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1、10申请公布号CN102434123A43申请公布日20120502CN102434123ACN102434123A21申请号201110283926222申请日2011091612/88348520100916USE21B33/03520060171申请人韦特柯格雷公司地址美国德克萨斯州72发明人SP芬顿74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人严志军谭祐祥54发明名称立管紧急断开控制系统57摘要本发明涉及立管紧急断开控制系统。具体而言，一种紧急立管52断开系统用于使立管52从海下设施断开，其具有断开促动器以及用于控制该促动器的信号和动力回路。信号和动力回路由带有信号线80和液。
2、压线路的脐带74组成。在脐带终端76处，信号和液压线路离开该脐带74并且可被单独传送至断开促动器。脐带终端76设置在立管52上的最上部的分开点上方并且可在立管52断开之后回收。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书7页附图3页CN102434128A1/3页21一种用于断开海面53与海床64之间的立管52的立管断开系统70，所述立管断开系统70包括脐带74，所述脐带74悬置于海下并具有脐带终端76；位于所述脐带74中的信号线80；位于所述脐带74中的促动动力线路；并且其特征在于，动力模块82，84，所述动力模块82，84与所述信号线80。
3、处于选择性信号通信，并且与所述促动动力线路处于动力连通，并且能响应于所述信号线80中的信号从打开位置到关闭位置选择性地移动，如此所述促动动力线路与所述促动器隔离，其中，在所述打开位置，所述促动动力线路与所述立管52上的促动器处于动力连通。2根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脐带终端76限定所述信号线80和促动动力线路从所述脐带74分离的位置。3根据权利要求1或2所述的系统，其特征还在于海下电子模块78以及信号线90，92，96，所述海下电子模块78用于使所述动力模块82，84与所述信号线80选择性地信号通信，并且所述海下电子模块78在所述海下电子模块78的输入侧联接至所述信号线80，所。
4、述信号线90，92，96在一端联接至所述海下电子模块78的输出侧并在另一端联接至所述动力模块82，84。4根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述促动动力线路包括液压流体线路，所述液压流体线路将液压流体输送至所述动力模块82，84。5根据权利要求4所述的系统，其特征还在于额外的液压流体线路，所述额外的液压流体线路限定液压回路97。6根据权利要求5所述的系统，其特征还在于蓄能器98，100，102，每个所述蓄能器具有与所述液压流体线路的其中一个处于流体连通的输入以及输出，其中，额外的动力模块86，88设于海下并且每个蓄能器输出与所述动力模块86，88的其中一个处于流体连通。7根据权。
5、利要求1至6中任一项所述的系统，其特征在于，所述促动器包括选自下列项所组成的组的装置阀促动器、BOP柱塞促动器和立管连接促动器。8根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述动力模块82，84包括动力分配回路和控制器，所述动力分配回路带有多个动力输出线路，所述控制器用于接收信号输入并将动力传送通过所述动力输出线路中的一个或多个。9根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述脐带终端76布置在所述断开点的最上部的断开点与所述海面之间，从而使得当所述立管52被断开以从所述海底分开时，所述脐带终端76是可回收的。10根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述动力模块82，84是不。
6、同的，并且与所述海下电子模块78和所述促动器分开设置。11一种离岸立管系统50，包括立管52，所述立管52沿着所述立管52的长度具有多个断开点；多个立管断开促动器，每个所述立管断开促动器联接到所述立管52上的所述断开点中的一个断开点；权利要求书CN102434123ACN102434128A2/3页3动力模块82，84，所述动力模块82，84与所述促动器处于选择性动力连通；脐带74，所述脐带74悬置于海面53下方，并且在其下部深度处具有脐带终端76；信号线80，所述信号线80从所述脐带终端76延伸；液压动力线路，所述液压动力线路从所述脐带终端76延伸并且与所述动力模块82，84处于流体连通；并。
7、且其特征在于，海下电子模块78，所述海下电子模块78与所述信号线80和所述动力模块82，84连接以用于选择性地提供所述信号线80与所述动力模块82，84之间的信号通信。12根据权利要求11所述的系统50，其特征在于，所述立管断开促动器联接至连接器和立管安全接头72，所述连接器设置在所述立管52连接到所述海床64上的井头组件58之处，所述立管安全接头72设置在紧急断开组件70上方。13根据权利要求11或12所述的系统50，其特征还在于液压回路，所述液压回路限定在所述脐带终端76与所述立管断开模块中的每个立管断开模块之间。14根据权利要求11至13中任一项所述的系统50，其特征在于，所述脐带终端7。
8、6设置在所述断开点的最上部的断开点与所述海面53之间，从而使得当所述立管52断开以从所述海床64分开时，所述脐带终端76是可回收的。15根据权利要求11至14中任一项所述的系统50，其特征在于，所述立管断开模块包括液压输入，所述液压输入与所述液压动力线路处于流体连通；信号输入，所述信号输入与所述信号线80处于信号通信；带阀的歧管，所述歧管带有多个液压动力输出线路；以及，控制器，所述控制器用于接收信号输入并使液压流体流过所述液压动力输出线路中的一个或多个线路。16一种海下系统50，包括立管52，所述立管52在海下悬垂到海床64上的设施；位于所述立管52上的断开接头，每个所述断开接头具有断开促动器。
9、；脐带74，所述脐带74悬置于海下并与所述立管52相邻；位于所述脐带74中的信号线80，所述信号线80与所述断开促动器通信；位于所述脐带74中的动力线路，所述动力线路与所述断开促动器处于动力连通；并且其特征在于，脐带终端76，所述脐带终端76与所述脐带74联接并设置在海面以及最靠近所述海面的断开接头之间，从而使得当所述断开促动器中的任一个被促动以使所述立管52断开时，所述脐带终端76是可回收的。17根据权利要求16所述的系统50，其特征还在于海下电子模块78和信号线80，所述海下电子模块78在所述海下电子模块78的输入侧联接至所述信号线80，所述信号线80在一端联接至所述海下电子模块78的输出。
10、侧并在另一端联接至所述断开促动器。18根据权利要求16或17所述的系统50，其特征在于，所述动力线路包括液压流体线路，所述液压流体线路将液压流体输送至所述断开促动器。权利要求书CN102434123ACN102434128A3/3页419根据权利要求18所述的系统，其特征在于，还包括蓄能器98，100，110，每个所述蓄能器具有与所述液压流体线路的其中一个处于流体连通的输入以及与所述断开促动器的其中一个处于流体连通的输出。权利要求书CN102434123ACN102434128A1/7页5立管紧急断开控制系统技术领域0001本发明大体而言涉及油井和气井的开采，并且特定而言涉及用于从井卸载和清除。
11、流体的装置与方法。背景技术0002海下立管是从海面延伸至海床的管状部件。当在海下钻井期间包围钻柱时，立管通常跨越在防喷器BOP的钻探设备与下部深海立管组件LMRP之间；下部深海立管组件又连接至海下井头。当在从海下形成物开采碳氢化合物期间使用时，立管通常连接在水上船只到海下井头系统之间。通常包括张力系统，其轴向地张拉立管以用于减轻由于海流侧部负载引起的横向挠曲。在某些情形下，例如在风暴期间或在支撑船只的位置相对于井位置的非计划偏离期间，横向负载可超出立管的结构完整性。为了预先考虑由于这样的负载引起的立管失效，立管常常包括紧急系统以允许沿着立管在海面与海床之间的受控断开。0003图1中以侧视示意图。
12、示出了海下勘探/开采系统10的现有技术的示例。立管12从海面13上方延伸至井系统14。平台16通常是某些描述的船只为立管12提供上部支撑，并且张力系统未示出可从该平台固定。井系统14包括下部立管组件18，其与安装到海床22处的井头上的开采树20联接。井系统14设置在钻孔24上，钻孔24被显示为与海下形成物26相交。还提供了脐带28，其通常包括用于促动海下机构的控制线和动力线路。脐带终端30常常设置在脐带28的下端并提供脐带28到井系统14的安装点。通常，至少一个信号控制线31附连在脐带终端30与海下电子模块SEM32之间。液压回路33连接至脐带终端30并连接至促动模块34、36，促动模块34、。
13、36被显示在下部立管组件18中。信号和液压控制方案的一个示例可见于GB2405163A，GB2405163A被转让给本申请的受让人并通过整体引用而被包括到本文中。发明内容0004本文公开了一种立管断开系统，其用于使海面与海床之间的立管断开，其具有包括额外的系统安全特征的特征并且采用分布式控制构造来简化安全断开接口的复杂性。在一示例性实施例中，立管断开系统包括位于应力接头上方一定距离处的分离安全接头常常被称作薄弱环节，其位于LRP的EDP紧急断开组件上方。脐带由立管携载并附连至立管，从而提供控制信号线和促动动力供给。促动功能被包括在沿着立管的多个断开点的其中一个断开点处并响应于脐带向下连通至SE。
14、M而被激发，以便将液压动力引导至离散促动功能。还包括连接至脐带的脐带终端。脐带终端设置在最上部的断开点与海面之间，从而使得当立管断开以从海床分开时可回收脐带终端。在一示例性实施例中，信号线和促动动力线路在脐带终端处从脐带分离。立管断开系统包括海下电子模块SEM，其具有附连至信号线的输入侧；额外的信号线，其附连在SEM的输出与多个液压微型模块之间，其提供积聚的液压控制流体压力到任何或所有促动功能的引导。促动动力线路在备选实施例中可为液压流体线路，其将液压流体传送至促动器。在一个示例中，包括额外的液压流体线路，说明书CN102434123ACN102434128A2/7页6其限定液压回路。可选地，。
15、可包括蓄能器，其从液压回路和/或线路接收流体。每个蓄能器上的输出可附连至可选地包括的额外的促动器；其中该额外促动器设置在沿着立管的断开点处。在一示例性实施例中，促动器由联接至立管断开机构的模块组成。该模块可选择性地变为打开位置，在打开位置，将动力传送至立管断开机构。该模块可包括动力输入，其从动力线路传送动力。该模块还可具有信号输入以用于从信号线接收信号。该立管断开系统还可选地包括动力输出线路，其形成动力分配回路。控制器可接收信号输入并使动力传送通过动力输出线路中的一个或多个动力输出线路。0005本公开还描述了一种离岸立管系统，其由下列项组成立管；沿着立管的长度的断开点；立管断开模块，其联接至立。
16、管上的断开点，脐带，其悬置于海面下方并在其下部深度处具有脐带终端；信号线，其从脐带终端延伸至立管断开模块中的每个立管断开模块；以及，液压动力线路，其从脐带终端延伸至立管断开模块中的每个立管断开模块。在一示例性实施例中，脐带终端在断开点的最上部的断开点上方并在海面下方。这允许在立管断开以从海床分开时回收脐带终端。可包括海下电子模块SEM，其具有连接至信号线的输入。SEM可设有输出，SEM连接至输出以及立管断开模块中的每个立管断开模块。可在立管连接到海床上的井头组件的位置附近包括紧急断开组件，并且可包括设置在紧急断开组件上方的立管安全接头。紧急断开组件和立管安全接头可各自包括相关联的断开模块。在一。
17、实施例中，液压回路限定在脐带终端与立管断开模块中的每个立管断开模块之间。每个立管断开模块可在立管上的断开点处联接至立管断开机构，其中，立管断开模块可选择性地变化到打开位置以将动力传送给立管断开机构。在一示例性实施例中，立管断开模块包括液压输入，其与液压动力线路处于流体连通；信号输入，其与信号线处于信号通信；带阀的歧管，其带有多个液压动力输出线路；以及，控制器，其用于接收信号输入并使液压流体流过液压动力输出线路中的一个或多个输出线路。0006本文还描述了海下系统的一示例性实施例，其由从海床上的海下设施向上伸出的立管构成。在该示例中，在立管上可包括断开接头，其中每个断开接头具有相关联的断开促动器。。
18、脐带可悬置于海下并邻近立管，其具有连接至断开促动器的信号线。脐带还可在其中具有动力线路以用于传送动力至断开促动器，以及与脐带联接的脐带终端，脐带终端在海面下方并在最靠近海面的断开接头上方。这允许在其中任一断开促动器被促动以断开立管时回收脐带终端。SEM可联接至海下电子模块的输入侧上的信号线，并且信号线在一端联接至海下电子模块的输出侧并在另一端联接至断开促动器。在一示例性实施例中，动力线路是液压流体线路，其将液压流体传送至断开促动器。该系统还可备选地包括蓄能器，每个蓄能器连接至液压流体线路并将加压的液压流体供给至相关联的断开促动器。附图说明0007图1是具有立管断开系统的海下勘探/开采系统的现有。
19、技术的实施例的侧视示意图。0008图2是具有立管断开系统的海下勘探/开采系统的一示例性实施例的侧视示意图。0009图3是用于立管断开系统的海下模块的一示例性实施例的示意图。0010项目清单说明书CN102434123ACN102434128A3/7页7001110海下勘探/开采系统12立管14井头组件16平台18下部立管组件20BOP22海床24开采线路26海下形成物28脐带30脐带终端32海下电子模块34液压动力模块36液压动力模块50海下勘探/开采系统52立管54平台56张力系统58井头组件60下部立管组件62BOP64开采线路66海床0012说明书CN102434123ACN102434。
20、128A4/7页868海下形成物70紧急断开组件72立管安全接头73立管防漏阀RISERCONTAINMENTVALVE74脐带75立管防漏阀76脐带终端78海下电子模块80电气线路82液压模块84液压模块86液压模块88液压模块90电气线路92电气线路94电气线路96电气线路97液压回路98蓄能器100蓄能器102蓄能器104液压回路106液压线路0013说明书CN102434123ACN102434128A5/7页9108液压线路110液压线路112液压线路114歧管116马达操作的阀118控制器120排出线路122促动器124阀126供给线路128供给线路具体实施方式0014现在将参考附。
21、图在下文中更全面地描述本公开的设备和方法，在附图中示出了实施例。然而，本公开的主题可以许多不同形式实施并且不应被认为限于本文所述的显示的实施例；相反，这些实施例被提供以便使本公开全面和完整，并且向本领域技术人员全面传达本发明的范围。所有附图中相似的标号表示相似的元件。为了便于参考附图，方向性术语仅被用于参考和说明。举例而言，诸如“上部”、“下部”、“上方”、“下方”等这样的方向性术语用于说明相关位置。0015应当理解，本公开的主题并不限于所显示和描述的构造、操作、具体材料或实施例的具体细节，因为对于本领域技术人员而言修改和等同物将是显而易见的。在附图和说明书中，公开了本公开的说明性实施例，并且。
22、，尽管采用了特定术语，但它们仅用于一般和描述性意义并且并不用于限制目的。因此，本公开仅由所附权利要求限制。0016图2中的侧视示意图中示出了根据本公开的海下勘探和开采系统50的一示例性实施例。图2的海下勘探和开采系统50包括用于立管52的紧急断开系统或分离器BREAKAWAY。立管52被显示为在海面53下方延伸到海下，并被显示为在其上端沿着平台54被支撑。平台54的示例包括钻探设备以及开采船只，例如加载开采储存和卸载单元。可包括张力系统56，如图所示，其被安装在平台54上方以用于在立管52内引起轴向张力。立管52的下端与井头组件58联接，井头组件58包括下部立管组件60和开采树62。图2的井头。
23、组件58被显示为安装在海床64上。井头组件58设置在钻孔66上，钻孔66从海床64向下延伸并穿过海下形成物68形成。0017接头69被显示为沿着立管52的长度形成于不同位置。如在下文中更详细讨论的说明书CN102434123ACN102434128A6/7页10那样，促动器可设于这些接头69中的一个或多个处，以便在接头69处或沿着接头69使立管52分开或分离。在一个示例中，紧急断开组件70被显示为利用设置在某个位置附近的连接器71附连至立管52，立管52在该位置处附连至井头组件58。形成和安装断开组件70被认为在本领域技术人员的能力内。立管安全接头72为分离器BREAKAWAY的另外的示例，其。
24、被显示为在立管52上并设于紧急断开组件70上方。立管52可选地包括位于立管安全接头72上方的上部立管防漏阀73如图所示在立管52内以及位于紧急断开组件70处的下部立管防漏阀75。图2中还示出了脐带74，脐带74邻近立管52悬置于海下。可选地，脐带74可联接至立管52。脐带74具有锚固于脐带终端76处的下端。脐带终端76经由信号线80与海下电子模块78处于信号通信，信号线80从脐带终端76延伸至海下电气模块78上的输入连接。0018促动模块82、84、86、88分别设置在立管安全接头72、紧急断开组件70和井头组件58上。在一示例性实施例中，促动模块82、84、86、88提供对位于紧急断开组件7。
25、0、立管安全接头72和井头组件58的其中一个或多个中的促动器、促动装置、阀、BOP柱塞RAM或机械装置的促动。信号线90其被显示为连接于海下电子模块78与促动模块82之间可传送控制信号以用于对促动模块82进行操作控制。类似的信号线92、94、96可提供海下电子模块78与促动模块84、86、88之间的信号通信。信号线80、90、92、94、96可为用于传输信号的任何介质，其中信号可为电的、声的或电磁的，例如无线电波或光信号。0019促动模块82、84、86、88可由电、压缩气体以及液压流体提供动力。在图2的示例性实施例中，液压回路97被显示为提供脐带终端76与蓄能器98、100、102之间的流体。
26、连通。蓄能器98、100、102经由液压引导线路106、108、110、112与促动模块82、84、86、88中的每一个处于相应的流体连通。在一示例性实施例中，蓄能器98、100、102包括储存器或其它容器，加压流体被存储于其中以用于在需要时被促动器82、84、86、88使用。在图2的示例中，促动模块82和88各自具有相应的专用蓄能器98、100。而促动模块86、88共用单个蓄能器102。存在这样的示例性实施例，其中每个促动模块包括专用蓄能器，或者多于两个促动模块与单个蓄能器处于流体连通。0020应当指出的是，脐带终端76设置在最上部的分开点即，立管安全接头72和相关联的促动模块82的上方。因。
27、此，在需要立管52从井头组件58断开的情形下，可将脐带终端76与立管52的断开部分一起回收。0021在图3中以侧视图提供了促动模块113的示意性示例，其中，促动模块113是促动模块82、84、86、88中的任一个或全部促动模块的说明性示例。在此实施例中，促动模块113包括与液压动力线路115流体连通的液压歧管114；其中，液压动力线路115代表液压引导线路106、108、110、112中的一个或多个。马达操作的阀116被显示为被包括在歧管114的每个分支内以用于引导流体流通过其中每个分支。马达操作的阀116可经由从信号线117传送至控制器118的控制信号而受控地打开、关闭或部分地关闭。信号线1。
28、17代表信号线90、92、94、96中的一个或多个。在图3的示例性实施例中，与歧管114相对的动力线路115的端部未示出连接至蓄能器，蓄能器与液压回路97处于流体连通。另外，信号线117与海下电子模块78处于信号通信。可选地，动力线路115和信号线117中的一项或两者可与脐带74直接连通。排出线路120被显示为在马达操作的阀116的下游示出；每个排出线路120与设于海下勘探/开采系统50内的装置例如促动器或连接器联接。在图3的示例说明书CN102434123ACN102434128A7/7页11中，促动器122被显示为被附连至阀124，其中，当流体被选择性地传送通过线路120时，促动器被选择性。
29、地驱动以用于打开/关闭阀124。促动模块113可直接附连至开采系统50的一部分或者可邻近开采系统50和排出线路120安装，排出线路120在促动模块113与被驱动或被促动的装置之间延伸。被驱动或被促动的装置的示例包括连接器71、立管安全接头72以及上部立管防漏阀73和下部立管防漏阀75图2。供给线路126、128可从促动模块82、84输送促动流体至上部立管防漏阀73和下部立管防漏阀75。0022在图2的海下勘探/开采系统50的操作的示例中，脐带74提供动力和控制。来自脐带74的动力可作为电的、气动的或从加压液压流体传输。动力可被直接传送至促动模块82、84、86、88，或者被转换成另一形式的动力。
30、以用于传送至促动模块82、84、86、88或其它海下装置。在液压流体动力的示例中，可通过使加压液压流体流过液压回路97到蓄能器98、100、102而发生传输。可通过将信号经由信号线80传输至SEM78而发生控制例如促动、停用和操作速率。在一示例性实施例中，SEM78将从信号线80接收的信号分配给信号线90、92、94、96中的一个或多个以用于传输至相应的促动模块82、84、86、88。因此，SEM78可为多路复用器或者与多路复用器相同或相似而操作。如上面在图3的描述中所说明的那样，响应于传送至促动模块82、84、86、88的信号，保持在蓄能器98、100、102中的流体被输送通过促动模块82、。
31、84、86、88并被传送至指定的促动器。0023当需要或另外要求时，立管52可通过传送经过信号线80、90、92、94、96中的一个或多个以及可选的SEM78的信号而与井头组件58分离。用于分离的动力可来自液压回路97。分离可涉及促动立管安全接头72和紧急断开组件70中的连接器71的其中一个或每个连接器。分离还可包括经由促动模块82、84关闭上部立管防漏阀73和下部立管防漏阀75。在使立管52从井头组件58断开后，如果需要，平台54和位于立管安全接头72上方的立管52的部分可重新定位到另一区域。信号线80和动力线路在脐带终端76下方的点分开以允许脐带74和终端76与平台54和立管52的分开部分一起重新定位。0024虽然仅以本发明的某些形式显示或描述了本发明，对于本领域技术人员而言应当显而易见的是，本发明并不被这样限制，而是，在不偏离本发明的范围的情况下易于有各种变化。说明书CN102434123ACN102434128A1/3页12图1现有技术说明书附图CN102434123ACN102434128A2/3页13图2说明书附图CN102434123ACN102434128A3/3页14图3说明书附图CN102434123A。