專利名稱：用于將液壓井控制流體泵送到生產流線內的泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及泵，具體涉及用于將液壓井控制流體泵送到井的生產流線中的泵。
背景技術：
在海底井的操作期間，液壓流體從諸如閥和扼流致動器之類的液壓控制致動裝置排出。過去典型地將此流體排放到海洋。該流體典型地為乙二醇基流體且目前被認為是污染物。環(huán)境法規(guī)現(xiàn)在促使井運營商停止將此類流體排放到海洋中，特別是新設備上，這向鉆井設備供應商提出了找到對新要求的解決方案的問題。英國專利申請No. 0820326. 7公開了一種處置液壓井控制流體的方法，包括將流體泵送到井的生產流線中。盡管可通過電動泵實現(xiàn)這種方法，但電力故障將不允許在井關停期間繼續(xù)從致動器排放液壓流體。本發(fā)明實現(xiàn)了一種泵，該泵提供了必要的壓力以將排放的液壓流體噴射到生產流線中，處理在井關停期間排放的流體并且不需要電力。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于泵送從井的控制裝置排出的液壓井控制流體的泵，包括用于蓄積此類液壓井控制流體的裝置和用于使用供應給井的液壓流體的壓力來將蓄積的液壓井控制流體泵送到井的生產流線中的裝置。優(yōu)選地，所述蓄積裝置包括缸裝置，該缸裝置包括活塞，蓄積的液壓井控制流體作用在活塞的一側上以便使活塞沿第一方向移位，用于使用供應給井的液壓流體的壓力的所述裝置在所述活塞的相對側施加壓力。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種泵，該泵用于將從井的液壓控制裝置排出的液壓井控制流體泵送到井的生產流線內，包括第一缸裝置，用于經由通向該第一缸裝置的第一進口蓄積此類液壓井控制流體；第一缸裝置中的活塞，排出的井控制流體蓄積在活塞的一側上；第二缸裝置，其容納液壓流體并在活塞的相對側上與第一缸裝置流體連通，其中蓄積在第一缸裝置中的排出的流體的壓力可致使所述活塞沿朝向第二缸裝置的方向移位， 設有用于適應液壓流體在第二缸裝置中移位的裝置；以及所述活塞的相對側上通向第一缸裝置的又一進口，用于接收供應給井的液壓流體，活塞的所述第一側上設有來自第一缸裝置的出口，用于與井的生產流線連通，該泵是這樣的如果所述活塞已朝所述第二缸裝置移位且液壓流體以大于第一缸裝置中蓄積的井控制流體的壓力的壓力施加到所述又一進口，則所述活塞沿遠離第二缸裝置的方向移位，以使蓄積的井控制流體經由所述出口從第一缸裝置移出?？稍O有由所述第一缸裝置接納在所述活塞與所述又一進口之間的移位裝置(例如卷軸)，設有用于沿朝向第二缸裝置的方向促動所述移位裝置的促動裝置(例如所述第二缸裝置中的彈簧裝置)，在所述又一進口處的液壓流體作用在所述移位裝置上使得如果在所述又一進口處的液壓流體的壓力大于蓄積的井控制流體的壓力，則所述移位裝置克服
4所述促動裝置的作用移位，以使所述活塞移位。所述第一進口和所述出口的每一個均優(yōu)選地設置有用于分別容許流入和流出所述第一缸裝置的單向閥。所述第二缸裝置可包括與所述第一缸裝置流體連通的第一缸和與所述第一缸流體連通的第二缸，所述第二缸中設有又一活塞，所述適應裝置與所述又一活塞遠離所述第一缸的一側流體連通。所述適應裝置可包括可膨脹的容器。該泵可包括裝置，用于感測蓄積的排出的液壓井控制流體的壓力，以響應于達到特定值的蓄積的排出的液壓井控制流體的壓力產生用于增加在所述又一進口處的液壓流體的壓力的指示。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種泵送從井的控制裝置排出的液壓井控制流體的方法，包括蓄積此類液壓井控制流體并利用供應給井的液壓流體的壓力來將蓄積的液壓井控制流體泵送到井的生產流線內。在本發(fā)明的一個實施例中，液壓動力典型地在^Obar的壓力下經由臍帶 (umbilical)從表面源供應給海底井。該壓力顯著小于該液壓系統(tǒng)能夠處理的最大壓力。 要描述的泵利用供給到井的液壓壓力的典型地到34^ar的逐步增加，以提供用于操作泵的動力，使得既不需要電力，也不需要單獨的液壓動力源。該泵還結合了儲存系統(tǒng)，其足以在電力和/或液壓動力故障引起的井關停期間容納排出的流體，該儲存系統(tǒng)在液壓動力恢復時被排空。此外，當流體再循環(huán)時沒有液壓流體從泵的液壓操作機構機構排放。


圖1示出了處于靜止狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的泵；圖2示出了具有蓄積的排出的液壓控制流體的泵；圖3示出了已將蓄積的液壓控制流體泵送到井的生產流線內的泵；以及圖4示出了處于已蓄積排出的液壓控制流體的狀態(tài)下的備選泵構造。
具體實施例方式參照圖1，其為處于其靜止位置(即準備好接收排放或排出的液壓流體)的泵的圖解剖視圖，進入端口1從海底井上的液壓裝置如閥和扼流致動器連接到組合的排放液壓控制流體出口上。當一個或更多液壓裝置排放流體時，流體經由止回閥2進入缸4內的空隙3中，從而蓄積在其中并向圖中的右方推動自由運行的活塞5。缸4內的空隙6填充有液壓流體并與填充缸7和8以及囊9的流體相同。活塞5的運動迫使空隙6中的液壓流體經過呈卷軸10(其在圖中的左手端被接納在缸4中)的形式的移位裝置的中心中的孔口并經由止回閥11進入缸7，該止回閥11對于沿此方向的流是常閉的，但通過旋塞(spigot) 12 保持開啟。流經卷軸10的流體迫使缸8中自由運行的活塞13向圖中的右方移動，從而迫使液壓流體進入適當?shù)嘏蛎浀哪?。泵由來自現(xiàn)有的井液壓源的液壓流體經由與井的臍帶連通的第二進入端口 14供給動力，以作用在卷軸10在缸4的面上并趨于向圖中的左方推動卷軸10。然而，這被缸7 中呈彈簧15的形式的促動裝置抵抗，該促動裝置的壓縮力被調節(jié)以匹配井液壓動力源所施加的力。因此，卷軸10保持在圖中向右的位置，彈簧壓縮剛好足以在井液壓動力源的正常操作壓力的容許范圍內保持卷軸10?？障?因此是用于來自井控制液壓裝置的操作的排出液壓流體的儲存或蓄積空間，引起活塞5最終向圖中的右方盡可能遠地移動，被卷軸10在圖中的左手面止擋，并且缸 8中的流體排入囊9。此狀態(tài)在圖2中示出。液壓流體進一步排出或排放到進入端口 1引起此進入壓力上升，其由壓力開關16感測。此類壓力開關16通常已經在井液壓流體排放系統(tǒng)上存在并經由井臍帶在水面或陸地上電氣連接到井控制中心上，井液壓動力源也位于此處。在收到來自壓力開關的信號后，控制系統(tǒng)逐步增加來自上述源的在進入端口 14處的液壓壓力，即，典型地例如從^Obar增加到34^ar。圖3示出了該增加的壓力經由進入端口 14作用在卷軸10在圖中的右手面上、產生大于彈簧15所施加的力的力、引起卷軸10向圖中的左方移動和閥11的關閉(因為該閥 11遠離旋塞12移動)以及缸4中的空隙3中的排放液壓流體的壓力增加的結果。泵的排出端口 17容納止回閥18并經由壓力釋放閥連接到井生產流體流線中的噴嘴上?？障?中的壓力增加關閉進口止回閥2，并且當大于生產流體流線中的壓力時，開啟止回閥18，從而允許通過噴入生產流體流線而處理空隙3中蓄積的流體，并將泵重置為圖1的靜止狀態(tài)。如果供給到進入端口 14的液壓動力源失效，則當缸4充滿排出液壓流體時，在進入端口 1處將可以獲得更多液壓流體。該液壓流體能夠進入溢流缸21，壓迫活塞22。缸22 的容積設計成足以處理井關停引起的所有排出液壓流體。在進口 14處的液壓壓力恢復后， 壓力開關16經由進口 1在液壓流體首次排放時操作，從而通過逐步增加進口 14處的壓力而導致清空循環(huán)操作。參考標號23表示穿透卷軸10在圖中的右手側以允許缸7中的液壓流體的自由移動的孔。可在空隙3中產生的最大壓力當缸4的內徑恒定時大致等于在進入端口 14處的液壓源壓力的增加，并且將足以將流體噴入其壓力小于此壓力的生產流線。因此，可獲得的壓力將大致為34^ar-280bar = 6^ar。如果生產流線壓力大于該壓力，則缸4可由如圖4 中所示的兩個缸18和20代替。缸19和20的內徑的比率決定在出口 17處最終可獲得的壓力。因此，在本例中，出口壓力將為^barX (缸19的直徑/缸20的直徑)。因此該泵可設計成處理最大已知的生產流線壓力或適合特定應用。在實踐中，缸19和20的內徑的比率將必須顯著大于如以上簡單地算出的壓力，因為可獲得的力隨著彈簧15壓縮而減小。應當注意的是，缸8及其自由運行的活塞13并不是該泵的必要構件，因為該泵通過直接連接到囊9上的缸7的輸出也會正確地工作。然而，井操作員更愿意使泵芯與外部環(huán)境雙重隔離，且由于囊僅提供與環(huán)境的單級隔離，因此包括了缸8和活塞13以提供期望的第二級隔離。同樣，彈簧15例如可通過利用液壓壓力來沿向圖中的右方的方向促動卷軸 10來代替。使用本發(fā)明的優(yōu)點該泵的關鍵優(yōu)點在于它不需要單獨的動力源，并從逐步增加來自現(xiàn)有的井液壓動力源的壓力操作。進一步的優(yōu)點為a)該泵所用的液壓流體未被排出或排放，而是當壓力的逐步增加減小到正常操作壓力時再循環(huán)回到其源，以及b)例如井停電和/或液壓動力中斷導致的從井致動器排放或排出的液壓流體被泵容納并通過當液壓動力恢復時噴入生產流線而處理。
權利要求
1.一種用于泵送從井的控制裝置排出的液壓井控制流體的泵，包括用于蓄積此類液壓井控制流體的裝置和用于利用供應給所述井的液壓流體的壓力來將蓄積的液壓井控制流體泵送到所述井的生產流線內的裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的泵，其特征在于，所述蓄積裝置包括缸裝置，所述缸裝置包括活塞，蓄積的液壓井控制流體作用在所述活塞的一側上以便使所述活塞沿第一方向移位， 所述用于利用供應給所述井的液壓流體的壓力的裝置在所述活塞的相對側施加壓力。
3.一種用于將從井的液壓控制裝置排出的液壓井控制流體泵送到所述井的生產流線中的泵，包括第一缸裝置，用于經由通向所述第一缸裝置的第一進口蓄積此類液壓井控制流體；所述第一缸裝置中的活塞，排出的井控制流體蓄積在所述活塞的一側上；第二缸裝置，其容納液壓流體并在所述活塞的相對側上與所述第一缸裝置流體連通， 其中蓄積在所述第一缸裝置中的排出的流體的壓力能夠致使所述活塞沿朝向所述第二缸裝置的方向移位，設有用于適應所述第二缸裝置中液壓流體的所述移位的裝置；以及所述活塞的相對側上通向所述第一缸裝置的又一進口，用于接收供應給所述井的液壓流體，所述活塞的所述第一側上設有從所述第一缸裝置引出的出口，用于與所述井的生產流線連通，所述泵是這樣的如果所述活塞已朝所述第二缸裝置移位且如果液壓流體以大于所述第一缸裝置中蓄積的井控制流體的壓力的壓力在所述又一進口處施加，則所述活塞沿遠離所述第二缸裝置的方向移位，以使蓄積的井控制流體經由所述出口從所述第一缸裝置移出。
4.根據(jù)權利要求3所述的泵，其特征在于，所述活塞與所述又一進口之間存在移位裝置，設有用于沿朝向所述第二缸裝置的方向促動所述移位裝置的促動裝置，在所述又一進口處的液壓流體作用在所述移位裝置上，使得如果在所述又一進口處的液壓流體的壓力大于蓄積的井控制流體的壓力，則所述移位裝置克服所述促動裝置的作用移位，以使所述活塞移位。
5.根據(jù)權利要求4所述的泵，其特征在于，所述移位裝置包括由所述第一缸裝置接納在所述活塞與所述又一進口之間的卷軸。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的泵，其特征在于，所述促動裝置包括在所述第二缸裝置中的彈簧裝置。
7.根據(jù)權利要求3至6中任一項所述的泵，其特征在于，所述第一進口和所述出口的每一個均設置有用于容許分別流入和流出所述第一缸裝置的單向閥。
8.根據(jù)權利要求3至7中任一項所述的泵，其特征在于，所述第二缸裝置包括與所述第一缸裝置流體連通的第一缸和與所述第一缸流體連通的第二缸，所述第二缸中設有又一活塞，所述適應裝置與所述又一活塞遠離所述第一缸的一側流體連通。
9.根據(jù)權利要求3至8中任一項所述的泵，其特征在于，所述適應裝置包括可膨脹的容器。
10.根據(jù)權利要求3至9中任一項所述的泵，其特征在于，所述泵包括用于感測蓄積的排出的液壓井控制流體的壓力的裝置，以響應于達到特定值的蓄積的排出的液壓井控制流體的壓力產生用于增加在所述又一進口處的液壓流體的壓力的指示。
11.一種用于泵送從井的控制裝置排出的液壓井控制流體的方法，包括蓄積此類液壓井控制流體并利用供應給所述井的液壓流體的壓力來將蓄積的液壓井控制流體泵送到所述井的生產流線內。
全文摘要
一種用于泵送從井的控制裝置排出的液壓井控制流體的泵，包括用于蓄積此類液壓井控制流體的裝置(1，3，4)和用于利用供應給所述并的液壓流體的壓力來將蓄積的液壓井控制流體泵送到所述井的生產流線內的裝置(10，14，5)。
文檔編號F04B9/109GK102482930SQ200980156018
公開日2012年5月30日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權日2009年1月29日
發(fā)明者S·D·吉爾 申請人:韋特柯格雷控制系統(tǒng)有限公司