CN103953326A - 一种电驱水下应急安全控制*** - Google Patents

一种电驱水下应急安全控制*** Download PDF

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China National Offshore Oil Corp CNOOC
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Abstract

本发明涉及一种电驱水下应急安全控制***，其特征在于：它包括一触发装置、一电控装置、一动力装置、若干防喷器执行装置、若干电动泵装置和一储液装置，且电控装置、动力装置和电动泵装置置于内部充满绝缘液的一密闭壳体内，防喷器执行装置和储液装置则设置在密闭壳体外。使得本发明结构更加紧凑，节省采购成本，降低空间占用率。本发明位于海底井口附近，当发生井喷等事故且海洋钻井平台井控***无法及时可靠地封井时，确保设备、人员的安全，保护环境，最大限度减少损失。本发明可以广泛用于海洋科考等领域。

Description

一种电驱水下应急安全控制***
技术领域
本发明涉及一种应急安全控制***，特别是关于一种电驱水下应急安全控制***。
背景技术
水下应急安全控制***是海洋石油开采过程中海洋钻井平台井控***配备的一种备用控制***。该***可在海洋钻井突发井喷等紧急状况且海洋钻井平台井控***失效时，将事先储备在水下蓄能器中的液压液排出，推动防喷器等执行机构完成封井操作，确保设备和人员的安全，保护环境，减少损失。
现有水下应急安全控制***一般配备依靠压缩气体储能的传统蓄能器。随着海洋钻井水深的逐渐增加，水下应急安全控制***承受的静水压也随之增加，因此蓄能器压缩气体储存的能量很大一部分要用于克服不断增加的静水压，从而造成蓄能器排出的有效液压液的液量随着水深的增加而减少。因此，海洋钻井水深越深，实现相同封井操作功能所需蓄能器数量就越多，蓄能器数量的增多造成采购成本增高，空间占用率增大，在一定程度上限制了水下应急安全控制***的在深水工况下的应用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种节约成本且满足各种深水应急封井需求的电驱水下应急安全控制***。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种电驱水下应急安全控制***，其特征在于：它包括一触发装置、一电控装置、一动力装置、若干防喷器执行装置、若干电动泵装置和一储液装置，且所述电控装置、所述动力装置和所述电动泵装置置于内部充满绝缘液的一密闭壳体内，所述防喷器执行装置和所述储液装置则设置在所述密闭壳体外；所述触发装置固定在所述密闭壳体的侧壁上，其探头位于所述密闭壳体外部，且所述探头通过液压管线连接海洋钻井平台井控***；所述电控装置通过信号线分别连接所述触发装置和所述动力装置；每一所述防喷器执行装置包括两个对称设置的闸板体，且在两所述闸板体相对的一侧各开设有一半圆形凹槽，在两所述闸板体之间形成的柱状空间内设置有一钻杆；在所述两闸板体相向的一侧各设置有一液缸，两所述液缸的活塞杆分别与两所述闸板体连接，且所述液缸内位于活塞杆一侧的腔室为开启腔，另一侧的腔室为关闭腔；每一所述电动泵装置包括一电动两位三通阀、一液压泵、一电机、一压力传感器和一流量计；所述电动两位三通阀的A口通过液压管线分别连通与所述电动泵装置相对应的两所述液缸的开启腔，T口通过液压管线连通所述密闭壳体外的海水，P口分成两个支路：一支路通过液压管线连通所述储液装置，另一支路通过液压管线连通所述液压泵的入口；所述液压泵出口的液压管线上设置有一溢流阀，所述溢流阀的溢流口通过回油管线连通所述储液装置，所述溢流阀的出口通过液压管线依次连接所述压力传感器、所述流量计和与所述电动泵装置相对应的两所述液缸的关闭腔；所述电机连接所述液压泵，所述电动两位三通阀和所述电机分别通过动力电缆连接所述动力装置，所述压力传感器和所述流量计分别通过信号线连接所述电控装置。
所述液压泵为单向定量泵，所述储液装置内部具有若干存储液压液的储液箱。
所述电机通过联轴器和链条之一连接所述液压泵。
所述触发装置采用压力传感器。
所述电控装置采用微处理器。
所述动力装置采用高能电池。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用电动泵装置直接将动力装置储存的电能，转化为防喷器执行装置所需的压力能，采用此种方式省去了传统的蓄能器中气体压缩储能的环节，使得能量转化效率得以提高。由于不必大量采用传统的蓄能器，使得本发明结构更加紧凑，节省采购成本，降低空间占用率。2、本发明的防喷器执行装置所需液压液不需传统蓄能器提供，且当防喷器执行装置完全关闭后，关闭腔不再继续接收液压液，多余的液压液会通过溢流阀的溢流口和回油管线排入储液装置中。采用此种方式可以重复利用开启腔内液压液，并且减少储液装置中储存的液压液的使用量。本发明可以广泛用于海洋科考等领域。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图
图2是本发明防喷器执行装置和电动泵装置的结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明包括一触发装置1、一电控装置2、一动力装置3、若干防喷器执行装置4、若干电动泵装置5和一储液装置6，且电控装置2、动力装置3和电动泵装置5置于内部充满绝缘液的密闭壳体7内，防喷器执行装置4和储液装置6则设置在密闭壳体7外。触发装置1固定在密闭壳体7的侧壁上，其探头位于密闭壳体7外部，该探头通过液压管线8连接海洋钻井平台井控***（图中未示出）。电控装置2通过信号线9分别连接触发装置1和动力装置3。
上述实施例中，触发装置1可以采用压力传感器，电控装置2可以采用微处理器，动力装置3可以采用高能电池，储液装置6内部具有若干存储液压液的储液箱。
如图2所示，每一防喷器执行装置4包括两个对称设置的闸板体41，且在两闸板体41相对的一侧均开设有一半圆形凹槽，在两闸板体41之间形成的柱状空间内设置有一钻杆42。在两闸板体41相向的一侧均设置有一液缸43，两液缸43的活塞杆分别与两闸板体41连接，且液缸43内位于活塞杆一侧的腔室为开启腔431，另一侧的腔室为关闭腔432。
每一电动泵装置5包括一电动两位三通阀51、一液压泵52、一电机53、一压力传感器54和一流量计55。其中，电动两位三通阀51的A口通过液压管线8分别连通与该电动泵装置5相对应的防喷器执行装置4的两液缸43的开启腔431，T口通过液压管线8连通密闭壳体7外的海水，P口分成两个支路：一支路通过液压管线8连通储液装置6，另一支路通过液压管线8连通液压泵52的入口。液压泵52出口的液压管线8上设置有一溢流阀56，溢流阀56的溢流口通过回油管线11连通储液装置6，溢流阀56的出口通过液压管线8依次连接压力传感器54、流量计55和与该电动泵装置5相对应的防喷器执行装置4的两液缸43的关闭腔432。电机53连接液压泵52，并为液压泵52运转提供动力。电动两位三通阀51和电机53分别通过动力电缆10连接动力装置3，压力传感器54和流量计55分别通过信号线9连接电控装置2（图中未示出）。
上述实施例中，液压泵52为单向定量泵。电机53通过联轴器或链条连接液压泵52。
上述实施例中，如图1所示，所有连接至密闭壳体7外部的液压管线8和回油管线11均通过设置在密闭壳体7上的液压穿舱接头12贯穿至密闭壳体7外部。
本发明工作时：
1）触发装置1的探头接收海洋钻井平台井控***发出的液压触发信号，触发装置1将液压触发信号转变为电信号传送给电控装置2；
2）电控装置2对接收的来自触发装置1的电信号进行判断，并根据其内置的触发条件逻辑关系判断是否符合关闭井口触发条件，若满足触发条件则通过信号线9向动力装置3发送关闭钻井井口指令；
3）动力装置3根据接收到的指令为电动两位三通阀51和电机53供电；
4）电机53将电能转化为机械能，并通过联轴器或链条传送给液压泵52，转化为液压泵52运转时需要的液压能，液压泵52开启；电动两位三通阀51通电后，其A口连通P口，开启腔431内的液压液通过电动两位三通阀51被泵入液压泵52，同时储液装置6中的液压液也同时被泵入液压泵52；
5）被泵入液压泵52的液压液依次流经溢流阀56、压力传感器54和流量计55后进入液缸43的关闭腔432；关闭腔432内液压液逐渐增加，进而推动活塞杆以及与其相连的闸板体41向中心移动，直至两闸板体41抱紧钻杆42，后续操作由执行封井操作装置进行封井；
6）当防喷器执行装置4完全关闭后，关闭腔432不再继续接收液压液。液压泵52的出口压力迅速提高，当高于溢流阀56设定压力时，多余的液压液会通过溢流阀56的溢流口和回油管线11排入储液装置6中。同时，压力传感器54与流量计55将采集的电动泵装置5的压力与流量信号，并通过信号线9反馈至电控装置2，电控装置2通过对比判定是否已完全关闭防喷器执行装置4，若已完全关闭防喷器执行装置4，则电控装置2向动力装置3发送停止为电动两位三通阀51和电机53供电的控制命令，进而关闭电动两位三通阀51和电机53。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种电驱水下应急安全控制***，其特征在于：它包括一触发装置、一电控装置、一动力装置、若干防喷器执行装置、若干电动泵装置和一储液装置，且所述电控装置、所述动力装置和所述电动泵装置置于内部充满绝缘液的一密闭壳体内，所述防喷器执行装置和所述储液装置则设置在所述密闭壳体外；所述触发装置固定在所述密闭壳体的侧壁上，其探头位于所述密闭壳体外部，且所述探头通过液压管线连接海洋钻井平台井控***；所述电控装置通过信号线分别连接所述触发装置和所述动力装置；
每一所述防喷器执行装置包括两个对称设置的闸板体，且在两所述闸板体相对的一侧各开设有一半圆形凹槽，在两所述闸板体之间形成的柱状空间内设置有一钻杆；在所述两闸板体相向的一侧各设置有一液缸，两所述液缸的活塞杆分别与两所述闸板体连接，且所述液缸内位于活塞杆一侧的腔室为开启腔，另一侧的腔室为关闭腔；
每一所述电动泵装置包括一电动两位三通阀、一液压泵、一电机、一压力传感器和一流量计；所述电动两位三通阀的A口通过液压管线分别连通与所述电动泵装置相对应的两所述液缸的开启腔，T口通过液压管线连通所述密闭壳体外的海水，P口分成两个支路：一支路通过液压管线连通所述储液装置，另一支路通过液压管线连通所述液压泵的入口；所述液压泵出口的液压管线上设置有一溢流阀，所述溢流阀的溢流口通过回油管线连通所述储液装置，所述溢流阀的出口通过液压管线依次连接所述压力传感器、所述流量计和与所述电动泵装置相对应的两所述液缸的关闭腔；所述电机连接所述液压泵，所述电动两位三通阀和所述电机分别通过动力电缆连接所述动力装置，所述压力传感器和所述流量计分别通过信号线连接所述电控装置。
2.如权利要求1所述的一种电驱水下应急安全控制***，其特征在于：所述液压泵为单向定量泵，所述储液装置内部具有若干存储液压液的储液箱。
3.如权利要求1所述的一种电驱水下应急安全控制***，其特征在于：所述电机通过联轴器和链条之一连接所述液压泵。
4.如权利要求2所述的一种电驱水下应急安全控制***，其特征在于：所述电机通过联轴器和链条之一连接所述液压泵。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种电驱水下应急安全控制***，其特征在于：所述触发装置采用压力传感器。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种电驱水下应急安全控制***，其特征在于：所述电控装置采用微处理器。
7.如权利要求5所述的一种电驱水下应急安全控制***，其特征在于：所述动力装置采用高能电池。
8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种电驱水下应急安全控制***，其特征在于：所述动力装置采用高能电池。
9.如权利要求5所述的一种电驱水下应急安全控制***，其特征在于：所述动力装置采用高能电池。
10.如权利要求6所述的一种电驱水下应急安全控制***，其特征在于：所述动力装置采用高能电池。
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