KR101177347B1 - 모듈러 백업 유체 공급 장치 - Google Patents

Abstract

제거 가능한 모듈러 부품 세트를 사용하여 기능 불량인 부품 주위에서 백업 또는 대안적인 유체 흐름 루트를 허용하는 장치 및 방법이 개시된다. 하나의 예시적인 실시예에서, ROV는 호스의 한 쪽 단부를 모듈러 밸브 블록에, 그리고 다른 쪽 단부를 중재 셔틀 밸브에 부착하는 것에 의하여 BOP 기능부에 대한 백업 유압 흐름을 확립하고, 그러므로, 기능 불량인 부품들을 우회하고 고립시킨다. 제 1 및 제 2 일차 입구, 제 1 및 제 2 이차 입구, 및 출구를 포함하는 복합 중재 셔틀 밸브가 제공된다. 방향 제어 밸브, 파일럿 밸브, 매니폴드 압력 조정기, 파일럿 압력 조정기, 스태브형 유압 연결부 및 전기 습식 연결부를 포함하는 모듈러 밸브 블록이 제공된다.

모듈러 밸브 블록, 모듈러 백업, 유체 공급,

Description

모듈러 백업 유체 공급 장치{MODULAR BACKUP FLUID SUPPLY SYSTEM}

본 발명은 미국특허출원 제60/705,538호의 가출원에 대한 우선권을 주장한다.

본 발명은 대체로 유체 공급 방법 및 장치에 관한 것이고, 특히 모듈러 백업(backup) 유압 유체 공급 방법 및 장치에 관한 것이다.

바다 속의 시추 작업은 지질층 유체(formation fluid)가 시추공(drilling well) 내로 제어되지 않게 흐르는 분출(blow out)을 경험할 수 있다. 분출은 위험하고 손실이 크다. 분출은 시추 설비에 대한 수명의 손실, 오염, 손상, 및 시추공 생산의 손실을 유발할 수 있다. 분출을 방지하도록, 분출 방지(BOP) 설비가 요구된다. BOP 설비는 전형적으로 시추 장소에서의 형성 압력 및 유체를 안전하게 고립시키고 제어할 수 있는 일련의 기능부를 포함한다. BOP 기능부는 유압적으로 동작되는 파이프 램(ram), 환형 밀봉부(seal), 파이프를 절단하도록 설계된 전단 램, 시추 유체의 흐름을 제어하도록 허용하는 일련의 원격 작동 밸브, 및 시추공 재진입 설비를 개폐하는 것을 포함한다. 부가하여, 공정 및 조건 모니터링 디바이스는 BOP 시스템을 완성한다. 시추 산업은 BOP 스택으로서 전체적으로 BOP 시스템을 말한다.

시추공과 BOP는 지질층 유체(예를 들어 오일 등)를 해상으로 운반하여 시추 유체를 순환시키는 선박 입상관(marine riser pipe)을 통하여 해상 시추 선박과 연결한다. 선박 입상관은 BOP와 연결하도록 디바이스를 수용하는 하부 선박 입상관 패키지(Lower Marine Riser Package, LMRP), 시추공 제어를 위한 환형 밀봉부, 및 BOP의 동작을 위한 유압 유체를 공급하는 유량 제어 디바이스를 통하여 BOP와 연결한다. LMRP와 BOP는 통상 간단하게 BOP로서 총체적으로 지칭된다. 많은 BOP 기능부는 유압 유체와 다른 시추공 제어 유체를 공급하는 라이저에 부착되는 배관으로 유압적으로 제어된다. 전형적으로, 중앙 제어 유닛은 작업자가 해상으로부터 BOP 기능부를 모니터하고 제어하는 것을 허용한다. 중앙 제어 유닛은 다양한 BOP 기능을 제어하기 위한 유압 제어 시스템을 포함하며, 각각의 BOP 기능부는 그 상류측에서 다양한 유량 제어 부품(flow control components)들을 가진다. 해상 선박 상의 작업자는 전형적으로 전자 다중 제어 시스템을 경유하여 유량 제어 부품과 BOP 기능부를 조작한다.

특정 시추 또는 환경 상황은 작업자가 BOP로부터 LMRP를 분리하고 해상 선박에 대해 라이저와 LMRP를 회수할 것을 요구한다. BOP 기능부는 지질층 유체가 그 환경으로 탈출하지 못하도록 LMRP가 분리되어 있을 때 시추공을 억제하여야만 한다. 시추공이 전복(upset) 또는 분리 상태로 억제되어 있을 가능성을 증가시키도록, 하나의 제어 부품이 손상되면, 회사(company)는 전형적으로 제어손실을 방지하도록 설계된 여분의 시스템들을 포함한다. 통상, 회사는 모든 중요한 제어 유닛을 두 배로 하도록 2개의 별도의 독자적인 중앙 제어 유닛을 설치함으로써 여분을 제공한다. 해당 산업계는 2개의 중앙 제어 유닛을 청색 포드(blue pod)와 황색 포 드(yellow pod)라고 말한다. 한번에 단지 하나의 포드가 사용되고, 다른 것은 백업을 제공한다.

산업계는 초기에 부품 손상의 경우에 포드의 초기 버전을 회수 가능하도록 설계하였지만, 이후의 형태는 크기가 증가되어 효율적으로 회수할 수 없었다. 또한, 종래의 시스템은 이중 여분을 가졌지만, 이러한 여분은 종종 단지 안전한 여분을 가졌지만 조작상의 여분을 가지지 않았으며, 이는 단일 부품 손상이 시추 작업의 정지를 요구하며, 시추공을 안전하게 하고, 손상된 부품을 교체하는 것을 의미한다. 부품을 교체하도록 시추를 정지하는 것은 종종 시추 토건업자와 작업자에게상당한 서비스 정지 기간 및 상당한 수입 손실을 초래한다.

산업계는 추가의 여분을 제공하고 무계획한 스택 회수를 방지하는데 간단하고 비용 효율적인 방법을 필요로 한다. 산업계는 부품 정지 시간 동안 연속된 안전 작업을 허용하고 존재하는 시추공 제어 시스템 내로 용이하고 신속하게 통합하는 용이하게 회수 가능한 시스템을 필요로 한다. 산업계는 바다 속의 시추공 제어 설비를 제어하는 보다 간단하고 경제적이며 효과적인 방법을 필요로 한다.

일부 실시예에서, 본 발명은 대안적인 흐름 루트(route)를 경유하여 유체 유량 제어 부품에 대한 여분을 제공하는 개선된 방법 및 장치를 제공한다. 일부 실시예에서, 본 발명은 손상된 부품의 안전하고 효율적인 우회를 허용하는 한편, 기능부 또는 도착지(destination)로 연속된 유량 제어를 허용한다. 본 발명은 효율적인 여분의 층을 제공하도록 현재의 다양한 유량 제어 시스템에 통합되거나 또는 완전히 새로운 유량 제어 시스템 상에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 본 발명은 바다 속의 분출 방지(BOP) 제어 기능부를 위한 독립형 제어 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 10,000ft(3048m) 이상의 수중 깊이에서 유압으로 동작되는 제어 시스템 및 기능부를 위해 특히 유용하다.

일부 실시예에서, 유체 공급 장치는 하나 이상의 일차 유량 제어 부품, 중재 셔틀 밸브(intervention shuttle valve), 및 도착지를 포함하는 일차 유체 흐름 루트와, 일차 유량 제어 부품을 우회하고 하나 이상의 이차 유량 제어 부품의 제거 가능한 모듈러 블록, 중재 셔틀 밸브, 중재 셔틀 밸브에 이차 유량 제어 부품의 제거 가능한 모듈러 블록을 연결하는 선택적으로 제거 가능한 호스, 및 도착지를 포함하는 이차 유체 흐름 루트를 포함한다. 원격 작동 차량(remotely operated vehicle, ROV)은 종래의 제어를 잃은 BOP 기능에 선택 가능한 유압 공급을 전개할 수 있다. 일부 실시예에서, 중재 셔틀 밸브는 BOP 기능부에 하드한 배관 연결(hard piped)되는 출구와, 리시버 플레이트(receiver plate)로부터 하드한 배관 연결된 이차 입구를 가진다.

일부 실시예에서, 모듈러 밸브 블록은 제거 가능하며, 방향 제어 밸브를 포함한다. 보다 많은 방향 제어 밸브들이 모듈러 밸브 블록 상에 배치될 수 있으며, 방향 제어 밸브의 수는 동시에 작용할 수 있는 BOP 기능부의 수에 일치한다. 모듈러 블록은 대체로 ROV에 의해 회수 가능하고, 그러므로 수리와 교환을 용이하게 한다. 또한, 밸브 블록의 모듈러 특성은 존재하는 밸브 블록이 보수 또는 수리를 요구할 때 교체 밸브 블록이 저장되고 전개될 수 있는 것을 의미한다. 파일럿 밸브와 압력 조정 축압기를 포함하는 많은 다른 부품들이 모듈러 밸브 블록 상에 배치될 수 있다. 파일럿 밸브는 유압 파일럿 또는 솔레노이드 동작될 수 있다.

일부 실시예에서, 모듈러 밸브 블록은 압력 평형 스태브(pressure balanced stab) 연결을 경유하여, 전기적인 접속을 요구하는 실시예에서는 전기 습식 연결부(wet-make connection)를 경유하여 BOP와 연결된다. 일부 실시예에서, 모듈러 밸브 블록은 BOP 스택에 고정적으로 부착되는 모듈러 블록 리시버 상에 장착된다. 바람직하게, 모듈러 블록 리시버는 범용이어서, 많은 상이한 모듈러 밸브 블록은 모듈러 블록 리시버에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 모듈러 밸브 블록 또는 모듈러 블록 리시버중 어느 하나는 모듈러 밸브 블록을 중재 셔틀 밸브에 연결하는 호스를 수용하기 위하여 임시 커넥터에 연결된다.

일부 실시예에서, 중재 셔틀 밸브는 대체로 원통형 캐비티를 가지는 하우징, 하우징의 측부로 들어가는 일차 입구, 하우징의 단부로 들어가는 이차 입구, 멈춤쇠(detent) 수단을 가지는 스풀형 셔틀, 및 하우징의 측부로 나가는 출구를 포함한다. 일부 실시예에서, 출구는 도착지에 하드한 배관 연결되며, 일차 입구는 일차 유체 공급원에 하드한 배관 연결된다. 정상적인 흐름 동안, 셔틀은 정상 유량 제어 위치에 있으며, 유체는 일차 입구로 들어가, 셔틀 스템(stem) 주위를 흐르고 출구로부터 나온다. 셔틀 디자인은 유체가 다른 영역으로 진행하는 것을 밀봉한다. 백업 흐름이 이차 입구 내로 도입될 때, 유체는 셔틀을 작동 위치로 강요하여, 일차 입구를 고립시키고, 단지 이차 입구로부터의 흐름만 허용한다.

일부 실시예에서, 복합 중재 셔틀 밸브는 출구가 게이트 셔틀 밸브의 입구에 부착되는 2개의 중재 셔틀 밸브를 포함한다. 그러므로, 복합 중재 셔틀 밸브는 2개의 일차 입구, 2개의 이차 입구, 및 하나의 출구를 포함한다. 게이트 셔틀 밸브는, 하나의 입구로부터의 흐름을 허용하고 다른 입구로부터 흐름을 고립시키도록 변위되는 셔틀을 가지는 것에서 중재 셔틀 밸브와 유사하지만, 대체로 상이한 셔틀 디자인을 가진다.

일부 실시예에서, BOP 유압 제어 시스템은 청색 중앙 제어 포드, 황색 중앙 제어 포드, 및 모든 제어 포드 부품을 위한 범용 백업을 제공하도록 각각의 포드와 관련되는 적어도 하나의 모듈러 밸브 블록을 포함한다. 모듈러 밸브 블록은 임시 연결을 위하여 호스에 부착되는 출구를 가지며, 호스의 다른 쪽 단부는 각각 BOP 기능과 관련되는 복수의 중재 셔틀 밸브들중 임의의 것에 부착된다. 그러므로, 각각의 모듈러 밸브 블록은 적어도 하나의 BOP 기능부를 위한 여분을 제공한다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은, 구조에 있어서 모듈러이며, 바다 속 BOP 시스템에 통상 채택되는 복수의 유압 부품들의 회수 가능하고 국지적이며 독립적인 제어를 제공하는 독립형 바다 속(subsea) 제어 시스템을 포함한다. 이러한 시스템은 별도의 제어 포드들에 대한 필요성을 제거한다. 다른 실시예는 모든 BOP 기능부의 비극적인 시스템 제어 손상의 경우에 해상으로부터 ISV로의 비상 유압 라인 루트를 사용하여 독자적인 ROV 중재를 허용한다.

BOP 기능부에 걸친 독자적 및/또는 여분의 제어는 고장 시간을 감소시키고 안전성을 증가시킨다. 또한, 용이하게 회수 가능한 부품을 가지는 제어 시스템은 신속하고 용이한 보수 및 교체를 허용한다. 일부 실시예에서, 본 발명은 복수의 확정된 시스템과 호환 가능하고 BOP 시스템 기능부를 위한 저렴한 여분을 제공한다. 본 발명의 또 다른 시스템에서, 모듈러 블록 밸브에 대한 제어는 현재의 다중 제어 시스템 내로 투명하게(transparently) 통합되고, 작업자가 현재의 제어 시스템을 사용하여 모듈러 밸브 블록을 제어하는 것을 허용한다.

이전에 기술된 것은 다음의 본 발명의 상세한 설명이 보다 쉽게 이해될 수 있게 하기 위하여 본 발명의 특징 및 기술적 이점을 약간 폭 넓게 약술하였다. 본 발명의 특허청구범위의 요지를 형성하는 본 발명의 부가적인 특징 및 이점은 이후에 기술된다. 개시된 개념 및 특정 실시예가 본 발명의 동일한 목적을 수행하기 위하여 변경하거나 또는 다른 구성을 설계하기 위한 근거로서 용이하게 이용될 수 있다는 것은 당업자에 의해 예측될 수 있다. 또한, 첨부된 특허청구범위에 설정된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 이러한 균등 구조가 당업자에 의해 실현될 수 있다. 추가의 목적 및 이점과 함께, 그 조직화 및 동작 방법으로서의 본 발명의 특징으로 믿어지는 새로운 특징은 첨부된 도면과 관련하여 고려될 때 다음의 설명으로부터 보다 쉽게 이해될 수 있다. 그러나, 각각의 도면이 단지 예시 및 기술의 목적을 위한 것이며, 본 발명의 제한을 한정하는 것으로 고려되지 않는다는 것을 확실히 이해해야 한다.

본 발명의 보다 완전한 이해를 위하여, 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음의 설명에 대해 참조가 만들어진다.

도 1은 본 발명의 한 실시예를 나타내는 바다 속 제어 모듈의 개략도.

도 2는 본 발명의 한 실시예를 통합하는 깊은 바다 시추 작업의 개략도.

도 3은 본 발명의 한 실시예를 통합하는 BOP 장치의 측면도.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 모듈러 밸브 블록의 개략도.

도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 모듈러 밸브 블록의 사시도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 중재 셔틀 밸브의 측단면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 복합 중재 셔틀 밸브의 측단면도.

도 7은 본 발명의 실시예를 통합하는 BOP 유압 제어 시스템의 개략도.

도 8은 본 발명의 한 실시예를 통합하는 BOP 유압 제어 시스템의 개략도.

도 9a 및 도 9b는 본 발명을 사용하는 방법의 실시예를 도시하는 흐름도.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 특허청구범위 및/또는 명세서에 있는 용어 "포함하는"(또는"가지는"의 동의어)과 관련하여 사용될 때 단수형의 사용은 "하나"를 의미하지만, 이는 또한 "하나 이상", "적어도 하나", 및 "하나 또는 그 이상"의 의미와 일치한다. 부가하여, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 구문 "에 연결되는"은 직접 또는 중간 매체를 통하여 부품과 결합되는 또는 연통하여 배치되는 것을 의미한다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 한 실시예는 일차 유체 흐름 루트(11) 및 이차 유체 흐름 루트(12)를 포함하는 여분의 유체 공급 장치(10)를 포함한다. 일차 유체 흐름 루트(11)는 유체 공급원(13)에서 시작하고, 일차 유량 제어 부품들(14, 15)을 통하여, 중재 셔틀 밸브(16)의 일차 입구(100)를 통하여 도착지(17)로 이어진다. 이차 유체 흐름 루트(12)는 유체 공급원(13) 또는 대안적인 유체 공급원(102)에서 시작하여, 선택적으로 제거 가능한 호스(19)를 통하여, 중재 셔틀 밸브(16)의 이차 입구(101)를 통하여 도착지(17)로 이어진다.

비록 도 1이 2개의 일차 유량 제어 부품(14, 15)을 도시할지라도, 임의의 수의 부품일 수 있다. 일차 유량 제어 부품들(14, 15)은 유체 유량 제어에서의 임의의 부품일 수 있으나, 밸브, 파이프, 호스, 밀봉부, 연결부, 및 기구로 한정되지 않는다. 모듈러 밸브 블록(18)은 그중 하나가 우회된 유량 제어 부품들(14, 15)에 대한 보상일 수 있는 임의의 모듈러, 제거 가능한 유량 제어 부품들을 포함할 수 있다. 다음에 보다 상세하게 기술될지라도, 중재 셔틀 밸브(16)는 일차 입구(100) 또는 이차 입구(101)를 통하여 유체를 수령한다. 흐름이 이차 입구(101)를 통할 때, 일차 입구(100)의 상류측 부품은 고립되고 우회되지만, 유체는 이차 유체 흐름 루트(12)를 경유하여 도착지(17)로 계속 흐른다.

호스(19)는 임시 연결부(103)를 경유하여 모듈러 밸브 블록(18)에 연결되고, 임시 연결부(104)를 통하여 중재 셔틀 밸브(16)의 이차 입구(101)에 연결된다. 일부 실시예에서, 임시 연결부(103)는 모듈러 밸브 블록(18)에 직접 부착되지만, 다른 실시예에서, 이것들 사이에 배관 연결 및 다른 설비가 존재한다. 유사하게, 일부 실시예에서, 임시 연결부(104)가 이차 입구(101)에 직접 부착되지만, 다른 실시예에서 이것들 사이에 배관 연결 및 다른 설비가 존재한다.

임시 연결부들(103, 104)은 연결 포트(port) 내로 연장하고 그 유압 회로와 맞물리는 외부 자체 정렬 유압 링크를 가지는 것들과 같은 상업적으로 이용 가능한 스태브 연결부들을 포함한다. 일반적으로, 스태브 연결부는 리시버 또는 암형 부분 및 스태브 또는 수형 부분을 포함하며, 상기 부분은 총칭적으로 스태브 연결부로서 지칭될 수 있다. 한 실시예에서, 이차 입구(101)는, 임시 연결부(104)를 수용하고 다른 임시 연결부를 수용할 수 있는 리시버 플레이트(105)에 배관 연결을 통하여 연결된다.

일부 실시예에서, 유체 공급 장치(10)는, 호스(19)를 전개하여 이를 모듈러 밸브 블록(18) 및 중재 셔틀 밸브(16)의 이차 입구(101)에 연결하는 원격 작동 수단(106, ROV)을 포함한다. ROV(106)는 또한 호스(19)를 분리하고 모듈러 밸브 블록(18)을 연결 및 분리한다. ROV(106)는 인간 작업자에 의해 해상으로부터 작동될 수 있거나, 또는 다중 제어 시스템으로부터의 입력에 기초하여 특정 연결 또는 분리를 수행하도록 프로그래밍될 수 있다.

일부 실시예에서, 유체 공급 장치(10)는 BOP 부품들로 유압 유체를 공급하도록 사용될 수 있다. 도 2를 참조하여, 수면(21) 상의 해상 선박(20)은 선박 입상관(23)을 통하여 BOP 스택(22)에 연결된다. 선박 입상관(23)은 유압 공급 라인, 초크(choke) 라인, 킬(kill) 라인 등과 같은 다양한 공급 라인 및 파이프를 운반할 수 있다. 이러한 실시예에서, 유체 공급원(13)은 선박 입상관(23)으로 내려오는 주 유압 공급 라인이다. 대안적인 유체 공급원(102)은 축압기, 보조 유압 공급 라인, 선박 입상관(23) 상의 보조 도관 또는 제어 포드(24)로부터의 유압 공급부를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다.

한 실시예에서, 제어 포드(24)는 BOP 스택(22)에 부착되고, 모듈러 밸브 블 록(18)은 제어 포드(24)에 부착된다. 호스(19)는 모듈러 밸브 블록(18)을 BOP 스택(22)에 연결한다. 제어 포드(24)는 다양한 BOP 기능부를 포함하도록 사용되는 임의의 시스템일 수 있으며, 밸브, 게이지, 배관, 기구, 축압기, 조정기 등의 다양한 조합을 포함할 수 있다. 전형적으로, 산업계는 포드(24)와 청색 포드 및 황색 포드로서 이것의 여분의 대응 제어 포드(25)를 제어하는 것을 지시한다. 본 발명에 따른 백업의 것이 아닌 제어 포드(24)의 내측 부품들중 임의 것의 손상 또는 기능 불량은 시추를 정지하고 제어 포드를 수리할 것을 요구할 수 있으며, 이는 많은 비용이 든다. 그러나, ROV(106), 호스(19), 및 모듈러 밸브 블록(18)을 포함하는 본 발명의 한 실시예는 기능 불량 부품을 우회하고 고립하며 모듈러 밸브 블록(18)과 호스(19)를 통한 유체 흐름의 루트를 다시 정하는 것에 의하여 제어 포드(24)의 내측의 부품에 대한 여분을 허용한다.

도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시예를 참조하여, 제어 포드(24, 예를 들어 청색 포드)는 BOP 스택(22)에 부착되고, 모듈러 밸브 블록(18)은 제어 포드(24)에 부착된다. 부가하여, 제 2 제어 포드(25, 예를 들어 황색 포드)는 BOP 스택(22)에 부착되고, 제 2 모듈러 밸브 블록(31)은 제어 포드(25)에 부착된다. 이 실시예들에서, 유압 유체의 도착지는 BOP 기능부이다. 제어 포드(24, 25)는 다양한 BOP 기능부에 대한 제어를 제공하고, 그 중 일부가 도면 부호 301, 303 및 304로 지시된다. BOP 제어 기능부는 유압적으로 동작되는 파이프 램, 환형 밀봉부, 파이프를 절단하도록 설계된 전단 램, 시추 유체의 제어된 유량 제어를 허용하는 일련의 원격 작동 밸브, 입상관 커넥터, 및 시추정 재진입 설비의 개폐를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제어 포드(24, 25)는 BOP 기능부(301, 303, 304)를 포함하는 다양한 BOP 기능부에 하드한(hard) 배관 연결되며, 이는 제어 포드(24, 25)에 있는 하나의 부품이 손상되고 수리되어야만 하면, 전체 제어 포드 또는 LMPR이 분리되어야만 하고 BOP 기능부에 걸쳐 있는 제어 포드의 제어가 중지 또는 제한되어야만 한다는 것을 의미한다. 본 명세서에 사용되는 것과 같은, "하드한 배관 연결" 또는 "하드한 배관"은 영구적이거나 또는 ROV에 의해 용이하게 제거되지 않는 배관 및 관련 연결을 지칭한다. 부가하여, 안전 및 재조정 이유 때문에, 시추 작업은 단지 하나의 작업 제어 포드로 작업할 수 없거나 또는 작업하지 않아야 할 것이다. 그러므로, 하나의 포드의 하나의 부품의 손상은 시추 작업을 정지시킨다. 본 발명의 하나의 실시예는 제어 모듈(24 및/또는 25)에 있는 많은 부품들에 대한 모듈러 및 선택 가능한 백업 제어(backup control)를 제공하는 것에 의하여 바다 속 시추에서의 이러한 문제를 극복한다.

도 3을 참조하여, BOP 기능부(301, 303, 305)는 하드한 배관을 통하여 각각 중재 셔틀 밸브(16, 300, 302)에 연결된다. 이 실시예에서, 중재 셔틀 밸브(16)는 하드한 배관(32)을 통하여 리시버 플레이트(105) 상의 임시 연결부(104)에 하드한 배관 연결된다. 중재 셔틀 밸브(300 및 302)는 또한 하드한 배관을 통하여 리시버 플레이트(105) 상의 다른 임시 연결 리시버에 연결된다. 부가하여, 제어 포드(24)는 하드한 배관(33)을 통하여 중재 셔틀 밸브(16)에 연결된다. 비록 도시되지 않았을지라도, 제어 포드(24)는 또한 중재 셔틀 밸브(300, 302)에 연결된다. 제어 포드(24)에 있는 제어 부품이 기능 불량일 때, 제어 부품에 대응하는 BOP 기능부는 정상적인 명령에 응하지 않게 된다(예를 들어 환형 밀봉부가 닫히지 않게 된다). BOP 부품이 작업하지 않는 것이 결정된 후에, ROV(106)는 응하지 않는 기능부에 하드한 배관 연결된 연결 리시버 또는 리시버 플레이트(105)에 있는 호스(19)를 연결하도록 방향을 정할 수 있다. 도 3에서, ROV는 임시 연결부(104)에 호스(19)를 연결하였으며, 몇 개의 임시 연결부중 하나가 리시버 플레이트(105) 상에 있다. ROV(106)는 또한 임시 연결부(103)에 있는 모듈러 밸브 블록(18)에 호스(19)를 연결한다. 다른 실시예에서, ROV(106)는 먼저 모듈러 밸브 블록(18)에 호스(19)를 연결하고, 그런 다음 중재 셔틀 밸브(16)에 연결한다. 임의의 하나의 개요에 있어서, 제어 포드(24)의 기능 불량인 제어 부품은 우회되고, 유압 유체는 모듈러 밸브 블록(18), 호스(19) 및 중재 셔틀 밸브(16)를 포함하는 이차 루트를 통하여 흐른다. BOP 기능부는 정지 시간을 피하여 적절하게 작업하게 된다.

일부 실시예에서, 모듈러 밸브 블록(18)은 몇 개의 상이한 BOP 기능을 서비스할 수 있도록 견고하게 설계되며, 각각의 BOP 기능은 제어 문제를 경험하는 BOP 기능과 관련된 특정 중재 셔틀 밸브 내로 호스(19)를 끼우는(plugging) 것에 의하여 선택된다. 이후에 상세하게 기술되는 모듈러 밸브 블록(18)의 부품들은 제어 포드(24 및/또는 25)에 있는 많은 부품들을 위한 여분을 제공할 수 있어, 모듈러 밸브 블록을 대체로 범용이며 재정적으로 효율적으로 만든다. 심지어 부품 손상이 발생하기 전에, 호스(19)는 특정 부품의 기능 불량을 예측하도록 모듈러 밸브 블록(18)과 리시버 플레이트(105) 상의 특정 연결부에 연결될 수 있다. 물론, 나중에, 예측한 부품과는 다른 부품이 손상되면, ROV(106)는 리시버 플레이트(105) 상의 제 1 연결부로부터 호스(19)를 분리할 수 있으며, 이를 백업 제어를 허용하도록 다른 연결부(기능 불량인 BOP 기능부에 대응하는 것)에 연결한다.

모듈러 밸브 블록

도 4a 및 도 4b는 방향 제어 밸브들(40, 42)과 파일럿 밸브들(41, 43)을 포함하는 모듈러 밸브 블록(18)의 한 실시예를 도시한다. 비록 두 세트의 밸브들과 파일럿 밸브가 도시되었을지라도, 임의의 수의 밸브가 모듈러 밸브 블록(18) 상에 배치될 수 있다. 방향 제어 밸브의 수는 모듈러 밸브 블록(18)이 동시에 작용하는 BOP 기능부의 수에 일치한다. 그러나, 대부분의 경우에 있어서 모듈러 밸브 블록(18)은 ROV(106)에 의해 회수 가능하도록 충분히 적다. 일부 실시예에서, 모듈러 밸브 블록(18)은 방향 제어 밸브들(40, 42)의 하류측 시스템 부품에 대한 유압 유체 공급 압력을 제어하는 매니폴드 압력 조정기(46) 및 파일럿 시스템에 이용 가능한 압력을 제어하는 파일럿 압력 조정기(46)를 포함한다. 일부 실시예에서, 파일럿 압력 조정기(46)는 또한 제어 포드(24)로 다시 공급 유압을 제공하도록 구성된다.

일부 실시예에서, 모듈러 밸브 블록(18)은 파일럿 밸브들(41, 43)을 변위시킬 때 임의의 압력 손실을 방지하는 축압기(44)와, 정상 동작 동안 요구되는 바와 같은 축압기(44)의 통기를 허용하는 축압기 덤프(dump) 밸브(47)를 포함한다. 일부 실시예에서, 파일럿 밸브들(41, 43), 축압기(44), 매니폴드 압력 조정기(45), 및 파일럿 압력 조정기(46)는 모듈러 밸브 블록(18) 상에 수용되지 않고, 상류측에 배치되거나 또는 요구되지 않는다. 많은 BOP 부품이 동일한 압력에서 유압 유체를 요구하지만, 모듈러 밸브 블록(18)이 상이한 압력에서 상이한 BOP 부품(전단 램과 비교하여 환형의 밀봉부와 같은)으로 유압 유체를 공급할 수 있는 실시예에서, 매니폴드 압력 조정기(45)가 바람직하다. 밸브, 파일럿, 조정기, 축압기 및 다른 제어 부품들의 다양한 조합이 가능하고, 일부 실시예에서, 파일럿 밸브들(41, 43)은 솔레노이드 작동 파일럿 밸브이지만, 다른 실시예에서, 이것들은 유압 파일럿 밸브이다. 부가하여, 일부 실시예에서, BOP 스택(22)은 복수의 모듈러 밸브 블록에 연결되며, 각각의 모듈러 밸브 블록은 하나 이상의 제어 부품의 백업을 제공한다.

모듈러 밸브 블록(18)은 BOP 스택(22)에 연결하는 연결부들(400, 401, 402, 및 403)을 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 연결부들(400, 401, 402, 및 403)은 ROV(106)를 경유하여 제거 및 재설치를 허용하는 압력 평형 스태브 연결부들이다. 전기적 연결을 요구하는 실시예에서, 연결부(410)는 수면 아래의 전기 접속 및 차단을 허용하는 전기 습식 연결부(wet-make connection)이다. 도 4b를 참조하여, 모듈러 밸브 블록(18)은 동일한 실시예에 있는 모듈러 블록 리시버(48) 상에 장착된다. 모듈러 블록 리시버(48)는 BOP 스택(22)에 고정 부착되며, 유압 유체 공급부는 이것에 하드한 배관 연결된다. 도 4b에 있는 실시예에 따라서, 모듈러 블록 리시버(48)는 연결부들(400, 401, 402, 및 403)을 수용하는 소켓들(404, 405, 406, 및 407)을 포함한다. 소켓들(404, 405, 406, 및 407)과 연결부들(400, 401, 402, 및 403)은 바람직하게 범용이어서, 본 발명은 임의의 수의 BOP 스택 상에 설치될 수 있으며, 다른 모듈러 밸브 블록은 모듈러 블록 리시버(48) 상에 부착될 수 있다.

유압 공급 연결부들(408, 409)은 모듈러 밸브 블록(18)에 유압 유체 및 파일럿 유압 유체를 공급한다. 임의의 적절한 공급원은 주 유압 공급원, 축압기, 보조 유압 공급 라인, 선박 입상관(23) 상의 보조 도관, 또는 제어 포드(24)로부터의 유압 공급부에 대한 것이지만 이에 한정되지 않는 연결부들(408, 409)에 유압 유체를 공급한다. 임시 연결부(103)가 모듈러 밸브 블록(18) 상에서 직접 수용될 수 있지만, 또한 모듈러 블록 리시버(48) 상에 수용될 수 있다. 부가하여, 하나 이상의 추가적인 임시 연결부(411)가 포함될 수 있다. 모듈러 밸브 블록(18)에 연결된 임시 연결부의 수는 대체로 모듈러 밸브 블록(18) 상의 방향 제어 밸브들의 수와 일치하고, 또한 대체로 많은 BOP 기능부들이 어떻게 동시에 작용하는지를 지시할 수 있다. 비록, 임시 연결부(103)가 모듈러 블록 리시버(48)의 측부에서 나가는 것으로서 도시되었을지라도, 비상의 스택 당김동안 용이한 분리를 위하여 해저(floor)에 대해 수직으로 향하는 바닥 부분과 같이 모듈러 블록 리시버(48) 상의 다른 위치에서 나갈 수 있다.

중재 셔틀 밸브

도 5a 및 도 5b를 참조하여, 중재 셔틀 밸브(16)는 하우징(58), 대체로 원통형인 캐비티(500), 일차 입구(100), 이차 입구(101), 대체로 원통형인 스풀형 셔틀(51), 및 출구(50)를 포함한다. 캐비티(500)는 대체로 원형인 상부 영역(501), 대체로 원형인 바닥 영역(502), 및 측부 원통 영역(503)을 포함한다. 하우징(58)은 대체로 원형인 상부 영역(501) 바로 위에 있는 립(52, lip)을 가진다. 일부 실시예에서, 셔틀(51)은 이차 입구(101)에 가장 가까이 있으며 실질적으로 캐비티(500)와 유사한 반경을 가지는 제 1 구역(504), 이차 입구로부터 멀리 있으며 제 1 구역(504)보다 작은 반경을 가지는 제 2 구역(505), 이차 입구(101)로부터 멀리 있으며 실질적으로 캐비티(500)와 유사한 반경을 가지는 제 3 구역(506), 이차 입구(1010로부터 가장 멀리 있으며 제 3 구역(506)의 반경보다 작은 반경을 가지는 제 4 구역(507), 및 제 1 구역(504)과 제 2 구역(505) 사이의 이행(transition) 표면(56)을 포함한다. 이행 표면(56)은 제 1 구역(504)과 제 2 구역(505)의 반경 사이에서 점차적으로 경사질 수 있거나, 또는 제 1 구역(504)의 반경으로부터 제 2 구역(505)의 반경으로의 직접적인 변화일 수 있다(이 경우에, 이행 표면(56)은 제 2 구역(506)의 원통형 측부에 대해 법선인 평탄면이다). 일부 실시예에서, 출구(50)는 BOP 기능부와 같은 도착지에 하드한 배관 연결되고, 일차 입구(100)는 제어 포드(24)에 하드한 배관 연결되고, 이차 입구(101)는 리시버 플레이트(105)에 하드한 배관 연결된다. 도 1의 일차 유체 흐름 루트(11)를 따라서 흐르는 것과 일치하는 정상적인 흐름 동안, 셔틀(51)은 정상적인 흐름 위치에 있으며, 유체는 일차 입구(100)로 들어가, 제 2 구역(505) 주위에서 흘러, 출구(50)를 나간다. 유체는 각각 제 1 구역(504)과 제 3 구역(506)에 대응하는 밀봉 영역(54, 53) 때문에 다른 영역으로 흐르지 못하며, 유체가 누설 또는 이것들을 지나 흐르는 것을 방지한다. 일차 입구(100)를 통하여 흐르는 유체는 셔틀(51)을 평형화된 상태로 유지하도록 이행 구역(56)에 대하여 힘을 가한다. 따라서, 셔틀 밸브는 정상 위치에 있게 된다.

정상적인 유동으로부터 백업 유동으로 전환하는 것이 필요할 때, 유체는 이차 입구(101)로 도입되고, 셔틀(51)의 넓은 면에 대하여 압력을 가한다. 넓은 면(55)의 표면적이 이행 구역(56)의 표면적보다 크기 때문에, 일차 입구(100)를 통하여 들어가는 유체와 동일 압력으로 이차 입구(101)에서의 유체 유량 제어는 셔틀(51)을 작동 위치로 강요하게 된다. 도 5b는 작동 위치에 있는 셔틀(51)을 구비한 중재 셔틀 밸브(16)의 실시예를 도시한다. 도 1의 이차 흐름 루트를 따르는 흐름에 대응하는 작동 위치에서의 흐름 동안, 유체는 이차 입구(101)로 들어가 출구(50)를 나온다. 유체는 밀봉 영역(54)이 흐름을 방지하기 때문에 셔틀(51) 너머로 흐르지 않는다. 부가하여, 제 3 구역(506)은 립(52)을 타격하고, 이는 셔틀(51)이 임의의 추가로 작동하는 것을 방지한다. 그러므로, 셔틀(51)이 작동 위치에 있을 때, 일차 입구(100)와 그 상류측 부품은 고립되고 우회된다. 셔틀(51)은 블리드(bleed) 포트(57)로 유체를 공급하고 정상 위치로 셔틀을 강요하는 것에 의하여 임의의 시점에 재설정될 수 있다.

도 6을 참조하여, 일부 실시예에서, 중재 셔틀 밸브(16)는 복합 중재 셔틀 밸브(60)를 형성하도록 다른 밸브와 결합된다. 일부 실시예에서, 복합 중재 셔틀 밸브(60)는 2개의 중재 셔틀 밸브(16, 61), 게이트 중재 셔틀 밸브(62), 일차 입구들(100, 600), 이차 입구들(101, 6010), 게이트 셔틀(64), 및 출구(65)를 포함한다. 커넥터(63)는 복합 중재 셔틀 밸브(60)를 BOP에 연결한다. 용어 "게이트 셔틀"은 임의의 특정 형태의 셔틀 또는 밸브를 제한하도록 의미하는 것은 아니며, 단지 중재 셔틀 밸브(16)와 구별하도록 사용된다. 게이트 중재 셔틀 밸브(62)는 단지 한 측부로부터의 흐름을 수용하고 다른 측부를 고립하도록 변위하는 임의의 셔틀 밸브일 수 있다.

도 6에서의 하나의 가능한 흐름 루트를 추적하면, 흐름은 셔틀 밸브(16)의 이차 입구(101)를 통하여 들어가, 셔틀(51)을 작동 위치로 강요한다. 흐름은 계속하여 중재 셔틀 밸브(16)를 나가서, 게이트 중재 셔틀 밸브(62) 내로 들어가서, 게이트 셔틀(64)을 좌측으로 강요하여, 흐름이 출구(65)를 나가서, 중재 셔틀 밸브(61)를 고립하는 것을 허용한다. 중재 셔틀 밸브(16)를 통한 유량 제어가 중지되고 흐름이 셔틀 밸브(61)로 들어갔으면, 게이트 셔틀(64)은 우측으로 강요되어, 셔틀 밸브(16)를 고립시킨다. 일부 실시예에서, 복합 중재 셔틀 밸브(60)는 청색 포드 또는 황색 포드[예를 들어, 도 3의 제어 포드들(24, 25)]로부터 유압 유체의 정상적인 흐름 및 도 3의 모듈러 밸브 블록(18 또는 31)으로부터의 대안적인 흐름을 제공한다. 이러한 실시예에서, 복합 중재 셔틀 밸브(60)는 4개의 상이한 공급원으로부터 BOP 기능부로 이끄는 출구로 유압 유체의 루트를 정할 수 있게 된다. 일부 실시예에서, 중재 셔틀 밸브들(16, 61 및 62)의 하우징들은 단일편(unitary piece) 재료로 만들어지지만, 다른 실시예에서, 하우징은 별개의 부품으로 만들어지고, 중재 셔틀 밸브들(16, 61 및 62)은 서로 고정적으로 부착되어서, 중재 셔틀 밸브들(16, 61)의 출구들이 게이트 중재 셔틀 밸브(62)의 입구들(602, 603) 내로 이어지게 한다.

개략적인 흐름도

도 7은 BOP 파이프 램(700) 및 관련 유압 공급 시스템을 포함하는 개략도이다. 유체 공급원(13)은 주 유압 입구를 포함하고, 밸브(70)를 통하여 제어 포드(24) 또는 제어 포드(25) 내로 흐른다. 하나의 가능한 흐름 루트에 있어서, 밸브(70)는 제어 포드(24)로 흐름 루트를 정하고, 밸브(703)는 제어 부품들(14, 15)을 통하여 복합 중재 셔틀 밸브(60)로 흐름 루트를 정한다. 도 6 및 도 7을 참조하여, 하나의 실시예에서, 복합 중재 셔틀 밸브(60)는 제어 포드(24)의 하류측에 있는 일차 입구(100), 제어 포드(25)의 하류측에 잇는 일차 입구(600), 임시 연결부(104)의 하류측에 있는 이차 입구(101), 및 임시 연결부(74)의 하류측에 있는 이차 입구(601)를 가진다. 게이트 셔틀(64)은 BOP 기능부로 커넥터(63)를 통해 흐르는 것을 허용하도록 복합 중재 셔틀 밸브(60)의 비활성 측부를 고립시킨다. 이 예에서, 중재 셔틀 밸브(16)는 이차 입구(101)로부터 흐름을 허용하도록 작동 위치에 있으며, 게이트 셔틀(62)은 중재 셔틀 밸브(61)를 고립시키고, 중재 셔틀 밸브(16)를 통한 흐름을 허용한다.

비록 유압 유체의 도착지가 임의의 BOP 기능부를 포함할 수 있을지라도, 도 7은 2개의 보완적인 도착지를 포함하는 실시예를 도시하고: 제 1 기능부, "파이프 램 폐쇄"(701)는 복합 중재 셔틀 밸브(60)와 관련되고 파이프 램(700)을 개방하며, 제 2 기능부, "파이프 램 개방"(702)은 복합 중재 셔틀 밸브(78)와 관련되고, 파이프 램(700)을 폐쇄한다. 이 실시예에서, 호스(19)는 복합 중재 셔틀 밸브(60)의 중재 셔틀 밸브(16)로 백업 유압 흐름의 루트를 정하도록 임시 연결부(103) 및 임시 연결부(104)와 연결된다. 그러므로, 정상적으로 기능부 "파이프 램 폐쇄"(701)로 유체의 방향을 정하는 제어 부품들(14, 15)은 고립되어 우회되었으며, 유체 흐름은 모듈러 밸브 블록(18), 호스(19) 및 복합 중재 셔틀 밸브(60)의 중재 셔틀 밸브(16)를 통해 루트를 정한다.

도 7의 실시예에서, 두 파이프 램 개방(702) 및 파이프 램 폐쇄(701)는 제어 포드(24)와 제어 포드(25) 주위에서 흐르기 위하여 백업될 수 있다. 그러므로, 제어 부품의 완전한 여분은 제어 포드(24)와 제어 포드(25) 모두를 위해 준비된다. 모듈러 밸브 블록(18)은 임시 인결부(411)를 위한 추가 출구를 포함하고, 모듈러 밸브 블록(77)은 임시 연결부들(75, 76)을 포함한다. 유사하게, 리시버 플레이트(105)는 임시 연결부들(72, 73, 74)을 위한 추가 포트를 포함한다. 도시된 바와 같이, 임시 연결부들(411, 75, 76, 72, 73, 또는 74) 중 어느 것도 여기에 부착되는 호스를 가지지 않지만, ROV(106)는 필요에 따라서 이들 연결부들에 호스를 부착할 수 있다. 일부 실시예에서, 모듈러 밸브 블록들(18, 77)의 범용 특성으로 인하여, ROV(106)는 임의의 또는 모든 연결부(103, 411, 75, 76)에 호스를 부착할 수 있으며, 다른 BOP 기능부(도시되지 않음)로 이끄는 임의의 수의 임시 연결부로의 호스의 루트를 정할 수 있다. 일부 실시예에서, BOP 기능부는 파이프 램 개방(702) 및 파이프 램 폐쇄(701)과 같은 BOP 기능부는 복합 중재 셔틀 밸브(60, 78)를 통한 역류를 사용하여 유압 유체를 벤트 라인(도시되지 않음)으로 방출시킬 수 있다.

중재 셔틀 밸브(16)가 유압 제어의 전체 손실의 경우에 BOP 기능부에 대한 비상 백업 핫라인 흐름을 제공하는 것이 또한 가능하다. 이러한 경우에, ROV(106)는 해상으로부터 비상 유압 공급 라인을 운반하며, 이를 중재 셔틀 밸브(16)의 이차 입구(101)에 연결되는 임시 연결부(104)에 직접 연결하며, 그러므로, 다른 유압 유체 공급 실패의 경우에 유압 유체를 공급한다. 이러한 방식으로, 유압 유체는 비 극적인 시스템 손상의 경우에 임의의 수의 BOP 기능부에 점진적으로 공급될 수 있다.

일부 실시예에서, 전자 다중 제어 시스템("MUX") 및 해상에 있는 작업자는 BOP 기능부 및 유압 공급을 제어 및/또는 모니터한다. 간단한 의미에 있어서, MUX는 작업자가 버튼 등의 누름에 의해 BOP 기능부를 제어하는 것을 허용한다. 예를 들어, 작업자는 환형 밀봉부를 폐쇄하기 위하여 유압 시스템에 신호를 보내도록 버튼을 누르거나 또는 전자 명령을 입력하는 것에 의하여 환형 밀봉부를 폐쇄한다. 일부 실시예에서, 본 발명은 현재의 다중 시스템에 통합되어서, 백업 유압 공급부의 시작이 버튼의 누름에 의하여 명령을 받을 수 있도록 되어 있다. 부가하여, 소프트웨어는, 작업자가 정상 또는 백업 흐름이 사용되는지에 대한 특정 기능을 제어하도록 동일한 버튼을 누르는 것으로 정상적인 흐름과 백업 흐름 사이의 전환을 투명하게(transparently) 되도록 허용할 수 있다.

도 8에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에서, 중앙 제어 포드(도 7의 제어 포드(24, 25)와 같은)는 BOP 유압 공급 시스템으로부터 완전히 제거된다. 중앙 제어 포드 대신에, 복수의 일차 전용 모듈러 밸브 블록 및 관련 중재 셔틀 밸브들은 다양한 BOP 기능부에 하드한 배관 연결된다. 비제한적인 예를 들면, 일차 모듈러 밸브 블록들(80, 81)은 전형적으로 복합 중재 셔틀 밸브들(60', 78')에 각각 하드한 배관 연결되지만, 임시 연결부들을 통하여 연결될 수도 있다. 일차 모듈러 밸브 블록들(80, 81)은 전형적으로 모듈러 리시버 플레이트에 회수 가능하게 장착되지만, BOP 스택 상에 직접 장착될 수도 있다. 복수의 일차 모듈러 밸브 블록을 가지는 것은 ROV가 전체 중앙 제어 포드를 회수하는 대신에 특정의 기능 불량인 일차 모듈러 밸브 블록을 회수할 수 있기 때문에 기능 불량인 일차 제어 부품을 보다 용이하고 보다 비용 효율적으로 수리하게 한다. 일부 실시예에서, 일차 모듈러 밸브 블록은 하나 이상의 호스(19')를 경유하여 중재 셔틀 밸브에 연결되는 이차 모듈러 밸브 블록들(18', 77')과 같은 하나 이상의 이차 모듈러 밸브 블록과 함께 백업된다. 그러므로, 전체적인 유압 제어는 용이하게 회수 가능한 모듈러 밸브 블록들을 경유하여 여분으로 공급된다. 용이하게 회수 가능한 것에 부가하여, 복수의 모듈러 밸브 블록은 이것들이 대량으로 제조되기 때문에 규모의 경제를 통하여 비용을 절약한다.

흐름도

도 9a를 참조하여, 한 실시예에서, 방법은 도착지로의 백업 유체 흐름을 제공한다. 일부 실시예에서, 박스(91)를 참조하여, 작업자는 그가 불량 기능을 검출 및/또는 그가 제어 부품 주위에서 흐름의 루트를 정할 필요가 있을 때와 같이 대안적인 유체 흐름 루트를 개시한다. 일부 실시예에 있어서, 유체는 유압 유체이고, 도착지는 BOP 기능부이다. 박스들(92, 93)을 참조하여, ROV는 호스를 모듈러 밸브 블록 및 중재 셔틀 밸브의 이차 입구에 연결하도록 전개된다. 호스가 연결된 후에, 흐름은 모듈러 밸브 블록, 호스 및 중재 셔틀 밸브의 이차 입구를 통해 박스(94)에 도시된 바와 같은 도착지로 보내진다. 일부 실시예에서, 박스(95)에 도시된 바와 같이, 기능부로 흐르는 유압의 다중 제어는 투명하게 전환되어서, 작업자는 기능 불량인 제어 부품을 제어한 동일한 버튼 또는 입력 수단을 사용하여 모듈러 밸브 블록을 경유하여 BOP 기능부를 제어할 수 있다.

도 9b는 하나 이상의 BOP 기능부에 유압 유체를 공급하는 청색 및 황색 중앙 제어 포드를 포함하는 본 발명의 한 실시예를 도시한다. 하나의 실시예에서, 유압 유체는 청색 포드에 의해 공급되지만, 제어 부품 기능 불량은 박스(902)에 도시된 바와 같이 검출된다. 일부 실시예에서, 박스(903)에 도시된 바와 같이, 유압 공급은 청색 포드로부터 황색 포드로 전환하고, 상기 전환은 작업자 입력 또는 자동 컴퓨터 초기화로부터 초래된다. 물론, 또 다른 실시예에서, 백업 유량 제어가 개시되는 동안, 제어는 청색 모드에 남을 수 있다. 박스(904)를 참조하여, ROV는 전개되어 호스를 모듈러 밸브 블록에 그리고 BOP 기능부와 관련된 복합 중재 셔틀 밸브에 연결한다. 일부 실시예에서, 박스(905)에 도시된 바와 같이, 기능부로의 유압 흐름 제어의 다중 제어는 작업자가 현재 기능 불량인 제어 부품을 제어한 동일한 버튼 또는 입력 수단을 사용하여 모듈러 밸브 블록을 경유하여 BOP 기능부를 제어할 수 있도록 투명하게 전환된다. 박스(906)를 참조하여, 유압 공급은 청색 포드로 다시 전환될 수 있으며, 유압 유체는 기능 불량인 제어 부품 주위에서 모듈러 밸브 블록을 통하여 BOP 기능부로 흐르고, 청색 포드를 통하여 BOP 기능부의 유압 제어를 회복시킨다.

비록 본 발명과 그 이점이 상세하게 기술되었을지라도, 첨부된 특허청구범위에 한정된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 변화, 대체, 및 대안이 만들어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 본 출원의 범위는 명세서에 기술된 공정, 기계, 제조 방법, 물질의 조성, 수단, 방법 및 단계에 제한되도록 의도되지 않는다. 당업자는 본 발명의 개시로부터 현재 존재하거나 또는 추후에 개발될 수 있는 공정, 기계, 제조 방법, 물질의 조성, 수단, 방법 또는 단계를 용이하게 예측하게 되며, 이는 본 명세서에 기술된 대응하는 실시예들이 본 발명에 따라서 이용될 수 있는 것과 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 또는 동일한 결과를 달성한다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 이러한 공정, 기계, 제조 방법, 물질의 조성, 수단, 방법 또는 단계를 그 범위 내에 포함하도록 의도된다.

Claims (58)

1. 수중 BOP 시스템과 함께 사용하기 위한 유압 유체 공급장치로서,

   유압 유체 공급원에 연결된 입구와, 밸브 블록 스태브 연결부에 연결된 출구를 가지는 제거 가능한 모듈러 밸브 블록;

   유압 유체 공급 라인에 하드한 배관 연결되는 일차 입구, 백업 입구 스태브 연결 리시버에 연결되는 백업 입구, 유압으로 동작되는 BOP 기능부에 연결되는 출구, 및 셔틀을 각각 가지는 복수의 중재 셔틀 밸브;

   상기 밸브 블록 스태브 연결부에 제거 가능하게 연결 가능한 제 1 단부 및 상기 백업 입구 스태브 연결부들 중 임의의 하나에 연결 가능한 제 2 단부를 가지는 선택적으로 결합 가능한 호스를 포함하고;

   상기 제거 가능한 모듈러 밸브 블록은,

   상기 모듈러 밸브 블록이 동시에 사용할 수 있는 BOP 기능부의 수와 동일한 수를 갖는 적어도 하나의 방향 제어 밸브;

   상기 방향 제어 밸브에 작동상으로 연결된 적어도 하나의 파일럿 밸브;

   상기 파일럿 밸브에 작동상으로 연결된 매니폴드 압력 조정기로서, 방향 제어 밸브의 하류측 부품들에 압력을 공급하도록 제어하는 상기 매니폴드 압력 조정기; 및

   상기 파일럿 밸브에 작동상으로 연결된 파일럿 압력 조정기를 추가로 포함하는, 유압 유체 공급장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제거 가능한 모듈러 밸브 블록은 하나의 방향 제어 밸브를 포함하는 유압 유체 공급장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제거 가능한 모듈러 밸브 블록은 매니폴드 압력 조정기, 축압기, 파일럿 밸브, 파일럿 압력 조정기, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 부품들을 추가로 포함하는 유압 유체 공급장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 파일럿 밸브는 솔레노이드 파일럿 밸브 또는 유압 파일럿 밸브인, 유압 유체 공급장치.
5. 제 1 항에 있어서, 백업 입구 스태브 연결부들은 리시버 플레이트 상에 수용되고 그리고 상기 중재 셔틀 밸브들의 상기 백업 입구에 하드한 배관 연결되는, 유압 유체 공급장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 백업 입구 스태브 연결부들 중 하나에 선택적으로 제거 가능하게 부착되는 비상 유압 공급원을 추가로 포함하는 유압 유체 공급장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 BOP 시스템은 제 1 중앙 제어 포드에 연결되는 복수의 일차 유량 제어 부품 세트를 포함하는, 유압 유체 공급장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 BOP 시스템은 복수의 일차 유량 제어 부품 세트를 포함하며, 각각의 일차 유량 제어 부품 세트는 대응하는 복수의 일차 제거 가능한 모듈러 블록 중 하나에 연결되며, 각각의 일차 제거 가능한 모듈러 블록은 대응하는 중재 셔틀 밸브와 도착지에 연결되는, 유압 유체 공급장치.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 중앙 제어 포드의 일차 유량 제어 부품들에 대한 일차 유량 제어 부품들의 여분 세트들을 제공하는 제 2 중앙 제어 포드; 및

   상기 제 2 중앙 제어 포드와 관련된 적어도 하나의 제거 가능한 모듈러 밸브 블록을 추가로 포함하는 유압 유체 공급장치.
10. 제 9 항에 있어서, 하나 이상의 중재 셔틀 밸브들은 각각 제 1 일차 입구, 제 2 일차 입구, 제 1 이차 입구, 제 2 이차 입구, 제 1 셔틀, 제 2 셔틀, 게이트 셔틀, 및 BOP 기능부로의 출구를 포함하는 복합 중재 셔틀 밸브들인, 유압 유체 공급장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 제거 가능한 모듈러 밸브 블록들은 각각 상기 호스와의 연결을 위한 적어도 하나의 스태브형 리시버 연결부를 수용하는 별도의 모듈러 블록 리시버에 부착되고;

    상기 제거 가능한 모듈러 밸브 블록들은 상기 제 1 중앙 제어 포드 또는 제 2 중앙 제어 포드를 통한 흐름을 차단함이 없이 상기 모듈러 블록 리시버로부터 제거 가능한, 유압 유체 공급장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 호스와의 연결을 위한 상기 모듈러 블록 리시버의 상기 스태브형 리시버 연결부들은 해저에 대하여 수직 방향으로 배향되는, 유압 유체 공급장치.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 제거 가능한 모듈러 밸브 블록들은 압력 평형 스태브 연결부들과 전기 습식 연결부를 경유하여 별도의 모듈러 블록 리시버들에 부착되는, 유압 유체 공급장치.
14. 제 1 항에 있어서, 전자 다중 제어 시스템을 추가로 포함하는 유압 유체 공급장치.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 전자 다중 제어 시스템은 상기 제거 가능한 모듈러 밸브 블록의 동작과 투명하게(transparently) 통합되는, 유압 유체 공급장치.
16. 수중의 BOP 기능부에 유압 유체의 백업 공급을 제공하는 방법으로서,

    복수의 일차 유량 제어 부품 세트와, BOP 스택에 제거 가능하게 연결되며 그리고 밸브 블록 스태브 연결부에 연결된 출구를 갖는 모듈러 밸브 블록을 제공하는 단계;

    일차 유량 제어 부품 세트를 통하여 유압 유체 공급부에 하드한 배관 연결되는 일차 입구, 백업 입구 스태브 연결부에 연결된 백업 입구, 및 유압으로 동작되는 BOP 기능부에 하드한 배관 연결되는 출구를 각각 가지는 복수의 중재 셔틀 밸브를 제공하는 단계; 및

    제거 가능한 스태브형 연결부들을 경유하여 호스의 제 1 단부를 상기 밸브 블록 스태브 연결부에 그리고 상기 호스의 제 2 단부를 상기 백업 입구 스태브 연결부들 중 하나에 연결하도록 원격 동작 차량을 제어하는 단계를 포함하고,

    상기 제거 가능한 모듈러 밸브 블록은,

    상기 모듈러 밸브 블록이 동시에 사용할 수 있는 BOP 기능부의 수와 동일한 수를 갖는 적어도 하나의 방향 제어 밸브;

    상기 방향 제어 밸브에 작동상으로 연결된 적어도 하나의 파일럿 밸브;

    상기 파일럿 밸브에 작동상으로 연결된 매니폴드 압력 조정기로서, 방향 제어 밸브의 하류측 부품들에 압력을 공급하도록 제어하는 상기 매니폴드 압력 조정기; 및

    상기 파일럿 밸브에 작동상으로 연결된 파일럿 압력 조정기를 추가로 포함하는, 수중의 BOP 기능부에 유압 유체의 백업 공급을 제공하는 방법.
17. 제 16 항에 있어서, 작업자 또는 전자 모니터링 시스템으로부터의 신호에 기초하여 상기 호스를 어느 중재 셔틀 밸브에 연결할지를 선택하는 단계를 추가로 포함하는, 수중의 BOP 기능부에 유압 유체의 백업 공급을 제공하는 방법.
18. 제 16 항에 있어서, 상기 모듈러 밸브 블록의 전자 해상(surface) 제어를 제공하는 단계; 및

    상기 모듈러 밸브 블록의 상기 전자 해상 제어를 전자 다중 제어 시스템에 통합하는 단계를 추가로 포함하는, 수중의 BOP 기능부에 유압 유체의 백업 공급을 제공하는 방법.
19. 제 16 항에 있어서, 상기 중재 셔틀 밸브들 중 하나의 상기 백업 입구 스태브 연결부 내로 그리고 상기 중재 셔틀 밸브를 통하여 상기 BOP 기능부로의 유체의 루트를 정하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 중재 셔틀 밸브를 통한 유동은 상기 중재 셔틀 밸브의 상류측에 있는 상기 일차 유량 제어 부품 세트의 상기 일차 입구를 작동시키고 고립시키도록 셔틀을 강요하는, 수중의 BOP 기능부에 유압 유체의 백업 공급을 제공하는 방법.
20. 제 16 항에 있어서, 상기 호스를 연결하도록 상기 원격 동작 차량을 제어하는 단계 전에, 상기 모듈러 밸브 블록에 대한 유압 공급을 확립하는 단계를 추가로 포함하는, 수중의 BOP 기능부에 유압 유체의 백업 공급을 제공하는 방법.
21. 제 16 항에 있어서, 리시버 플레이트에 상기 백업 입구 스태브 연결부를 장착하는 단계; 및

    상기 중재 셔틀 밸브의 상기 백업 입구에 상기 백업 입구 스태브 연결부를 하드한 배관 연결하는 단계를 추가로 포함하는, 수중의 BOP 기능부에 유압 유체의 백업 공급을 제공하는 방법.
22. 제 16 항에 있어서, 상기 복수의 일차 유량 제어 부품 세트를 제 1 중앙 제어 포드에 부착하는 단계;

    일차 유량 제어 부품들의 여분의 세트를 제공하는 제 2 중앙 제어 포드를 제공하는 단계; 및

    상기 제 2 중앙 제어 포드를 구비한 적어도 하나의 추가 모듈러 밸브 블록을 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 수중의 BOP 기능부에 유압 유체의 백업 공급을 제공하는 방법.
23. 제 22 항에 있어서, 제 2 일차 입구, 제 2 백업 입구, 제 1 셔틀, 제 2 셔틀, 및 게이트 셔틀을 구비한 복수의 중재 셔틀 밸브를 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 수중의 BOP 기능부에 유압 유체의 백업 공급을 제공하는 방법.
24. 제 23 항에 있어서, 유압 유체가 상기 제 1 중앙 제어 포드로부터 공급되는 동안 BOP 기능부가 기능 불량이라는 지시를 수신하는 단계; 및

    유압 유동을 상기 제 2 중앙 제어 포드로 전환시키는 단계를 추가로 포함하는, 수중의 BOP 기능부에 유압 유체의 백업 공급을 제공하는 방법.
25. 제 16 항에 있어서, 방향 제어 밸브를 구비한 제거 가능한 모듈러 밸브 블록을 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 수중의 BOP 기능부에 유압 유체의 백업 공급을 제공하는 방법.
26. 제 25 항에 있어서, 매니폴드 압력 조정기, 축압기, 파일럿 밸브, 파일럿 압력 조정기, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 부품들을 구비한 제거 가능한 모듈러 밸브 블록을 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 수중의 BOP 기능부에 유압 유체의 백업 공급을 제공하는 방법.
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