равно, по меньшей мере, минимальному давлению воздуха, то сообщение посредством текучей среды из емкости 126 давления через второй клапан 122 отсутствует.
Сигнализационным устройством 128 предпочтительно является приводимая в действие воздухом сирена, посредством текучей среды сообщающаяся с выходом 134 для воздуха второго клапана 122. Когда давление воздуха, действующее на второй клапан 122, по меньшей мере, равно минимальному давлению воздуха, то второй клапан 122 закрывается и воздух не поступает в сигнализационное устройство 128. Как упомянуто ниже, когда давление воздуха снижается ниже минимального давления воздуха, то воздух поступает из емкости 126 давления через второй клапан 122 в сигнализационное устройство 128. Сигнализационное устройство 128 издает звуковой сигнал при поступлении в него воздуха.
Регулятор 142 давления может находиться между выходом 140 для воздуха в емкости 126 давления и вторым входом 132 для воздуха второго клапана 122. Регулятор 142 давления регулирует давление воздуха, идущего из емкости 126 давления в сигнализационное устройство 128, если давление воздуха снижается ниже минимального давления воздуха.
Во время нормальной работы узла 12 регулирования давления регулирующая давление в скважине текучая среда прилагает заданное давление к затвору 32, которое равно давлению, прилагаемому текучей средой, циркулирующей через узел 12 регулирования давления на другой стороне затвора 32. В то время когда давление, прилагаемое регулирующей давление в скважине текучей средой, регулируется регулятором регулирующей давление в скважине текучей средой (не показан), то давление воздуха прилагается к регулирующей давление в скважине текучей среде в источнике регулирующей давление в скважине текучей среды 104. Прилагаемое давление воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, достаточным для того, чтобы регулирующая давление в скважине текучая среда смогла сохранять затвор 32 в узле 12 регулирования давления в заданном местоположении для соответствующего давления. Если давление воздуха снижается ниже минимального давления воздуха, то регулирующая давление в скважине текучая среда более не служит противовесом давлению текучей среды, регулируемому узлом 12 регулирования давления; и выходящая текучая среда может гораздо превышать нужное давление с возможностью повреждения последующего оборудования.
Если давление снижается ниже заданного минимального давления воздуха, то первый клапан 112 прекращает сообщение посредством текучей среды, регулирующей давление в скважине текучей среды между камерами 36, 38 в узле 12 регулирования давления и источником регулирующей давление в скважине текучей среды 104. При этом предотвращается перемещение затвора 32 и сохраняется давление текучей среды, регулируемое узлом 12 регулирования давления.
Одновременно с закрытием первого клапана 112 закрывается третий клапан 124, тем самым предотвращая выход содержащегося в емкости 126 воздуха из емкости 126 в предшествующие линии воздуха. Второй клапан 122 открывается, чтобы обеспечить сообщение посредством текучей среды между вторым входом 132 для воздуха и выходом 134 для воздуха. Находящийся под давлением воздух в емкости 126 давления затем поступает из емкости 126 давления через второй клапан 122 в сигнализационное устройство 128. Регулятор 142 давления регулирует поток воздуха из емкости 126 давления. Размер емкости 126 давления рассчитан на вмещение количества воздуха, достаточного, чтобы сигнализационное устройство 128 звучало в течение заданной длительности времени, когда регулятор 142 давления выставлен на заданное давление воздуха. Длительность времени звучания сигнализационного устройства 128 может изменяться в зависимости от применения устройства 100 для защиты от повреждений. В некоторых обстоятельствах может потребоваться более продолжительная длительность, чем в других случаях, и длительность времени звуковой сигнализации согласно данному описанию не ограничивается.
- 5 015213
Когда давление воздуха восстанавливается до минимального давления воздуха, требуемого для уравновешивания затвора 32, тогда первый клапан 112 снова обеспечивает возможность сообщения посредством текучей среды регулирующей давление в скважине текучей среды между источником регулирующей давление в скважине текучей среды 104 и камерами 36, 38 в узле 12 регулирования давления. При этом второй клапан 122 закрывает путь сообщения посредством текучей среды между емкостью 126 давления и сигнализирующим устройством 128, прекращая звуковой сигнал. Третий клапан 124 повторно открывается, чтобы подать воздух для заправки емкости 126 давления. При этом устройство 100 защиты от повреждений само устанавливает себя в исходное положение, когда восстановится минимальное давление воздуха.
Хотя заявляемый объект изобретения изложен в отношении ограниченного числа осуществлений, специалистам, исходя из этого описания, будет понятна возможность разработки прочих осуществлений в рамках объема заявляемого и раскрываемого здесь объекта. Соответственно, диапазон заявляемого объекта ограничивается только прилагаемой формулой изобретения.

Claims (16)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Устройство для защиты от повреждений, содержащее источник сжатого воздуха;
    первый клапан, посредством текучей среды сообщающийся с источником сжатого воздуха и обеспечивающий возможность сообщения посредством регулирующей давление текучей среды между первым отверстием для текучей среды и вторым отверстием для текучей среды, когда давление воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, и предотвращающий сообщение посредством регулирующей давление текучей среды между первым отверстием для текучей среды и вторым отверстием для текучей среды, когда давление воздуха ниже минимального давления воздуха;
    второй клапан, посредством текучей среды сообщающийся с источником сжатого воздуха и предотвращающий прохождение воздуха между входом для воздуха и выходом для воздуха, когда давление воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, и обеспечивающий возможность прохождения воздуха между входом для воздуха и выходом для воздуха, когда давление воздуха ниже минимального давления воздуха;
    третий клапан, посредством текучей среды сообщающийся с источником сжатого воздуха и обеспечивающий возможность прохождения воздуха в выход третьего клапана, когда давление воздуха, по меньшей мере, является минимальным давлением воздуха, и предотвращающий прохождение воздуха в выход третьего клапана, когда давление воздуха ниже минимального давления воздуха;
    емкость со сжатым воздухом, посредством текучей среды сообщающуюся с выходом третьего клапана и имеющую выход для воздуха; причем выход для воздуха посредством текучей среды сообщается с входом для воздуха второго клапана; и устройство сигнализации, посредством текучей среды сообщающееся с выходом для воздуха второго клапана и обеспечивающее генерирование звукового сигнала, когда воздух поступает из выхода для воздуха.
  2. 2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее регулятор давления между выходом для воздуха в емкости со сжатым воздухом и входом для воздуха второго клапана.
  3. 3. Устройство по п.1, в котором устройство сигнализации представляет собой работающую от воздуха сирену.
  4. 4. Устройство по п.1, в котором третьим клапаном является запорный клапан.
  5. 5. Устройство по п.1, в котором емкость со сжатым воздухом является заправляемым газовым баллоном.
  6. 6. Устройство для защиты от повреждений, содержащее источник сжатого воздуха;
    первый клапан, посредством текучей среды сообщающийся с источником сжатого воздуха и обеспечивающий возможность сообщения посредством регулирующей давление текучей среды между находящимся под давлением гидравлическим резервуаром и камерой в корпусе узла регулирования давления, когда давление воздуха из источника сжатого воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, и предотвращающий сообщение посредством регулирующей давление текучей среды, когда давление воздуха из источника сжатого воздуха ниже минимального давления воздуха;
    второй клапан, имеющий первый вход для воздуха, посредством текучей среды сообщающийся с источником сжатого воздуха, второй вход для воздуха и выход для воздуха, причем второй клапан предотвращает прохождение воздуха между вторым входом для воздуха и выходом для воздуха, когда давление воздуха из источника сжатого воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, и обеспечивает возможность прохождения воздуха между вторым входом для воздуха и выходом для воздуха, когда давление воздуха из источника сжатого воздуха ниже минимального давления воздуха;
    - 6 015213 третий клапан, имеющий вход третьего клапана и выход третьего клапана, причем вход третьего клапана посредством текучей среды сообщается с источником сжатого воздуха, причем третий клапан обеспечивает возможность прохождения воздуха из входа третьего клапана в выход третьего клапана, когда давление воздуха из источника сжатого воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, и предотвращает прохождение воздуха между входом третьего клапана и выходом третьего клапана, когда давление воздуха ниже минимального давления воздуха;
    емкость со сжатым воздухом, посредством текучей среды сообщающуюся с выходом третьего клапана и имеющую выход для воздуха, причем выход для воздуха посредством текучей среды сообщается со вторым входом для воздуха второго клапана; и срабатывающее от воздуха устройство сигнализации, посредством текучей среды сообщающееся с выходом для воздуха второго клапана, причем устройство сигнализации обеспечивает генерирование звукового сигнала, когда воздух поступает из емкости со сжатым воздухом через второй клапан.
  7. 7. Устройство по п.6, дополнительно содержащее регулятор давления между выходом для воздуха в емкость со сжатым воздухом и входом для воздуха второго клапана.
  8. 8. Устройство по п.6, в котором устройство сигнализации представляет собой работающую от воздуха сирену.
  9. 9. Устройство по п.6, в котором третьим клапаном является запорный клапан.
  10. 10. Устройство по п.6, в котором емкость со сжатым воздухом является заправляемым газовым баллоном.
  11. 11. Устройство регулирования давления, содержащее источник сжатого воздуха;
    узел регулирования давления, который содержит корпус с впускным каналом, осевое отверстие, часть которого образует выпускной канал, и камеру;
    дроссельный элемент, выполненный с возможностью перемещения в корпусе, чтобы регулировать поток текучей среды из впускного канала в выпускной канал, причем текучая среда прилагает усилие к одному концу дроссельного элемента;
    источник регулирующей давление текучей среды, соединенный с камерой таким образом, что регулирующая давление текучая среда прилагает равное усилие к другому концу дроссельного элемента, чтобы регулировать положение дроссельного элемента в корпусе за счет приложения противодавления к текучей среде во впускном канале;
    при этом источник сжатого воздуха посредством текучей среды сообщается с источником регулирующей давление текучей среды, чтобы обеспечивать давление воздуха на регулирующую давление текучую среду;
    оправку, прикрепленную к корпусу и проходящую в другую часть осевого отверстия; и затвор, соединенный с дроссельным элементом и установленный с возможностью его скольжения на оправке в указанной другой части осевого отверстия;
    первый клапан, посредством текучей среды сообщающийся с источником сжатого воздуха и обеспечивающий возможность сообщения посредством регулирующей давление текучей среды между источником регулирующей давление текучей среды и камерой узла регулирования давления, когда давление воздуха из источника сжатого воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, и предотвращающий сообщение посредством регулирующей давление текучей среды, когда давление воздуха из источника сжатого воздуха ниже минимального давления воздуха;
    второй клапан, имеющий первый вход для воздуха, посредством текучей среды сообщающийся с источником сжатого воздуха, второй вход для воздуха и выход для воздуха, причем второй клапан предотвращает прохождение воздуха между вторым входом для воздуха и выходом для воздуха, когда давление воздуха из источника сжатого воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, и обеспечивает возможность прохождения воздуха между вторым входом для воздуха и выходом для воздуха, когда давление воздуха из источника сжатого воздуха ниже минимального давления воздуха;
    третий клапан, имеющий вход третьего клапана и выход третьего клапана, причем вход третьего клапана посредством текучей среды сообщается с источником сжатого воздуха, и третий клапан обеспечивает возможность прохождения воздуха из входа третьего клапана в выход третьего клапана, когда давление воздуха из источника сжатого воздуха является, по меньшей мере, минимальным давлением воздуха, и предотвращает прохождение воздуха между входом третьего клапана и выходом третьего клапана, когда давление воздуха ниже минимального давления воздуха;
    емкость со сжатым воздухом, посредством текучей среды сообщающуюся с выходом третьего клапана и имеющую выход для воздуха, причем выход для воздуха посредством текучей среды сообщается со вторым выходом для воздуха второго клапана; и устройство сигнализации, посредством текучей среды сообщающееся с выходом для воздуха второго клапана, причем устройство сигнализации обеспечивает генерирование звукового сигнала, когда воздух поступает из емкости со сжатым воздухом через второй клапан.
    - 7 015213
  12. 12. Устройство регулирования давления по п.11, дополнительно содержащее регулятор давления между выходом для воздуха в емкости со сжатым воздухом и вторым входом для воздуха второго клапана.
  13. 13. Устройство регулирования давления по п.11, в котором устройство сигнализации представляет собой работающую от воздуха сирену.
  14. 14. Устройство регулирования давления по п.11, в котором дроссельный элемент выполнен с возможностью его перемещения в корпусе в полностью закрытое положение, а из него - в полностью открытое положение и в нормативное рабочее положение между полностью закрытым положением и полностью открытым положением.
  15. 15. Устройство регулирования давления по п.14, в котором дроссельный элемент оказывает противодавление на текучую среду в закрытом положении и в нормативном рабочем положении.
  16. 16. Устройство регулирования давления по п.11, дополнительно содержащее регулятор давления источника сжатого воздуха между источником сжатого воздуха и источником регулирующей давление текучей среды; при этом регулятор давления источника сжатого воздуха регулирует давление воздуха из источника сжатого воздуха.
EA200870331A 2006-03-08 2007-03-08 Устройство для защиты от повреждений для узла регулирования давления EA015213B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US78009306P 2006-03-08 2006-03-08
PCT/US2007/063598 WO2007104025A2 (en) 2006-03-08 2007-03-08 A failure protection apparatus for a pressure control assembly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200870331A1 EA200870331A1 (ru) 2009-02-27
EA015213B1 true EA015213B1 (ru) 2011-06-30

Family

ID=38475869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200870331A EA015213B1 (ru) 2006-03-08 2007-03-08 Устройство для защиты от повреждений для узла регулирования давления

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8360099B2 (ru)
EP (1) EP1991805B1 (ru)
BR (1) BRPI0708595A2 (ru)
CA (1) CA2643820C (ru)
EA (1) EA015213B1 (ru)
MX (1) MX2008011460A (ru)
NO (1) NO20083727L (ru)
WO (1) WO2007104025A2 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3022972B1 (fr) * 2014-06-25 2017-08-25 Air Liquide Dispositif et procede de fourniture de fluide sous pressions.

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4062379A (en) * 1976-04-30 1977-12-13 Dowland-Bach Corporation Safety valve control system for production well
US4518146A (en) * 1983-04-28 1985-05-21 General Signal Corporation Valve operator control system
US4643390A (en) * 1985-02-26 1987-02-17 Gray Tool Company Fail-safe valve actuator

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3957044A (en) 1974-11-11 1976-05-18 Nasa Self-contained breathing apparatus
US4647004A (en) * 1977-10-06 1987-03-03 Bihlmaier John A Pneumatic-hydraulic actuator system
US4176617A (en) * 1978-03-23 1979-12-04 Pilipski M Low pressure alarm
US4355784A (en) 1980-08-04 1982-10-26 Warren Automatic Tool Company Method and apparatus for controlling back pressure
US4565349A (en) * 1984-03-20 1986-01-21 Koomey, Inc. Fail safe hydraulic piloted pressure reducing and regulating valve
US4825802A (en) * 1986-07-24 1989-05-02 Societe Anonyme Drager Pheumatic alarm for respirator
US6253787B1 (en) 1999-05-21 2001-07-03 M-I L.L.C. Fluid flow and pressure control system and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4062379A (en) * 1976-04-30 1977-12-13 Dowland-Bach Corporation Safety valve control system for production well
US4518146A (en) * 1983-04-28 1985-05-21 General Signal Corporation Valve operator control system
US4643390A (en) * 1985-02-26 1987-02-17 Gray Tool Company Fail-safe valve actuator

Also Published As

Publication number Publication date
CA2643820A1 (en) 2007-09-13
EP1991805A2 (en) 2008-11-19
US8360099B2 (en) 2013-01-29
EP1991805A4 (en) 2013-06-19
EP1991805B1 (en) 2014-06-04
BRPI0708595A2 (pt) 2011-06-07
MX2008011460A (es) 2008-09-24
EA200870331A1 (ru) 2009-02-27
WO2007104025A2 (en) 2007-09-13
WO2007104025A3 (en) 2007-11-01
CA2643820C (en) 2014-04-29
NO20083727L (no) 2008-10-03
US20070209715A1 (en) 2007-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2635097C (en) Method for determining formation fluid entry into or drilling fluid loss from a borehole using a dynamic annular pressure control system
US9249638B2 (en) Wellbore pressure control with optimized pressure drilling
EP2467571B1 (en) Method for determining formation fluid control events in a borehole using a dynamic annular pressure control system
CA2811309C (en) Method and apparatus for precise control of wellbore fluid flow
US20090205831A1 (en) Method and tool for unblocking a control line
MXPA04008063A (es) Aparato y metodo de control de presion dinamica anular.
WO2007124330A2 (en) Pressure safety system for use with a dynamic annular pressure control system
CN104160108A (zh) 防喷器组件
WO2015162410A1 (en) Method of operating a drilling system
GB2622977A (en) Multi-mode pumped riser arrangement and methods
CA2374840C (en) Fluid flow and pressure control system and method
US3470972A (en) Bottom-hole pressure regulation apparatus
EA015213B1 (ru) Устройство для защиты от повреждений для узла регулирования давления
US20160097248A1 (en) Subsea well systems and methods for controlling fluid from the wellbore to the surface
CA2831039C (en) Wellbore pressure control with optimized pressure drilling
BR112012030698B1 (pt) Sistema para passar matéria em uma passagem de fluxo e método para passar resíduo ou cascalho de perfuração em uma linha de retorno de fluido de perfuração
SU1305294A1 (ru) Способ предохранени бурового инструмента от попадани в него бурового шлама и устройство дл его осуществлени
NO771548L (no) Hydraulisk strupeanordning for undervannsbruk

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM BY KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ KZ RU