NO20101787A1 - Undervanns akkumulator med forskjell i stempelareal - Google Patents

Undervanns akkumulator med forskjell i stempelareal Download PDF

Info

Publication number
NO20101787A1
NO20101787A1 NO20101787A NO20101787A NO20101787A1 NO 20101787 A1 NO20101787 A1 NO 20101787A1 NO 20101787 A NO20101787 A NO 20101787A NO 20101787 A NO20101787 A NO 20101787A NO 20101787 A1 NO20101787 A1 NO 20101787A1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
pressure
piston
hydraulic fluid
hydraulic
accumulator
Prior art date
Application number
NO20101787A
Other languages
English (en)
Inventor
Johnnie Kotrla
Mac Kennedy
Nathan Cooper
Original Assignee
Cameron Int Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cameron Int Corp filed Critical Cameron Int Corp
Publication of NO20101787A1 publication Critical patent/NO20101787A1/no

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02Surface sealing or packing
    • E21B33/03Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/035Well heads; Setting-up thereof specially adapted for underwater installations
    • E21B33/0355Control systems, e.g. hydraulic, pneumatic, electric, acoustic, for submerged well heads
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02Surface sealing or packing
    • E21B33/03Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/06Blow-out preventers, i.e. apparatus closing around a drill pipe, e.g. annular blow-out preventers
    • E21B33/064Blow-out preventers, i.e. apparatus closing around a drill pipe, e.g. annular blow-out preventers specially adapted for underwater well heads
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00Valve arrangements for boreholes or wells
    • E21B34/02Valve arrangements for boreholes or wells in well heads
    • E21B34/04Valve arrangements for boreholes or wells in well heads in underwater well heads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02Installations or systems with accumulators
    • F15B1/04Accumulators
    • F15B1/08Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor
    • F15B1/24Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor with rigid separating means, e.g. pistons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/006Compensation or avoidance of ambient pressure variation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/04Special measures taken in connection with the properties of the fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B3/00Intensifiers or fluid-pressure converters, e.g. pressure exchangers; Conveying pressure from one fluid system to another, without contact between the fluids
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02Surface sealing or packing
    • E21B33/03Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/035Well heads; Setting-up thereof specially adapted for underwater installations
    • E21B33/038Connectors used on well heads, e.g. for connecting blow-out preventer and riser
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2201/00Accumulators
    • F15B2201/20Accumulator cushioning means
    • F15B2201/205Accumulator cushioning means using gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2201/00Accumulators
    • F15B2201/30Accumulator separating means
    • F15B2201/31Accumulator separating means having rigid separating means, e.g. pistons

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

En akkumulator for en undervanns utblåsningssikringsenhet omfattende en utblåsningssikring omfatter et legeme. Legemet omfatter et hydraulikkfluidkammer og et gasskammer. Hydraulikkfluidkammeret har en mindre innvendig diameter enn gasskammeret. Akkumulatoren omfatter videre en hydraulikkfluidport i fluidkommunikasjon mellom hydraulikkfluidkammeret og utblåsningssikringen, et hydraulisk stempel glidbart og forseglende anordnet i hydraulikkfluidkammeret, og et ladestempel glidbart og forseglende anordnet i gasskammeret. En trykkport mottar trykk for å påføre en kraft på den motsatte siden av ladestempelet fra det hydrauliske stempelet.

Description

BAKGRUNN
[0001] Dypvannsakkumulatorer sørger for forsyning av trykksatt arbeidsfluid for styring og drift av undervannsutstyr, for eksempel ved hjelp av hydrauliske aktuatorer og motorer. Typisk undervannsutstyr kan omfatte, men er ikke begrenset til utblåsningssikringer (BOP'er) som stenger av brønnhullet for å sikre en olje- eller gassbrønn mot utilsiktede utslipp til miljøet, sluseventiler for regulering av strømning av olje eller gass til overflaten eller til andre steder under vann, eller hydraulisk aktiverte koblinger og tilsvarende anordninger.
[0002] Akkumulatorer er typisk inndelte trykkbeholdere med en gassandel og en hydraulikkfluidandel som virker etter et felles prinsipp. Prinsippet er å forlade gassandelen med en inert, tørr idealgass (vanligvis nitrogen eller helium) trykksatt til et trykk som er lik eller litt lavere enn det forventede minimumstrykket nødvendig for å betjene undervannsutstyret. Hydraulikkfluid vil så bli tilført (eller "ladet inn") i akkumulatoren i den atskilte hydraulikkfluidandelen, slik at trykket i den trykksatte gassen og hydraulikkfluidet økes til det maksimale driftstrykket for styresystemet. Forladingstrykket bestemmer trykket i den aller siste strømningen av fluid fra fluidsiden av akkumulatoren, og ladetrykket bestemmer trykket i den aller første strømningen av fluid fra fluidsiden av akkumulatoren. Fluidet som strømmer ut mellom den første og den siste strømningen vil være under et trykk mellom ladetrykket og forladingstrykket, avhengig av hastigheten og volumet til det som strømmer ut og omgivelsestemperaturen under utstrømningen. Hydraulikkfluidet som tilføres inn i akkumulatoren blir derfor lagret ved det maksimale driftstrykket til styresystemet inntil akkumulatoren blir tømt for å utføre hydraulisk arbeid.
[0003] Akkumulatorer finnes generelt i tre typer - blæretypen med en ballong-type blære for å skille gassen fra fluidet, stempeltypen med et stempel som glir opp og ned i en tetningsboring for å skille fluidet fra gassen, og flottørtypen med flottør som gir en delvis atskillelse av fluidet fra gassen og for å lukke en ventil når flottøren nærmer seg bunnen for å hindre lekkasje av forladingsgassen. En fjerde type akkumulator blir trykkompensert for vanndyp og legger forladingstrykket pluss trykket i det omkringliggende sjøvannet til arbeidsfluidet.
[0004] Forladingsgassen kan sies å tjene som en fjær som presses sammen når gassandelen er ved sitt laveste volum/høyeste trykk og frigjøres når gassandelen er ved sitt største volum/laveste trykk. Akkumulatorer blir typisk forladet på overflaten i fravær av hydrostatisk trykk, og deretter ladet med hydraulikkfluid på havbunnen underfullt hydrostatisk trykk. Forladingstrykket på overflaten begrenses av trykkinnestengningsevnen og strukturelle dimensjoneringsbegrensninger for akkumulatortanken under omgivelsestilstanden på overflaten. Likevel, etter hvert som akkumulatorer blir anvendt på dypere vann, reduseres effektiviteten til tradisjonelle akkumulatorer ettersom virkningen av hydrostatisk trykk gjør at gassen komprimeres, slik at det blir et gradvis mindre volum av gass til å lade hydraulikkfluidet. Gassandelen må følgelig være konsrtuert slik at gassen fortsatt forsyner nok kraft til å drive undervannsutstyret under virkningen av hydrostatisk trykk selv når hydraulikkfluidet nærmer seg utstrøming og gassandelen er ved sitt største volum/laveste trykk.
[0005] Som vist i figurene 1 og 2 kan akkumulatorer for eksempel være innlemmet som del av en undervanns BOP-stabelenhet 10 montert på en brønnhodeenhet 11 på havbunnen 12. BOP-stabelenheten 10 er koblet i serie mellom brønnhodeenheten 11 og en flytende rigg 14 via et undervanns stigerør 16. BOP-stabelenheten 10 sørger for kontroll overtrykket i bore-/formasjonsfluid i brønnhullet 13 i nødstilfeller dersom en plutselig trykkøkning skulle komme ut av formasjonen og inn i brønnhullet 13. BOP-stabelenheten hindrer således skade på den flytende riggen 14 og undervanns-stigerøret 16 som følge av fluidtrykk som kommer ut fra brønnhodet på havbunnen.
[0006] BOP-stabelenheten 10 omfatteren nedre marin BOP-stigerørpakke (LMRP
- Lower Marine Riser Package) 18 som kobler stigerøret 16 til en BOP-stabelpakke 20. BOP-stabelpakken 20 omfatter en ramme 22, BOP'er 23 og akkumulatorer 24 som kan anvendes for å forsyne reservehydraulikkfluidtrykk for å aktivere utblåsningssikringene 23. Akkumulatorene 24 er nestet inn i BOP-stabelpakken 20 for å maksimere den tilgjengelige plassen og holde vedlikeholdsveier åpne for arbeid på komponentene i BOP-stabelpakken 20. Den ledige plassen tilgjengelig for alle nødvendige komponenter i BOP-stabelpakken, så som fjernbetjente kjøretøy-(ROV)-paneler og installerte styremekanismer for ventiltrær samt beslektet utstyr har blitt stadig trangere som følge av det økende antallet av og størrelsen til akkumulatorene 24 for boreoperasjoner på større vanndyp. Avhengig av dypet til brønnhodeenheten 11 og utførelsen av utblåsningssikringene 23 må en rekke akkumulatorer 24 innlemmes på rammen
22, noe som tar opp verdifull plass på rammen 22 og øker vekten til BOP-stabelenheten 10.
[0007] Bruk av tradisjonelle akkumulatorer på ekstreme vanndyp krever store samlede akkumulatorvolumer, noe som øker den totale størrelsen og vekten til undervanns-utstyrsenhetene. Likevel blir offshore-rigger flyttet lenger og lenger ut til havs for å bore på stadig dypere vann. Som følge av det stadig økende driftsområdet er tradisjonelle akkumulatorer i ferd med å bli uhåndterlige med tanke på størrelse og plassering inne i eksisterende rammer. I noen tilfeller har det til og med vært antydet at det for å imøtekomme de økende kravene til det tradisjonelle akkumulatorsystemet kan være nødvendig å kjøre ned en egen undervanns skliramme i forbindelse med BOP-stabelen under vann for å tilveiebringe det påkrevede volumet nødvendig ved grensen for det maksimale vanndypet til BOP-stabelen. Med riggoperatører som legger stadig større vekt på å minimere størrelsen og vekten til boreutstyret for å redusere borekostnadene må størrelsen og vekten til alt boreutstyr optimeres.
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE
[0008] For en mer detaljert beskrivelse av utførelsesformene henvises nå til de følgende vedlagte tegningene:
[0009] Figur 1 er en skjematisk skisse av en undervanns BOP-stabelenhet som kobler en brønnhodeenhet til en flytende rigg ved hjelp av et undervanns stigerør;
[0010] Figur 2 er en perspektivskisse av en BOP-pakke i BOP-stabelenheten i figur 1;
[0011] Figur 3 er et tverrsnitt av en en akkumulator ifølge én utførelsesform av oppfinnelsen det kreves beskyttelse for; og
[0012] Figur 4 er et tverrsnitt av en akkumulator ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen det kreves beskyttelse for.
DETALJERT BESKRIVELSE AV UTFØRELSESFORMENE
[0013] I tegningene og i beskrivelsen som følger er like deler merket med samme referansenummer. Figurene i tegningene er ikke nødvendigvis målrette. Enkelte særtrekk ved oppfinnelsen kan være vist med overdrevet størrelse eller i en noe skjematisk form, og enkelte detaljer ved tradisjonelle elementer kan være utelatt for å gjøre forklaringen enklere og mer konsis. Foreliggende oppfinnelse kan realiseres i utførelsesformer av forskjellige typer. Konkrete utførelsesformer er beskrevet i detalj og vist i tegningene, idet det er underforstått at foreliggende oppfinnelse er å anse som en eksemplifisering av prinsippene i oppfinnelsen og ikke er ment for å begrense oppfinnelsen til det som er illustrert og beskrevet her. En skal være fullt klar over at det som er vist i utførelsesformene omtalt nedenfor kan anvendes alene eller i en hvilken som helst passende kombinasjon for å oppnå ønskede resultater. Enhver bruk av en hvilken som helst form av betegnelsene "forbinde", "gripe inn i", "danne inngrep med", "koble", "feste", eller hvilke som helst andre betegnelser som beskriver en vekselvirkning mellom elementer er ikke ment å begrense vekselvirkningen til direkte vekselvirkning mellom elementene, men vil også kunne omfatte indirekte vekselvirkning mellom de beskrevne elementene. De forskjellige trekkene angitt over, så vel som andre trekk og egenskaper beskrevet nærmere nedenfor, vil lett forstås av fagmannen etter lesning av den følgende detaljerte beskrivelsen av utførelsesformene, og ved å henvise til de vedlagte tegningene.
[0014] Etter hvert som akkumulatorer blir anvendt på stadig dypere vann reduseres effektiviteten til tradisjonelle akkumulatorer ettersom virkningen av eksternt hydrostatisk trykk endrer kravet til nedstrømstrykket for å betjene undervannsutstyr. For fullt ut å forstå de ytelsestrekkene til undervanns styresystemer som anvender akkumulatorer, er det nødvendig med en gjennomgående forståelse av forskjellen mellom absolutt trykk (bar, psia) og differensialrykk (bar, psid eller psig (gauge)). En akkumulators maksimale trykkmerking henviser alltid til differensialtrykket, eller forskjellen mellom trykket inne i akkumulatoren og trykket utenfor akkumulatoren. På overflaten er det atmosfæriske trykket på 1,03 bar (14,92 psi) ubetydelig og blir ofte sett bort i fra. På havbunnen, imidlertid, på ethvert dyp som overstiger 152,40 meter (500 fot), må dette kompenseres for for å få til en korrekt aktivering av hydraulisk betjente maskiner så som BOP'er, ventiler og koblinger. Siden utløpsportene fra alle hydrauliske undervannsaktuatorer er utsatt for det fulle hydrostatiske trykket, må innløpsportene eksponeres for sitt normale driftstrykk pluss det hydrostatiske trykket for at aktuatoren skal kunne yte som forventet. For en undervannsakkumulator vil det hydrostatiske trykket, i realiteten, redusere forladingstrykket, sett fra et differensialtrykk-perspektiv, mens undervanns-ladetrykket automatisk kompenserer for hydrostatisk trykk fordi ladelinjen nødvendigvis blir strukket fra overflaten til havbunnen og dermed oppveier for det naturlige hydrostatiske trykket inne i den hydrauliske matelinjen.
[0015] For eksempel gir akkumulatorer på overflaten typisk arbeidsfluidet et maksimalt trykk på 206,8 bar (3000 psid) (styresystemets maksimale trykk) mens de anvender akkumulatorer merket for et maksimumstrykk på 344,7 bar (5000 psid) og forladet på overflaten til 68,9 bar (1000 psid) (for å bestemme det laveste driftstrykket), og ladet til 206,8 bar (3000 psid) med hydraulikkfluid (for å bestemme det maksimale driftstrykket). Under 305 meter (1000 fot) av sjøvann er det hydrostatiske trykket omtrent 32 bar (465 psia). For at en akkumulator skal kunne forsyne 206,8 bar (3000 psid) ved et dyp på 305 meter, med det samme minimumstrykket på 68,9 bar (1000 psi) (forladet), må det i virkeligheten forlades til 68,9 bar (1000 psi) pluss 32 bar (465 psi), eller 101 bar (1465 psi), og så ladet med fluid under et trykk på 238,9 bar (3465 psi).
[0016] For å oppnå de samme driftsparametrene ved et vanndyp på 3050 meter., er det hydrostatiske trykket 320,6 bar (4650 psia), slik at forladingen på overflaten vil måtte være 68,9 bar (1000 psid) pluss 320,6 bar (4650 psid), eller 389,5 bar (5650 psid) (hydrostatisk trykk er alltid "absolutt", mens akkumulatortrykk alltid er et "trykkdifferensial"). Dette ville bety at forladingen vil overstige det maksimale arbeidstrykket til en akkumulator merket for 344,7 bar (5000 psi). Følgelig vil en kraftigere akkumulator som er i stand til å tåle forladingen på 389,5 bar (5650 psid) være nødvendig. Da, når akkumulatoren har nådd havbunnen ved 3050 meter, vil det hydrostatiske trykket på 320,6 bar (4650 psia) "utlikne" forladingstrykket til de opprinnelige 1000 psid (5650-4650=1000). Deretter kan akkumulatoren bli matet med 206,8 bar (3000 psid) fra overflaten for å klargjøre den for drift.
[0017] Som kan sees fra eksemplene over er det en tendens mot stadig høyere trykkmerking for akkumulatorer som anvendes under vann ettersom vanndypet hvor utstyret brukes øker. Videre forsterkes denne tendensen ytterligere dersom forladings- eller driftstrykk anvendt i eksemplene over må økes, for eksempel et forladingstrykk på 172,4 bar (2500 psid) for å sette en BOP i stand til å skjære over spesifikk dimensjonerte borerør, eller dersom et styresystem merket for 344,7 bar (5000 psid) anvendes. I dette eksempelet ville forladingen være 172,4 bar
(2500 psid) pluss de hydrostatiske 320,6 bar (4650 psia), hvilket gir et nødvendig forladingstrykk på overflaten på 493 bar (7150 psid). Som en vil kunne forvente er akkumulatorer med et høyere merket arbeidstrykk (f.eks. større veggtykkelse, sterkere skall- og frontmateriale, etc.) dyrere enn like store akkumulatorer med lavere arbeidstrykkmerking. Følgelig er forladingsrykket på overflaten et viktig moment ved bestemmelse av det maksimale arbeidstrykket (og dermed kostnadene) til akkumulatorer som anvendes under vann.
[0018] Historisk har stempelakkumulatorer hatt det samme stempelarealet for både gassiden og fluidsiden. Én eller flere utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse anvender en stempelakkumulator som har et større gassareal (større stempel) enn arealet til fluidstempelet. Siden fluidenden reagerer på kraften som påføres det av gasstempelet, og ikke trykket på gasstempelet, resulterer den mekaniske fordelen til det større gasstempelet i et lavere nødvendig forladingstrykk for en akkumulator med en gitt størrelse.
[0019] Dersom for eksempel forholdet mellom stempelarealene er 2:1 (i fordel gassiden), vil forladingstrykket for en gitt akkumulatoranvendelse bare være halvparten av det som er nødvendig for en like stor akkumulator med like store stempelarealer. Tilbake til vårt opprinnelige eksempel med et vanndyp på 3050 meter med et minimum trykkrav på 172,4 bar (2500 psid), kan den opprinnelige forladringen på 493 bar (7150 psid) halveres ved å anvende en differensialareal-akkumulator med et 2:1 arealforhold.
[0020] I figur 3 omfatter en akkumulator 300 et akkumulatorlegeme 301 med en hydraulikkfluidandel 304 og en ladefluidandel 309. Hydraulikkfluidandelen 304 danner delvis et hydraulikkfluidkammer 305 og ladefluidandelen 309 danner delvis et forladingsgasskammer 310. Et endedeksel 330 med en hydraulikkfluidport 335 tetter av enden av hydraulikkfluidandelen 304 ved den ene enden av akkumulatoren 300. Et annet endedeksel 340 med en hydrostatisk trykkport 345 tetter av enden av ladefluidandelen 309 ved den andre enden av akkumulatoren 300.
[0021] Et hydraulisk stempel 315 er glidbart og forseglende anordnet i hydraulikkfluidandelen 304. Hydraulikkfluidkammeret 305 er definert i hydraulikkfluidandelen 304 mellom det hydrauliske stempelet 315 og endedekselet 330. Et ladestempel 320 er glidbart og forseglende anordnet i ladefluidandelen 309. Forladingsgasskammeret 310 er definert i ladefluidandelen 309 mellom ladestempelet 320 og det hydrauliske stempelet 315.
[0022] På overflaten, før installasjon på havbunnen, blir en forladingsgass, så som nitrogen eller helium, forsynt inn i forladingsgasskammeret 310 og trykksatt i henhold til forbestemte beregninger for dyp, minimum driftstrykk og driftstemperatur der akkumulatoren vil bli anvendt. En forladingstrykkport 311 kan for eksempel være dannet på siden av akkumulatorelegemet 301 eller i ladestempelet 320. Under trykksetting av forladingsgasskammeret 310 beveger det hydrauliske stempelet 315 seg mot endedekselet 330.1 én utførelsesform kan trykkporten 345 bli forladet med forladingsgass, i stedet for eller i tillegg til forladingsgassen gjennom forladingstrykkporten 311. Etter utplassering på havbunnen blir hydraulikkfluid pumpet inn i hydraulikkfluidkammeret 305, som beveger det hydrauliske stempelet 315 mot den motsatte enden av hydraulikkfluidandelen 304 inntil det går i kontakt med en skulder 316. Hydraulikkfluidet kan være et hvilken som helst passende hydraulikkfluid, og vil også kunne omfatte ytelsesøkende tilsetninger så som et smøremiddel. Akkumulatoren 300 er da fyllt helt opp og klar til å forsyne trykksatt hydraulikkfluid for å betjene utstyret på BOP-stabelen.
[0023] I normal drift er kraften fra forladingsgassen som virker mot det hydrauliske stempelet 315 tilstrekkelig til å betjene undervannsutstyret med hydraulikkfluidet lagret i hydraulikkfluidkammeret 305. Dersom imidlertid ytterligere kraft er nødvendig, omfatter akkumulatoren 300 videre en ventil 350 som kommuniserer det hydrostatiske omgivelsestrykket gjennom porten 345 når den er åpen. Dette hydrostatiske trykket virker mot ladestempelet 320 og øker trykket inne i forladingsgasskammeret 310. Det økte trykket i forladingsgassen virker i sin tur mot det hydrauliske stempelet 315 og øker trykket i hydraulikkfluidet. Etter tvert som hydraulikkfluid blir presset ut av hydraulikkfluidkammeret 305 som følge av bevegelsen av det hydrauliske stempelet 315, vil ladestempelet 320 bevege seg i samme retning mens det hydrostatiske trykket fortsatt virker mot ladestempelet 320. Fordi hydrostatisk trykk virker mot ladestempelet 320 vil den effektive økningen av trykket i hydraulikkfluidet øke proporsjonalt med forskjellen i stemplenes diametre, noe som gir en multipliserende virkning av det hydrostatiske trykket på det hydrauliske stempelet 315. Det hydrostatiske trykket gir en økning i kraften som virker på undervannsutstyret, så som hydrauliske veddere i en utblåsningssikring, noe som kan være nyttig i et nødstilfelle. Når de hydrauliske vedderne lukker og hydraulikkfluidet forlater akkumulatoren 300, vil sjøvann strømme inn i akkumulatoren og påføre det konstante hydrostatiske trykket. Kraften som påføres av de hydrauliske vedderne holder seg således konstant mellom fullt åpen åpen og fullt lukket posisjon.
[0024] Nå med henvisning til figur 4 er en annen akkumulator 400 vist som deler mange av de samme komponenter som akkumulatoren 300 vist i figur 3.1 akkumulatoren i figur 4 er imidlertid det hydrauliske stempelet 315 forlenget slik at det danner et stempellegeme 401 som omfatter en hydraulikkdiameterandel 402 og en ladediameterandel 403. Hydraulikkdiameterandelen 402 danner glidende og foreglende inngrep med innsiden av hydraulikkfluidandelen 304 av akkumulatorlegemet 301, og ladediameterandelen 403 danner glidende og forseglende inngrep med innsiden av ladefluidandelen 309 av akkumulatorlegemet 301. Selv om det er vist som et massivt stempellegeme, vil fagmannen forstå at stempellegemet 401 kan være i ett enkelt hult stykke eller en hvilken som helst sammenstilling av sylindre som resulterer i en mekanisk forbindelse mellom hydraulikkdiameterandelen 402 og ladediameterandelen 403.
[0025] Hydraulikkfluidkammeret 305 er delvis avgrenset av hydraulikkfluidandelen 402 av stempellegemet 401 og endedekselet 330. Et bufferkammer 405 er definert som ringrommet mellom den utvendige diameteren til stempellegemet 401 og den innvendige diameteren til ladefluidandelen 309 av akkumulatorlegemet 301. På overflaten, før installasjon på havbunnen, blir forladingsgassen forsynt inn i forladingsgasskammeret 310 avgrenset mellom ladestempelet 320 og ladediameterandelen 403 av stempellegemet 401 og trykksatt i henhold til et forbestemt driftsdyp og -trykk. Som vist er ladediameterandelen 403 av stempellegemet 401 større enn hydraulikkdiameterandelen 402. Det nødvendige forladingstrykket kan således reduseres proporsjonalt med forskjellen i effektivt stempelareal mellom de to andelene av stempellegemet 401.
[0026] Trykket i forladingsgasskammeret 310 på overflaten gjør at stempellegemet 401 beveger seg mot endedekselet 330, noe som reduserer størrelsen til bufferkammeret 405. Fluid, så som luft, inneholdt i bufferkammeret 405 kan bli luftet ut gjennom porten 410. Dersom porten 410 er lukket etter at stempellegemet 401 har vandret helt inn mot endedekselet 330, vil bufferkammeret 405 inneholde et vakuum når hydraulikkfluidkammeret 305 er fylt med hydraulikkfluid på havbunnen. Ved at en har et vakuum vil ingenting av trykket i forladingsgasskammeret 310 bli utliknet av bufferkammeret 405. Dersom luft i bufferkammeret 405 ikke blir luftet ut, vil aktivering av stempellegemet 401 komprimere luften i bufferkammeret 405 og dermed sørge for utlikning av trykket i forladingsgassen.
[0027] I normal drift er kraften fra forladingsgassen som virker mot det hydrauliske stempelet 315 tilstrekkelig til å betjene undervannsutstyret med hydraulikkfluidet lagret i hydraulikkfluidkammeret 305. Dersom imidlertid ytterligere kraft er nødvendig, omfatter akkumulatoren 300 videre en ventil 350 som kommuniserer hydrostatisk omgivelsestrykk gjennom porten 345 når den er åpen. Dette hydrostatiske trykket virker mot ladestempelet 320 og øker trykket inne i forladingsgasskammeret 310. Det økte trykket i forladingsgassen virker i sin tur mot ladediameterandelen 403 av stempellegemet 401 og øker trykket i hydraulikkfluidet. Når hydraulikkfluid blir presset ut av hydraulikkfluidkammeret 305 gjennom bevegelse av hydraulikkdiameterandelen 402 av stempellegemet 401, vil stempellegemet 401 bevege seg i samme retning mens det hydrostatiske trykket fortsatt virker mot ladediameterandelen 403 av stempellegemet 401. Fordi hydrostatisk trykk virker mot ladediameterandelen av stempellegemet 401 via ladestempelet 320, vil den effektive økningen i trykket i hydraulikkfluidet øke proporsjonalt med forskjellen i stempeldiametre, hvilket tillegger en multipliserende effekt til det hydrostatisk trykket på hydraulikkdiameterandelen 402 av stempellegemet 401. Det hydrostatiske trykket fører til en økning i kraften som virker på undervannsutstyret, så som hydrauliske veddere i en utblåsningssikring, noe som kan være nyttig i et nødstilfelle. Når de hydrauliske vedderne lukker og hydraulikkfluidet forlater akkumulatoren 300, vil sjøvann strømme inn i akkumulatoren og påføre det konstante hydrostatiske trykket. Kraften som påføres av de hydrauliske vedderne holder seg således konstant mellom fullt åpen og fullt lukket posisjon.
[0028] Selv om konkrete utførelsesformer er vist og beskrevet, kan fagmannen foreta endringer uten å fjerne seg fra idéen til eller prinsippene i denne oppfinnelsen. De beskrevne utførelsesformene er kun eksempler, og er ikke begrensende. Mange variasjoner og modifikasjoner er mulige og er innenfor oppfinnelsens ramme. Følgelig er ikke patentvernets omfang begrenset til de beskrevne utførelsesformene, men begrenses kun av de følgende kravene, hvis ramme skal omfatte alle ekvivalenter av gjenstanden for kravene.

Claims (5)

1. Akkumulator for en undervanns utblåsningssikringsenhet omfattende en utblåsningssikring, omfattende: et legeme omfattende et hydraulikkfluidkammer og et gasskammer, der hydraulikkfluidkammeret har en mindre innvendig diameter enn gasskammeret; en hydraulikkfluidport i fluidkommunikasjon mellom hydraulikkfluidkammeret og utblåsningssikringen; et hydraulisk stempel glidbart og forseglende anordnet i hydraulikkfluidkammeret; et ladestempel glidbart og forseglende anordnet i gasskammeret; og en trykkport for å motta trykk for å påføre en kraft på den motsatte siden av ladestempelet fra det hydrauliske stempelet.
2. Akkumulator ifølge krav 1, der det hydrauliske stempelet og ladestempelet er atskillbare slik at de danner et forladingsvolum som kan trykksettes av en forladingsgass som befinner seg mellom det hydrauliske stempelet og ladestempelet.
3. Akkumulator ifølge krav 2, der trykkporten mottar omgivelsestrykk for å påføre en kraft på den motsatte siden av ladestempelet fra forladingsvolumet.
4. Akkumulator ifølge krav 3, videre omfattende: en ventil som selektivt styrer eksponeringen av trykkporten for omgivelsestrykket.
5. Akkumulator ifølge krav 1, der det hydrauliske stempelet omfatter en andel med liten diameter glidbart og forseglende anordnet i hydraulikkfluidkammeret og koblet til en andel med større diameter glidbart og forseglende anordnet i gasskammeret.
NO20101787A 2008-08-04 2010-12-22 Undervanns akkumulator med forskjell i stempelareal NO20101787A1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US8602908P 2008-08-04 2008-08-04
PCT/US2009/052709 WO2010017200A2 (en) 2008-08-04 2009-08-04 Subsea differential-area accumulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO20101787A1 true NO20101787A1 (no) 2011-02-07

Family

ID=41664167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20101787A NO20101787A1 (no) 2008-08-04 2010-12-22 Undervanns akkumulator med forskjell i stempelareal

Country Status (5)

Country Link
US (2) US8833465B2 (no)
BR (1) BRPI0916907A2 (no)
GB (2) GB2490984B (no)
NO (1) NO20101787A1 (no)
WO (1) WO2010017200A2 (no)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010101668A1 (en) * 2009-03-06 2010-09-10 Cameron International Corporation Multi-pressure flange connection
US9157293B2 (en) 2010-05-06 2015-10-13 Cameron International Corporation Tunable floating seal insert
DE102011009276A1 (de) * 2011-01-25 2012-07-26 Hydac Technology Gmbh Vorrichtung zum Übertragen eines hydraulischen Arbeitsdruckes in einer Druckflüssigkeit zur Druckbetätigung hydraulischer Einrichtungen von Tiefseeanlagen
GB2488812A (en) * 2011-03-09 2012-09-12 Subsea 7 Ltd Subsea dual pump system with automatic selective control
EP2702242A2 (en) * 2011-04-26 2014-03-05 BP Corporation North America Inc. Subsea accumulator system
US8978766B2 (en) * 2011-09-13 2015-03-17 Schlumberger Technology Corporation Temperature compensated accumulator
EP2893129B1 (en) * 2012-08-24 2018-10-10 FMC Technologies, Inc. Retrieval of subsea production and processing equipment
WO2014036430A2 (en) * 2012-09-01 2014-03-06 Foro Energy, Inc. Reduced mechanical energy well control systems and methods of use
SG10201803615XA (en) * 2013-10-30 2018-06-28 Transocean Sedco Forex Ventures Ltd Prevention of gas hydrates formation in bop fluids in deep water operations
US9574557B2 (en) * 2014-07-24 2017-02-21 Oceaneering International, Inc. Subsea pressure compensating pump apparatus
US10408641B2 (en) 2014-10-30 2019-09-10 Cameron International Corporation Measurement system
US20160245036A1 (en) * 2015-02-25 2016-08-25 Oceaneering International, Inc. Subsea actuator remediation tool
US9822604B2 (en) * 2015-11-25 2017-11-21 Cameron International Corporation Pressure variance systems for subsea fluid injection
GB2552763B (en) 2016-05-25 2021-06-02 Baker Hughes Energy Tech Uk Limited Actuator assist apparatus, actuator system and method
GB2573121B (en) * 2018-04-24 2020-09-30 Subsea 7 Norway As Injecting fluid into a hydrocarbon production line or processing system
US11441579B2 (en) * 2018-08-17 2022-09-13 Schlumberger Technology Corporation Accumulator system
NO344544B1 (en) 2018-11-22 2020-01-27 Kongsberg Maritime CM AS Multi ratio accumulator system.
US11761284B2 (en) * 2021-07-26 2023-09-19 Benton Frederick Baugh Method for BOP stack structure
WO2023178014A1 (en) * 2022-03-14 2023-09-21 Schlumberger Technology Corporation Electrical accumulator system with internal transfer barrier

Family Cites Families (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2790462A (en) * 1953-02-18 1957-04-30 Electrol Inc Accumulators
US3487228A (en) * 1967-04-17 1969-12-30 Bernard Kriegel Power generating system
US3436914A (en) * 1967-05-29 1969-04-08 Us Navy Hydrostatic energy accumulator
USRE28177E (en) * 1968-02-01 1974-10-01 Vehicle braking system
US3614111A (en) * 1969-10-23 1971-10-19 John Regan Tool joint stripping stationary blowout preventer with a retrievable packing insert
FR2080183A5 (no) * 1970-02-25 1971-11-12 Inst Francais Du Petrole
US3677001A (en) * 1970-05-04 1972-07-18 Exxon Production Research Co Submerged hydraulic system
US3987708A (en) * 1975-03-10 1976-10-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Depth insensitive accumulator for undersea hydraulic systems
US3984990A (en) * 1975-06-09 1976-10-12 Regan Offshore International, Inc. Support means for a well riser or the like
US4112687A (en) * 1975-09-16 1978-09-12 William Paul Dixon Power source for subsea oil wells
US4095421A (en) * 1976-01-26 1978-06-20 Chevron Research Company Subsea energy power supply
US4145959A (en) * 1977-02-23 1979-03-27 Teledyne Mccormick Selph, An Operating Division Of Teledyne Industries, Inc. Constant speed actuator
US4187682A (en) * 1979-01-02 1980-02-12 The Boeing Company Constant pressure hydraulic accumulator
US4294284A (en) * 1979-11-13 1981-10-13 Smith International, Inc. Fail-safe, non-pressure locking gate valve
US4811558A (en) * 1981-10-13 1989-03-14 Baugh Benton F System and method for providing compressed gas
US4777800A (en) * 1984-03-05 1988-10-18 Vetco Gray Inc. Static head charged hydraulic accumulator
US4649704A (en) * 1984-12-24 1987-03-17 Shell Offshore Inc. Subsea power fluid accumulator
IT1187318B (it) * 1985-02-22 1987-12-23 Franco Zanarini Compressore volumetrico alternato ad azionamento idraulico
WO1989001568A1 (en) * 1987-08-12 1989-02-23 Avl Gesellschaft Für Verbrennungskraftmaschinen Un Process and device for introducing fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine
US4923005A (en) * 1989-01-05 1990-05-08 Otis Engineering Corporation System for handling reeled tubing
JP2963471B2 (ja) * 1989-08-23 1999-10-18 株式会社シヨーワ 車両用油圧緩衝器のセルフポンプ式車高調整装置
US5807083A (en) * 1996-03-27 1998-09-15 Tomoiu; Constantin High pressure gas compressor
US6125938A (en) * 1997-08-08 2000-10-03 Halliburton Energy Services, Inc. Control module system for subterranean well
US5919361A (en) * 1997-12-17 1999-07-06 Uop Llc Spring-loaded hydraulically active liquid chromatography column
JP2000018305A (ja) * 1998-06-30 2000-01-18 Tokico Ltd 油圧緩衝器
GB9912233D0 (en) * 1998-12-04 1999-07-28 British Gas Plc Hydrualically driven compressor
US6202753B1 (en) * 1998-12-21 2001-03-20 Benton F. Baugh Subsea accumulator and method of operation of same
NO309737B1 (no) * 1999-09-30 2001-03-19 Kongsberg Offshore As Anordning ved et undervannssystem til styring av en hydraulikkaktuator og et system med en sådan anordning
BR0110797A (pt) * 2000-05-15 2004-01-06 Cooper Cameron Corp Sistema de controle automático de recuo de tubo ascendente e método
US6418970B1 (en) * 2000-10-24 2002-07-16 Noble Drilling Corporation Accumulator apparatus, system and method
GB0101259D0 (en) * 2001-01-18 2001-02-28 Wellserv Plc Apparatus and method
GB2373546A (en) * 2001-03-19 2002-09-25 Abb Offshore Systems Ltd Apparatus for pressurising a hydraulic accumulator
US7108006B2 (en) * 2001-08-24 2006-09-19 Vetco Gray Inc. Subsea actuator assemblies and methods for extending the water depth capabilities of subsea actuator assemblies
US6966367B2 (en) * 2002-01-08 2005-11-22 Weatherford/Lamb, Inc. Methods and apparatus for drilling with a multiphase pump
US6834680B2 (en) * 2002-12-09 2004-12-28 Benton F. Baugh Method of purging liquids from piston accumulators
US7780852B2 (en) * 2003-07-24 2010-08-24 Effusion Dynamics, Llc Method for converting kinetic energy of gases or liquids to useful energy, force and work
US20050022996A1 (en) * 2003-08-01 2005-02-03 Baugh Benton F. Temperature compensation of deepwater accumulators
US20050074296A1 (en) * 2003-10-15 2005-04-07 Mccarty Jeffery Kirk Hydro-pneumatic tensioner with stiffness altering secondary accumulator
US20090127482A1 (en) * 2004-11-04 2009-05-21 Anthony Stephen Bamford Hydraulic rams
US7735563B2 (en) * 2005-03-10 2010-06-15 Hydril Usa Manufacturing Llc Pressure driven pumping system
US7424917B2 (en) * 2005-03-23 2008-09-16 Varco I/P, Inc. Subsea pressure compensation system
NO326166B1 (no) * 2005-07-18 2008-10-13 Siem Wis As Trykkakkumulator for a etablere nodvendig kraft til a betjene og operere eksternt utstyr, samt anvendelase derav
US7628207B2 (en) * 2006-04-18 2009-12-08 Schlumberger Technology Corporation Accumulator for subsea equipment
US7520129B2 (en) * 2006-11-07 2009-04-21 Varco I/P, Inc. Subsea pressure accumulator systems
US7926501B2 (en) * 2007-02-07 2011-04-19 National Oilwell Varco L.P. Subsea pressure systems for fluid recovery
US7329070B1 (en) 2007-03-30 2008-02-12 Atp Oil & Gas Corporation Ram-type tensioner assembly with accumulators
US7934561B2 (en) * 2007-04-10 2011-05-03 Intermoor, Inc. Depth compensated subsea passive heave compensator
EP2466151A1 (en) * 2007-09-10 2012-06-20 Cameron International Corporation Pressure-compensated accumulator bottle
US7802426B2 (en) * 2008-06-09 2010-09-28 Sustainx, Inc. System and method for rapid isothermal gas expansion and compression for energy storage
US8225606B2 (en) * 2008-04-09 2012-07-24 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using rapid isothermal gas expansion and compression
US8448433B2 (en) * 2008-04-09 2013-05-28 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using gas expansion and compression
BRPI0823293A2 (pt) * 2008-12-05 2015-06-23 Moog Inc Atuador de dois estagios
US8602109B2 (en) * 2008-12-18 2013-12-10 Hydril Usa Manufacturing Llc Subsea force generating device and method
GB2485660B (en) * 2009-05-04 2012-08-08 Schlumberger Holdings Subsea control system
US8181704B2 (en) * 2010-09-16 2012-05-22 Vetco Gray Inc. Riser emergency disconnect control system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010017200A2 (en) 2010-02-11
GB201200131D0 (en) 2012-02-15
US8833465B2 (en) 2014-09-16
WO2010017200A3 (en) 2010-05-06
GB201103113D0 (en) 2011-04-06
US9303479B2 (en) 2016-04-05
US20110147002A1 (en) 2011-06-23
GB2476185A (en) 2011-06-15
GB2490984B (en) 2013-03-13
US20150101822A1 (en) 2015-04-16
BRPI0916907A2 (pt) 2019-09-24
GB2476185B (en) 2012-07-11
GB2490984A (en) 2012-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO20101787A1 (no) Undervanns akkumulator med forskjell i stempelareal
US7926501B2 (en) Subsea pressure systems for fluid recovery
EP2082114B1 (en) An underwater apparatus for operating underwater equipment
US8220773B2 (en) Rechargeable subsea force generating device and method
CA2686730C (en) Subsea force generating device and method
AU2011253743B2 (en) Rechargeable system for subsea force generating device and method
NO340228B1 (no) Styringssystem som er minimalt sensitivt for hydrostatisk trykk i styringsledening.
NO20131698A1 (no) En dobbel ventilblokk og aktuatorsammenstilling som inkluderer den samme
NO20161358A1 (no) Anordning for regulering av trykk
NO20140279A1 (no) Lastdelingspakning for utblåsningssikringer med lukkehode
US6834680B2 (en) Method of purging liquids from piston accumulators
US20160108934A1 (en) Propellant driven accumulator
NO20121303A1 (no) Fremgangsmater og systemer for elektriske piezo-undervannspumper
WO2015164314A1 (en) Subsea accumulator
NO345268B1 (no) Ringformet sikkerhetsventilanordning mot utblåsing, åpningskammertopp, og fremgangsmåte ved hindring av deformasjon av en åpningskammertopp.
NO20161650A1 (en) Subsea force generating device and method

Legal Events

Date Code Title Description
FC2A Withdrawal, rejection or dismissal of laid open patent application