專利名稱：可再充裝的海底生力裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題的實施例大體涉及用于對產(chǎn)生海底力的裝置進行再充裝的方法
和裝置，且尤其涉及用于對產(chǎn)生海底力的裝置進行再充裝的機構(gòu)和技術(shù)。
背景技術(shù)：
在過去幾年期間，隨著化石燃料的價格上漲，對開發(fā)新生產(chǎn)現(xiàn)場的興趣大大提高。 但是，以地面為基地的生產(chǎn)現(xiàn)場的可用性是有限的。因此，該行業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)將鉆探延伸到了 看來可能擁有大量化石燃料的近海地點。 用于從近海油田提取化石燃料的現(xiàn)有技術(shù)可使用如圖1所示的系統(tǒng)10。更具體 地，系統(tǒng)10可包括具有巻盤14的船12，巻盤14為控制器18供應功率/連通繩索16?？?使用MUX巻盤傳輸功率和信息。 一些系統(tǒng)具有用以傳輸壓力下的流體的軟管巻盤，或者用 以傳輸壓力下的流體的硬管道(剛性導管)，或者兩者兼有。其它系統(tǒng)可具有軟管(具有通 信(功能))或線路(引導器)，以在海底供應和操作功能。但是，這些系統(tǒng)的共同特征在于 其有限的操作深度。控制器18設置在海下，靠近海床20，或者在海床20上。在這點上，注 意圖1所示的元件沒有按比例繪制，且不能從圖1中推定任何尺寸。 圖1還顯示了海底井23的井口 22和進入海底井23的鉆探管路24。在鉆探管路 24的末尾處有鉆機(未示出)。采用同樣未示出的各種機構(gòu)來使鉆探管路24旋轉(zhuǎn)，且暗示 使鉆機旋轉(zhuǎn)，以延伸海底井。 然而，在正常的鉆探操作期間，可能會發(fā)生會損壞井和/或用于鉆探的裝備的意 外事件。一種此類事件是來自地下構(gòu)型的氣體、石油或者其它井流體不受控制地流入井中。 此類事件有時被稱為"急沖"或"井噴"，且可能在構(gòu)型壓力超過鉆探流體柱的壓力時發(fā)生。 這種事件是無法預料的，且如果不采取措施來防止它(發(fā)生)，則井和/或相關(guān)聯(lián)的裝備可 能會受損。 可能會損壞井和/或相關(guān)聯(lián)的裝備的另一事件是颶風或地震。這兩種自然現(xiàn)象都 可損壞井和相關(guān)聯(lián)的裝備的完整性。例如，由于颶風在海面上產(chǎn)生的疾風，對海下裝備供以 動力的船或鉆探平臺可能會開始漂移，導致破壞功率/通信繩索或者將井連接到船或鉆探 平臺上的其它元件。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可能會損壞井和/或相關(guān)聯(lián)的裝備的完整 性的其它事件也是可能的。 因此，可在井的頂部上安裝壓力控制裝置，例如防噴器(BOP)，以在以上事件中的 一種正威脅井的完整性的情況下密封井。BOP在傳統(tǒng)上實現(xiàn)為閥，以在鉆探或完成操作期 間，防止殼體和鉆管之間的環(huán)形空間中或開孔(即沒有鉆管的孔)中的壓力釋放。圖1顯示 了通常被稱為P0D的控制器18所控制的B0P 26或28。防噴器控制器18控制儲蓄器30， 以關(guān)閉或打開BOP 26和28。更具體地，控制器18控制用于打開和關(guān)閉B0P的閥系統(tǒng)。用 于打開和關(guān)閉閥的液壓流體通常由海面上的裝備加壓。加壓流體在海面和海底存儲在儲蓄 器中，以操作BOP。當失去對井的控制時，也可使用在海底存儲在儲蓄器中的流體來自動剪 切和/或支持聲學功能。儲蓄器30可包括存儲處于壓力下的液壓流體的容器(罐)，且提供打開和關(guān)閉BOP所需的壓力。來自儲蓄器30的壓力由管道32傳送到B0P 26和28。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解，在深海鉆探中，為了克服在BOP的操作深度處海水產(chǎn) 生的高靜水壓，儲蓄器30必須首先充裝到在周圍海底壓力以上的壓力。典型的儲蓄器充裝 有氮，但隨著預先充裝的壓力升高，氮的效率下降，這會增加額外的成本和重量，因為在海 底需要更多的儲蓄器來執(zhí)行海面上的相同操作。例如，海面上的60升(L)儲蓄器在海面上 可具有24升可用容積，但是在3000米的水深處，可用容積小于4升。在海下深處提供該額 外壓力是昂貴的，用于提供高壓力的裝備體積較大，因為是儲蓄器30的一部分的罐的大小 較大，且BOP的操作范圍受在操作深度處的靜水壓力和充裝壓力之間的初始壓差限制。
就此而言，圖2顯示了通過閥34連接到缸體36上的儲蓄器30。缸體36可包括 活塞(未示出)，當活塞的一側(cè)上的第一壓力高于活塞的另一側(cè)上的第二壓力時，該活塞移 動。第一壓力可為靜水壓加上由儲蓄器30釋放的壓力，而第二壓力可為靜水壓。因此，使 用加壓罐來存儲高壓流體以操作BOP，使近海鉆探平臺的操作昂貴，且需要操縱大型部件。
仍然關(guān)于圖2，可在儲蓄器30和缸體36之間提供閥34，以便控制應用來自儲蓄器 30的補充壓力的時機。根據(jù)一個示例性實施例，補充壓力可由儲蓄器30通過提供例如各 自攜帶處于壓力下的氮的16個300升的瓶子來產(chǎn)生。圖3顯示了這種瓶子50，其具有包 括壓力下的氮的第一室52和通過囊狀物或活塞56與第一室52隔開的第二室54。第二室 54連接到管道32上，且可包括液壓流體。當控制器18指示儲蓄器30釋放其壓力時，各個 瓶子50使用氮壓力來使囊狀物56朝管道32移動，使得通過管道32對缸體36提供補充壓 力。氮的初始預先充裝是高的，但隨著氣體膨脹，其壓力下降。在BOP的操作期間，液壓流 體使BOP上的活塞移動，以關(guān)閉閘板(ram)，以剪切管道、殼體或井眼中的其它裝備(術(shù)語 "管道"將用于描述正被剪切的裝備)。在大多數(shù)情況下，井眼中的管道小于BOP的膛孔，所 以閘板塊的初始移動不會接觸管道。 一旦閘板塊接觸管道，在存儲儲蓄器瓶子中預先充裝 的氮就充分地膨脹，從而使其內(nèi)部壓力降低。這種膨脹和壓力損失會不利地影響一旦閘板 塊最終進行接觸時可用來剪切井眼中的管道的力的量。此外，管道在其扭折之前通常會破 裂，所以當管道確實最終扭折時，活塞甚至已經(jīng)移動得更遠，這會使可用于剪切管道的壓力 的量降低。 一旦使用了瓶子50中的補充壓力，就必須使瓶子升高到海面，以再次充裝，或者 瓶子可通過管道連接到海面，從而將高壓再次泵送到瓶子中。
因此，希望提供避免上述問題和缺陷的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個示例性實施例，存在將用于恢復連接到海底壓力控制裝置上的低壓接收 器中的壓力的恢復模塊。該恢復模塊包括構(gòu)造成具有由第一活塞隔開的第一室和第二室 的低壓接收器，第一室構(gòu)造成以便接收處于高壓的液壓液體，且第二室構(gòu)造成以便包括處 于低壓的氣體，其中第一室進一步構(gòu)造成具有端口 ，液壓液體通過該端口進入和離開第一 室，并且，其中，第二室密封成使得沒有液體通過端口進入或離開；以及附連到低壓接收器 上且構(gòu)造成以便恢復第二室中的低壓的恢復機構(gòu)。 根據(jù)另一個示例性實施例，存在一種對系恢復模塊的一部分的低壓接收器中的低 壓進行恢復的方法，低壓接收器連接到海底壓力控制裝置上，以提供低壓。該方法包括在 低壓接收器中接收處于第一高壓的液壓液體，低壓接收器構(gòu)造成具有被第一活塞隔開的第一室和第二室，第一室構(gòu)造成以便接收液壓液體，且第二室構(gòu)造成以便包括處于低壓的氣 體，其中第一室進一步構(gòu)造成具有端口 ，液壓液體通過該端口進入和離開第一室，并且其中 第二室密封成使得沒有液壓液體通過端口進入或離開；壓縮第二室中的氣體，使得第一活 塞移動，以使第一室擴張；在恢復接收器中接收第二高壓，恢復接收器構(gòu)造成具有被活塞組 件隔開的第三室和第四室，其中由壁將第三室與低壓接收器的第二室隔開，且第二高壓確 定活塞組件移動，以使第四室擴張，且擠壓第三室；以及在恢復接收器的活塞組件的直接作 用下，使第一活塞移動，使得重新建立第二室，且擠壓第一室。 根據(jù)又一個示例性實施例，存在一種對系恢復模塊的一部分的低壓接收器中的低 壓進行恢復的方法，低壓接收器連接到海底壓力控制裝置上，以提供低壓。該方法包括在 低壓接收器中接收處于第一高壓的液壓液體，低壓接收器構(gòu)造成具有被第一活塞隔開的第 一室和第二室，第一室構(gòu)造成以便接收液壓液體，且第二室構(gòu)造成以便包括處于低壓的氣 體，其中第一室進一步構(gòu)造成具有端口 ，液壓液體通過該端口進入和離開第一室，并且其中 第二室密封成使得沒有液壓液體通過端口進入或離開；壓縮第二室中的氣體，使得第一活 塞移動，以使第一室擴張；對構(gòu)造成以便進入第二室的螺絲刀施加旋轉(zhuǎn)運動，以使螺絲刀延 伸到第二室，或者從第二室中收回螺絲刀；以及在螺絲刀的直接作用下，使第一活塞移動， 使得重新建立第二室，且擠壓第一室。


結(jié)合在說明書中且構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了一個或多個實施例，并且與
描述內(nèi)容一起對這些實施例進行了闡述。在附圖中 圖1是傳統(tǒng)的近海鉆探平臺的示意圖； 圖2是用于產(chǎn)生海下力量的儲蓄器的示意圖； 圖3是圖2的儲蓄器的瓶子的示意圖； 圖4是連接到B0P上的低壓接收器的示意圖； 圖5是顯示了圖4所示的B0P和低壓接收器內(nèi)部的壓力的圖表； 圖6是連接到其中添加了儲蓄器的圖4的B0P上的低壓接收器的示意圖； 圖7是具有根據(jù)一個示例性實施例的恢復接收器的低壓接收器的示意圖； 圖8A-F是根據(jù)一個示例性實施例的低壓接收器與恢復接收器的示意圖，顯示了
低壓接收器的活塞的各種位置； 圖9根據(jù)一個示例性實施例的、示出了用于操作低壓接收器和恢復接收器的步驟 的流程圖； 圖10是根據(jù)一個示例性實施例的、包括BOP、低壓接收器和恢復接收器的系統(tǒng)的 示意圖； 圖11是根據(jù)一個示例性實施例的、示出了用于操作低壓接收器和恢復接收器的 步驟的流程圖； 圖12是根據(jù)一個示例性實施例的、包括BOP、低壓接收器和恢復機構(gòu)的系統(tǒng)的示 意圖；以及 圖13是根據(jù)一個示例性實施例的、示出了用于操作低壓接收器和恢復機構(gòu)的步 驟的流程圖。
具體實施例方式
對示例性實施例的下列描述參照了附圖。不同附圖中的相同參考標號指示相同或 類似元件。下列具體實施方式
不限制本發(fā)明。相反，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書限定。 為了簡明，關(guān)于BOP系統(tǒng)的術(shù)語和結(jié)構(gòu)來論述下列實施例。但是，接下來要論述的實施例不 限于這些系統(tǒng)，而是可應用于當周圍壓力高(例如在海底環(huán)境中)時需要反復地供應力的 其它系統(tǒng)，例如海底壓力控制裝置。另外，接下來要論述的實施例也可應用于當環(huán)境壓力高 (例如在海底環(huán)境中)時需要反復地供應力的其它系統(tǒng)，例如但不限于，下部海底取油管總 成(或LMRP)或下部防噴器堆疊。而且，如本領(lǐng)域已知的，海底壓力控制裝置的非限制性實 例包括閘板型BOP和環(huán)形B0P。 整個說明書中對"一個實施例"或"實施例"的引用指的是，結(jié)合實施例描述的特 定特征、結(jié)構(gòu)或特點包括在所公開的主題的至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各處 中出現(xiàn)短語"在一個實施例中"或"在實施例中"，不一定是指同一實施例。另外，特定特征、 結(jié)構(gòu)或特點可按任何合適的方式結(jié)合在一個或多個實施例中。 如如以上參看圖2所論述，因為處于高壓的氮的低效率，所以儲蓄器30體積較大。 隨著近海油田定位得越來越深(在海面離海床的距離變得越來越大的意義上)，因為對于 室52的給定初始充裝，初始充裝壓力和局部靜水壓之間的差會降低這一事實，基于氮的儲 蓄器變得效率更低，從而要求儲蓄器的尺寸增大(取決于所需剪切壓力和水深，必須使用 16個或者更多個320升的瓶子)，且使部署和保養(yǎng)儲蓄器的價格提高。
如R. Gustafson的名稱為"Subsea Force Generating Deviceand Method(海底 生力裝置和方法)"的、與本申請同時提交的共同轉(zhuǎn)讓的律師文檔號為No. 236466的美國專 利申請(下文為"Gustafson")(該申請的全部公開通過引用而結(jié)合在本文中)中所公開 的，如圖4所示的新穎的布置可用于產(chǎn)生力F。圖4顯示了封罩36，封罩36包括能夠在封 罩36的內(nèi)部移動的活塞38?；钊?8將封罩36分成由缸體36和活塞38限定的室40。室 40被稱為封閉室。封罩36還包括開口室42，如圖4所示。 室40和42兩者中的壓力可為相同的，即海水壓力(周圍壓力)。可通過允許海水 經(jīng)由對應的閥(未示出)自由進入這些室來實現(xiàn)室40和42兩者中的周圍壓力。因此，由 于活塞38的兩側(cè)上沒有壓差，所以活塞38是靜止的，且不產(chǎn)生力F。 當需要供應力來啟動一件裝備時，就必須使與活塞38相關(guān)聯(lián)的桿44移動。這可 通過在活塞38的兩側(cè)上產(chǎn)生壓力不平衡來實現(xiàn)。 雖然圖4所示的和Gustafson中所描述的布置公開了如何在不使用儲蓄器的情況 下產(chǎn)生海下力量，但是如后面所論述，仍然可使用儲蓄器來供應補充壓力。圖4顯示了開口 室42可連接到低壓接收器60上。閥62可插入開口室42和低壓接收器60之間，以控制開 口室42和低壓接收器60之間的壓力。 低壓接收器60可具有各種形狀，且可由鋼或者能夠經(jīng)受住海水壓力的任何材料 制成。但是，當接收器在海平面處時，低壓接收器內(nèi)部的初始壓力基本為l標準大氣壓 (atm)。在接收器下降到海床之后，接收器內(nèi)部的壓力會變得更高，因為海平面在接收器的 壁上施加高壓，從而壓縮內(nèi)部的氣體。可使用各種氣體來填充低壓接收器60。但是，接收器 60內(nèi)部的壓力小于周圍壓力P^，周圍壓力在4000米深度處為大約350atm。
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如圖4所示，當不需要供應力時，封閉室和開口室兩者中的壓力為P^，而接收器 60內(nèi)部的壓力為大約^= latm或者更低，以提高效率。當需要力來促動鉆探平臺的一件 裝備_例如BOP的閘板塊-時，閥62打開，使得開口室42可與低壓接收器60連通。接下 來的壓力變化發(fā)生在封閉室40、開口室42和低壓接收器60中。封閉室40保持處于周圍壓 力，因為當活塞38開始從圖4中的左邊移動到右邊時，更多的海水通過管道64進入封閉室 40 。開口室42中的壓力降低，因為低壓&通過閥62變得可用，即來自開口室42的海水移 動到低壓接收器60，以使開口室42和低壓接收器60之間的壓力相等。因此，壓力不平衡出 現(xiàn)在封閉室40和開口室42之間，且此壓力不平衡觸發(fā)活塞38向圖4中的右邊運動，從而 產(chǎn)生力F。 圖5顯示了封閉室40和低壓接收器60的壓力-容積的圖表。封閉室40的壓力 保持基本恒定(見曲線A)，而封閉室40的容積從小的初始容積K擴張到更大的最終容積 V2。低壓接收器60中的壓力由于從開口室42接收到的液體而從大約latm(P》略微增大， 如曲線B所示。此增大引起的背壓與可自開口室42移置的容積相比是小的。低壓接收器 60的容積應當大小設置成以便接受被移置的容積。 因為活塞38的兩側(cè)之間的大壓差，可在不使用充裝有處于高壓下的氮的任何罐 的情況下實現(xiàn)大的凈力F。因此，因為低壓接收器60在海平面表面處裝有例如空氣，圖4所 示的系統(tǒng)有利地提供了用以產(chǎn)生力的成本降低的解決方案。另外，用于產(chǎn)生力的裝置可具 有小尺寸，因為低壓接收器60的尺寸與現(xiàn)有儲蓄器30相比可以更小。在一個示例性實施 例中，與需要5000升容量(16個320升的瓶子)的預先充裝有氮的系統(tǒng)相比，低壓接收器 60可為具有250升容積的不銹鋼容器。圖4所示的裝置的另一個優(yōu)點是利用這種裝置容易 地改進現(xiàn)有的深海鉆探平臺的可能性。 低壓接收器60可以和基于氮的儲蓄器一起使用，如圖6所示。封罩36的封閉室 40不僅通過管道64連接到海水，而且還連接到能夠供應補充壓力的儲蓄器30上。當達到 適當?shù)臈l件時，閥66可關(guān)閉對封閉室40的海水供應，且閥46可打開，以允許來自儲蓄器30 的補充壓力到達封閉室40。 圖4和6所示的裝置的一個特征是低壓接收器60具有有限的功能性的事實。更 具體地，一旦將來自開口室42的海水釋放到低壓接收器60中，低壓接收器60就不能再次 供應低壓，除非實現(xiàn)了用以清空低壓接收器60的機構(gòu)。換句話說，必須移除在閥62已打開 之后占拒低壓接收器60的處于周圍壓力的海水，且必須重新建立在打開閥62之前就存在 于低壓接收器60中的處于大氣壓力下的氣體，以再充裝低壓接收器60。
根據(jù)一個示例性實施例，且如圖7所示，可通過提供連接到低壓接收器60上的恢 復接收器70來重新使用低壓接收器60。恢復接收器70和低壓接收器60可整體地形成，即 形成為一件式。圖7顯示了形成為單個恢復模塊72的低壓接收器60和恢復接收器70。
低壓接收器60可包括限定低壓氣室76的可動活塞74。此低壓氣(或真空)室 76是裝有處于大氣壓力下的氣體(例如空氣)且為B0P的開口室42提供低壓的室。低壓 接收器60可包括端口 78，端口 78可為通往BOP的液壓返回端口 。后面將論述端口 78到 BOP的連接。 活塞組件80穿透到低壓接收器60中。在恢復接收器70中提供活塞組件80?；?塞組件80包括活塞82和第一延伸元件84。活塞82構(gòu)造成以便在恢復接收器70的內(nèi)部移動，而第一延伸元件84構(gòu)造成以便進入低壓接收器60，以對活塞74施加力?；钊?2將恢 復接收器70分成恢復開口收回室86和恢復封閉延伸室88。恢復開口收回室86構(gòu)造成以 便通過端口 90與壓力源(未示出)連通?；謴头忾]延伸室88構(gòu)造成以便通過端口 92與 該壓力源或另外的壓力源連通。從壓力源到恢復接收器70的壓力釋放可由閥94和96控 制。實心壁98可形成于低壓接收器60和恢復接收器70之間，以隔開這兩個接收器?？墒?用活塞82的第二延伸元件100來鎖定活塞82?？赏ㄟ^鎖定機構(gòu)102來將活塞82鎖定到期 望位置上。用于鎖定活塞的機構(gòu)在本領(lǐng)域中是已知的，例如，來自德克薩斯州休斯頓LP的 Hydril公司的HydrilMultiple Position Locking(Hydril多位置鎖定)(MPL)離合器，或 者其它鎖定裝置，例如套爪鎖定裝置或球狀手柄鎖定裝置?？刹捎闷渌鼨C構(gòu)來保持活塞的 位置，但這并不意圖要限制裝置，而是僅為了說明保持活塞期望位置的不同方式。
參看圖8A-F所示的一個示例性實施例來論述恢復模塊72的操作。根據(jù)此示例性 實施例，當構(gòu)造成如圖8A所示的那樣時，恢復模塊72準備好為B0P供應大氣壓力。圖8A 顯示活塞74接觸低壓接收器60的一側(cè)，使得低壓氣室76具有基本最大容積。室76中的 氣體的壓力可比周圍壓力(在那個深度處的水壓)小得多?；钊?2設置在恢復接收器70 中，使得恢復開口收回室86完全延伸，而恢復封閉延伸室88完全壓縮。活塞組件80由鎖 定第二延伸元件100的鎖定機構(gòu)102保持在圖8A所示的位置上就位。
當B0P由某個事件觸發(fā)開始起作用時，如圖9中的步驟900所示，控制器18 (見圖 1)可指示閥62(見圖6)打開，使得來自B0P的高壓通過端口 78進入低壓接收器60。這對 應于圖9中的步驟902?；謴湍K72在此時構(gòu)造成如圖8B所示的那樣，即活塞74已經(jīng)壓 縮了室76中的低壓氣體，使得室76基本不存在。這是由于圖8A中的室76和通過端口 78 進入的周圍壓力(海水壓力)之間的大壓差引起的。而且，在圖8B所示的構(gòu)造中，新形成 的室77裝有通過端口 78進入的處于高(周圍)壓力下的液體。此液體可為海水或合適的 液壓液體。 為了重新使用低壓接收器60，即使室76再次裝有處于低壓的氣體，活塞74必須 從位置B移回到位置A，且必須重新建立室76。為了獲得此結(jié)果，可通過端口 92將高壓液 體插入恢復模塊72的壁98和活塞82之間。通過端口 92插入的液體必須具有高于室77 中的壓力的壓力，使得活塞82能夠使活塞74從位置B移動到位置A。通過端口 92提供的 高壓液體可來自 一個或多個儲蓄器，通過管道來自海面等。圖9中的步驟904示出了這個 過程。高壓液體可為液壓液體。該液壓液體可為本領(lǐng)域中使用的專用液體，如本領(lǐng)域技術(shù) 人員將了解的，或者鹽水。 隨著液體進入恢復接收器70，更具體地進入恢復封閉延伸室88，活塞82朝低壓接 收器60移動，從而將活塞74從B推向A，如圖8C所示。此過程可繼續(xù)，直到活塞74接近原 始位置A，且室76已重新建立有低壓，如圖8D所示。就此而言，恢復封閉延伸室88基本具 有最大容積，且恢復開口收回室86基本具有最小容積。在該階段，施加到液體進入端口 92 的液體的壓力被抑制，使得活塞82不移動。此過程對應于圖9中的步驟906。沒有顯示連 接到對端口 78供應壓力的B0P操作器的開口端口上的原始供應閥，以及允許流體在恢復缸 體時從室77中排出的排出閥。在恢復操作期間，可阻塞供應閥，且可打開排出閥，以允許室 77處的流體容積排到海中。存在幾種排出捕獲壓力的方法，且本公開不意圖列出本領(lǐng)域技 術(shù)人員已知的所有方法。
然而，可修改圖8D所示的恢復模塊72的構(gòu)造，以便當活塞組件80的第一延伸元 件84處在阻擋活塞74從位置A進一步移到位置B的位置上時，更高效地重新使用低壓接 收器60。如果活塞82移回圖8A所示的位置，則可實現(xiàn)此構(gòu)造。為了實現(xiàn)此構(gòu)造，可通過端 口 90將高壓液體泵送到恢復開口收回室86中，見圖9中的步驟908。當進行此過程時，排 空存在于恢復封閉延伸室88中的液體(如將在后面論述的)，使得室88收縮，而室86完 全擴張，如圖8E所示。在圖8E中，活塞組件80被取回到其圖8A所示的原始位置，而在圖 8C中，活塞組件80壓靠活塞74，以將活塞74恢復到其原始位置，且在室76中重新建立低 壓?？蓤?zhí)行此過程，直到活塞組件80回到原始位置處，如圖8F所示。在圖9中顯示了此步 驟910。圖9所示的另外的步驟912說明了在活塞82被取回至其原始位置或者接近其原始 位置時鎖定活塞組件80的第二延伸元件100。 在恢復模塊72構(gòu)造成如圖8F所示的那樣的情況下，BOP可再次使用來自低壓接 收器60的低壓，以關(guān)閉和/或打開閘板塊。根據(jù)一個示例性實施例，圖10顯示了 BOP 26 的部件、恢復模塊72和儲蓄器30以及這些元件之中的連接。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，圖10 所示的布置是BOP 26、恢復模塊72和儲蓄器30的許多可行布置中的一種，因為例如通過添 加或移除所示連接之間的閥，可實現(xiàn)許多變化。圖IO所示的示例性構(gòu)造用來更好地理解可 再充裝的生力裝置(恢復模塊72)的功能。 圖10顯示了 BOP 26，其具有連接到低壓接收器60上的缸體36，以及具有連接到 閥106上的額外的端口 104的低壓接收器60。在另一個示例性實施例中，端口 78和104可 為同樣的端口。恢復接收器70通過端口 90和92連接到儲蓄器30上。這些端口90和92 中的各個可連接到對應的儲蓄器上?；謴徒邮掌?0可具有將室86連接到閥106上的端口 108。當必須將活塞組件80取回其原始位置時，此連接可用來排放通過端口 90泵送到室86 中的液體。 當將由儲蓄器30泵送的液體泵送到室88中時，閥106可由相同的液體啟動。通 過在儲蓄器30將液體排到室88中時啟動(打開)閥106，執(zhí)行至少兩種功能。第一，允許 來自室86的液體離開室86，使得室86可收縮，且允許來自室77的液體通過同一閥106離 開?？芍匦率褂脧氖?6和77中排出的液體(即返回到儲蓄器30)，或者將其排到周圍環(huán)境 中。在已排出來自室86和77的液體之后，閥106關(guān)閉，且液體可由儲蓄器30泵送到室86 中，以使活塞組件80移動到其原始位置。當通過端口 90將液體泵送到室86中時，啟動閥 IIO，使得允許室88中的液體通過閥110離開。當活塞組件80返回到其圖8A所示的位置 時，鎖定機構(gòu)102鎖定活塞組件80，使得如果允許來自缸體36的室42的液體擴張到低壓接 收器60的室77中，則活塞74可移動。可重復上述過程多次，且由此可重新使用低壓接收 器60。 根據(jù)一個示例性實施例，活塞組件80的第一延伸元件84構(gòu)造成以便壓迫活塞74， 使得室77的容積在室86的容積基本為零時基本為零。另外，或者獨立地，活塞組件80的第 二延伸元件100構(gòu)造成以便離開室88，使得室88的容積在室76的容積基本為零時基本為 零。根據(jù)另一個示例性實施例，液壓液體的高壓介于在周圍壓力以上200與400atm之間， 且低壓接收器60的室76中的壓力介于O. 5和10atm之間。 根據(jù)一個示例性實施例，可在低壓接收器60的室76中至少提供壓力傳感器，以監(jiān) 視此室中的低壓。另外，根據(jù)另一個示例性實施例，如在R. Judge等人的2008年12月16提交的、律師文檔號為No. 236460的美國臨時專利申請No. 61/138， 005 (序號)(該申請的 整個公開通過引用而結(jié)合在本文中)中描述的位置檢測傳感器，可提供于(i)缸體36中， 以檢測活塞38的位置，(ii)低壓接收器60中，以檢測活塞74的位置，以及/或者(iii)或 者恢復接收器70中，以檢測活塞82的位置。知道活塞38、74和/或82的一些或所有位置 可允許控制器112控制從儲蓄器30到端口 90和92中的一個的高壓釋放，而且還控制BOP 26和低壓接收器60之間的閥62。 根據(jù)一個示例性實施例，圖11示出了用以對系恢復模塊的一部分的低壓接收器 進行再充裝的方法的步驟。該方法包括在低壓接收器中接收處于第一高壓的液壓液體 的步驟1100，低壓接收器構(gòu)造成具有被第一活塞隔開的第一室和第二室，第一室構(gòu)造成以
便接收液壓液體，且第二室構(gòu)造成以便包括處于低壓的氣體，其中第一室進一步構(gòu)造成具 有入口和出口 ，液壓液體通過該入口進入第一室，液壓液體通過該出口離開第一室，并且其 中，第二室密封成使得沒有液壓液體通過端口進入或離開；壓縮第二室中的氣體，使得第一 活塞移動，以使第一室擴張的步驟1102 ;在恢復接收器中接收第二高壓的步驟1104，恢復 接收器構(gòu)造成具有被活塞組件隔開的第三室和第四室，其中，由壁將第三室與低壓接收器 的第二室隔開，且第二高壓確定活塞組件移動，以使第四室擴張，且擠壓第三室；以及在恢 復接收器的活塞組件的直接作用下使第一活塞移動，使得重新建立第二室，且擠壓第一室 的步驟1106。 根據(jù)另一個示例性實施例，低壓接收器可以不由圖7所示的恢復接收器70恢復， 而是由圖12所示的恢復機構(gòu)恢復?？紤]到室76和77是由經(jīng)密封的活塞74隔開的，提供 機械螺絲刀120，以進入室76，且如果需要的話壓迫在活塞74上。因此，當室77基本為最 大，且室76基本不存在時，可啟動螺絲刀120來壓迫活塞74，以重新建立室76。本領(lǐng)域技 術(shù)人員將理解，可使用其它機械機構(gòu)來使活塞74移動，以重新建立室76。
螺絲刀120可由遙控車輛122(R0V)、驅(qū)動器、海底扭矩工具或其它模式操作。另 外，螺絲刀120可由諸如馬達的電驅(qū)動源操作，以恢復活塞?；蛘?，可將馬達(未示出)置 于低壓室60上，且連接到螺絲刀120上，以重新建立室76。在一種應用中，馬達可為電動 機，且可通過線纜124從功率源126供應用于馬達的功率。 根據(jù)一個示例性實施例，圖13示出了用于恢復系恢復模塊的一部分的低壓接收 器中的低壓的方法的步驟，該低壓接收器連接到海底壓力控制裝置上，以提供低壓。該方法 包括在低壓接收器中接收處于第一高壓的液壓液體的步驟1300，低壓接收器構(gòu)造成具有 被第一活塞隔開的第一室和第二室，第一室構(gòu)造成以便接收液壓液體，且第二室構(gòu)造成以 便包括處于低壓的氣體，其中，第一室進一步構(gòu)造成具有端口 ，液壓液體通過該端口進入和 離開第一室，并且其中，第二室密封成使得沒有液壓液體通過端口進入或離開；壓縮第二室 中的氣體，使得第一活塞移動，以使第一室擴張的步驟1302 ;對構(gòu)造成以便進入第二室的 螺絲刀施加旋轉(zhuǎn)運動以使螺絲刀延伸到第二室，或者從第二室中收回螺絲刀的步驟1304 ; 以及在螺絲刀的直接作用下使第一活塞移動，使得重新建立第二室且擠壓第一室的步驟 1306。 所公開的示例性實施例提供了用于以降低的能量消耗和低成本反復地產(chǎn)生海下 力量的裝置和方法。應當理解，本描述不意圖限制本發(fā)明。相反，示例性實施例意圖覆蓋包 括在由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍中的備選方案、修改和等效物。另外，在示例性實施例的詳細描述中，闡述了許多具體細節(jié)，以便提供對要求保護的發(fā)明的全面理
解。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可在沒有這樣的具體細節(jié)的情況下實踐各種實施例。 雖然以特定的組合在實施例中對當前示例性實施的特征和元件進行了描述，但是
可在沒有實施例的其它特征和元件的情況下單獨使用各個特征或元件，或者在具有或不具
有本文公開的其它特征和元件的情況下以各種組合使用各個特征或元件。 本書面描述使用實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠
實踐本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可授予
專利的范圍由權(quán)利要求書限定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實例。如果這樣的其
它實例具有無異于權(quán)利要求書的字面語言的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求
書的字面語言有非實質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元件，則這些其它實例意圖處于權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于恢復連接到海底壓力控制裝置上的低壓接收器(60)中的壓力的恢復模塊，所述恢復模塊包括構(gòu)造成具有被第一活塞(74)隔開的第一室(77)和第二室(76)的所述低壓接收器(60)，所述第一室(77)構(gòu)造成以便接收處于高壓的液壓液體，且所述第二室(76)構(gòu)造成以便包括處于低壓的氣體，其中，所述第一室(77)進一步構(gòu)造成具有端口(78)，所述液壓液體通過所述端口(78)進入和離開所述第一室(77)，并且所述第二室(76)被密封，使得沒有液體通過端口進入或離開；以及附連到所述低壓接收器(60)上且構(gòu)造成以便恢復所述第二室(76)中的低壓的恢復機構(gòu)(72)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的恢復模塊，其特征在于，所述恢復機構(gòu)(72)包括 構(gòu)造成具有第三室和第四室(86,88)的恢復接收器(70)，其中，由密封的壁(98)將所述第三室(86)與所述低壓接收器(60)的所述第二室(76)隔開；以及活塞組件(80)，所述活塞組件(80)使所述第三室(86)與所述第四室(88)隔開，且包括具有沿著所述活塞組件(80)的移動方向延伸的第一延伸元件和第二延伸元件(84,100)的第二活塞(82)，所述第一延伸元件(84)構(gòu)造成以便進入所述低壓接收器(60)的所述第二室(76)及接觸所述第一活塞(74)，且所述第二延伸元件(100)構(gòu)造成以便延伸出所述恢復接收器(70)的所述第四室(88)，其中，所述第三室(86)具有構(gòu)造成允許液壓液體進入所述第三室(86)的入口 (90)，以及構(gòu)造成允許液壓液體離開所述第三室(86)的出口 (108)，以及所述第四室(88)具有構(gòu)造成允許液壓液體進入所述第四室(88)的入口 (92)，以及構(gòu)造成允許液壓液體離開所述第四室(88)的出口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的恢復模塊，其特征在于，所述恢復模塊進一步包括 連接到所述第一室(77)的出口 (104)上且連接到所述第三室(86)的出口 (108)上的第一閥(106);以及連接到所述第四室(88)的出口上的第二閥(110)，其中，所述第一閥(106)構(gòu)造成在液壓液體被泵送到所述第四室(88)中時啟動，以及 所述第二閥(110)構(gòu)造成在液壓液體被泵送到所述第三室(86)中時啟動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的恢復模塊，其特征在于，所述恢復模塊進一步包括 在第五室或第四室(88)中提供且構(gòu)造成以便鎖定所述活塞裝置(80)的所述第二延伸元件(100)的鎖定機構(gòu)(102)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的恢復模塊，其特征在于，所述活塞組件(80)的所述第一延伸 元件(84)構(gòu)造成以便壓迫所述第一活塞(74)，使得在所述第三室(86)的容積基本為零時， 所述第一室(77)的容積基本為零。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的恢復模塊，其特征在于，所述活塞組件(80)的所述第二延伸 元件(100)構(gòu)造成以便離開所述第四室(88)，使得在所述第二室(76)的容積基本為零時， 所述第四室(88)的容積基本為零。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的恢復模塊，其特征在于，所述恢復模塊進一步包括 連接到所述第三室(86)和第四室(88)上且構(gòu)造成以便提供處于高壓的液壓液體的儲蓄器(30)。2
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的恢復模塊，其特征在于，所述高壓介于在周圍壓力以上 200atm和400atm之間，且所述低壓接收器中的低壓介于0. 5atm和10atm之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的恢復模塊，其特征在于，所述恢復機構(gòu)包括螺絲刀(120)，所述螺絲刀(120)進入所述第二室(76)，且構(gòu)造成能夠延伸到所述第二 室(76)中且能夠從所述第二室(76)中收回，以朝向及離開所述第一室(77)來移置所述第 一活塞(74)。
10. —種恢復系恢復模塊(72)的一部分的低壓接收器(60)中的低壓的方法，所述低壓 接收器(60)連接到海底壓力控制裝置上，以提供所述低壓，所述方法包括在所述低壓接收器(60)中接收處于第一高壓的液壓液體，所述低壓接收器(60)構(gòu)造 成具有被第一活塞(74)隔開的第一室(77)和第二室(76)，所述第一室(77)構(gòu)造成以便接 收所述液壓液體，且所述第二室(76)構(gòu)造成以便包括處于低壓的氣體，其中，所述第一室 (77)進一步構(gòu)造成具有端口 (78，104)，所述液壓液體通過所述端口 (78,104)進入和離開 所述第一室(77)，并且，其中，所述第二室(76)被密封，使得沒有液壓液體通過端口進入或 離開；壓縮所述第二室(76)中的氣體，使得所述第一活塞(74)移動，以使所述第一室(77) 擴張；在恢復接收器(70)中接收第二高壓，所述恢復接收器(70)構(gòu)造成具有被活塞組件 (80)隔開的第三室(86)和第四室(88)，其中，由壁(98)將所述第三室(86)與所述低壓接 收器(60)的所述第二室(76)隔開，且所述第二高壓確定所述活塞組件(80)進行移動，以 使所述第四室(88)擴張，且擠壓所述第三室(86);以及在所述恢復接收器(70)的所述活塞組件(80)的直接作用下，使所述第一活塞(74)移 動，使得重新建立所述第二室(76)，且擠壓所述第一室(77)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，接收第二高壓的所述步驟進一步包括 在所述第四室(88)中提供所述第二高壓。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括 在所述第三室(86)中提供所述第二高壓，使得所述活塞組件(80)移動，以使所述第三室(86)擴張，且擠壓所述第四室(88)，其中，所述活塞組件(80)包括具有沿著所述活塞組 件(80)的移動方向延伸的第一延伸元件(84)和第二延伸元件(100)的第二活塞(82)，所 述第一延伸元件(84)構(gòu)造成以便進入所述低壓接收器(60)的所述第二室(76)及接觸所 述第一活塞(74)，且所述第二延伸元件(100)構(gòu)造成以便延伸出所述恢復接收器(70)的所 述第四室(88)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括 通過將液壓液體泵送到所述第四室(88)中來啟動第一閥(106)，其中，所述第一閥(106)連接到所述第一室(77)的所述出口 (104)上，且連接到所述第三室(86)的出口 (108)上。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括 當液壓液體被泵送到所述第三室(86)中時，啟動第二閥(110)，其中，所述第二閥(110)連接到所述第四室(88)的出口上。
15. —種用以恢復系恢復模塊(72)的一部分的低壓接收器(60)中的低壓的方法，所述低壓接收器(60)連接到海底壓力控制裝置上，以提供所述低壓，所述方法包括在所述低壓接收器(60)中接收處于第一高壓的液壓液體，所述低壓接收器(60)構(gòu)造 成具有被第一活塞(74)隔開的第一室(77)和第二室(76)，所述第一室(77)構(gòu)造成以便接 收所述液壓液體，且所述第二室(76)構(gòu)造成以便包括處于低壓的氣體，其中，所述第一室 (77)進一步構(gòu)造成具有端口 (78，104)，所述液壓液體通過所述端口 (78,104)進入和離開 所述第一室(77)，并且，其中，所述第二室(76)被密封，使得沒有液壓液體通過端口進入或 離開；壓縮所述第二室(76)中的氣體，使得所述第一活塞(74)移動，以使所述第一室(77) 擴張；對構(gòu)造成以便進入所述第二室(76)的螺絲刀(120)施加旋轉(zhuǎn)運動，以使所述螺絲刀 (120)延伸到所述第二室(76)，或者從所述第二室(76)中收回所述螺絲刀(120);以及在所述螺絲刀(120)的直接作用下，使所述第一活塞(74)移動，使得重新建立所述第 二室(76)，且擠壓所述第一室(77)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可再充裝的海底生力裝置和方法。用于恢復連接到海底壓力控制裝置上的低壓接收器中的壓力的方法和裝置。該裝置包括構(gòu)造成具有被第一活塞隔開的第一室和第二室的低壓接收器；構(gòu)造成具有被活塞組件隔開的第三室和第四室的恢復接收器，活塞組件包括具有沿著活塞組件的移動方向延伸的第一延伸元件和第二延伸元件的第二活塞。第三室具有構(gòu)造成允許液壓液體進入第三室的入口，以及構(gòu)造成允許液壓液體離開第三室的出口，且第四室具有構(gòu)造成允許液壓液體進入第四室的入口和構(gòu)造成允許液壓液體離開第四室的出口。
文檔編號E21B43/01GK101793132SQ20091026209
公開日2010年8月4日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者R·古斯塔夫森 申請人:海德里爾美國制造業(yè)有限責任公司