海底蓄能器系统的制作方法

海底蓄能器系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种海底蓄能器系统的实施例。该系统包括海底滑橇结构；预充注流体蓄能器，其被安装在海底滑橇结构中，并且被流体地联接到滑橇结构中的流动管线；以及，海底装置，其被联接到流动管线以从预充注流体蓄能器接收液压流体动力。该系统可包括填充端口，其具有可释放的连接以独立于滑橇结构而与液压流体供应装置选择性地联接。某些实施例可包括：海底泵，其作为预充注的替代，用于将加压流体输送到蓄能器中的活塞；和多个蓄能器，用于混合流体或者依次排出流体。
【专利说明】海底蓄能器系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求在2011年4月26日提交的名称是“Subsea Accumulator System (海底蓄能器系统)”的临时专利申请61/479，308的优先权。
【背景技术】
[0003]在海上钻井操作中，防喷器(BOP)被安装于海床处的井口上，并且下部海底立管总成(LMRP)被安装到Β0Ρ。此外，钻井立管从LMRP上端处的柔性接头延伸到海面处的钻井船只或钻井装置。然后，钻柱从钻井装置通过钻井立管、LMRP和BOP被悬挂于井眼中。阻流线和压井线也从钻井装置被悬挂并联接到Β0Ρ，通常作为钻井立管组件的一部分。在钻井操作期间，钻井流体或泥浆通过钻柱被输送，并且被向上返回到在钻柱与给井眼加衬的套管之间的环空。
[0004]在从海上井采集油气时，井口被用于海床处并且烃类从井口通过管状开采立管流到水面，在水面处，在位于平台或其它船只上的接收设施中收集流体。通常，经由安装于井口、立管上和在水面处的接收设施中的一系列阀来控制烃类的流动。有时，可安装从井口到接收设施的暂时流动管线。
[0005]尽管海床可在水面下方5000-7000英尺或更深处并且包括超过2000p.s.1.的压力，然而在海底井口和井眼的内侧需要许多不同类型的设备和工具来支持钻井操作、开采操作或补救操作，例如如果存在井喷，或者由于过量压力所造成的流动管线或阀失效。由于深度和压力，在这样的深度下实施维修需要由深潜遥控潜水器(R0V)来操作设备和工具，该遥控潜水器基本上是由水面船只中的操作者控制的机器人。根据这样的距离控制潜水器并且使用ROV操作、维修和/或替换设备和工具是困难且耗时的任务。因此，需要以有效方式来操作这样的设备和工具。因此，在本领域存在对于对海底和井下设备和工具提供大的动力源，特别是液压动力的系统和方法的需要。

【发明内容】

[0006]本发明公开了一种海底蓄能器系统的实施例。在一些实施例中，海底蓄能器系统包括:海底滑橇结构；预充注流体蓄能器，其被安装于海底滑橇结构中并且流体地联接到滑橇结构中的流动管线；以及海底装置，其被联接到流动管线以从预充注流体蓄能器接收液压流体动力。流体蓄能器可包括在接收预充注流体的第一侧与接收液压流体的第二侧之间的内部分隔构件，并且内部分隔构件可以是活塞。该系统可包括填充端口，该填充端口具有可释放的连接部以与独立于滑橇结构的液压流体供应装置选择性地联接。
[0007]在一些实施例中，该系统可包括流体地联接到流动管线的第一组多个预充注流体蓄能器。第一预充注流体蓄能器被构造成接收第一流体，并且第二预充注流体蓄能器被构造成接收第二流体。第一预充注流体蓄能器和第二预充注蓄能器可被致动以基本上同时排出第一流体和第二流体，并且在流动管线中混合第一流体与第二流体。第一预充注流体蓄能器和第二预充注流体蓄能器可被致动以通过流动管线依次地排出第一流体和第二流体。海底滑橇结构可以是独立的并且与BOP分隔开。
[0008]在一些实施例中，一种海底蓄能器系统包括海底滑橇结构，海底滑橇结构包括着落装置、控制面板和流体输送流动管线，安装于海底滑橇结构中的液压流体蓄能器，其中，液压流体蓄能器包括:内部活塞，该内部活塞分隔预充注流体腔室与联接到流体输送流动管线的液压流体腔室；海底装置，其被联接到流体输送流动管线以从液压流体蓄能器的液压流体腔室接收液压流体；以及阀，其被联接到输送流动管线内中以控制向海底装置输送的液压流体的流率。
[0009]在一些实施例中，一种向海底系统提供液压流体动力的方法包括:在海底井口附近部署蓄能器滑橇结构；将海底装置联接到滑橇结构中的输送流动管线的出口 ；以及使海底装置暴露到预充注液压流体蓄能器以通过输送流动管线向海底装置输送液压流体。该方法可进一步包括:在海面处预充注到蓄能器到第一预定压力。该方法可进一步包括:利用液压流体来加载预充注蓄能器，直到到达第二预定压力。该方法可进一步包括:在流体蓄能器中移动活塞以通过允许预充注流体膨胀来输送液压流体。该方法可进一步包括:将液压流体供应装置连接到联接到输送流动管线中的填充端口，和使用液压流体供应装置来再供应流体蓄能器的液压流体腔室。该方法可进一步包括:使液压流体供应装置与填充端口断开连接，将滑橇结构移动到海底井口附近的另一个位置；以及将液压流体供应装置再连接到填充端口。
[0010]在一些实施例中，一种海底蓄能器系统包括:海底滑橇结构；安装于海底滑橇结构中的第一流体蓄能器，该第一流体蓄能器包括第一活塞，该第一活塞具有第一侧和包含第一流体的第二侧；安装于海底滑橇结构中的第二流体蓄能器，该第二流体蓄能器包括第二活塞，该第二活塞具有第一侧和包含第二流体的第二侧；海底装置，其被流体地联接到滑橇结构中的流动管线，流动管线被流体地联接到第一活塞和第二活塞的第二侧，并且其中，流动管线被构造成从第一流体蓄能器和第二流体蓄能器接收第一流体和第二流体。该系统可包括联接到第一流体蓄能器和第二流体蓄能器中的至少一个的海底泵，其中，海底泵被联接到蓄能器活塞的第一侧以将第一流体和第二流体中的至少一个加压。第一流体蓄能器和第二流体蓄能器中的至少一个可包括在蓄能器活塞的第一侧上的预充注流体以向第一流体和第二流体中的至少一个加压。第一蓄能器和第二蓄能器可被构造成基本上同时排出第一流体和第二流体，并且在流动管线中混合第一流体与第二流体。第一蓄能器和第二蓄能器可被构造成在流动管线中依次排出第一流体与第二流体。
[0011]在一些实施例中，一种向海底系统提供流体的方法包括:在海底井口附近部署蓄能器滑橇结构；将海底装置联接到滑橇结构中的输送流动管线的出口 ；向滑橇结构中的第一流体蓄能器中的活塞加压以将第一流体排出到输送流动管线；以及向滑橇结构中的第二流体蓄能器中的活塞加压以将第二流体排出到输送流动管线。该方法可包括使用联接到第一流体蓄能器和第二流体蓄能器的海底泵向第一活塞和第二活塞加压。该方法可包括通过预充注第一流体蓄能器和第二流体蓄能器向第一活塞和第二活塞加压。
[0012]在一些实施例中，一种海底蓄能器系统包括:海底滑橇结构；流体蓄能器，其被安装于海底滑橇结构中并且被流体地联接到滑橇结构中的流动管线，流体蓄能器包括内部活塞，该内部活塞具有第一侧和接收液压流体的第二侧；入口，其被联接到活塞的第一侧以从海底泵接收加压流体；以及，海底装置，其被联接到流动管线以响应于来自在活塞的第一侧上的海底泵的加压流体从活塞的第二侧接收液压流体动力。在一些实施例中，一种向海底系统提供流体的方法包括:在海底井口附近部署蓄能器滑橇结构；将海底装置联接到滑橇结构中的输送流动管线的出口 ；将海底泵联接到滑橇结构中的流体蓄能器的入口 ；将来自海底泵的第一流体泵送至流体蓄能器中的活塞的第一侧；以及响应于所泵送的第一流体将来自流体蓄能器中的活塞的第二侧的第二流体排出到海底装置。
[0013]因此，本文所描述的实施例包括旨在解决与某些现有技术装置、系统和方法相关的各种缺点的特点和优点的组合。通过阅读下文的详细描述并且通过参考附图，对于本领域技术人员而言，上文所描述的各种特征以及其它特点将显而易见。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]现将参考附图详细描述本发明的示例性实施例，在附图中:
[0015]图1是示例性海上钻井系统的示意图；
[0016]图2是示例性海底烃类回收系统的示意图；
[0017]图3是根据本文教导的原理的蓄能器系统的等轴测图；
[0018]图4是图3的蓄能器系统的另一个视图；
[0019]图5是图3和图4的蓄能器系统的侧视图；
[0020]图6是示出了主ROV控制面板的图3至图5的蓄能器系统的前视图； [0021]图7是示出了后ROV面板的图3至图6的蓄能器系统的后视图；
[0022]图8是图3至图7的蓄能器系统的液压示意图；
[0023]图9是基于图3至图8的蓄能器系统的另一个液压蓄能器系统实施例的简化液压示意图；
[0024]图10是使用海底泵的又一个液压蓄能器系统实施例的简化液压示意图；
[0025]图11是使用多个蓄能器组的又一个液压蓄能器系统实施例的简化液压示意图；并且
[0026]图12是示出用于将液压流体动力提供给海底系统的方法的示例性实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0027]在附图和下文的描述中，遍及说明书和附图分别用相同的附图标记来标记相同的零件。遍及说明书和权利要求使用特定术语来指代特定构件或部件。本领域技术人员将意识到，不同的人可以用不同的名称来指代相同的构件或部件。本文并不旨在区分名称不同而功能相同的部件或构件。附图未必按照比例绘制。特定的构件和部件可以以夸大比例尺示出或者以略微示意形式示出，并且为了清楚和简洁起见，常规元件的一些细节可能未示出。本发明允许不同形式的实施例。详细地描述并且在附图中示出了具体实施例，应理解本公开被认为例示本发明的原理，并且并不旨在将本发明限制于图示和描述的实施例。应充分认识到，下文所讨论的不同的实施例的教导可单独地或者以任何合适组合使用以产生所希望的结果。
[0028]术语“包括”和“包含”以开放方式使用，并且因此，应被解释为表示“包括，但不限于……”。除非另外规定，任何形式的术语“联接”、“附接”、“连接”或描述元件之间相互作用的任何其它术语的任何使用并非意谓限制这种相互作用为元件之间的直接相互作用，并且也可包括所述元件之间的间接相互作用。因此，如果第一装置联接到第二装置，那么该连接可以通过直接连接，或者经由其它装置、部件和连接件的间接连接。此外，如本文所用的术语“轴向的”和“在轴向上”通常表示沿着或平行于中心轴线(例如，本体或端口的中心轴线)，而术语“径向的”和“在径向上”通常表示垂直于中心轴线。例如，轴向距离指沿着或平行于中心轴线测量的距离，并且径向距离表示垂直于中心轴线测量的距离。如本文所用的，术语“流动管线”指流体地联接本文所描述的系统的各个部分的任何管系、管路、流体导管或其它管道。
[0029]最初参考图1，示出了用于钻取和/或生产井眼101的海上系统100的实施例。在此实施例中，系统100包括在海面102处的海上平台110、安装到海床103处的井口 130的海底防喷器(BOP) 120、以及下部海底立管总成(LMRP) 140。平台110配备有井架111，该井架111支撑升降机(未图示)。钻井立管115从平台110延伸到LMRP 140。通常，立管115是将LMRP 140连接到浮动平台110的大直径管。在钻井操作期间，立管115使泥浆返回到海面102。套管131从井口 130延伸到地下井眼101中。
[0030]由管状柱116(例如，钻柱、开采管柱、连续管系等)来执行井下操作，该管状柱116由井架111支撑并且从平台110穿过立管115、LMRP 140,BOP 120延伸到带套管的井眼101中。井下工具117被连接到管状柱116的下端。通常，井下工具117可包括任何合适的(多个)井下工具用于钻井、完井、评估和/或形成井眼101，包括但不限于钻头、封隔器、测试设备、射孔器等。这些工具可需要动力源例如电源或液压源来操作。动力源可以是自给的，例如工具电池，或者是通过管线被提供到海面的。通常，关于这些源能够提供的动力量存在限制，并且它们不足以用于特定应用。在井下操作期间，钻柱116和因此联接到它的工具117可相对于立管115、LMRP 140, BOP 120和套管131在轴向上、在径向上和/或旋转地移动。
[0031]BOP 120和LMRP 140被构造成以可控制方式密封井眼101并且在其中包含烃类流体。具体而言，BOP 120具有中心轴线或纵向轴线125，并且包括本体123，本体123具有以可释放方式固定到LMRP 140的上端123a、以可释放方式固定到井口 130上的下端123b和在上端123a与下端123b之间在轴向上延伸的主钻孔124。主钻孔124与井眼101被同轴对准，从而允许在井眼101与主钻孔124之间的流体连通。BOP 120通过液压致动、机械井口式连接器150可释放地联接到LMRP140和井口 130。通常，连接器150可包括任何合适的可释放的井口式机械连接器，例如可购自得克萨斯州休斯敦的VetcoGray Inc.的H_4 ?剖面海底连接器或者可购自得克萨斯州休斯敦的Cameron International Corporation的DWHC剖面海底连接器。通常，这样的井口式机械连接器(例如，连接器150)包括插入于并且以可释放的方式接合配合的凹入部件或联接件的凸出部件或联接件。此外，BOP 120包括多个轴向上堆叠的套的对置闸板，对置的闸板是对置的全封闭剪切闸板或叶片127用于切断管状柱116并将井眼101与立管封闭开,和对置的管子闸板128、129用于接合钻柱116并密封在管状柱116周围的环空，并且可包括对置的全封闭闸板128，用于当无钻柱(例如，钻柱116)或管状柱延伸穿过主钻孔124时封闭隔离井眼101。每套闸板127、128、129配备有密封构件，该密封构件接合以在闸板127、128、129被闭合时禁止通过钻柱116周围的环空和/或主钻孔124的流动。
[0032]对置的闸板127、128、129被安置在腔中，在对置的闸板127、128、129移动进出主钻孔124时，腔与主钻孔124和支撑闸板127、128、129相交。每套闸板127、128、129被致动并且在打开位置与关闭位置之间平移。在打开位置中，闸板127、128、129在径向上从主钻孔124抽出，并且并不干涉管状柱116或者可能延伸通过主钻孔124的其它硬件。然而，在关闭位置中，闸板127、128、129在径被向前移到主钻孔124内以闭合并密封主钻孔124(例如，闸板127、128)或者在管状柱116周围的环空(例如，闸板129)。每套闸板127、128、129由一对致动器126致动并且在打开位置与关闭位置之间平移。特别地，每个致动器126在缸内以液压的方式移动活塞，以移动联接到一个闸板127、128、129的驱动杆。致动器126是需要动力供应(在此情况下液压)的海底设备的另一个实例。移动闸板127、128、129以完成所需任务所需要的动力可非常大。
[0033]BOP 120可包括三套闸板(一套剪切闸板127,两套管子闸板的128、129);然而，BOP (例如，BOP 120 )可包括不同数目的闸板(例如，四套闸板),不同类型的闸板(例如，两套剪切闸板)、环形BOP (例如，环形BOP 142a)或其组合。同样，尽管LMRP 140被示出和描述为包括一个环形BOP 142a，LMRP (LMRP 140)也可包括不同数目的环形BOP (例如，两套环形Β0Ρ)、不同类型的闸板(例如，剪切闸板)或其组合。因此，可需要各种范围的海底液压动力。
[0034]接下来参考图2，示出了用于从海底井眼201回收烃类的海上系统200的示例性实施例。在此实施例中，系统200包括安装到海床204处的井口 203的防喷器(B0P)202和安装到BOP 202顶部的封盖层叠物(capping stack) 205。在用于从井201开采的典型系统中，允许烃类通过BOP 202、通过下部海底立管总成(未图示)和通过立管213流到水面处的烃接收船只，例如平台211。然而，在此实例中，在例如烃类流动并不经由正常路径控制而是经由替代收集系统转向并且收集的情形下，已经使封盖层叠物205替代下部海底立管总成。
[0035]封盖层叠物205包括受阀207控制的至少一个流体出口 206，用于控制烃类从井到包括到分配歧管208内的各个目的地的流动。反过来,一个或多个流动管线209被连接到在歧管208中的带阀出口 210，并且用于将烃类从井运输到水面处的一个或多个烃储存船只，例如平台211。泄压阀10被联接到海底歧管208，并且与包含于歧管208中的烃类流体连通。当使与流动管线209与歧管208互连的带阀出口 210打开时，泄压阀10同样与流动管线209流体连通。各种在海底操作中的海底设备可需要大量的液压动力，例如但不限于在封盖层叠物或BOP中的任何类型的ROV工具或阀操作器。
[0036]现将描述海底液压蓄能器系统的实施例。通常，海底液压蓄能器系统被输送到海底井口附近的区域，使得包含于其中的液压动力能够被供应到井口或井下设备或工具。现参考图3，等轴地示出了独立的海底液压蓄能器系统300。该系统300，也被称作蓄能器滑橇，包括基部302和安装于基部302上的框架或支撑接结构304。基部302和支撑结构304与在海床处的其它结构和滑橇分离或相对于在海床处的其它结构和滑橇“独立”。此外，基部302包括着落装置，例如防沉板和桩，以便于在海床处独立并且与BOP分隔开。基部302和框架304 —起也可被称作滑橇结构。框架304的中部包括多个蓄能器支撑件或保持器306。框架308被安装在基部302和框架304的两侧上，用于与蓄能器的端部相邻地附接保护盖或保护罩(未图示)。ROV控制面板被安装到框架304的另一侧上。
[0037]接下来参考图4，示出了安装有蓄能器的蓄能器系统300。蓄能器是在液压系统中用于储存能量的装置。通过利用来自操作系统或充注系统的液压流体来压缩预充注气体腔室以储存能量。然后，取决于蓄能器的流体量和预充注压力，可独立于任何其它动力源从蓄能器得到有限量的液压能量。示例性蓄能器包括活塞式蓄能器、囊式蓄能器、压缩气体蓄能器、弹簧式蓄能器、升起重量蓄能器(raised weight accumulator)和金属波纹管式蓄能器。另一个示例性蓄能器描述于美国专利6，202，753中并且通过引用结合到本文中。
[0038]蓄能器保持器306支撑第一组320蓄能器322和第二组340蓄能器342。应理解，组和蓄能器的数目可根据所希望的液压动力量而改变。蓄能器组可单独操作并且在每组中提供多个并行连接的蓄能器的冗余。蓄能器322通过流动管线324而被流体地联接到彼此并被联接到ROV面板310，并且支撑框架304。类似地，蓄能器342通过流动管线344而被流体地联接到彼此并被联接到ROV面板310，并且支撑框架304。ROV面板310包括用于操作系统300的多个液压连接件、液压计和液压阀312。
[0039]参考图5，蓄能器滑橇300的侧视图示出了在主框架304中的蓄能器支撑件306。在一些实施例中，在系统300中的蓄能器322的数目可增加。安置于蓄能器支撑件306的行(每行支撑蓄能器组320、340)之间的中间框架307 (同样参看图3)允许附加的这样的中间框架被竖直堆叠，以根据需要添加更多的蓄能器322和蓄能器组320、340。主框架304的竖直支撑件309能够被竖直延伸以容纳具有附加蓄能器322和蓄能器组320、340的附加中间框架307。
[0040]在图6中，主ROV控制面板310被示出包括各种连接件，或者热插入件(hotstab)、计量器和阀312。在图7中，后ROV面板被示出包括附加的连接件和控制器。
[0041]现参考图8，示出了系统300的液压示意图。第一蓄能器组320包括联接到入口管系或者流动管线328的入口侧326，入口油管或者流动管线328具有用于隔离蓄能器组320的隔离阀332。安全泄压阀330被联接到入口流动管线328内，使得保护本文所描述的系统被防止过压情形。第二蓄能器组340具有类似布置，包括入口侧346、入口流动管线348和隔离阀352。安全泄压阀350被联接到入口流动管线348内。在隔离阀332、352的另一侧上设有入口 338，该入口 338是下列之一:在ROV面板310上的热插入连接件、流量控制阀336、压力计334、入口监视器356和阀354。在蓄能器组320、340的另一侧上设有出口侧327、347，包括出口流动管线329、349、安全泄压阀331、351和隔离阀333、353。在隔离阀333、353的另一侧上设有出口 337、流量控制阀335、出口监视器357和阀355。在一些实施例中，流量控制阀335、336是针阀，这是因为针阀提供可变的流量控制，而不是简单的开/关控制，并且它们当调节流量时在压力下良好地做出反应。
[0042]包括供应流动管线362和隔离阀364的供应端口或填充端口 360也被联接到蓄能器组320、340的出口侧内。如将在下文中更全面地描述，填充端口 360可用于再供应蓄能器322、342的出口侧或腔室(图4)。如同样将显然，填充端口 360和本文所描述的其它填充端口用于在海底时反复地并且快速地再填充蓄能器。
[0043]现参考图9，基于上文所描述的原理，示出了示例性液压蓄能器系统400的简化液压示意图。在操作中，在水面处使用氮气将蓄能器422的后侧或入口侧426升压或加压，也被称作预充注。预充注流体也可是但不限于其它惰性气体。入口 438可用于预充注蓄能器422，并且计量器434和针阀436可用于监视该过程。然后，系统400被部署到井口 130、203附近的海床103、204。在示例性实施例中，在井口 “附近”表示在井口数十英尺或数百英尺内。活塞425分隔入口侧腔室426与出口侧腔室427。然后，可使用填充端口 460将液压流体添加到蓄能器422的前侧或出口侧427。填充端口 460可以是可在ROV面板310中接收的热插入件，该热插入件可经由供应管线472连接到液压流体供应装置470。流体供应装置470可在水面处，其中可维持大量的液压流体。将液压流体添加到蓄能器的出口侧427，直到到达第二预定压力或液压流体预定压力并且闭合阀464。仅通过实例，蓄能器422可在水面处被预先充注氮气或其它类似流体到约3000p.s.1.，并且当系统400被部署到一深度时，环境压力变成约2450p.s.1.，例如，造成约550p.s.1.的新压差，如由计量器434所测量。在其它示例性实施例中，蓄能器422可在水面处预充注到约3000p.s.1.，并且在将系统400部署到环境压力是约2225p.s.1.的约5000英寸处时，如由计量器434所测量的新差压是约775p.s.1.。上文所描述的条件和压力仅作为说明性实例给出，并且并无限制意义。
[0044]一旦将系统400充注，可通过打开阀433和/或阀435并允许液压流体出口侧427经由输送流动管线482与出口容器437和海底装置480连通，系统400立刻用于将压力下的大量液压流体输送到海底装置或系统480，例如BOP操作阀或井下工具。可通过在输送液压流体之前和之后记录氮气压力来准确地估计由系统400输送的液压流体的总量。通过还已知蓄能器滑橇部件的几何形状、体积和构造，能够计算输送的液压流体的量。例如，可在I加仑的误差或者2%的误差内估计50加仑的输送的液压流体。在一些实施例中，已知输送的液压流体的量对于确认适当致动海底系统480而言是重要的。另外，流量控制阀435，例如针阀，可用于控制、管理或限制到海底装置480的液压流体的流率。在某些实施例中，预充注的活塞式蓄能器422可被排成排以提供液压流体的大体积、大流量源，可控制该液压流体源以适用于较广范围的海底系统。
[0045]在液压流体出口侧427已经耗尽后，可经由填充系统460、470对其再供应。阀464打开并且蓄能器422被再供应来自供应源470的液压流体。在其它实施例中，供应管线472可被从填充端口 460拆下，系统400经由滑橇结构被移动，并且供应管线472在新位置处被再附接到填充端口 460。然后，可根据需要重复液压动力输送再填充程序。
[0046]在另一个实施例中并且参考图10，蓄能器系统500包括与系统400类似的具有少许变化的部件。作为被构造成在水面处预充注蓄能器422的入口 438的替代，入口 538被联接到海底泵540。海底泵540可以是本领域技术人员已知的任何泵。经由填充容器560在水面处或在底部上，向蓄能器522预加载液压流体。部署系统500并且致动海底泵540以向活塞525的背面526供应压力以向前移动活塞，从而迫使液压流体到所希望的海底装置580内。可利用任一针阀535、536来调节输送流率。如同系统400，可使用填充系统560、572,570在海底补充系统500。
[0047]在某些实施例中，打开蓄能器522的背面526使得ROV或其它类似装置可向活塞525加压，使得蓄能器522作为注射器工作。使用ROV或其它液压压力源来向蓄能器522的背面526加压的能力允许蓄能器522和系统500在具有各种环境压力的各个深度工作，而不依赖变化的环境压力。
[0048]通过使填充系统分离、将蓄能器滑橇移动到所希望的位置并再联接填充系统，也可将系统500复位。在某些实施例中，系统500与化学品而不是液压流体相容，诸如在完井或开采过程中所用的流体，例如但不限于甲醇或密封剂。可由活塞式蓄能器522来分离海底泵540与化学品，因此不需要化学相容的泵。而且，化学品输送通常比液压流体输送的要求低，因此，海底泵540也可以用于输送化学品的过程。在一些实施例中，根据需要，通过在供应这些不同的流体之间切换可在液压输送与化学品输送之间在海底重新构造系统500(以及系统300、400和600)。
[0049]在又一实施例中，并且参考图11，蓄能器系统600包括类似于系统400、500的具有少许变化的部件。蓄能器622与蓄能器642被并联地联接。在一些实施例中，蓄能器622、642被加载液压流体，并且出于冗余目的蓄能器用作彼此的后备。在其它实施例中，蓄能器622被加载第一流体或化学品，并且蓄能器642被加载第二流体或化学品。经由填充系统660、672、670依次加载蓄能器622、642。部署系统600并且致动海底泵640以向活塞625、645的背面626、646供应压力以使活塞基本上同时向前移动，从而迫使化学品从蓄能器出来并且基本上同时到共同出口流动管线内，其中在经由出口容器637离开到海底装置680内之前，第一流体和第二流体或化学品混合。可利用任一针阀635、636来调节输送流量。替代地，可依次排出单独流体，在此情况下，该系统可用于传送多种流体并且在海底环境中选择性地输送它们。在一些实施例中，蓄能器系统622、642通过预充注如关于系统400和图9所描述的那样地预充注而不是通过海底泵640而被提供动力或被驱动。
[0050]现参考图12，流程图示出了部署和使用具有预充注蓄能器和填充端口子系统的液压蓄能器系统的代表性过程700。在704中，蓄能器或者在以一组或多组蓄能器的系列蓄能器被预充注到第一预定压力或预充注预定压力。如先前所提到的那样，示例性预充注流体是氮气，但其它预充注流体和惰性气体也是已知的。在706中，在蓄能器滑橇上的预充注蓄能器被部署到需要液压动力井口附近的海床。在708中，将液压流体添加到预充注蓄能器到第二预定压力或液压流体预定压力。在710中，打开阀以使蓄能器的液压流体侧暴露到海底系统。在712中，加压预充注流体将活塞推向液压流体，从而使液压流体将以液压动力的形式被输送到海底系统。在714中，在液压流体输送之前和之后的预充注流体的压差可用于估计所输送的液压流体的量，这可用于确认海底系统的致动。在716中，可控制到海底系统的液压流体输送，以向海底系统提供适量动力并防止破坏性过压。
[0051]在718中，填充端口和系统可用于在海底向蓄能器再供应液压流体。另外，在720中，液压流体供应装置可被与填充端口断开连接。然后，在722中，断开连接的蓄能器滑橇可在海底被移动到另一位置。在724中，使用填充端口和在液压流体供应装置管线端部的连接件将蓄能器滑橇再连接到液压流体供应装置。现在，在726中，可向蓄能器进一步再供应液压流体。
[0052]虽然已经示出和描述了具体实施例，在不脱离本发明的范围或教导的情况下可以进行改进。所描述的实施例仅是示例性的而非限制性的。本文所描述的系统、设备和过程的许多变体和变型是可能的并且在本发明的范围内。例如，各个零件的相对尺寸，制造各个零件的材料以及其它参数可改变。因此，本发明的范围并不限于所描述的实施例，而是仅受到所附权利要求限制，所附权利要求应包括权利要求主旨的所有等同物。
【权利要求】
1.一种海底蓄能器系统，包括: 海底滑橇结构； 预充注流体蓄能器，所述预充注流体蓄能器被安装在所述海底滑橇结构中，并且被流体地联接到所述滑橇结构中的流动管线；以及 海底装置，所述海底装置被联接到所述流动管线以从所述预充注流体蓄能器接收液压流体动力。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述流体蓄能器包括位于接收预充注流体的第一侧与接收液压流体的第二侧之间的内部分隔构件。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述内部分隔构件是活塞。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述预充注流体在海面处被添加到所述蓄能器，并且所述液压流体在海底被添加。
5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述预充注流体是氮气。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括:填充端口，所述填充端口具有可释放的连接部以选择性地联接至与所述滑橇结构分开的液压流体供应装置。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述填充端口联接到所述流动管线和所述流体蓄能器的液压侧。
8.根据权利要求1所述的系统，还包括在所述滑橇结构上的控制面板，用于控制到所述海底装置的液压流体动力供应。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述海底装置是需要液压动力的井下工具或阀操作器中的至少一个。
10.根据权利要求1所述的系统，还包括:流体地联接到所述流动管线的第一组多个预充注流体蓄能器。
11.根据权利要求10所述的系统，还包括:流体地联接到分开的流动管线的第二组多个预充注流体蓄能器。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述第一预充注流体蓄能器被构造成接收第一流体，并且第二预充注流体蓄能器被构造成接收第二流体。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述第一预充注流体蓄能器和所述第二预充注流体蓄能器能够被致动以基本上同时排出所述第一流体和所述第二流体，并在所述流动管线中混合所述第一流体和所述第二流体。
14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述第一预充注流体蓄能器和所述第二预充注流体蓄能器能够被致动以依次地通过所述流动管线排出所述第一流体和所述第二流体。
15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述海底滑橇结构是独立的并且与BOP分隔开。
16.—种海底蓄能器系统,包括: 海底滑橇结构，所述海底滑橇结构包括着落装置、控制面板和流体输送流动管线； 液压流体蓄能器，所述液压流体蓄能器被安装在所述海底滑橇结构中，其中，所述液压流体蓄能器包括内部活塞，所述内部活塞将预充注流体腔室和联接到所述流体输送流动管线的液压流体腔室分开； 海底装置，所述海底装置被联接到所述流体输送流动管线以从所述液压流体蓄能器的所述液压流体腔室接收液压流体；以及阀，所述阀被联接到所述输送流动管线内以控制输送到所述海底装置的所述液压流体的流量。
17.根据权利要求16所述的系统，还包括在所述控制面板中的联接到所述输送流动管线的填充端口，以接纳液压供应管线。
18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述海底滑橇结构是独立的并且与BOP分隔开。
19.一种向海底系统提供液压流体动力的方法，包括: 在海底井口附近部署蓄能器滑橇结构； 将海底装置联接到所述滑橇结构中的输送流动管线的出口 ；以及将所述海底装置暴露到预充注液压流体蓄能器，以通过所述输送流动管线向所述海底装置输送液压流体。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括:在海面处将所述蓄能器预充注到第一预定压力。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括:利用液压流体来加载所述预充注蓄能器，直到到达第二预定压力。
22.根据权利要求19所述的方法，还包括:在所述流体蓄能器中移动活塞，以通过允许预充注流体膨胀来输送所述液压流体。
23.根据权利要求19所述的方法，还包括:使用预充注流体的压差来估计输送的所述液压流体。
24.根据权利要求19所述的方法，还包括:控制到所述海底装置的所述液压流体的流量。
25.根据权利要求19所述的方法，还包括:将液压流体供应装置连接到联接到所述输送流动管线中的填充端口。
26.根据权利要求25所述的方法，还包括:使用所述液压流体供应装置来对所述流体蓄能器的液压流体腔室再供应。
27.根据权利要求25所述的方法，还包括: 使所述液压流体供应装置与所述填充端口断开连接； 将所述滑橇结构移动到海底井口附近的另一该位置；以及 将所述液压流体供应装置再连接到所述填充端口。
28.根据权利要求19所述的方法，其中，所述海底滑橇结构是独立的并且与BOP分隔开。
29.根据权利要求19所述的方法，还包括:使所述海底装置暴露到容纳第一流体的第一预充注液压流体蓄能器和容纳第二流体的第二预充注液压流体蓄能器，以基本上同时排出所述第一流体和所述第二流体并且在所述输送流动管线中混合所述第一流体和所述第二流体。
30.根据权利要求19所述的方法，还包括:将所述海底装置暴露到第一预充注液压流体蓄能器以排出第一流体；以及将所述海底装置暴露到第二预充注液压流体蓄能器，以通过所述输送流动管线随所述第一流体依次排出第二流体。
31.一种海底蓄能器系统，包括:海底滑橇结构； 安装在所述海底滑橇结构中的第一流体蓄能器，所述第一流体蓄能器包括第一活塞，所述第一活塞具有第一侧和容纳第一流体的第二侧； 安装在所述海底滑橇结构中的第二流体蓄能器，所述第二流体蓄能器包括第二活塞，所述第二活塞具有第一侧和容纳第二流体的第二侧； 海底装置，所述海底装置被流体地联接到所述滑橇结构中的流动管线，所述流动管线被流体地联接到所述第一活塞的第二侧和所述第二活塞的第二侧；并且 其中，所述流动管线被构造成从所述第一流体蓄能器和所述第二流体蓄能器接收所述第一流体和所述第二流体。
32.根据权利要求31所述的系统，还包括海底泵，所述海底泵被联接到所述第一流体蓄能器和所述第二流体蓄能器中的至少一个，其中，所述海底泵被联接到所述蓄能器活塞的第一侧以对所述第一流体和所述第二流体中的至少一个加压。
33.根据权利要求31所述的系统，其中，所述第一流体蓄能器和第二流体蓄能器中的至少一个包括在所述蓄能器活塞的第一侧上的预充注流体以向所述第一流体和第二流体中的至少一个加压。
34.根据权利要求31所述的系统，其中，所述第一蓄能器和所述第二蓄能器被构造成基本上同时排出所述第一流体和所述第二流体，并且在所述流动管线中混合所述第一流体和所述第二流体。
35.根据权利要求31所述的系统，其中，所述第一蓄能器和所述第二蓄能器被构造成在所述流动管线中依次排出所述第一流体和所述第二流体。
36.一种向海底系统提供流体的方法，包括: 在海底井口附近部署蓄能器滑橇结构； 将海底装置联接到所述滑橇结构中的输送流动管线的出口 ； 对所述滑橇结构中的第一流体蓄能器中的活塞加压，以将第一流体排出到所述输送流动管线；以及 对所述滑橇结构中的第二流体蓄能器中的活塞加压，以将第二流体排出到所述输送流动管线。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，对第一活塞和第二活塞加压还包括使用联接到所述第一流体蓄能器和所述第二流体蓄能器的海底泵。
38.根据权利要求36所述的方法，其中，对第一活塞和第二活塞加压还包括预充注所述第一流体蓄能器和所述第二流体蓄能器。
39.根据权利要求36所述的方法，还包括:基本上同时排出所述第一流体和第二流体以在所述流动管线中混合所述第一流体和第二流体，并且将所混合的第一流体和第二流体输送到所述海底装置。
40.根据权利要求36所述的方法，还包括:在所述流动管线中将所述第一流体和所述第二流体依次排出到所述海底装置。
【文档编号】E21B43/01GK103890314SQ201280020901
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年4月26日 优先权日:2011年4月26日
【发明者】詹姆斯·爱德华·富瑟里尔, 丹尼尔·古铁雷斯, 路易斯·哈维尔·古铁雷斯 申请人:Bp北美公司