MX2013001025A

MX2013001025A - Sistema de control de valvula de seguridad y metodo de uso.

Info

Publication number: MX2013001025A
Application number: MX2013001025A
Authority: MX
Inventors: David Lymberopoulos
Original assignee: Safoco Inc
Priority date: 2010-08-04
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2013-02-27
Also published as: CA2806849A1; WO2012018730A3; US20120031494A1; WO2012018730A2; CA2806849C; AU2011285979B2; CN103097787A; GB201303629D0; GB2495897B; SG187676A1; AU2011285979A1; GB2495897A

Abstract

Un sistema de control de válvula de seguridad puede incluir un ensamblaje de control operable de manera remota; un primer transductor, un ensamblaje de válvula, y un ensamblaje de bomba en comunicación con el ensamblaje de control; y un depósito de fluidos en comunicación con los ensamblajes de válvula y bomba y una válvula de seguridad. El ensamblaje de control es operable para accionar los ensamblajes de válvula y bomba para suministrar y regresar fluido a partir del depósito de fluido para accionar la válvula de seguridad hacia posiciones abierta y cerrada, en respuesta a una o mas señales recibidas a partir del primer transductor. Un método de operación puede incluir mantener la válvula de seguridad en una posición abierta mientras que detecta una propiedad física con el sistema de control; comunicar una señal correspondiente a la propiedad física detectada al sistema de control; y automáticamente cerrar la válvula de seguridad en respuesta a una comparación de la propiedad física detectada con una condición preestablecida.

Description

SISTEMA DE CONTROL DE VALVULA DE SEGURIDAD Y MÉTODO DE USO Antecedentes de la Invención Campo de la Invención Formas de realización de la invención se refieren a un sistema de control de cabeza de pozo para pozos de petróleo y gas. En particular, formas de realización de la invención se refieren a sistemas y métodos de un sistema de control de cierre de emergencia para válvulas de seguridad superficiales y sub-superficiales .

Descripción de la Materia Relacionada Un sistema de cabeza de pozo puede ser usado para controlar el flujo de fluidos recuperados a partir de un pozo de petróleo y gas en una manera segura y eficiente. El sistema de cabeza de pozo puede incluir una variedad de dispositivos de control de flujo, tales como válvulas, los cuales son operables para dirigir flujo de fluido a través de un sistema de entubado conectado al sistema de cabeza de pozo. Fluidos pueden dirigirse corriente abajo del sistema de cabeza de pozo mediante el sistema de entubado para procesamiento y/o almacenamiento adicionales.

El sistema de cabeza de pozo puede incluir válvulas de seguridad superficiales y sub-superficiales que se conectan al sistema de entubado y son operables para cortar flujo de fluido a través del sistema de entubado en el caso de una emergencia en el pozo o en una ubicación corriente abajo del sistema de cabeza de pozo. Válvulas de seguridad del estado de la técnica están generalmente en comunicación de fluidos con el sistema de entubado, y utilizan los fluidos en el mismo para operación. Por ejemplo, la presión en el sistema de entubado puede estar directamente unida hacia las válvulas de seguridad para accionar las válvulas hacia una posición abierta, con ello permitiendo flujo de fluido a través del sistema. En el caso de una emergencia, tal como una ruptura en el sistema de entubado corriente abajo de la válvula de seguridad o una caída de presión en el pozo, conforme la presión en el sistema de entubado cae, así lo hace la presión en las válvulas de seguridad. Las válvulas de seguridad se configuran para moverse hacia una posición cerrada después de que la presión en la misma cae por debajo de una presión mínima, con ello cerrando flujo de fluido a través del sistema de entubado y cerrando en el sistema de cabeza de pozo. Algunas válvulas de seguridad también pueden estar equipadas con válvulas de alivio que son operables para bloquear presión de ingresar a la válvula y sacar la presión en la válvula, con ello permitiendo que la válvula se mueva hacia una posición cerrada.

Hay numerosos inconvenientes a los sistemas de válvula de seguridad del estado de la técnica. Un inconveniente incluye la dependencia de las válvulas de seguridad de presión de fluido en el sistema de entubado. Estas válvulas de seguridad no pueden ser operadas de manera unilateral según se desee. Otro inconveniente incluye mantenimiento regular, manual, de las válvulas de seguridad para asegurar que sean completamente operativas. Otro inconveniente incluye la contaminación potencial al ambiente cuando fluido en las válvulas de seguridad es expulsado hacia la atmósfera .

Por lo tanto, hay una necesidad por un nuevo y mejorado sistema de válvula de control de seguridad que sea auto-dependiente, pueda ser operado de manera remota y monitorizado en tiempo real, y pueda automáticamente cerrarse en un sistema de cabeza de pozo en el caso de una emergencia o cuando se desee.

Compendio de la Invención En una forma de realización, un sistema de control de válvula de seguridad para controlar una válvula de seguridad puede incluir un ensamblaje de control operable de manera remota y un primer transductor en comunicación con el ensamblaje de control. El primer transductor puede ser operable para medir una propiedad física y comunicar una señal al ensamblaje de control correspondiente a la propiedad física medida. Un ensamblaje de válvula y un ensamblaje de bomba también pueden estar en comunicación con el ensamblaje de control. Un depósito de fluido puede estar en comunicación con el ensamblaje de bomba, el ensamblaje de válvula, y la válvula de seguridad. El ensamblaje de control puede ser operable para accionar al ensamblaje de bomba para suministrar fluido a partir del depósito de fluido a la válvula de seguridad para accionar la válvula de seguridad hacia una posición abierta, y puede ser operable para accionar al ensamblaje de válvula para regresar fluido a partir de la válvula de seguridad al depósito de fluido para accionar la válvula de seguridad hacia una posición cerrada.

En una forma de realización, un método para controlar una válvula de seguridad puede incluir proporcionar un sistema de control operable de manera remota que está en comunicación con la válvula de seguridad; abrir la válvula de seguridad mediante suministrar fluido a partir del sistema de control a la válvula de seguridad; mantener la válvula de seguridad en una posición abierta mientras detecta una propiedad física y comunicando una señal correspondiente a la segunda propiedad física al sistema de control; y automáticamente cerrar la válvula de seguridad mediante regresar al fluido a partir de la válvula de seguridad al sistema de control en respuesta a una comparación de la propiedad física detectada a una condición preestablecida.

En una forma de realización, un método para controlar una válvula de seguridad puede incluir proporcionar un sistema de control operable de manera remota que está en comunicación con la válvula de seguridad; abrir la válvula de seguridad mediante suministrar fluido a partir del sistema de control a la válvula de seguridad; y mantener la válvula de seguridad en una posición abierta mientras se monitoriza un dispositivo en comunicación con el sistema de control.

Breve Descripción de los Dibujos Tal que la manera en la cual las características anteriormente recitadas de la invención pueda entenderse en detalle, una descripción mas particular de la invención, brevemente reducida anteriormente, puede tenerse por referencia a formas de realización, algunas de las cuales se ilustran en los dibujos anexos. Deberá notarse, sin embargo, que los dibujos anexos ilustran solamente formas de realización típicas de esta invención y que por lo tanto no se consideran limitando su alance, pues la invención puede admitir otras formas de realización igualmente efectivas.

La figura 1 ilustra un sistema de control de cabeza de pozo de acuerdo con una forma de realización.

La figura 2 ilustra un sistema de control de válvula de seguridad de acuerdo con una forma de realización.

La figura 3 ilustra una válvula de seguridad superficial de acuerdo con una forma de realización.

La figura 4 es una vista en secciones de una válvula de compuerta, un accionador, un anulador mecánico, y un indicador de modo seguro.

La figura 5 es una vista en secciones de la válvula de compuerta en una posición abierta después de una operación manual del control manual mecánico.

La figura 6 es una vista en secciones de la válvula de compuerta en la posición abierta después de una operación automática del accionador y con el indicador de modo seguro indicando que la válvula de compuerta está operando en un modo seguro .

La figura 7 es una vista en secciones de la válvula de compuerta en la posición abierta después de la operación automática del accionador, el control manual mecánico habiendo sido parcialmente accionado, y el indicador de modo seguro indicando que la válvula de compuerta no está operando en el modo seguro .

La figura 8 es una vista en sección transversal del control manual mecánico a lo largo de la linea de sección 8-8 en la figura 4.

La figura 9 es una vista en secciones de la válvula de compuerta en una posición abierta después de una . operación automática del accionador.

Las figuras 10A-10H y 11-11D ilustran un ensamblaje de válvula de acuerdo con una forma de realización.

Descripción Detallada La figura 1 ilustra un sistema de control de cabeza de pozo 100 de un pozo de petróleo/gas de acuerdo con una forma de realización. El sistema de control de cabeza de pozo 100 se configura para controlar la recuperación de fluidos, tales como hidrocarburos, a partir de un depósito a través de una perforación de pozo primaria 105. El sistema de control de cabeza de pozo 100 incluye un árbol 110 teniendo una serie de dispositivos de válvula y de control de flujo, una válvula de seguridad superficial 120 en comunicación con el árbol 100 mediante entubado 115, y una válvula de seguridad sub-superficial 130 en comunicación con el árbol 100 mediante el entubado 125. La válvula de seguridad sub-superficial 130 también puede estar en comunicación con una linea de flujo de producción de pozo 145 usada para recuperar petróleo y/o gas a partir del pozo de petróleo/gas. La válvula de seguridad superficial 120 puede también estar en comunicación con una linea de flujo de produc-ción superficial 135 usada para dirigir cualquier fluido recuperado a una o mas ubicaciones corriente abajo del sistema de control de cabeza de pozo 100 para procesamiento adicional y/o almacenamiento. En una forma de realización, las válvulas de seguridad 120, 130 pueden incluir válvulas accionadas neumática-mente o hidráulicamente. En una forma de realización, las válvulas de seguridad 120, 130 pueden incluir válvulas neumáticas que se operan usando fluido hidráulico. Cada una de las válvulas de seguridad 120, 130 pueden incluir un sistema de control de cierre de emergencia ("ESD") auto-contenido, identificado como artículos 200 y 300, respectivamente, que (1) puede ser operable para automáticamente cerrar las válvulas de seguridad 120, 130; (2) puede ser operable para ser monitorizado y/u operado continuamente (abierto o cerrado) en tiempo real a partir de una ubicación remota; y (3) puede ser operable para verificar en todo momento la condición de operación de las válvulas de seguridad 120, 130 y varios otros componentes del sistema de control.

Los sistemas de control de ESD 200, 300 pueden ser "auto-contenidos", lo cual significa que no dependen de cualquier fuente neumática, hidráulica, mecánica, o eléctrica para su operación para cerrar el pozo de petróleo/gas. Por ejemplo, si hay una ruptura de la linea de flujo de producción corriente abajo de la válvula de seguridad superficial 120, y/o si hay una pérdida de presión de pozo en la válvula de seguridad sub-superficial 130, los sistemas de control de ESD 200, 300 son operables para cerrar de manera efectiva las válvulas de seguridad 120, 130, con ello cerrando el pozo de petróleo/gas, y alertar al personal apropiado que un cierre ha ocurrido sin la asistencia de ninguna fuente de potencia neumática, hidráulica, mecánica, o eléctrica externa adicional. Todos los fluidos y mecanismos de operación necesarios para operar las válvulas de seguridad 120, 130 se mantienen dentro de los sistemas de control de ESD 200, 300 tal que no haya contaminación del ambiente, y tal que cualquier fluido y/o gas a partir del pozo de petróleo/gas puedan contenerse de manera efectiva en el mismo sin ninguna dependencia externa adicional.

La figura 2 ilustra al sistema de control de ESD 200 de acuerdo con una forma de realización. Formas de realización del sistema de control de ESD 200 descritas en la presente son igualmente aplicables al sistema de control de ESD 300 (y viceversa) . El sistema de control de ESD 200 puede incluir un alojamiento 210 para soportar un ensamblaje de controlador 220, una fuente de potencia 230, un ensamblaje de bomba 240, un depósito de fluidos 250, un ensamblaje de válvula 260, y un ensamblaje de panel solar 270. El sistema de control de ESD 200 puede incluir también uno o mas dispositivos/transductores 280, 282, 284, 286, y 288 para monitorizar y/o medir una o mas propiedades físicas (descritas adicionalmente mas adelante) . En la forma de realización, el sistema de control de ESD 200 puede ser configurado para controlar una o mas válvulas, tal como válvulas de control de flujo o válvulas de estrangulamiento, que están en comunicación con las líneas de flujo de las válvulas 120, 130 para controlar flujo de fluidos a través del sistema de control de cabeza de pozo 100.

El alojamiento 210 puede incluir cualquier miembro de soporte estructural, tal como un recipiente a prueba de explosiones, para proteger a los componentes almacenados en el mismo de daño y elementos ambientales. Ventilación apropiada del alojamiento 210 puede ser provista por agujeros de ventilación y/o un ventilador de energía solar independiente montado en o a través del alojamiento 210. El alojamiento 210 puede además incluir un panel de acceso o puerta para facilidad de acceso al interior del alojamiento, y puede configurarse para unión al árbol 110 o la válvula de seguridad superficial y sub-superficial 120, 130 respectiva. Uno o mas ensamblajes de múltiple 212, 214, 216 pueden ser provistos en el alojamiento 210 para conexiones de fluidos y/o eléctricas entre el alojamiento 210 (y los componentes dentro del alojamiento 210) y las válvulas de seguridad 120, 130, el ensamblaje de panel solar 270, y el transductor 280. En una forma de realización, los componentes estructurales de los sistemas de control de ESD 200, 300, al grado posible, pueden hacerse de acero inoxidable.

El ensamblaje de controlador 220 puede disponerse en el alojamiento 210 y puede incluir una unidad de microprocesador 222, una pantalla de exhibición 224, y un teclado 226. En una forma de realización, el ensamblaje de controlador 220 puede ser a prueba de ambiente, y puede ser intrínsecamente seguro para proporcionar potencia según sea necesario a uno o mas componentes de los sistemas de control de ESD 200, 300. La unidad de microprocesador 222 puede incluir un controlador de lógica programable, incluyendo un sistema de control de supervisión y de adquisición de datos (SCADA) que está en comunicación con los uno o mas transductores/dispositivos 280, 282, 284, 286, y 288, así como los ensamblajes de bomba y válvula 240, 260. La unidad de microprocesador 222 puede incluir un regulador de corriente para proporcionar transmisión de corriente baja entre el ensamblaje de controlador 220 y los varios componentes del sistema de control. Un sensor guardián 228 puede usarse para monitorizar la operación de la unidad de microprocesador 222 y proporcionar una alarma en el caso de una falla. El ensamblaje de controlador 220 puede ser operable para enviar y recibir señales con un sistema de computador 150 (tal como un computador de escritorio, un computador portátil, o asistente digital personal (PDA)) en una ubicación remota del sistema de control de cabeza de pozo 100. En una forma de realización, las señales pueden ser enviadas y/o recibidas entre el ensamblaje de controlador 220 y el sistema de computador 150 mediante medios de telemetría cableados y/o inalámbricos, incluyendo pero no limitado a comunicación por cables eléctricos, cables de fibra óptica, de frecuencia de radio, infrarroja, de microondas, por satélite, y/o de luz láser. En esta manera, los sistemas de control de ESD 200, 300 pueden monitorizarse y operarse de manera remota a partir de una o mas ubicaciones en sitio o fuera de sitio con relación al sistema de control de cabeza de pozo 100. En una forma de realización, los sistemas de control de ESD 200, 300 pueden ser configurados para operación manual y/o remota en sitio en el sistema de control de cabeza de pozo 100. En una forma de realización, el ensamblaje de controlador 220 puede ser programado con uno o mas puntos de disparo, tales como puntos de presión alta y/o baja corriente arriba y/o corriente abajo, que automáticamente dispararán operación del sistema de control de ESD 200 ante detección de una presión por fuera de los rangos de punto de disparo. En una forma de realización, el ensamblaje de controlador 220 puede ser configurado con un protocolo de encuesta "maestro/esclavo" o un protocolo de encuesta "maestro/maestro" como se conoce en la materia para recuperar y comunicar información respecto del sistema de control de ESD 200 según se desee.

En una forma de realización, el ensamblaje de controla-dor 220 puede estar en comunicación con un transductor de presión 280 que está conectado a la linea de flujo de producción superficial 135 como se ilustra en la figura 1. El transductor de presión 280 puede medir la presión en la linea de flujo 135 y comunicar una señal correspondiente a la presión medida al ensamblaje de controlador 220. El transductor de presión 280 puede conectarse en varias otras ubicaciones dentro del sistema de control de cabeza de pozo 100, tal como en el árbol 110 o el entubado 115, 125. En una forma de realización, el transductor 280 puede usarse para medir la tasa de flujo de fluido o detectar sulfuro de hidrógeno. En una forma de realización, uno o mas transductores 280 pueden usarse para medir y/o detectar características de pozo adicionales en el sistema de control de cabeza de pozo 100 y comunicar las características de pozo medidas/detectadas al ensamblaje de controlador 220 mediante una señal correspondiente a la medición o detección.

Con respecto al transductor de presión 280, la señal puede ser registrada y/o comunicada al sistema de computador 150 mediante el ensamblaje de controlador 220 para proporcionar monitorización en tiempo real de la presión en la línea de flujo 135. La presión medida puede ser exhibida en la pantalla de exhibición 224 y/o en una pantalla de exhibición del sistema de computador 150. En respuesta a la presión medida, el ensamblaje de controlador 220 puede ser configurado para operar la válvula de seguridad 120, 130 respectiva a la cual está conectada. Por ejemplo, el ensamblaje de controlador 220 puede ser usado para dirigir al ensamblaje de bomba 240 y al ensamblaje de válvula 260 para suministrar fluido a partir del depósito de fluidos 250 a la válvula de seguridad superficial 120 para abrir la válvula. Ante recepción de la señal a partir del ensamblaje de controlador 220, el ensamblaje de válvula 260 puede ser configurado para abrir un circuito definido por líneas 211, 213, 215 entre la válvula de seguridad superficial 120 y el depósito de fluidos 250 para permitir que el ensamblaje de bomba 240 dirija fluido presurizado a partir del depósito de fluido 250 a la válvula de seguridad superficial 120, con ello abriendo a la válvula de seguridad superficial 120. La válvula de seguridad superficial 120 puede ser mantenida en la posición abierta mientras el transductor de presión 280 continuamente monitoriza la presión en la línea de flujo 135. El ensamblaje de controlador 220 puede programarse para cerrar la válvula de seguridad superficial 120 ante recibir una señal a partir del transductor de presión 280 que corresponde con una medición de presión que es mayor que o menor que un rango de presiones preestablecido. El rango de presiones preestablecido puede ser ingresado dentro del ensamblaje de controlador 220 por entrada manual usando el teclado 226 y la pantalla de exhibición 224. El rango de presiones preestablecido puede también ser ingresado dentro del ensamblaje de controlador 220 de manera remota del sistema de computador 150. Cuando la señal es recibida a partir del transductor de presión 280 que la presión en la linea de flujo 135 cae por fuera del rango de presiones preestablecido almacenado en la unidad de microprocesador 222, el ensamblaje de controlador 220 puede automáticamente dirigir al ensamblaje de válvula 260 y/o al ensamblaje de bomba 240 para regresar al fluido a partir de la válvula de seguridad superficial 120 al depósito de fluidos 250. Ante recibir la señal a partir del ensamblaje de controlador 220, el ensamblaje de válvula 260 puede configurarse para abrir un circuito definido por las lineas 211, 217 entre la válvula de seguridad superficial 120 y el depósito de fluidos 250 para permitir que el fluido presurizado sea descargado hacia el depósito de fluidos 250, con ello cerrando la válvula de seguridad superficial 120. En una forma de realización, una presión de cierre generada por la válvula de seguridad superficial 120 puede usarse para forzar al fluido hacia el depósito de fluidos 250. onitorización continua en tiempo real de la presión en la linea de flujo 135 puede usarse para verificar que la válvula de seguridad s perficial 120 ha sido cerrada.

Los sistemas de control de ESD 200, 300 pueden ser ajustados en cualquier momento y pueden configurarse para cerrar al sistema de control de cabeza de pozo 100 en cualquier momento de manera manual y/o de manera remota. En particular, la unidad de microprocesador 222 puede programarse con una o mas condicio-nes preestablecidas, manualmente usando la pantalla de exhibición 224 y el teclado 226 y/o de manera remota mediante el sistema de computador 150. Las condiciones preestablecidas pueden ser cambiadas en cualquier momento. Y cuando una señal se recibe a partir de uno o mas de los varios transductores/dispositivos y/o el sistema de computador 150 que está en conflicto con las condiciones preestablecidas, el ensamblaje de controlador 220 puede ser operable para automáticamente cerrar la válvula de seguridad 120, 130 a la cual está conectada. Monitorización continua en tiempo real de los sistemas de control de ESD 200, 300 puede usarse para verificar la condición de operación de los componentes de sistema de control de cabeza de pozo 100 en todo momento .

En una forma de realización, los sistemas de control de ESD 200, 300 pueden comunicar un tipo de señal sensorial auditiva, visual, u otra similar que el sistema de control de cabeza de pozo 100 ha sido cerrado. En una forma de realización, el ensamblaje de controlador 220 puede enviar una señal al sistema de computador 150 que puede convertirse en una alarma para alertar a un operador del cierre. En una forma de realización, el ensamblaje de controlador 220 puede enviar una señal para disparar un dispositivo de indicación 282, tal como una alarma auditiva y/o visual dispuesta interior o exterior al alojamiento 120, para alertar a un operador dentro de proximidad cercana del sistema de control de cabeza de pozo 100 del cierre.

En una forma de realización, los sistemas de control de ESD 200, 300 pueden incluir un dispositivo de cierre de emergencia 284 operable de manera manual y/o de manera remota para automáticamente dar una alarma y enviar una señal al ensamblaje de controlador 220 para cerrar al sistema de control de cabeza de pozo 100. En una forma de realización, los sistemas de control de ESD 200, 300 pueden incluir un dispositivo de incendio 286 que detecta calor, y automáticamente da una alarma y cierra el sistema de control de cabeza de pozo 100 mediante el ensamblaje de controlador 220 cuando el calor medido excede una cierta temperatura. En una forma de realización, los sistemas de control de ESD 200, 300 pueden incluir un dispositivo anti-intrusos 288 que cuando se activa automáticamente da una alarma y cierra el sistema de control de cabeza de pozo 100 mediante el ensamblaje de controlador 220, por ejemplo cuando un robo se intenta o el sistema de control sostiene algún tipo de daño estructural. En una forma de realización, uno o mas de los transductores 282, 284, 286, 288 pueden usarse para detectar sulfuro de hidrógeno (H2S) , otros gases y vapores, y/o el nivel de fluido en uno o mas tanques de almacenamiento que están en comunicación de fluidos con las válvulas 120, 130. Cada uno de los dispositivos 284, 286, 288 pueden ser continuamente monitorizados en tiempo real usando al ensamblaje de controlador 220 mediante el sistema de computador 150 para verificar condiciones de operación del sistema de control de cabeza de pozo 100.

Potencia puede ser provista al ensamblaje de controlador 220 y el ensamblaje de bomba 240 a partir de la fuente de potencia 230. La fuente de potencia 230 puede ser operable para proporcionar una corriente de baja corriente (amp) al ensamblaje de controlador 220 y/o al ensamblaje de bomba 240. En una forma de realización, la fuente de potencia 230 puede incluir una batería intrínsecamente segura, tal como un suministro de potencia a prueba de explosiones, de corriente directa, de 12 o 24 voltios. En una forma de realización, la fuente de potencia 230 puede incluir un sensor guardián 232 para comunicar al sistema de computador 140 mediante el ensamblaje de controlador 220 de una falla de la fuente de potencia. El sensor guardián 232 también puede dar una alarma auditiva o visual para alertar a un operador en sitio que la fuente de potencia 230 está baja y/o muerta. El ensamblaje de controlador 220 puede ser configurado para automáticamente cerrar al sistema de control de cabeza de pozo 100 ante recibir una señal a partir del sensor 232. En una forma de realización, la fuente de potencia 230 puede ser un suministro de potencia (recargable) que es soportado por el ensamblaje de panel solar 270. El ensamblaje de panel solar 270 puede incluir uno o mas paneles solares 272 conectados al exterior del alojamiento 210 para consumir energía de luz a partir del sol para generar electricidad. Un controlador de voltaje intrínsecamente seguro 274 puede entregar corriente eléctrica a un voltaje apropiado, 12 o 24 voltios por ejemplo, a la fuente de potencia 230, la cual a su vez suministra potencia al ensamblaje de controlador 220 y/o ensamblaje de bomba 240. En una forma de realización, el ensamblaje de panel solar 270 puede ser configurado para proporcionar suficiente potencia a los sistemas de control de ESD 200, 300 para abrir y cerrar las válvulas de seguridad 120, 130 diez o mas veces a partir de alrededor de dos horas de luz solar por día.

En una forma de realización, el ensamblaje de bomba 240 puede incluir un motor intrínsecamente seguro 242 y una bomba 244, la cual cada una puede localizarse en el alojamiento a prueba de explosiones 210. La bomba 244 puede incluir una bomba de pistón giratorio con un rango de alrededor de 100 a 10,000 psi (689 a 68, 947 kPa) . El ensamblaje de bomba 240 puede bombear fluido neumático y/o hidráulico a partir del depósito de fluido 250 para accionar la válvula de seguridad 120, 130 a la cual está conectado .

En una forma de realización, el depósito de fluido 250 puede configurarse para almacenar una cantidad de fluido de operación suficiente para accionar la válvula de seguridad 120, 130 a la cual está conectado. El fluido de operación puede incluir aire, agua, propileno glicol, y otros fluidos de operación de válvula conocidos en la materia. En una forma de realización, el depósito de fluido 250 puede incluir un medidor de nivel 252, tal como una ventana de visión, para indicar el nivel de fluido en el depósito de fluido 250. El depósito de fluido también puede incluir un sensor de nivel 252 que está en comunicación con el ensamblaje de controlador 220 y es operable para monitorizar en tiempo real el nivel de fluido en el depósito de fluido 250. En el caso de que el nivel de fluido caiga por debajo de un limite preestablecido, debido a evaporación del fluido por ejemplo, el sensor de nivel 252 puede proporcionar una alarma para alertar a un operador en sitio en el sistema de control de cabeza de pozo 100 y/o en la ubicación remota mediante el ensamblaje de controlador 220 y el sistema de computador 150. El ensamblaje de controlador 220 puede automáticamente cerrar al sistema de control de cabeza de pozo 100 ante recibir una señal del sensor de nivel 252.

En una forma de realización, el ensamblaje de válvula 260 puede incluir una o mas válvulas (intrínsecamente seguras) 262 para controlar y dirigir comunicación entre el ensamblaje de bomba 240, el depósito de fluido 250, y la válvula de seguridad 120, 130 a la cual está conectado. Las una o mas válvulas 262 pueden incluir válvulas de solenoide, válvulas selectoras, y/o cualquier otro tipo de válvulas operables para abrir y cerrar los circuitos de fluido entre el ensamblaje de bomba 240, el depósito de fluido 250, y la válvula de seguridad 120, 130 a la cual está conectado. El ensamblaje de válvula 260 puede incluir una válvula de alivio interna y/o circuito para rápidamente expulsar al fluido de las válvulas de seguridad 120, 130 al depósito de válvula 250 para asegurar cierre rápido de las válvulas de seguridad 120, 130. El ensamblaje de válvula 260 puede incluir uno o mas medidores, tales como el medidor de presión 264, los cuales pueden ser visualmente inspeccionados para monitorizar la presión en las lineas de flujo de ensamblaje de válvula 260. En una forma de realización, el medidor de presión 264 puede configurarse para parar al ensamblaje de bomba 240 cuando la presión en el accionador de las válvulas de seguridad 120, 130 alcanza una configuración de presión predeterminada. Las una o mas válvulas 262 pueden ser controladas por el ensamblaje de controlador 220 como se describe anteriormente.

En una forma de realización, la pantalla de exhibición 224 y/o uno o mas medidores pueden montarse a través de un panel frontal del alojamiento 210 para indicar presión dentro de las varias válvulas y lineas en comunicación de fluidos con los sistemas de control de ESD 200, 300 y el sistema de control de cabeza de pozo 100.

La figura 3 ilustra una válvula de seguridad superficial 120 de acuerdo con una forma de realización. La válvula de seguridad superficial 120 puede incluir un accionador de válvula 122 para mover una válvula de compuerta 124 entre posiciones abierta y cerrada. Fluido presurizado a partir del depósito de fluido 250 del sistema de control de ESD 200 puede ser suministrado a una cámara 123 del accionador de válvula 122 mediante el entubado 201 para abrir a la válvula de compuerta 124. Un miembro de polarización 127, tal como un resorte dispuesto dentro del accionador de válvula 122 puede usarse para cerrar a la válvula de compuerta 124 cuando la fuerza del miembro de polarización excede la presión de fluidos en la cámara de accionador de válvula 123. El accionador de válvula 122 también puede incluir una flecha superior 126 que puede usarse para manualmente accionar al accionador de válvula 122 por rotación de un volante 128 para abrir y cerrar la válvula de compuerta 124. La flecha superior 126 también puede usarse como una indicación visual para determinar si la válvula de compuerta 120 está en una posición abierta o cerrada. Por ejemplo, cuando la flecha superior 126 está completamente extendida hacia afuera del extremo superior del accionador de válvula 122, la válvula de compuerta 124 puede estar en una posición cerrada, y cuando la flecha superior 126 se retrae hacia el extremo superior del accionador de válvula 122, la válvula de compuerta 124 puede estar en una posición abierta.

En una forma de realización, los sistemas de control de ESD 200, 300 pueden incluir un ensamblaje de indicación de posición 290 que es operable para indicar si la válvula de seguridad superficial 120 está en una posición abierta o cerrada, incluyendo cualquier posición parcial abierta/cerrada entre ellas, con base en la ubicación de la flecha superior 126. Como se ilustra en la figura 3, cuando la flecha superior 126 está en una posición completamente extendida, la válvula de seguridad superficial 120 está en la posición cerrada. Conforme la válvula de seguridad superficial 120 comienza a abrir y se mueve ya sea manualmente o automáticamente a la posición abierta, la flecha superior 126 será retraída hacia el extremo superior del accionador de válvula 122. El ensamblaje de indicación de posición 290 puede incluir uno o mas sensores 292 operables para detectar la extensión y retracción de la flecha superior 126. Los sensores 292 pueden comunicar una señal al ensamblaje de controlador 220 correspondiente a la posición medida, el cual puede entonces enviar una señal al sistema de computador 150 y exhibir la posición medida en una pantalla de exhibición. En esta manera, un operador puede continuamente monitorizar y verificar la posición de la válvula de seguridad superficial 120 en todo momento. El ensamblaje de indicador de posición 290 también puede usarse para verificar que la válvula de seguridad superficial 120 está cerrada en el caso de que uno de los otros componentes de sistema de control de ESD 200 iniciara un cierre del sistema de control de cabeza de pozo 100. En una forma de realización, los sensores 292 pueden incluir sensores magnéticos operables para detectar un material magnético de la flecha superior 126. Por ejemplo, uno o mas sensores 292 pueden posicionarse en varias ubicaciones a lo largo del desplazamiento longitudinal de la flecha superior 160 durante abertura y cierre de la válvula de compuerta 124. Cuando la flecha superior 160 está completamente extendida, todos los sensores 292 pueden detectar al material magnético de la flecha, con ello indicando que la válvula de compuerta 124 está cerrada. Sin embargo, cuando la flecha superior 160 está completamente retraída, solamente los sensores 292 mas cercanos al extremo superior del accionador de válvula 122 pueden detectar al material magnético de la flecha, con ello indicando que la válvula de compuerta 124 está abierta. En una forma de realización, los sensores 292 pueden incluir otros tipos de sensores de posición conocidos en la materia para monitorizar y medir la posición de la flecha superior 126.

En una forma de realización, el sistema de control de ESD 200, 300 puede usarse para parcialmente desplazar las válvulas de seguridad 120, 130. En una forma de realización, el ensamblaje de controlador 220 puede ser configurado para dirigir al ensamblaje de bomba 240 y al ensamblaje de válvula 260 para suministrar una cantidad de fluido operativo a las válvulas de seguridad 120, 130 para parcialmente abrir las válvulas de seguridad. En una forma de realización, el ensamblaje de controlador 220 puede ser configurado para dirigir al ensamblaje de bomba 240 y al ensamblaje de válvula 260 para regresar una cantidad de fluido de operación a partir de las válvulas de seguridad 120, 130 para parcialmente cerrar las válvulas de seguridad. El ensamblaje de controlador 220 puede programarse para automáticamente conducir un desplazamiento parcial de las válvulas de seguridad 120, 130 después de una duración de tiempo preestablecida u otra condición. El ensamblaje de controlador 220 puede ser manualmente y/o remotamente operable para conducir un desplazamiento parcial de la válvula de seguridad a la cual está conectado cuando se desee. Los sensores 292 del ensamblaje de indicación de posición 290 pueden ser usados para monitorizar y verificar el desplazamiento parcial de las válvulas de seguridad 120, 130, con base en la posición de la flecha superior 126. El desplazamiento parcial de las válvulas de seguridad 120, 130 puede ayudar a prevenir/remover acumulación de desechos dentro de las válvulas a partir de los fluidos que fluyen a través de las mismas, lo cual puede potencialmente prevenir abertura y/o cierre completos de las válvulas cuando sea necesario.

En una forma de realización, los sistemas de control de ESD 200, 300 pueden ser configurados para llevar a cabo una abertura y cierre secuencial especifica de las válvulas de seguridad 120, 130 cuando se arranca o se cierra el sistema de control de cabeza de pozo 100. En una forma de realización, cualquiera de los sistemas de control de ESD 200, 300 puede iniciar cierre o abertura de la válvula de seguridad superficial 120 primero, y luego cierre o abertura de la válvula de seguridad sub-superficial 130. En una forma de realización, cualquiera de los sistemas de control de ESD 200, 300 puede iniciar cierre o abertura de la válvula de seguridad sub-superficial 130 primero, y luego cierre o abertura de la válvula de seguridad superficial 120. En una forma de realización, si uno de los componentes del sistema de control de ESD 200 inicia un cierre, el ensamblaje de controlador 220 puede automáticamente enviar una señal al sistema de computador 150, el cual puede entonces automáticamente enviar una señal al ensamblaje de controlador del sistema de ESD 300 para iniciar cierre de la válvula de seguridad sub-superficial 130. Después de que cierre de la válvula de seguridad sub-superficial 130 se verifica por el sistema de control de ESD 300 mediante el sistema de computador 150, otra señal puede ser enviada al sistema de control de ESD 200 para entonces iniciar cierre de la válvula de seguridad superficial 120. El proceso inverso puede ser llevado a cabo comenzando con el sistema de control de ESD 300 si cierre de la válvula de seguridad superfi-cial 120 se requiere previo al cierre de la válvula de seguridad sub-superficial 130.

En una forma de realización, un método para controlar un sistema de control de cabeza de pozo teniendo una pluralidad de válvulas, incluyendo una válvula de seguridad superficial y una válvula de seguridad sub-superficial, puede incluir producir potencia con el ensamblaje de panel solar y entregar la potencia producida a un ensamblaje de controlador y a un ensamblaje de bomba que suministra fluido de operación a las válvulas, el ensamblaje de control operable para monitorizar una variedad de condiciones en un pozo de petróleo/gas y en el sistema de control de cabeza de pozo. El ensamblaje de controlador puede ser usado para controlar la operación del ensamblaje de bomba y las válvulas manualmente, remotamente, automáticamente, y/o en respuesta a una o mas condiciones preestablecidas programarse en el ensamblaje de controlador. El ensamblaje de panel solar puede proporcionarse a una fuente de potencia o directamente a un ensamblaje de bomba para operar un motor del ensamblaje de bomba, el cual a su vez opera una bomba del ensamblaje de bomba. El motor puede ser controlado por el ensamblaje de controlador. El ensamblaje de controlador puede incluir un microprocesador y sus aparatos, circuitos, dispositivos, interruptores, etc., relacionados. La potencia producida por el ensamblaje de panel solar puede almacenarse en una fuente de potencia, tal como en uno o mas aparatos de batería para uso sobre demanda. El uso y flujo de la potencia almacenada puede controlarse y/o monitorizarse por el ensamblaje de controlador. El ensamblaje de bomba puede suministrar fluido de operación (hidráulico y/o neumático) en una alta o baja presión para operar cualquiera de ambas de las válvulas de seguridad según se dirige por el ensamblaje de controlador. La condición preestablecida puede incluir un parámetro de flujo de fluido, una condición de línea de flujo, una alarma, una condición de emergencia, y/o una intrusión de los componentes del sistema de control de cabeza de pozo, incluyendo las válvulas y el ensamblaje de controlador.

Los voltajes de potencia a partir del ensamblaje de panel solar pueden ser controlados con un controlador de voltaje teniendo un sensor que proporciona una señal de alerta, una señal de alarma, y/o una señal de cierre si un voltaje preestablecido se excede o no es provisto. Uno o mas sensores pueden ser provistos para detectar una cantidad y/o presión de fluido de operación disponible en cualquiera o todas de las lineas de flujo usadas y/o en un depósito de fluido, los sensores proporcionando una señal para indicar volumen de fluido y/o presión de fluido al ensamblaje de controlador. En respuesta a la señal, el ensamblaje de controlador puede operar una o mas de las válvulas y/o cerrar el sistema de control de cabeza de pozo. El ensamblaje de controlador puede señalar otros dispositivos, tales como el ensamblaje de bomba o un ensamblaje de válvula para incrementar presión de fluido y/o cantidad de fluido en algunas o todas de las lineas de flujo. Un sensor puede señalar al ensamblaje de controlador cuando un incendio se detecta y proporcionar una alarma de incendio. El ensamblaje de controlador puede proporcionar una señal de alarma de incendio a una ubicación remota y/u operar las válvulas para cerrar al sistema de control de cabeza de pozo. Las señales de alarma, intrusión, etc. pueden proporcionarse en el área intermedia del sistema de control de cabeza de pozo y a una ubicación remota mediante métodos de transmisión conocidos .

El ensamblaje de controlador puede ser operable para monitorizar los varios componentes del sistema de control de cabeza de pozo y emplear componentes intrínsecamente seguros. Un solo ensamblaje de controlador puede ser operable para controlar una válvula de seguridad superficial, una válvula de seguridad sub-superficial, así como una o mas válvulas adicionales en comunicación con el sistema de control de cabeza de pozo. El ensamblaje de controlador puede ser operable para controlar la válvula de seguridad sub-superficial con una bomba sumergible eléctrica. El ensamblaje de controlador puede ser operable para cerrar de manera remota al sistema de control de cabeza de pozo usando interruptores interconectados con el mismo, teléfono, radio, SCADA, DCS y/o señales de satélite. Uno o mas sensores pueden ser usados para detectar gases peligrosos en el pozo de petróleo/gas y/o el sistema de control de cabeza de pozo y producir una señal de alarma en respuesta. Un generador termoeléctrico puede ser usado en lugar de o además de un ensamblaje de panel solar. Las condiciones preestablecidas pueden incluir uno o mas de los siguientes: la presencia de incendio o gases peligrosos, intrusión por humanos o animales no deseados, vandalismo, daño, o destrucción de equipo usado en el sistema de control de cabeza de pozo, o presiones de fluido demasiado bajas o demasiado altas, volúmenes de fluido, amperajes de potencia, o voltajes de potencia. En una forma de realización, que varios componentes del sistema de control pueden ser a pruebas de ambiente e "intrínsecamente seguros", es decir, que requieren niveles de potencia mayormente reducidos y por lo tanto minimizar el riesgo de chispas y explosiones, v.gr., menos de 100 miliampe-rios .

La figura 4 es una vista en secciones de un control manual mecánico 400, un accionador 401, una válvula de compuerta 402, y un indicador de modo seguro 403. El accionador 401 se acopla a un cuerpo de válvula 404 de la válvula de compuerta 402. Un ensamblaje de capota puede proporcionar una interfaz entre la válvula de compuerta 402 y el accionador 401. Durante una operación automática de la válvula de compuerta 402, presión hidráulica o neumática ingresa una cámara 406 del accionador 401 definida por una cubierta 408 del accionador 401 y un diafragma 410 posicionado sobre un miembro de operador 412. El miembro de operador 412 se mueve en respuesta a la presión hidráulica o neumática dentro de la cámara 406 y contra una fuerza de polarización suministrada por un resorte 418. Un vástago de válvula 414 acoplado a una compuerta corrediza 416 de la válvula de compuerta 402 se mueve en respuesta al movimiento del miembro de operador 412. En esta manera, la operación automática del accionador 401 mueve a la compuerta corrediza 416 de la válvula de compuerta 402 entre una posición cerrada mostrada en la figura 4 y una posición abierta como se muestra en la figura 6.

En una forma de realización, el accionador 401 puede ser seleccionado a partir de los accionadores neumáticos e hidráulicos descritos en la patente US 6,450,477 la cual se incorpora en la presente por referencia en su totalidad. El accionador 401 puede ser seleccionado a partir de cualquier otro accionador conocido en la industria para mover la compuerta corrediza 416 de la válvula de compuerta 402 entre las posiciones abierta y cerrada por operación automática.

Cuando se usa la operación automática del accionador 401, la fuerza de polarización del resorte 418 se configura para actuar como un mecanismo a prueba de fallas. Cuando la presión en el accionador 401 se remueve, de manera inadvertida o de otra, el resorte 418 moverá a la válvula de compuerta 402 hacia una posición cerrada a prueba de fallas ilustrada en la figura 4. Aunque el control manual mecánico 400 puede proporcionar medios adicionales para accionar la válvula de compuerta 402 en el caso de una falla, tal como una pérdida de presión, también puede anular el mecanismo a prueba de fallas. El control manual mecánico 400 puede prevenir que el resorte 418 mueva a la válvula de compuerta 402 a la posición cerrada a prueba de fallas. La válvula de compuerta 402 está operando en un modo seguro cuando el mecanismo a prueba de fallas no ha sido anulado por el control manual mecánico y no se prevenido o inhibido movimiento hacia la posición cerrada a prueba de fallas. Por lo tanto, el indicador de modo seguro 403 se configura para proporcionar una señal, tal como una indicación visual, comunicando a un operador de válvula que la válvula está o no operando en el modo seguro. La señal a partir del indicador de modo seguro 403 puede también comunicar que (1) la válvula se moverá a la posición cerrada a prueba de fallas en el caso de una pérdida de presión en el accionador, (2) la válvula ha sido accionada automáticamente en la posición abierta, y/o (3) el control manual mecánico no inhabilitará o interferirá con el mecanismo a prueba de fallas.

Como se ilustra en la figura 4, el control manual mecánico 400 se conecta al accionador 401 para proporcionar una operación manual para mover la compuerta corrediza 416 entre posiciones abierta y cerrada. El control manual mecánico 400 incluye una flecha superior 460, una palanca para rotación manual de la flecha superior 460, tal como un volante 500, un alojamiento 450 teniendo una perforación longitudinal a su través, un manguito de tracción 504 trabado de manera giratoria al alojamiento 450, y un cartucho de sello superior 550. El alojamiento 450 pasa a través de una apertura 452 en la cubierta 408 del accionador 401. Un soporte 454 formado por una porción del alojamiento 450 con un diámetro exterior incrementado proporciona un tope para colocar al alojamiento 450 en la apertura 452 de la cubierta 408. El alojamiento 450 puede sujetarse a la cubierta 408 por cualquier medio conocido tal como una rosca o por soldadura .

El alojamiento 450 incluye una perforación superior 509, un soporte interior 511, una perforación superior 510, y una perforación inferior 512. El¦ soporte interno 511 está dispuesto por debajo de la perforación superior 509, la perforación superior 510 se dispone por debajo del soporte interior 511, y la perforación superior 512 se dispone por debajo de la perforación superior 510. La perforación interior 512 tiene un diámetro interior mayor que la perforación superior 510. Un soporte ahusado 515 se localiza en la interfaz entre la perforación superior 510 y la perforación inferior 512.

El cartucho de sello superior 550 se dispone en la perforación superior 509 y puede removerse para reemplazo como una sola unidad sin desensamblar al accionador 401 o al control manual mecánico 400. El cartucho de sello superior 550 es de preferencia formado de un material similar a plástico tal como Delrin y se mantiene en su lugar por al menos un anillo retenedor 552 el cual de preferencia es acero inoxidable. Accesibilidad al anillo retenedor 552 sin desensamble del accionador 401 permite remoción del anillo retenedor 552 a partir de la parte superior del alojamiento 450, con ello permitiendo remoción y reemplazo del cartucho de sello superior 550. El cartucho de sello superior 550 contiene sellos de flecha superior reciprocantes duales 556 y sellos estáticos duales 558 para asegurar integridad de sello y larga vida. El cartucho de sello superior 550 incorpora un limpiador de varilla 554 para mantener una región de sellado de flecha por debajo del mismo limpia de tierra, grasa, y otros contaminantes para vida mas larga de los sellos de flecha superior 556. El limpiador de varilla 554 de preferencia se hace de Molythane 90. Estos y otros sellos pueden ser sellos en forma de T u otros sellos sustancialmente elastoméricos, tales como sellos de anillo en forma de O.

La flecha superior 460 se extiende a través de la perforación longitudinal del alojamiento 450, el cartucho de sello superior 550, y el manguito de tracción 504. El diámetro interior del soporte interior 511 es mayor que el diámetro exterior de la flecha superior 460, pero mas pequeño que el diámetro exterior del manguito de tracción 504. El soporte interior 511 permite movimiento axial de la flecha superior 460 a su través mientras que proporciona un tope posterior para el manguito de tracción 504. La flecha superior 460 puede también incluir un soporte configurado para vincular un soporte superior del manguito de tracción 504 para prevenir remoción de la flecha superior 460 a partir del extremo superior del manguito de tracción 504.

El manguito de tracción 504 se dispone en el alojamiento 450 y es movible dentro de la perforación superior 510 y la perforación inferior 512. El manguito de tracción 504 incluye una perforación roscada 516 que corresponde con una rosca de tracción 514 sobre una superficie exterior de la flecha superior 460. En una forma de realización, la rosca de tracción 514 es una rosca Acmé capaz de funcionar bajo cargas e incluye un número pequeño de roscas por pulgada, tal como cinco, de modo de disminuir el trabajo requerido para operar manualmente al accionador 401. La rosca de tracción 514 permite rotación no asistida de la flecha superior 460 con el volante 500. La vinculación roscada permite movimiento axial relativo entre la flecha superior 460 y el manguito de tracción 504 dentro del alojamiento 450. El diámetro exterior de la porción superior del manguito de tracción 504 es sustancialmente el mismo que el diámetro interior de la perforación superior 510 del alojamiento 450. Uno o mas sellos 518, tales como anillos en forma de 0, son provistos en el diámetro exterior de la porción superior del manguito de tracción 504 para formar una vinculación sellada con la perforación superior 510 del alojamiento 450. Uno o mas sellos 519, tales como anillos en forma de O, son provistos en el diámetro interior de la porción superior del manguito de tracción 504 para formar una vinculación sellada con la flecha superior 460.

En una forma de realización, el extremo inferior del manguito de tracción 504 se configura para mover axialmente con relación a la perforación inferior 512 del alojamiento 450 mientras está siendo trabado de manera giratoria con relación al alojamiento 450. Cualquier ensamblaje de traba giratorio conocido que previene rotación del manguito de tracción 504 mientras que permite que el manguito de tracción 504 (y la flecha superior 460) se muevan axialmente dentro del alojamiento 450 durante la operación automática del accionador 401 puede usarse. La figura 8 ilustra un nuevo ensamblaje de traba giratorio mediante mostrar una forma de realización de una sección transversal en la linea de sección 8-8 en la figura 4. La figura 8 ilustra el diámetro exterior del extremo inferior del manguito de tracción 504 teniendo una figura ovalada que corresponde con una figura ovalada del diámetro interior del alojamiento 450. Los diámetros de figura ovalada proporcionan una interferencia física que traba de manera giratoria al manguito de tracción 504 con el alojamiento 450 sin inhibir movimiento axial del manguito de tracción 504 con relación al alojamiento 450. El diámetro exterior del manguito de tracción 504 y la perforación del alojamiento 450 pueden formarse en un número de maneras conocidas por los técnicos en la materia para prevenir movimiento giratorio mientras que permite movimiento axial relativo. En una forma de realización, la porción inferior del manguito de tracción 504 puede tener una o mas nervaduras que se extienden hacia una o mas hendiduras longitudinales correspondientes formadas en la perforación inferior 512 del alojamiento 450 para permitir movimiento axial relativo pero previenen movimiento giratorio relativo. En una forma de realización, la porción inferior del manguito de tracción 504 puede alinearse con la perforación inferior 512 con un pasador que se extiende a través de las hendiduras longitudinales correspondientes en el manguito de tracción 504 y la perforación inferior 512.

Un ensamblaje de acoplamiento 458 previene separación longitudinal entre una tuerca de retención 462 sujetada al miembro de operador 412 y la flecha superior 460 mientras que aisla el movimiento giratorio de la flecha superior 460 del accionador 401 y la válvula de compuerta 402. El ensamblaje de acoplamiento 458 incluye un acoplador hembra 464 y cojinetes de bola 468. El extremo inferior de la flecha superior 460 gira alrededor del extremo superior de la tuerca de retención 462 y contra los cojinetes de bola 468. Un soporte inferior 472 sobre la flecha superior 460 se sujeta contra los cojinetes de bola 468, los cuales se colocan sobre el extremo superior de la tuerca de retención 462, por el acoplador hembra 464. El acoplador hembra 464 se conecta al extremo superior de la tuerca de retención 462 e incluyen un soporte superior que vincula al soporte inferior 472 de la flecha superior 460 para prevenir ! separación de la flecha a partir de la tuerca de retención 462 y ¡por ende el accionador 401 y la válvula de compuerta 402. La flecha superior 460 libremente gira con relación a la tuerca de retención 462 y elimina la transmisión de par de torsión al vástago de válvula 414, la compuerta corrediza 416, y/o componentes del accionador 401 cuando usa al control manual mecánico 400.

Formas de realización de la invención no requieren al ensamblaje de acoplamiento conectando a la flecha superior 460 con el miembro de operador 412. La flecha superior 460 del control manual mecánico 400 puede hacer contacto y aplicar fuerza directamente a una porción del accionador 401, tal como la tuerca de retención 462 o el miembro de operador 412 dependiendo del tipo de accionador usado. Por ejemplo, el extremo de la flecha superior 460 puede hacer contacto directamente con el extremo superior de la tuerca de retención 462. La tuerca de retención sólida 462 puede incluir un dispositivo de traba separado para prevenir que la tuerca de retención 462 sea desenroscada del miembro de operador 412 dado que la flecha superior 460 gira durante la operación manual del control manual mecánico 400. Alternativamente, otros medios de aislamiento de rotación conocidos pueden ser provistos para prevenir transferencia de la rotación de la flecha superior 460 a otros componentes dentro del accionador 401 y la válvula de compuerta 402.

Con referencia a la figura 6, una cámara 610 se forma dentro del alojamiento 450 entre el cartucho de sello superior 550 y el manguito de tracción 504. La cámara 610 se sella en un extremo superior por la vinculación entre el cartucho de sello superior 550, la perforación superior 509, y la flecha superior 560, y en un extremo inferior por la vinculación entre el manguito de tracción 504, la perforación superior 510, y la flecha superior 460. Comunicación de fluidos puede ser establecida entre la cámara 610 y el accionador 401 cuando la flecha de tracción 504 se mueve hacia la perforación inferior 512, como se muestra en la figura 6. En particular, lo sellos 518 del manguito de tracción 504 se mueven a través del soporte ahusado 515 hacia la perforación inferior 512, con ello liberando la vinculación sellada con la perforación superior 510. Cuando el manguito de tracción 504 se localiza en la perforación inferior 512 y comunicación de fluido se establece entre la cámara 610 y el accionador 401, la válvula de compuerta 402 está operando en el modo seguro. Cuando la válvula de compuerta 402 está operando en el modo seguro, la válvula puede moverse a la posición cerrada a prueba de fallas (mostrada en la figura 4) por el mecanismo a prueba de fallas sin interferencia del control manual mecánico 400.

El indicador de modo seguro 403 comunica a un operador de válvula cuando la válvula está operando en el modo seguro. El indicador de modo seguro 403 incluye un dispositivo de indicación 600, tal como un sensor, que está conectado al alojamiento 450. El dispositivo de indicación 600 está en comunicación de fluido con la cámara 610 mediante un orificio 615 localizado a través del alojamiento 450. La presión en la cámara 610 puede usarse para accionar al dispositivo de indicación 600 para comunicar una señal al operador de válvula.

En una forma de realización, cuando la cámara 610 está en una primera presión, el dispositivo de indicación 600 puede comunicar una primera señal al operador de válvula para indicar que la válvula no está operando en el modo seguro. Cuando la cámara 610 está en una segunda presión que es diferente que la primera presión, el dispositivo de indicación 600 puede comunicar una segunda señal que es diferente que la primera señal al operador de válvula para indicar que la válvula está operando en el modo seguro. La presión en la cámara 610 puede ser la presión dirigida hacia el accionador 401 cuando comunicación de fluido se establece entre la cámara 610 y el accionador 401, como se muestra en la figura 6. La presión en la cámara 610 se comunica al dispositivo de indicación 600 a través del orificio 615 para accionar al dispositivo de indicación 600. En una forma de realización, las primera y/o segunda presiones pueden estar en un rango de alrededor de 0 psi a alrededor de 80 psi (0 a 551 kPa) , 150 psi (1,034 kPa) , o mayor. En una forma de realización, las primera y/o segunda señales pueden ser una indicación visual, tal como una luz coloreada o marcador, una indicación auditoria, y cualquier otro tipo de señal conocida por los técnicos en la materia .

En una forma de realización, el dispositivo de indicación 600 puede ser cualquier sensor comercial, tal como un sensor de presión, que puede usarse para indicar un cambio de presión en la cámara 610. En una forma de realización, el dispositivo de indicación 600 puede ser un indicador Rotowink, comercialmente disponible a través de Norgen Ltd. El indicador Rotowink es un dispositivo cargado por resorte accionado por presión de aire para uso en monitorización visual de circuitos neumáticos o fluidos. El dispositivo usa dos colores contrastantes (v.gr., negro, rojo, amarillo, verde) en una bola giratoria que puede ser observada desde cualquier ángulo para indicar la presencia o ausencia de presión.

La operación de la invención ilustrada en las figuras 4, 5, 6, y 7 será descrita ahora. La figura 4 ilustra la válvula de compuerta 402 en la posición cerrada a prueba de fallas. El resorte 418 proporciona una fuerza configurada para polarizar al vástago de válvula 414, el miembro de operador 412, la flecha superior 460, y el manguito de tracción 504 en una dirección hacia arriba, con ello posicionando la compuerta corrediza 416 en la posición cerrada. Asentamiento de la compuerta corrediza 416 en la posición cerrada limita el movimiento axial hacia arriba de la flecha superior 460 y el manguito de tracción 504. El control manual mecánico 400 está en una posición no accionada y no interfiere con el cierre de la válvula de compuerta 402. La polarización del resorte 418 eleva a la flecha superior 460 a una posición extendida proporcionando una indicación visual de que la válvula de compuerta 402 está en la posición cerrada. El indicador de modo seguro 403 puede proporcionar una primera indicación visual de que la válvula de compuerta 402 no está accionada automáticamente hacia el modo seguro de operación y/o la cámara 610 no está presurizada o ha experimentado un cambio de presión.

La figura 5 ilustra la válvula de compuerta 402 en una posición abierta después de una operación manual del accionador 401 usando un control manual mecánico 400. Para mover la compuerta corrediza 416 a la posición abierta usando el control manual mecánico 400, el operador de válvula manualmente gira el volante 500 para proporcionar rotación a la flecha superior 460. Rotación del volante 500 gira a la flecha superior 460 para avanzar la flecha superior 460 a través del manguito de tracción 504 a través de la longitud de la rosca de tracción 514. Conforme la flecha superior 460 gira, la flecha superior 460 avanza a través del manguito de tracción 504 hasta que la porción superior de la rosca de tracción 514 se localiza en la porción inferior de la perforación roscada 516 del manguito de tracción 504. Durante la operación manual, el soporte inferior 511 proporciona al tope posterior que previene que el manguito de tracción 504 se mueva con relación al alojamiento 450. La rotación manual del volante 500 avanza mecánicamente a la flecha superior 460 a través del alojamiento 450 para ya sea directamente o indirectamente mover de manera axial al vástago de válvula 414 para colocar la válvula de compuerta 402 en la posición abierta. La flecha superior 460 es impulsada mecánicamente contra la polarización del resorte 418, con ello comprimiendo al resorte 418. La flecha superior 460 baja durante la operación manual a una posición retraída y proporcionar una indicación visual de que la válvula de compuerta 402 está en la posición abierta. El operador de válvula también puede revisar al indicador de modo seguro 403 para determinar si la válvula de compuerta 402 está operando en el modo seguro. La presión en la cámara 610 no habrá cambiado significativamente entre la operación de la válvula de compuerta 402 a partir de la posición cerrada a prueba de fallas, mostrada en la figura 4, a la posición abierta por operación manual, mostrada en la figura 5. Por ende, el indicador de modo seguro 403 comunica la misma primera indicación visual al operador de válvula, el cual no ha cambiado por la operación mecánica de la válvula de compuerta 402. El indicador de modo seguro 403 puede por lo tanto indicar que la válvula de compuerta 402 no está operando en el modo seguro, no ha sido accionada automáticamente, ha sido accionada (por lo menos de manera parcial) usando al control manual mecánico 400, y/o puede ser prevenida de moverse hacia la posición cerrada a prueba de fallas.

La figura 6 ilustra la válvula de compuerta 402 en la posición abierta después de una operación automática del accionador 401. Presión se dirige hacia la cámara 406 del accionador 401 para superar la polarización del resorte 418 y avanzar la flecha superior 460, el manguito de tracción 504, el miembro de operador 412, y el vástago de válvula 414 en una dirección hacia abajo para posicionar la compuerta corrediza 416 hacia la posición abierta. La flecha superior 460 y el manguito de tracción 504 se mueven juntos axialmente dentro de la perforación del alojamiento 450 hasta que los sellos 518 en el manguito de tracción 504 se muevan a través del soporte ahusado 515 y hacia la perforación inferior 512. Comunicación de fluidos se establece entre la cámara 610 y la cámara 406. La presión en ; la cámara 406 se comunica al dispositivo de indicación 600 mediante el orificio 615, con ello accionando al dispositivo de i indicación 600. El cambio de presión en la cámara 610 acciona al indicador de modo seguro 403 para comunicar una segunda indicación visual que es diferente que la primera indicación visual. Dado que la flecha superior 460 también baja durante la operación automática a la posición retraída y proporciona una indicación ivisual de que la válvula de compuerta 402 está en la posición abierta, el operador de válvula puede usar al indicador de modo .seguro 403 para determinar si la válvula de compuerta 402 está operando en el modo seguro. La segunda indicación visual puede por lo tanto indicar que la válvula de compuerta 402 está operando en el modo seguro, no ha sido accionada mecánicamente, ha sido accionada mecánicamente, y/o se moverá hacia la posición cerrada a prueba de fallas ante liberación de presión en el accionador 401. Cuando opera en el modo seguro, el extremo superior del manguito de tracción 504 se localiza por lo menos una distancia X a partir del soporte interior 511 del alojamiento 450. En esta posición, el control manual mecánico 400 no inhabilitará o interferirá con el mecanismo seguro a prueba de fallas. Cuando la presión en el accionador 401 se libera, el manguito de tracción 504 se localiza a una distancia suficiente del soporte interior 511 tal que no limite movimiento axial hacia arriba de la flecha superior 460 y por ende el vástago de válvula 414 y la compuerta corrediza 416. En esta manera, la compuerta corrediza 416 puede moverse hacia la posición cerrada a prueba de fallas .

La figura 7 ilustra a la válvula de compuerta 402 en una posición abierta después de una operación automática del accionador 401 y una operación parcial del control manual mecánico 400. Antes y/o después de accionamiento automático de la válvula de compuerta 402, el control manual mecánico 400 puede ser accionado por lo menos parcialmente, de manera inadvertida o de otra manera. Si el volante 500 ha sido girado una o mas veces, la flecha superior 460 y el manguito de tracción 504 se moverán relativos entre si en una posición desfasada ilustrada en la figura 7. Cuando la posición desfasada y si la válvula es accionada automáticamente, entonces el extremo superior del manguito de tracción 504 será posicionado una distancia Y del soporte interior 511, lo cual prevendría que la válvula de compuerta 402 se mueva a la posición cerrada a prueba de fallas. En una forma de realización, la distancia Y puede ser cualquier distancia que es menor que la distancia X identificada en la figura 6. Cuando la presión en el accionador 401 se libera, el extremo superior del manguito de tracción 504 toparía hacia atrás sobre el soporte interior 511 antes de que la compuerta corrediza 416 se cierre, y limita el movimiento axial hacia arriba necesario para mover la compuerta corrediza 416 hacia la posición cerrada a prueba de fallas. Dependiendo de la cantidad de desfasamiento entre el manguito de tracción 504 y la flecha superior 460, la compuerta corrediza 416 puede localizarse en una posición parcialmente abierta/cerrada. También, cuando la válvula de compuerta 402 es accionada automáticamente y el manguito de tracción 504 se localiza a la distancia Y del soporte interior 511, la cámara 610 permanece aislada de comunicación de fluido con la cámara 406 por los sellos 518 y 519. Cualquier ligero accionamiento del control manual mecánico 400 puede desfasar a la flecha superior 460 y al manguito de tracción 504 suficiente para prevenir que los sellos 518 se muevan a través del soporte ahusado 515 durante accionamiento automático.

Dado que la flecha superior 460 puede aun indicar visualmente que la válvula 402 está en la posición abierta en la figura 7, el operador de válvula también puede revisar al indicador de modo seguro 403 para determinar si la válvula de compuerta 402 está operando en el modo seguro. La presión en la cámara 610 no deberá haber cambiado significativamente dado que está aislada de la cámara 406 por los sellos 518 y 519. Por ende, el indicador de modo seguro 403 comunica la misma primera indicación visual al operador de válvula, el cual no ha cambiado por el accionamiento automático de la válvula de compuerta 402. El indicador de modo seguro 403 puede por lo tanto indicar que la válvula de compuerta 402 no está operando en el modo seguro, ha sido accionado (por lo menos parcialmente) usando el control manual mecánico 400, y/o puede ser prevenido de moverse hacia la posición cerrada a prueba de fallas. Cuando el accionador 401 es presurizado, el operador de válvula puede girar al volante 500 para avanzar al manguito de tracción 504 hacia la perforación inferior 512 hasta que la válvula de compuerta 402 está operando en el modo seguro. El operador de válvula puede girar al volante 500 hasta que el indicador de modo seguro 403 cambia a partir de la primera indicación visual a la segunda indicación visual, v.gr., cuando comunicación de fluido se establece entre la cámara 406 y la cámara 610, para asegurar que la válvula de compuerta 402 está operando en el modo seguro. Alternativamente, el operador de válvula puede liberar la presión en el accionador 401 para permitir que el manguito de tracción 504 para topar hacia atrás contra el soporte interior 511, y luego girar al volante 500 para mover al control manual mecánico 400 hacia la posición no accionada tal que la flecha superior 460 y el manguito de tracción 504 no estén en una posición desfasada como se describe anteriormente. El accionador 401 puede ser re-accionado automáticamente tal que el indicador de modo seguro 403 indique que la válvula esté operando en el modo seguro.

La figura 9 ilustra a la compuerta de válvula 402 en una posición abierta después de una operación automática del accionador 401 de acuerdo con una forma de realización. La válvula de compuerta 402, el accionador 401, y el control manual mecánico 400 ilustrado en la figura 9 pueden incluir cada uno las formas de realización descritas anteriormente con respecto a las figuras 4-8. La figura 9 además ilustra una perforación 462 dispuesta a través de la flecha superior 460, una válvula antiretorno 464 dispuesta en un extremo inferior de la flecha superior 460 y en comunicación con la perforación 462, y un miembro de retención 466 acoplado a la flecha superior 460 para soportar la válvula anti-retorno 464 en el extremo inferior de la flecha superior 460. En una forma de realización, la perforación 462 puede estar dispuesta a través de la flecha superior 460 en cualquier manera conocida por un técnico en la materia para permitir comunicación de fluido entre la cámara 610 y la cámara 406. En una forma de realización, la válvula anti-retorno 464 puede ser cualquier tipo de válvula conocida por un técnico en la materia, tal como una válvula de una vía, que es operable para controlar el flujo de fluido a través de la perforación 462 en cualquier dirección. En una forma de realización, el miembro de retención 466 puede ser cualquier tipo de miembro conocido por los técnicos en la materia, tal como un anillo de retención, que es operable para mantener la válvula anti-retorno 462 en vinculación con la flecha superior 460 y/o la perforación 462. La flecha superior 460 ilustrada en la figura 9 puede usarse en cualquiera de las formas de realización descritas con respecto a las figuras 4-8.

En la operación, la perforación 462 puede ser configurada para aliviar cualquier presión de fluido que se localiza en la cámara 610, lo cual puede ocasionar un cierre de presión y prevenir que el mecanismo a prueba de fallas cierre la válvula de compuerta 402. Por ejemplo, cuando la válvula de compuerta 402 está operando en el modo seguro como se ilustra en la figura 9, la cámara 610 está en comunicación de fluidos con la cámara 406 del accionador 401 y se llena con fluido presurizado. Conforme la presión en la cámara 406 se reduce, el resorte 418 comienza a mover a la válvula de compuerta 402 hacia la posición cerrada, como se ilustra en la figura 4, y la cámara 610 se sella ante vinculación de los sellos 518 con la superficie interior de la perforación superior 510. Cualquier fluido que pueda ser retenido en la cámara 610 es aliviado a través de la perforación 462 hacia la cámara 460. En una forma de realización, el fluido puede ser forzado a través de la perforación 462 y la válvula anti-retorno 464 bajo su propia presión y/o como se presuriza conforme el volumen de la cámara 610 se reduce por movimiento del manguito de tracción 504 hacia el soporte 511 mediante el resorte 418. La válvula anti-retorno 464 puede permitir que fluido fluya a partir del extremo superior de la flecha superior 460, a través de la perforación 462 y hacia la cámara 406, y prevenir que fluido fluya hacia la perforación 462 y por ende hacia la cámara 610 a partir del extremo inferior de la flecha superior 460. En una forma de realización, la flecha superior 460 puede incluir una o mas compuertas 468 localizadas adyacentes a la salida de la válvula anti-retorno 464 para ayudar con ventilación de presión de fluido hacia la cámara 406. En una forma de realización, uno o mas sellos 519 pueden situarse entre la flecha superior 460 y el miembro de tracción 504 para prevenir que cualquier trayectoria de fuga no pretendida comunique fluido a la perforación 462 durante operación de la válvula de compuerta 402.

En una forma de realización, los Sistemas de Control de ESD 200, 300 descritos en la presente con respecto a las figuras 1-3 pueden usarse en combinación con el control manual mecánico 400, el accionador 401, la válvula de compuerta 402, y/o el indicador de modo seguro 403 como se describe en la presente con respecto a las figuras 4-9. En una forma de realización, el transductor de presión 280 ilustrado en la figura 2 puede conectarse al alojamiento 450, similar al dispositivo de indicación 600 ilustrado en las figuras 6, 7, y 9. El transductor de presión 280 puede ser operable para medir la presión en la cámara 610 mediante el orificio 615 y enviar una señal al ensamblaje de controlador 220 correspondiente a la presión medida. El ensamblaje de controlador 220 puede entonces enviar una señal al sistema de computador 150 mediante telemetría cableada o inalámbrica para monitorización y exhibición de la presión medida en tiempo real. En esta manera, los sistemas de control de ESD 200, 300 pueden usarse para monitorizar y verificar de manera remota si la válvula de compuerta 402 está operando en el modo seguro como se describe anteriormente.

Las figuras 10A-10H y 11-llD ilustran un ensamblaje de válvula 1000 de acuerdo con una forma de realización. Las figuras 10A-10H ilustran una vista en perspectiva superior, una vista lateral izquierda, una vista en perspectiva inferior, una vista frontal, una vista superior, una vista lateral derecha, una vista inferior, y una vista trasera, respectivamente, del ensamblaje de válvula 1000. La figura 11 ilustra una vista superior del ensamblaje de válvula 1000, y las figuras 11A-11D ilustran vistas en sección transversal A-A, B-B, C-C, y D-D, respectivamente, del ensamblaje de válvula 1000. El ensamblaje de válvula 1000 puede usarse como el ensamblaje de válvula 260 descrito anteriormente. El ensamblaje de válvula 1000 incluye una primera porción de cuerpo 1010, una segunda porción de cuerpo 1015, un primer asiento 1020, y un segundo asiento 1030. Las primera y segunda porciones de cuerpo 1010, 1015 pueden formarse a partir de una sola pieza de material, o pueden incluir dos piezas separadas de material que se conectan juntas. Los primer y/o segundo asientos 1020, 1030 pueden sujetarse de manera removible a la primera porción de cuerpo 1010 para obtener acceso a una compuerta 1055 que se dispone de manera movible en la primera porción de cuerpo 1010 para controlar comunicación de fluidos a su través. Las primera y segunda porciones de cuerpo 1010, 1015 pueden propor-cionarse con uno o mas agujeros de montaje 1011, 1012, 1013 para sujetar al ensamblaje de válvula 1000 dentro del alojamiento 210 y/o a uno o mas componentes de los sistemas de control de ESD 200, 300. La primera porción de cuerpo 1010 puede incluir una primera entrada de fluido 1040 para recibir fluido a partir del ensamblaje de bomba 240. La primera entrada de fluido 1040 puede incluir una trayectoria de fluido 1041 dispuesta a través de la primera porción de cuerpo 1010 a partir de un primer extremo a un segundo extremo, adyacente al primer asiento 1020. Segundas y tercera entradas de fluido 1042, 1045 (la tercera entrada de fluido 1045 estando dispuesta a través del primer asiento 1020) pueden opcionalmente proporcionarse para recibir fluido a partir del ensamblaje de bomba 240. Como se ilustra, las segunda y tercera entradas de fluido 1042, 1045 opcionales se tapan con uno o mas miembros de sellado, pero incluyen trayectorias de fluido que están en comunicación con la trayectoria de fluido 1041 de la primera entrada de fluido 1040. La primera porción de cuerpo 1010 puede también incluir una primera salida de fluido 1050 para dirigir fluido al accionador de las válvulas de seguridad superficial y/o sub-superficial 120, 130 para accionar las válvulas. La primera salida de fluido 1050 también puede incluir una trayectoria de fluido 1051 dispuesta a través de la primera porción de cuerpo 1010 a partir de un primer extremo a un segundo extremo, adyacente al segundo asiento 1030. La primera porción de cuerpo 1010 puede además incluir una trayectoria de fluido 1052 que se extiende a partir del primer asiento 1020 al segundo asiento 1030 para proporcionar comunicación de fluido entre la primera entrada de fluido 1040 y la primera salida de fluido 1050. La compuerta 1055 puede disponerse en la trayectoria de fluido 1052 entre los primer y segundo asientos 1020, 1030 para controlar comunicación de fluido entre la primera entrada de fluido 1040, la primera salida de fluido 1050, y una primera salida de alivio 1060 del segundo asiento 1030 como se describe mas adelante. Uno o mas agujeros de maquinado 1051, 1052 (ilustrados como estando tapados) pueden formare en la primera porción de cuerpo 1010 para formar las trayectorias de fluido dispuestas a través del cuerpo como se describe en la presente.

Durante operación, fluido puede fluir a través de por lo menos una de las entradas de fluido 1040, 1042, 1045 mas allá de la compuerta 1055 que se dispone dentro de la trayectoria de fluido 1052 de la primera porción de cuerpo 1010 entre los primer y segundo asientos 1020, 1030, y luego a través de la salida de fluido 1050. Aunque fluido está fluyendo a través del ensamblaje de válvula 1000 a los accionadores de las válvulas 120 y/o 130, la presión en la primera porción de cuerpo 1010 forza a la compuerta 1055 para sellar comunicación con la primera salida de alivio 1060. La primera salida de alivio 1060 proporciona comunicación de fluido al depósito de fluido 250, para descargar al fluido en la primera porción de cuerpo 1010 y los accionadores de válvula cuando se desea durante operación. Una segunda salida de alivio 1070 puede también proporcionarse para liberar rápidamente fluido a partir de la primera porción de cuerpo 1010 y los accionadores de válvula. La segunda salida de alivio 1070 puede incluir una trayectoria de fluido 1071 que hace intersección con la trayectoria de fluido 1041 de la primera entrada de fluido 1040, pero que incluye una válvula de alivio en linea para liberar fluido a partir de las trayectorias de fluido al depósito de fluido 250 en el caso de que la presión en la primera porción de cuerpo 1010 excede una presión predeterminada. Una compuerta de interruptor de presión 1019 puede disponerse a través de la primera porción de cuerpo 1010 que hace intersección con la trayectoria de fluido 1051 de la primera salida de fluido 1050. La compuerta de interruptor de presión 1019 puede usarse como medios para comunicar la presión en la primera porción de cuerpo 1010 a uno o mas sensores/transductores que están en comunicación con los sistemas de control de ESD 200, 300 y/o los ensamblajes de controlador 220, 320. Usando la presión medida por los sensores/transductores mediante la compuerta de interruptor de presión 1019, los ensamblajes de controlador 220, 320 pueden controlar selectivamente, v.gr., encender y apagar, los ensamblajes de bomba 240, 340 para accionar las válvulas 120, 130 como se describe en la presente.

Finalmente, la segunda porción de cuerpo 1015 puede incluir una salida de control de fluido 1090 que dirige flujo a partir de la trayectoria de fluido 1041 de la primera entrada de fluido 1040 mediante una trayectoria de fluido 1091 a un ensamblaje de válvula de control, tal como un ensamblaje de válvula de solenoide. El ensamblaje de válvula de solenoide también puede estar en comunicación con los ensamblajes de controlador 220, 320 para controlar operación (v.gr., abrir y cerrar) del ensamblaje de válvula 100 para con ello controlar el accionamiento de las válvulas 120, 130 según se desee. La segunda porción de cuerpo 1015 puede además incluir una segunda salida de control de fluido 1080 para liberar fluido a partir de las trayectorias de fluido en la segunda porción de cuerpo 1015 mediante una trayectoria de fluido 1081 y el ensamblaje de válvula de control al depósito de fluido 250. Cuando el ensamblaje de válvula de control es accionado para descargar presión de fluido al depósito de fluido 250, la liberación de presión en la trayectoria de fluido 1041 de la primera entrada de fluido 1040 y la retro-presión en la trayectoria de fluido 1051 de la primera salida de fluido 1050 puede mover la compuerta 1055 a una posición dentro de la primera porción de cuerpo 1010 donde el fluido en la primera porción de cuerpo 1010 y los accionadores de válvula se libera rápidamente al depósito de fluido 250 mediante la primera salida de alivio 1060, la segunda salida de alivio 1070, y/o la segunda salida de control de fluido 1080. En esta manera, el ensamblaje de válvula 1000 puede usarse selectivamente para suministrar y mantener fluido en uno o mas accionadores de válvula de las válvulas 120, 130, y para selectivamente liberar y descargar fluido a partir de los accionadores de válvula al depósito de fluido 250.

Aunque lo anterior se dirige a formas de realización de la invención, formas de realización otras y adicionales de la invención pueden concebirse sin salir del alcance básico de la misma, y el alcance de la misma se determina por las reivindicaciones que siguen.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de control de válvula de seguridad para controlar una válvula de seguridad, comprendiendo: un ensamblaje de control operable de manera remota; un primer transductor en comunicación con el ensamblaje de control, en donde el primer transductor es operable para medir una propiedad física y comunicar una señal al ensamblaje de control correspondiente a la propiedad física medida; un ensamblaje de válvula en comunicación con el ensamblaje de control; un ensamblaje de bomba en comunicación con el ensamblaje de control; y un depósito de fluido en comunicación con el ensamblaje de bomba, el ensamblaje de válvula, y la válvula de seguridad, en donde el ensamblaje de control es operable para accionar al ensamblaje de bomba para suministrar fluido a partir del depósito de fluido a la válvula de seguridad para accionar la válvula de seguridad a una posición abierta, y en donde el ensamblaje de control es operable para accionar al ensamblaje de válvula para regresar fluido a partir de la válvula de seguridad al depósito de fluido para accionar la válvula de seguridad a una posición cerrada .

2. El sistema de la reivindicación 1, comprendiendo además un alojamiento, en donde la válvula de control, los ensamblajes de bomba y el depósito de fluido se disponen en el aloj amiento .

3. El sistema de la reivindicación 2, en donde el alojamiento se acopla a un exterior de la válvula de seguridad.

4. El sistema de la reivindicación 1, comprendiendo además un sistema de computador en comunicación con el ensamblaje de control.

5. El sistema de la reivindicación 4, en donde el ensamblaje de control es operable para comunicar una señal al sistema de computador correspondiente a la propiedad física.

6. El sistema de la reivindicación 4, en donde el ensamblaje de control es operable para accionar al ensamblaje de válvula para regresar fluido a partir de la válvula de seguridad con base en una comparación de la propiedad física medida a una condición preestablecida programada en el ensamblaje de control.

7. El sistema de la reivindicación 6, en donde el sistema de control es programable de manera remota mediante el sistema de computador para modificar de manera remota la condición preestablecida.

8. El sistema de la reivindicación 6, en donde la propiedad física medida es una medición de presión, en donde la condición preestablecida es un rango de presión, y en donde el ensamblaje de control es operable para comparar si la medición de presión está dentro del rango de presión.

9. El sistema de la reivindicación 7, en donde el ensamblaje de control es operable para accionar automáticamente al ensamblaje de válvula para regresar fluido a partir de la válvula de seguridad cuando la medición de presión está por fuera del rango de presión.

10. El sistema de la reivindicación 1, comprendiendo además una fuente de potencia de energía solar para suministrar potencia a por lo menos uno de los ensamblajes de control y de bomba .

11. El sistema de la reivindicación 1, en donde la propiedad física incluye por lo menos una de presión, tasa de flujo, temperatura, volumen, material, campo magnético, longitud, ubicación, emisión, carga eléctrica, corriente eléctrica, y potencial eléctrico.

12. Un método para controlar una válvula de seguridad, comprendiendo : proporcionar un sistema de control operable de manera remota que está en comunicación con la válvula de seguridad; abrir la válvula de seguridad mediante suministrar fluido a partir del sistema de control a la válvula de seguridad; mantener la válvula de seguridad en una posición abierta mientras detecta una propiedad física y comunica una señal correspondiente a la propiedad física detectada al sistema de control; y automáticamente cerrar la válvula de seguridad mediante regresar al fluido a partir de la válvula de seguridad al sistema de control en respuesta a una comparación de la propiedad física detectada a una condición preestablecida.

13. El método de la reivindicación 12, comprendiendo además monitorizar la propiedad física medida en una ubicación remota del sistema de control y la válvula de seguridad.

14. El método de la reivindicación 12, comprendiendo además verificar una condición de operación de la válvula de seguridad mediante monitorizar la propiedad física medida.

15. El método de la reivindicación 12, comprendiendo además verificar una condición de operación del sistema de control mediante monitorizar la propiedad física medida.

16. El método de la reivindicación 12, comprendiendo además enviar una señal al ensamblaje de control para modificar la condición preestablecida mediante un sistema de computador.

17. El método de la reivindicación 12, comprendiendo además enviar una señal a partir del sistema de control a un sistema de computador indicando que la válvula de seguridad está en una posición cerrada.

18. El método de la reivindicación 12, comprendiendo además producir una alarma de que la válvula d.e seguridad está en una posición cerrada.

19. El método de la reivindicación 12, comprendiendo además producir potencia usando un ensamblaje de panel solar para potenciar al sistema de control.

20. El método de la reivindicación 12, en donde el fluido es fluido hidráulico y la válvula de seguridad es una válvula neumática.

21. El método de la reivindicación 12, en donde la propiedad física incluye por lo menos una de presión, tasa de flujo, temperatura, volumen, material, campo magnético, longitud, ubicación, emisión, carga eléctrica, corriente eléctrica, y potencial eléctrico.

22. Un método para controlar una válvula de seguridad, comprendiendo : proporcionar un sistema de control operable de manera remota que está en comunicación con la válvula de seguridad; abrir la válvula de seguridad mediante suministrar fluido a partir del sistema de control a la válvula de seguridad; y mantener la válvula de seguridad en una posición abierta mientras monitoriza un dispositivo en comunicación con el sistema de control.

23. El método de la reivindicación 22, en donde el dispositivo incluye por lo menos uno de un sensor de presión, un sensor de tasa de flujo, un sensor de detección de sulfuro de hidrógeno, un sensor de temperatura, un sensor magnético, un sensor de nivel, un sensor de potencia, un sensor guardián, un dispositivo de cierre de emergencia, y un dispositivo antiintrusión.

24. El método de la reivindicación 22, comprendiendo además comunicar una señal al sistema de control a partir de una ubicación remota, con ello dirigiendo al sistema de control para abrir la válvula de seguridad mediante regresar al fluido a partir de la válvula de seguridad al sistema de control.

25. El método de la reivindicación 22, comprendiendo además automáticamente cerrar la válvula de seguridad mediante regresar al fluido a partir de la válvula de seguridad al sistema de control en respuesta a recibir una señal a partir del dispositivo .

26. El método de la reivindicación 22, comprendiendo además comunicar una señal a partir del dispositivo al sistema de control, y comparar la señal a una condición preestablecida.

27. El método de la reivindicación 22, comprendiendo además programar una condición preestablecida en un microprocesador del sistema de control a partir de una ubicación remota.

28. El método de la reivindicación 22, comprendiendo además verificar una condición de operación de la válvula de seguridad mediante monitorizar una señal comunicada a partir del dispositivo al sistema de control.