MX2009001686A

MX2009001686A - Sistema operador de valvula preventora de estallidos de doble cilindro.

Info

Publication number: MX2009001686A
Application number: MX2009001686A
Authority: MX
Inventors: Melvyn F Whitby; John T Mangan
Original assignee: Cameron Internac Corp
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2007-08-15
Publication date: 2009-02-26
Also published as: GB0903893D0; US20080164431A1; GB2455020A; MX344591B; CA2660547C; GB2475986A; CA2660547A1; US20080048139A1; US7374146B2; BRPI0715616A2; WO2008024265A3; GB2475986B; GB201100228D0; WO2008024265A2; GB2455020B; US7559523B2; NO20090702L

Abstract

Un operador de válvula hidráulica preventora de estallidos comprende un primer vástago de pistón acoplado a un miembro de cierre. El operador además comprende una primera carcasa de operador acoplada a una tapa y un cabezal. El primer vástago de pistón se extiende a través de la tapa dentro de la primera carcasa de operador donde se acopla a un primer pistón dispuesto dentro de la primera carcasa de operador. El operador además comprende un segundo vástago de pistón acoplado al miembro de cierre. El segundo vástago de pistón tiene un eje longitudinal paralelo a un eje longitudinal del primer vástago de pistón. El segundo vástago de pistón se extiende a través de la tapa dentro de una segunda carcasa de operador donde se acopla a un segundo pistón dispuesto dentro de la segunda carcasa de operador.

Description

SISTEMA OPERADOR DE VÁLVULA PREVENTORA DE ESTALLIDOS DE DOBLE CILINDRO REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS No aplicable.

DECLARACIÓN RESPECTO A LA INVESTIGACIÓN O DESARROLLO PATROCINADOS FEDERALMENTE No aplicable.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con los métodos y aparatos para controlar la presión dentro de un agujero de pozo. Específicamente, ciertas modalidades de la invención comprenden métodos y aparatos para operar válvulas preventoras de estallidos de tipo ariete . Las válvulas preventoras de estallidos se utilizan en operaciones de perforación y producción de hidrocarburos como un dispositivo de seguridad que cierra, aisla y sella el agujero del pozo. Las válvulas preventoras de estallidos son esencialmente válvulas grandes conectadas a la cabeza de pozo y comprenden miembros de cierre capaces de sellar y cerrar el pozo con el fin de evitar la liberación de gases o líquidos a alta presión desde el pozo. Un tipo de válvula preventora de estallidos se utiliza extensivamente en aplicaciones tanto de baja como de alta presión es una válvula preventora de estallidos de tipo ariete . Una válvula preventora de estallidos de tipo ariete utiliza dos miembros de cierre opuestos, o arietes, ubicados dentro de una carcasa o cuerpo diseñado especialmente . El cuerpo de la válvula preventora de estallidos tiene un agujero alineado con el agujero del pozo. Las cavidades opuestas intersecan el agujero y soportan los arietes a medida que se mueven dentro y fuera del agujero. Una tapa está conectada al cuerpo del extremo exterior de cada cavidad y soporta un sistema operador que proporciona la fuerza requerida para mover los arietes dentro y fuera del agujero. Los arietes están equipados con miembros de sellado que se activan para prohibir el flujo a través del agujero cuando se cierran los arietes. Los arietes pueden ser arietes de tubo, los cuales están configurados para cerrar y sellar un anillo alrededor de un tubo que está ubicado dentro del agujero, o pueden ser arietes ciegos o arietes ciegos de corte, los cuales están configurados para cerrar y sellar todo el agujero. Una aplicación de perforación específica puede requerir una variedad de arietes de tubo y arietes ciegos. Por tanto, en muchas aplicaciones se ensamblan varias válvulas preventoras de estallidos en pilas de válvulas preventoras de estallidos que comprenden una pluralidad de válvulas preventoras de estallidos de tipo ariete, cada una equipada con un tipo específico de ariete. Las válvulas preventoras de estallidos del tipo ariete a menudo se configuran para ser operadas usando fluido hidráulico presurizado para controlar la posición de los miembros de cierre en relación con el agujero. Aunque la mayoría de las válvulas preventoras de estallidos están acopladas a una bomba de fluido u otra fuente activa de fluido hidráulico presurizado, muchas aplicaciones requieren un cierto volumen de fluido hidráulico presurizado almacenado e inmediatamente disponible para operar la válvula preventora de estallidos en caso de emergencia. Por ejemplo, muchas especificaciones de operación submarinas requieren una pila de válvulas preventoras de estallidos para ser capaces de ciclar (es decir, mover un miembro de cierre entre la posición extendida y retraída) varias veces usando sólo fluido presurizado almacenado en la pila de válvulas (ensamble de pila) . En ensambles de pila de válvulas preventoras de estallidos grandes a alta presión, varios cientos de galones de fluido presurizado pueden tener que ser almacenados en la pila, creando problemas tanto de tamaño como de peso en el sistema. Debido a que muchas aplicaciones de perforación submarinas requieren el uso de válvulas preventoras de estallidos de alta presión y gran diámetro, los requisitos de altura, peso y fluido hidráulico de estas válvulas preventoras de estallidos y de las plataformas de perforación que las operan son un criterio importante . Por tanto, las modalidades de la presente invención están dirigidas a las válvulas preventoras de estallidos de tipo ariete que buscan superar estas y otras limitaciones del campo técnico anterior.

SUMARIO DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Las modalidades de ejemplo de la presente invención incluyen un operador de válvula hidráulica preventora de estallidos que comprende un primer vástago de pistón acoplado a un miembro de cierre. El operador además comprende una primera carcasa de operador acoplada a una tapa y un cabezal . El primer vástago de pistón se extiende a través de la tapa dentro de la primera carcasa de operador donde se acopla a un primer pistón dispuesto dentro de la primera carcasa de operador. El operador además comprende un segundo vástago de pistón acoplado al miembro de cierre. El segundo vástago de pistón tiene un eje longitudinal paralelo a un eje longitudinal del primer vástago de pistón. El segundo vástago de pistón se extiende a través de la tapa dentro de la primera carcasa de operador donde se acopla a un segundo pistón dispuesto dentro de la segunda carcasa de operador. Por tanto, ciertas modalidades de la presente invención comprenden una combinación de características y ventajas que permiten una mejora substancial de la operación y control de una válvula preventora de estallidos de tipo ariete. Estas y otras diversas características y ventajas de la presente invención serán evidentes inmediatamente para aquellos expertos en la técnica al leer la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas de la invención y hacer referencia a los dibujos adj ntos .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para una comprensión más detallada de la presente invención, se hace referencia a las Figuras adjuntas, en donde : La Figura 1 es una válvula preventora de estallidos tipo ariete construida de acuerdo con las modalidades de la presente invención; La Figura 2 es una vista en corte transversal de un operador hidráulico en una posición retraída y construido de acuerdo con modalidades de la presente invención; La Figura 3 es una vista en corte transversal del operador hidráulico de la Figura 2 mostrado en una posición extendida y desbloqueada; La Figura 4 es una vista en corte transversal del operador hidráulico de la Figura 2 mostrado en una posición extendida y bloqueada; La Figura 5 es una vista isométrica de una válvula preventora de estallidos de doble ariete construida de acuerdo con modalidades de la presente invención; La Figura 6 es una vista comparativa esquemática de un operador de cilindro sencillo y un operador de cilindro doble paralelo; La Figura 7 es una vista en corte transversal de un operador hidráulico de cilindro doble construido de acuerdo con modalidades de la presente invención; La Figura 8 es una vista en corte transversal del operador hidráulico de cilindro doble de la reivindicación 7; La Figura 9 es una vista en corte transversal parcial de un motor y una transmisión para un operador hidráulico de cilindro doble construido de acuerdo con modalidades de la presente invención; La Figura 10 es una vista extrema del operador de la Figura 9; y La Figura 11 es un ensamble de pila de válvulas preventoras de estallidos .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS En la siguiente descripción, las partes similares se marcan a través de la especificación y dibujos con los mismos números de referencia, respectivamente. Las figuras de los dibujos no necesariamente están a escala. Ciertas características de la invención pueden mostrarse en una escala exagerada o en forma algo esquemática y algunos detalles de los elementos convencionales pueden no mostrarse con fines de claridad y concisión. Refiriéndose ahora a la Figura 1, la válvula preventora de estallidos (10) comprende el cuerpo (12) , las tapas (14) , los sistemas de operador (16) , y los miembros de cierre (17) . El cuerpo (12) comprende el agujero (18) , cavidades opuestas (20) y conexiones atornilladas superior e inferior (22) para ensamblar componentes adicionales sobre y debajo de la válvula preventora de estallidos (10) , como en un ensamble de pila de válvulas preventoras de estallidos. Las tapas (14) están acopladas al cuerpo (12) por los conectores (24) que permiten a las tapas quitarse del cuerpo para proporcionar acceso a los miembros de cierre (17) . Los sistemas de operador (16) están montados en las tapas (14) y utilizan un pistón hidráulico (26) y arreglos de cilindros (28) para mover los miembros de cierre (17) a través de las cavidades (20) , dentro y fuera del agujero (18) .

Las Figuras 2-4 ilustran una modalidad de un sistema operador que reduce el volumen de fluido necesario para ciclar el operador usando significativamente menos fluido hidráulico para retraer que para extender. El sistema operador (30) está montado en la tapa (32) y está acoplado al miembro de cierre (34) . El sistema operador comprende un vástago de pistón (36) , un pistón (38) , la carcasa de operador (40) , el cabezal (42) , la manga deslizante (44) , y la varilla de bloqueo (46) . El pistón (38) comprende el cuerpo (48) y un brida (50) . El sello del cuerpo (52) rodea circunferencialmente el cuerpo (48) y entra en contacto con la carcasa de operador (40) de manera sellante. El sello de brida (54) rodea circunferencialmente el brida (50) y entra en contacto con la carcasa de operador (40) de manera sellante. El diámetro de sellado del sello de brida (54) es mayor que el diámetro de sellado del sello de cuerpo (52) . El acoplamiento del sello del cuerpo (52) y el sello de brida (54) con la carcasa de operador (40) divide el interior del operador en tres cámaras aisladas hidráulicamente, la cámara de extensión (56) , la cámara de fluido residual (60) , y la cámara de retracción (64) . La cámara de extensión (56) está formada entre el cabezal (42) y el sello de brida (54) . El puerto de extensión (58) proporciona comunicación hidráulica con la cámara de extensión (56) . La cámara de fluido residual (60) se forma en la región anular definida por la carcasa de operador (40) y el pistón (38) entre el sello del cuerpo (52) y el sello de brida (54) . El puerto de fluido residual (62) proporciona comunicación hidráulica con la cámara de fluido residual (60) . La cámara de retracción (64) se forma en la región anular definida por la carcasa de operador (40) y el pistón (38) entre el sello del cuerpo (52) y la tapa (32) . El puerto de retracción (66) proporciona comunicación fluida con la cámara de retracción (64) . En general, la cámara de extensión (56) y la cámara de retracción (64) se encuentran en comunicación fluida con un suministro de fluido hidráulico regulado por un sistema de control. Según la configuración del suministro de fluido hidráulico y el sistema de control, el fluido expulsado desde la cámara de extensión (56) y la cámara de retracción (64) pueden reciclarse dentro del suministro de fluido hidráulico o pueden ventilarse al medio ambiente circundante . La cámara de fluido residual (60) puede tener una presión balanceada con el ambiente circundante de manera que la presión de fluido dentro de la cámara residual no resiste el movimiento del pistón (38) . En ciertas modalidades, la cámara de fluido residual (60) se deja abierta al ambiente circundante o está acoplada a un sistema de compensación de presión que mantiene la presión equilibrada dentro de la cámara de fluido residual. En la Figura 2, el sistema operador (30) se muestra en una posición retraída donde el pistón (38) está dispuesto contra el cabezal (42) . Suministra fluido hidráulico presurizado al puerto de extensión (58) acciona el sistema operador (30) y mueve el pistón (38) hacia la tapa (32) . A medida que el pistón (38) se mueve hacia la tapa (32) , el fluido dentro de la cámara de fluido residual (60) es empujado a través del puerto de fluido residual (62) y el fluido dentro de la cámara de retracción (64) es empujado a través del puerto de retracción (66) . El fluido empujado desde la cámara de fluido residual (60) y la cámara de retracción (64) pueden retenerse en una reserva hidráulica o expulsarse al medio ambiente circundante. A medida que el fluido hidráulico se suministra a la cámara de extensión (56) , el pistón (38) continuará moviéndose hasta que el pistón entra en contacto con la tapa (32) , como se muestra en la Figura 3. Debido a que el pistón (38) debe moverse la misma distancia axial durante la extensión y retracción, la diferencia en los requisitos del fluido se logra usando un área hidráulica de menor diámetro para la retracción que para la extensión. Este desequilibrio de requisitos de fluido tiene como resultado un volumen total reducido de fluido que se requiere para ciclar el sistema operador entre una posición extendida y una posición retraída. La reducción en el volumen de fluido requerido fue de especial interés en las aplicaciones submarinas donde los requisitos de rendimiento necesitan el almacenamiento de grandes volúmenes de fluido con el ensamble de válvula preventora de estallidos. Reducir el volumen de fluido necesario para mover el sistema operador a la posición retraída reduce el volumen de fluido que se necesita almacenar con el ensamble de válvula preventora de estallidos . Al usar un área hidráulica de diámetro menor para la retracción se tiene el beneficio añadido de generar menos fuerza durante la retracción. En ciertas situaciones, la fuerza generada por el sistema operador para moverse a la posición retraída es insuficiente para mover el miembro de cierre pero excede las cargas de diseño para ciertos componentes del sistema. En estas situaciones, si el sistema operador es accionado algunos componentes dentro del sistema pueden fallar. Por tanto, reducir la fuerza generada durante la retracción ayuda a minimizar el daño cuando el sistema operador intenta retraer un miembro de cierre pero no lo logra y ayuda a prevenir una liberación no intencional de hidrocarburos impidiendo la apertura del miembro de cierre cuando se encuentra bajo presión. Aunque el operador (30) es accionado por la presión hidráulica, muchas aplicaciones también requieren un bloqueo mecánico con el fin de mantener la posición del miembro de cierre en el caso de pérdida de presión hidráulica. Con el fin de bloquear positivamente el pistón (38) en su posición, la manga deslizante (44) está fija de manera rotativa en relación con el pistón (38) y acoplada mediante una rosca con la varilla de bloqueo (46) , la cual está acoplada de manera rotatoria al cabezal (42) . La manga deslizante (44) se mueve axialmente en relación con la varilla de bloqueo (46) cuando la varilla de bloqueo rota. Refiriéndose ahora a la Figura 4, una vez que el pistón (38) se mueve hacia la tapa (32) la varilla de bloqueo (46) rota. El acoplamiento por roscado entre la varilla de bloqueo (46) y la manga deslizante (44) ocasiona que la manga se mueva axialmente en relación con la varilla de bloqueo. La varilla de bloqueo (46) se rota hasta que la manga (44) entra en contacto con el apoyo (68) del pistón (38) como se muestra en la Figura 4. La manga deslizante se acoplará y el pistón (38) y evitará el movimiento del pistón lejos de la tapa (32) El acoplamiento por rosca de la varilla de bloqueo (46) y la manga deslizante (44) se autobloquea en la medida que la fuerza axial sobre la manga deslizante no haga rotar la manga en relación con la varilla de bloqueo. Por tanto, cuando la manga deslizante (44) se encuentra en contacto con el apoyo (68) , se impide que el pistón (38) se aleje de la tapa (32) . Una vez que la manga deslizante (44) entra en contacto con el apoyo (68) , la presión dentro de la cámara de extensión (60) puede reducirse y el pistón (38) permanecerá en la posición extendida. En esta manera, la manga deslizante (44) y la varilla de bloqueo (46) operan como un sistema de bloqueo que puede accionarse para evitar que el miembro de cierre (34) se abra involuntariamente. Aunque sólo se muestra en la posición totalmente extendida y bloqueada, la manga deslizante (44) puede accionarse y bloquearse contra el pistón (38) en cualquier posición. Con el fin de mover el sistema operador (30) de regreso a la posición retraída de la Figura 2, primero se aplica presión hidráulica a la cámara de extensión (56) . Esto elimina cualquier carga de compresión axial de la manga deslizante (44) y la varilla de bloqueo (46) y permite rotar la varilla de bloqueo. La rotación de la varilla de bloqueo (46) mueve la manga deslizante (44) lejos del apoyo (68) . A continuación puede aplicarse presión hidráulica a la cámara de retracción (64) de manera que se mueva el pistón 38 de regreso hacia la posición retraída de la Figura 1. La varilla de bloqueo (46) puede ser rotada por una variedad de motores eléctricos, motores hidráulicos, u otros dispositivos rotatorios. En ciertas modalidades, el motor es un motor hidráulico que puede proporcionar un torque de 15,000 pulgadas/libra. En la Figura 3, la varilla de bloqueo (46) está acoplada al motor (72) a través de un sistema de transmisión (70) que transfiere el movimiento desde el motor hasta la varilla de bloqueo. La Figura (4) muestra el motor (72) siendo enlazado directamente a la varilla de bloqueo (46) sin un sistema de transmisión. En ciertas modalidades, tanto el sistema (70) de la Figura 3 como el motor (72) de la Figura 4 están equipados con sistemas de respaldo que permiten la operación manual de la varilla de bloqueo (46) , como un vehículo operado a distancia (ROV por sus siglas en inglés) . El ROV puede utilizarse para suministrar fluido hidráulico o energía eléctrica para operar el motor (72) o podría utilizarse para rotar directamente la varilla de bloqueo (46) . Como se discutió previamente, el sistema operador (30) puede operar efectivamente mientras utiliza un área hidráulica menor para la retracción que para la extensión, debido a que se requiere menos fuerza para retraer el miembro de cierre (34) que para extender el miembro de cierre dentro del agujero del pozo. El diámetro máximo del sistema operador para una válvula preventora de tipo ariete a menudo se determina por el área de presión hidráulica que se requiere para cerrar el agujero del pozo bajo la presión de trabajo total. En aplicaciones de alta presión, el diámetro del sistema de operación a menudo es mayor que la altura de la tapa acoplada al cuerpo de la válvula preventora de estallidos . Ya que muchas válvulas preventoras de estallidos de tipo ariete están construidas con varios arietes que operan en un único cuerpo con varias cavidades, el diámetro del sistema operador a menudo determina la altura general del ensamble ya que las aberturas de las cavidades individuales deben espaciarse para permitir que exista espacio libre suficiente para los ensambles de operador. La Figura 5 ilustra una válvula preventora de estallidos de doble ariete (80) que comprende operadores de cilindro doble paralelo (82) acoplados al cuerpo (84) por las tapas (86) . Los operadores (82) utilizan dos cilindros hidráulicos de menor diámetro para proporcionar una fuerza de cerrado equivalente a un solo cilindro hidráulico de mayor diámetro. Usar los cilindros hidráulicos de menor diámetro permite a las tapas (86) adyacentes ubicarse juntas entre si de manera que el cuerpo de la válvula preventora de estallidos (84) tenga una altura mínima según lo medido entre la conexión superior (85) y la conexión inferior (87) . Los operadores de cilindro doble paralelo (82) se ilustran esquemáticamente en la Figura 6 donde el área (90) representa el área de presión de un solo cilindro que tiene un diámetro (92) grande. Un operador de cilindro doble es representado por las áreas (94) que tienen un diámetro menor (96) . El diámetro (96) se selecciona de manera que el área total (94) de ambos operadores dobles es por lo menos igual al área (90) del cilindro sencillo de diámetro grande . Para proporcionar un área de presión esencialmente equivalente, se cree que el diámetro (96) es aproximadamente 0.71 veces el diámetro (92). Por ejemplo, un operador de diecisiete pulgadas de diámetro puede ser reemplazado por un operador que tienen pistones paralelos de doce pulgadas. Los cálculos sugieren que esta reducción reduce el espaciado mínimo entre cavidades adyacentes desde diecisiete pulgadas a doce pulgadas . Las Figuras 7 y 8 ilustran uno de tales operadores de cilindro paralelo que también cuenta con un volumen de fluido reducido para la retracción. El sistema operador de cilindro doble paralelo (100) está montado en la tapa (102) y comprende dos cilindros de operación paralelos (104) . Cada cilindro de operación (104) comprende el vástago de pistón (106) , el pistón (108) , la carcasa de operador (110) , la manga deslizante (112) y la varilla de bloqueo (114) . Cada varilla de pistón (106) está acoplada al miembro de soporte (116) que se acopla a un miembro de cierre (no mostrado) y asegura que los pistones (108) permanezcan sincronizados axialmente. El cabezal del cilindro (118) está acoplado a ambas carcasas (110) . Cada pistón (108) comprende un sello de cuerpo (120) dispuesto en el cuerpo (122) y el sello de brida (124) dispuesto sobre el brida (126) . Los sellos (120) y (124) se acoplan de manera sellable las carcasas de operador (110) de manera que la carcasa está dividida en una cámara de extensión (128) , una cámara de fluido residual (130) , y la cámara de retracción (132) . El diámetro de sellado del sello de brida (124) es mayor que el diámetro de sellado del sello de cuerpo (120) de manera que se requiera menos fluido para llenar la cámara de retracción (132) que el requerido para llenar la cámara de extensión (128) . El sistema operador de cilindro doble paralelo (100) funciona esencialmente en la misma secuencia que el sistema operador (30) descrito en relación con las Figuras 2-4. En la Figura 8, el sistema operador se muestra en una posición extendida y bloqueada. La manga deslizante (112) se desacopla primero presurizando la cámara de extensión (128) a través del puerto de extensión (134) y después rotando la varilla de bloqueo (114) de manera que la manga se mueva hacia el cabezal del cilindro (118) . Una vez que la manga deslizante (112) se desacopla, se aplica fluido presurizado a través del puerto de retracción (136) para retraer la cámara de retracción (132) . El fluido presurizado que llena la cámara de retracción (132) moverá el pistón (108) hacia el cabezal (118) y jalará el miembro de soporte (116) hacia la tapa (102) hasta que el sistema operador (100) se encuentre en la posición totalmente retraída de la Figura 8. El sistema operador (100) regresa a la posición extendida de la Figura 7 aplicando fluido hidráulico a través del puerto de extensión (134) a la cámara de extensión (128) . A medida que el pistón (108) se mueve hacia la tapa (102) , el fluido dentro de la cámara de fluido residual (130) se empuja a través del puerto de fluido residual (138) y un fluido dentro de la cámara de retracción (132) se empuja a través del puerto de retracción (136) . El fluido empujado desde la cámara de fluido residual (130) y la cámara de retracción (132) pueden retenerse en una reserva hidráulica o expulsarse al medio ambiente circundante. Una vez que el pistón (108) se encuentra totalmente en la posición extendida, las varillas de bloqueo (114) se rotan de manera que las mangas deslizantes (112) entran en contacto con los pistones e impiden el movimiento de los pistones desde la posición extendida. El miembro de soporte (116) asegura que los pistones (108) y los vástagos de pistón (106) permanecen sincronizados durante la operación del sistema (100) . El sistema hidráulico que suministra fluido al sistema operador (100) también puede estar configurado para suministrar fluido hidráulico al sistema operador en una manera tal que los pistones (108) permanezcan sincronizados mientras se mueven. Refiriéndose ahora a las Figuras 9 y 10, el sistema operador (100) además puede comprender el sistema impulsor (140) que rota las varillas de bloqueo (114) para mover la manga deslizante (112) dentro y fuera del acoplamiento de bloqueo con el pistón. (108) . El sistema impulsor (140) comprende el motor (142) , la transmisión (144) y el control manual de ROV (146) . El sistema impulsor (140) está montado en la cabeza (118) con el motor (142) colocado generalmente entre las carcasas del operador (110) . El motor (142) , el cual puede ser un motor hidráulico, eléctrico o de otra clase, está acoplado a la transmisión (144) y a un control manual (146) . La transmisión (144) comprende una pluralidad de engranes que acoplan rotativamente el motor (142) a las varillas de bloqueo (114) . El control manual (146) está posicionado de manera que permita el acceso en caso de falla del motor (142) o del suministro de fluido o energía al motor. El control manual (146) puede proporcionar una rotación mecánica directa de la transmisión (144) o puede proporcionar el suministro externo del fluido hidráulico o energía al motor (142) . Las características del sistema operador descrito anteriormente pueden utilizarse solas o en cooperación. Por ejemplo, el operador de retracción de volumen reducido de las Figuras 2-4 puede utilizarse en combinación con la varilla de bloqueo y el arreglo de bloqueo de la manga deslizante como se muestra o puede utilizarse con otros sistemas de bloqueo. De manera similar, la varilla de bloqueo y el arreglo de bloqueo de la manga deslizante pueden utilizarse con otros sistemas operadores o en otros tipos de sistemas accionados en forma linear. El sistema operador de cilindro paralelo también puede utilizarse en otras aplicaciones y con otros tipos de pistón y los ensambles de cilindro así como otros sistemas de bloqueo. Aunque estas características pueden utilizarse en otras aplicaciones, las características descritas proporcionan un beneficio sinérgico al utilizarse en combinación. Como un ejemplo, una válvula preventora de estallidos de doble ariete que utiliza un sistema operador de cilindro paralelo que tiene una retracción de volumen reducida (el sistema operador de las Figuras 7-8) es más ligero, más corto y utiliza menos fluido hidráulico que una válvula preventora de estallidos convencional usando sistemas operadores convencionales. El uso de la varilla de bloqueo y el arreglo de bloqueo de la manga deslizante también proporciona un sistema de bloqueo simplificado al compararse con muchos sistemas de bloqueo convencionales. La Figura 11 ilustra una pila de válvulas preventoras de estallidos (200) acoplada a una cabeza de pozo (202) . La pila de válvulas preventoras de estallidos (200) comprende un ensamble de pila inferior (204) y un ensamble de pila superior (206) , o un paquete de elevador marino inferior. El ensamble de pila inferior (204) comprende un conector de cabeza de pozo (208) , válvulas preventoras de estallidos tipo ariete (210) , una válvula preventora de estallidos anular (212) , válvulas de estrangulamiento e interrupción (214) y acumuladores hidráulicos (216) . El ensamble de pila superior (206) comprende una válvula preventora de estallidos anular (218) , conectores de estrangulamiento e interrupción (220) , adaptador de elevador/junta flexible (222) , depósitos de control (224) y un conector de collar (226) . El conector de collar (226) proporciona una conexión liberable entre el ensamble de pila superior (206) y el ensamble de pila inferior (204) . Los acumuladores hidráulicos (216) se montan en el marco (228) que rodea el ensamble de pila inferior (204) . Por tanto, las modalidades preferidas de la presente invención se relacionan con un aparato para válvulas preventoras de estallidos de tipo ariete. La presente invención es susceptible a modalidades en diferentes formas. En los dibujos se muestran, y en el presente documento se describen en detalle, modalidades especificas de la presente invención en el entendido de que la presente descripción debe considerarse una ej emplificación de los principios de la invención, y no se pretende limitar la invención a aquella ilustrada y descrita en el presente documento. En particular, diversas modalidades de la presente invención proporcionan sistemas que permiten una reducción en el tamaño, peso, complejidad y requisitos de fluido de las válvulas preventoras de estallidos de tipo ariete. Se hace referencia a la aplicación de los conceptos de la presente invención a válvulas preventoras de estallidos de tipo ariete, pero el uso de los conceptos de la presente invención no está limitado a estas aplicaciones, y puede utilizarse para cualesquiera otras aplicaciones, incluyendo otro equipo hidráulico submarino. Debe reconocerse totalmente que las diferentes enseñanzas de las modalidades discutidas a continuación pueden emplearse por separado o en cualquier combinación adecuada para producir los resultados deseados . Las modalidades establecidas en el presente documento son meramente ilustrativas y no limitan el alcance de la invención o los detalles de la misma. Debe apreciarse que muchas otras modificaciones y mejoras en la descripción de la presente invención pueden hacerse sin alejarse del alcance de la misma o de los conceptos inventivos descritos en el presente documento. Debido a que muchas modalidades variables y diferentes pueden hacerse dentro del alcance del concepto inventivo descrito en el presente documento, incluyendo estructuras equivalentes o materiales que se consideren posteriormente, y debido a que pueden hacerse muchas modificaciones en las modalidades detalladas en el presente documento de acuerdo con los requisitos descriptivos de la ley, debe entenderse que los detalles en el presente documento deben interpretarse como ilustrativos y no en un sentido limitante .

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un operador hidráulico de válvula preventora de estallidos, caracterizado porgue comprende: un miembro de cierre; un primer vástago de pistón acoplado al miembro de cierre; una primera carcasa de operador que tiene un extremo acoplado a una tapa y un segundo extremo acoplado a un cabezal, en donde dicho primer vástago de pistón se extiende a través de la tapa dentro de la primera carcasa de operador; un primer pistón acoplado al primer vástago de pistón y dispuesto dentro de dicha primera carcasa de operador; un segundo vástago de pistón acoplado al miembro de cierre, en donde el segundo vástago de pistón tiene un eje longitudinal paralelo a un eje longitudinal del primer vástago de pistón; una segunda carcasa de operador que tiene un extremo acoplado a la tapa y un segundo extremo acoplado al cabezal, donde dicho segundo vástago de pistón se extiende a través de la tapa dentro de dicha segunda carcasa de operador; y un segundo pistón acoplado al segundo vástago de pistón y dispuesto dentro de la segunda carcasa de operador.

2. El operador de válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 1, caracterizado además porgue comprende adicionalmente un miembro de soporte acoplado al primer y segundo vástagos de pistón, en donde el miembro de soporte sincroniza axialmente el primer y el segundo vástagos de pistón.

3. El operador de válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende adicionalmente : un primer sello de brida dispuesto en la brida y acoplado de manera sellante a la carcasa de operador; un primer sello de cuerpo dispuesto en el cuerpo y acoplado de manera sellante a la carcasa de operador, en donde dicho primer sello de brida tiene un diámetro de sellado mayor que un diámetro de sellado del primer sello de cuerpo; un segundo sello de brida dispuesto sobre el segundo pistón y acoplado de manera sellante a la segunda carcasa de operador; y un segundo sello de cuerpo dispuesto sobre el segundo pistón y acoplado de manera sellante a la segunda carcasa de operador, en donde el segundo sello de brida tiene un diámetro de sellado mayor que un diámetro de sellado del segundo sello de cuerpo;

4. El operador de válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 3 , caracterizado además porque comprende adicionalmente : una primera cámara de fluido residual formada dentro de la primera carcasa de operador dentro del primer sello de brida y el primer sello del cuerpo; y una segunda cámara de fluido residual formada dentro de la segunda carcasa de operador dentro del segundo sello de brida y el segundo sello del cuerpo.

5. El operador de la válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 4 , caracterizado además porque la primera y segunda cámaras de fluido residual están abiertas a un medio ambiente circundante .

6. El operador de válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 3, caracterizado además porque dicho miembro de cierre se mueve hasta una posición extendida por un primer volumen de fluido dispuesto entre el primer sello de brida y un segundo extremo de la primera carcasa de operador y dicho miembro de cierre se mueve a una posición retraída por un segundo volumen de fluido dispuesto entre el primer sello del cuerpo y el primer extremo de la primera carcasa de operador.

7. El operador de válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende adicionalmente : una primera manga dispuesta de manera deslizable dentro de una cavidad dispuesta dentro del primer pistón, en donde la primera manga está fija rotativamente en relación con el primer pistón; y una primera varilla de bloqueo acoplada rotativamente al cabezal y acoplada mediante una rosca con la primera manga, en donde la rotación de la primera varilla de bloqueo traslada la primera manga en relación con el primer pistón. una segunda manga dispuesta de manera deslizable dentro de una cavidad dispuesta dentro del segundo pistón, en donde la segunda manga está fija rotativamente en relación con el segundo pistón; y una segunda varilla de bloqueo acoplada rotativamente al cabezal y acoplada mediante una rosca con la segunda manga, en donde la rotación de la segunda varilla de bloqueo traslada la segunda manga en relación con el segundo pistón.

8. El operador de la válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 7, caracterizado además porque comprende adicionalmente un motor acoplado a la primera varilla de bloqueo.

9. El operador de la válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 8 , caracterizado además porque el motor también está acoplado a la segunda varilla de bloqueo.

10. El operador de la válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 9, caracterizado además porque comprende adicionalmente una transmisión acoplada operativamente entre el motor y la primera y segunda varillas de bloqueo.

11. Una válvula hidráulica preventora de estallidos, caracterizada porque comprende: un cuerpo que tiene un agujero a través del mismo; una cavidad dispuesta a través del cuerpo y que interseca el agujero; un miembro de cierre dispuesto de manera movible dentro de dicha cavidad; un primer y un segundo vástagos de pistón acoplados a dicho miembro de cierre y que se extienden a través de una tapa acoplada a dicho cuerpo; un primer pistón acoplado a dicho primer vástago de pistón y dispuesto por lo menos parcialmente dentro de una primera carcasa de operador que tiene un extremo acoplado a la tapa y un segundo extremo acoplado a un cabezal ; y un segundo pistón acoplado al segundo vástago de pistón y por lo menos parcialmente dispuesto dentro de una segunda carcasa de operador que tiene un extremo acoplado a la tapa y un segundo extremo acoplado al cabezal .

12. La válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 11, caracterizada además porque comprende adicionalmente un miembro de soporte acoplado al primer y segundo vástagos de pistón, en donde el miembro de soporte sincroniza axialmente el primer y el segundo vástagos de pistón.

13. La válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 11, caracterizada además porque comprende adicionalmente: un primer sello de brida dispuesto en el brida y acoplado con la carcasa de operador de manera sellante; un primer sello del cuerpo dispuesto en el cuerpo y acoplado con la carcasa de operador de manera sellante, en donde dicho primer sello de brida tiene un diámetro de sellado mayor que un diámetro de sellado del primer sello del cuerpo; un segundo sello de brida dispuesto sobre el segundo pistón y acoplado con la segunda carcasa de operador de manera sellante; y un segundo sello del cuerpo dispuesto sobre el segundo pistón y acoplado con la segunda carcasa de operador de manera sellante, en donde el segundo sello de brida tiene un diámetro de sellado mayor que un diámetro de sellado del segundo sello del cuerpo; 1 . La válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 13, caracterizada además porque comprende adicionalmente : una primera cámara de fluido residual formada dentro de la primera carcasa de operador dentro del primer sello de brida y el primer sello del cuerpo; y una segunda cámara de fluido residual formada dentro de la segunda carcasa de operador dentro del segundo sello de brida y el segundo sello del cuerpo; y 15. La válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 14, caracterizada además porque la primera y segunda cámaras de fluido residual están abiertas a un medio ambiente circundante. 16. La válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 13, caracterizada además porque dicho miembro de cierre se mueve hasta una posición extendida por un primer volumen de fluido dispuesto entre el primer sello de brida y un segundo extremo de la primera carcasa de operador y dicho miembro de cierre se mueve a una posición retraída por un segundo volumen de fluido dispuesto entre el primer sello del cuerpo y el primer extremo de la primera carcasa de operador. 17. La válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 11, caracterizada además porque comprende adicionalmente : una primera manga dispuesta de manera deslizable dentro de una cavidad dispuesta dentro del primer pistón, en donde la primera manga está fija rotativamente en relación con el primer pistón; y una primera varilla de bloqueo acoplada rotativamente al cabezal y acoplado mediante una rosca con la primera manga, en donde la rotación de la primera varilla de bloqueo traslada la primera manga en relación con el primer pistón. una segunda manga dispuesta de manera deslizable dentro de una cavidad dispuesta dentro del segundo pistón, en donde la segunda manga está fija rotativamente en relación con el segundo pistón; y una segunda varilla de bloqueo acoplada rotativamente al cabezal y acoplada mediante una rosca con la segunda manga, en donde la rotación de la segunda varilla de bloqueo traslada la segunda manga en relación con el segundo pistón. 18. La válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 17, caracterizada además porque comprende adicionalmente un motor acoplado a la primera varilla de bloqueo. 19. La válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 18, caracterizada además porgue el motor también está acoplado a la segunda varilla de bloqueo. 20. La válvula hidráulica preventora de estallidos según la reivindicación 19, caracterizada además porque comprende adicionalmente una transmisión acoplada operativamente entre el motor y la primera y segunda varillas de bloqueo. 21. Un método para operar una válvula preventora de estallidos, caracterizado porque comprende: suministrar fluido hidráulico a una primera y una segunda carcasas de operador, donde un pistón está dispuesto dentro de cada operador de manera que suministrar fluido hidráulico a las carcasas ocasione que los pistones se trasladen axialmente a través de las carcasas, en donde cada pistón está acoplado a un miembro de cierre; y sincronizar el movimiento de los pistones a través de las carcasas de operador. 22. El método según la reivindicación 21, caracterizado además porque el movimiento está sincronizado por un miembro de soporte que se acopla a cada pistón a través de un par de vastagos de pistón.