CN108026764B

CN108026764B - 防喷器控制***和用于控制防喷器的方法

Info

Publication number: CN108026764B
Application number: CN201680051401.7A
Authority: CN
Inventors: J·佩德森; M·伯里; K·C·墨菲
Original assignee: Maersk Drilling AS
Current assignee: Noble Drilling Co.,Ltd.
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2016-07-06
Publication date: 2021-07-02
Anticipated expiration: 2036-07-06
Also published as: MX2018000284A; WO2017005262A1; CN108026764A; US20180202252A1; KR20180037965A; US20200408058A1; US11180967B2; NO20180158A1; US10787877B2; KR102648437B1

Abstract

本发明涉及一种防喷器***(200)，所述防喷器***包括：下部防喷器(BOP)堆(204)，所述下部防喷器堆包括多个液压部件；以及下部海洋隔水管套件(LMRP；206)，所述下部海洋隔水管套件包括适于在使用期间对所述下部防喷器堆的液压部件提供冗余控制的第一控制盒(310)和第二控制盒(320)，其中所述第一控制盒和所述第二控制盒适于在使用期间连接到海面控制***(330)并且在使用期间由所述海面控制***控制，其中所述防喷器***进一步包括至少一个附加控制盒(340)，所述至少一个附加控制盒连接到至少一个附加海面控制***(350)并且在使用期间由所述附加海面控制***控制。以此方式，提供一种经改善的防喷器***。

Description

防喷器控制***和用于控制防喷器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于海上钻井操作的新颖的方法和设备。

背景技术

防喷器(BOP)在烃钻井和生产作业中用作封闭、隔离和/或密封井筒的安全装置。防喷器本质上是连接到井口的大型阀，并且包括能够密封和封闭井的封闭构件，以便防止高压气体或液体从井释放出来。

在低压和高压应用中广泛使用的一种类型的防喷器是闸板型防喷器。闸板型防喷器使用设置在专门设计的外壳或主体内的两个相对封闭构件、或是闸板。防喷器主体具有与井筒对准的孔眼。闸板配备密封构件，当闸板合上时，密封构件接合以阻止流通过孔眼。该闸板可以是被配置成闭合并密封围绕设置在孔眼内的管道的环带的管道闸板，或可以是被配置成闭合并密封整个孔眼的全封闭闸板或全封闭剪切闸板。

特定钻井应用可能要求多种管道闸板、剪切闸板和全封闭闸板。因此，在许多应用中，将多个防喷器组装到防喷器堆中，防喷器堆包括多个闸板式防喷器，每个都配备特定类型的闸板。BOP堆(即，单独BOP的堆)可进一步包括环形BOP。

钻井***典型地进一步包括下部海洋隔水管套件(LMRP；参见例如图1中的206和图2-4中的410)，LMRP在LMRP的下端可移除地连接到下部BOP堆的顶部并且在其上端连接到海洋隔水管。LMRP是两区段BOP堆的上部区段并与下部BOP堆对接。LMRP也可被称为上部堆组件或LMRP组件。下部BOP堆也可被称为下部BOP堆组件。

闸板型防喷器通常被配置成使用加压液压流体来操作以控制封闭构件相对于孔眼的位置。虽然大多数防喷器都耦接到流体泵或某些其他活动的加压液压流体源，但是许多应用都要求储存一定体积的加压液压流体并且在紧急情况下立即可用于操作防喷器。例如，许多海底作业规范要求防喷器堆能够使用仅存储在一个或多个合适的容器或类似者中的堆组件上的加压流体来循环(即，使封闭构件在延伸位置与缩回位置之间移动)若干次。在大型高压防喷器堆组件中，数百加仑加压流体可能不得不储存在堆上。

目前，某些LMRP典型地包括两个控制盒(参见例如图1中的310和320)，其中每个控制盒与单独液压供应导管相关联并且容纳用于监控和控制与钻井作业相关的各种功能的电子器件和阀，如通常所知的。

控制盒是阀和调节器(液压或电动操作的)的组件，当响应于一个或多个控制信号被激活时，它将通过孔隙或类似者来引导液压流体以操作BOP功能。控制盒有时也被称为电动/液压(E/H)盒。对于深海深度(500米及以上)，控制盒典型地出于通信目的是电动的(而仍接收加压液压流体以操作BOP功能)。对于较小深度(小于约500米)，控制盒可出于通信目的是液压和/或电动。

根据API(美国石油协会)的要求以及正常“油田惯例”典型地将液压供应导管中的一个分类为“蓝色”供应，而另一个液压供应导管则被分类为“黄色”供应。传统上与蓝色供应相关联的控制盒典型地分类为蓝色控制盒或BL盒。相反地，另一个控制盒传统上分类为黄色控制盒或YL盒。

这两个控制盒提供了冗余控制***并能够执行一组通用功能。由此，冗余控制是通过具有两个类似/相同的盒来提供，使得如果一个“在线”盒发生故障，例如，电子器件或阀故障，那么另一个“待机”盒就会进入“在线”状态，例如，由司钻立即执行所要求的动作或功能。

使盒返回海面来更换或维修是复杂且昂贵的操作。

使设备返回海面并再次回到井口与期间暂停任何烃钻井和生产作业的大量时间耗用相关联(对于深海作业而言因进行作业时所处的作业深度而更是如此)。非生产时间涉及显著经济成本。

另外，由于与某些井操作有关的传统安全要求规定具有与井控制相关的冗余(如果例如一个控制盒报告错误、变得不可操作等，那么操作必须暂停，因为即使一个控制***运行良好，也不再有任何冗余控制***就位)。这也与非生产时间和经济成本相关联。

发明内容

一个目的是至少在一定程度上缓解上述缺点中的至少一个或多个。

一个目标使即使控制盒中的一者变得不可用，也能够有冗余继续操作。

另外，一个目标使提供增加的安全性。

本发明的实施例在权利要求1中限定。

因此，在一些实施例中，本发明涉及一种防喷器***，所述防喷器***包括：

-下部防喷器(BOP)堆，所述下部防喷器堆包括多个液压部件，

-下部海洋隔水管套件(LMRP)，所述下部海洋隔水管套件包括适于在使用期间对下部防喷器堆的液压部件提供冗余控制的第一控制盒和第二控制盒，其中第一控制盒和第二控制盒适于在使用期间连接到海面控制***并且在使用期间由海面控制***控制，

其中防喷器***进一步包括至少一个附加控制盒，所述至少一个附加控制盒连接到至少一个附加海面控制***并且在使用期间由附加海面控制***控制。

以此方式，即使其他控制盒中的一个变得不可用，也能够使操作继续，因为就算在此情况下，冗余也仍可用。这可避免需要例如将LMRP拉起到海面并再次返回到井口而增加了操作时间并避免了代价高的非生产性停机时间。

具有至少一个附加控制盒为BOP功能提供了附加备份控制***。一些防喷器***包括例如声学***和/或ROV操作的安全措施。然而，与建立与声学***的通信且特别是部署ROV并使其接至BOP相比，至少一个附加控制盒可容易地具有快得多的响应时间。

至少一个附加控制盒和至少一个附加海面控制***一起至少尽可能合理可行地提供与传统主要BOP控制***分离的独立备份***，。

另外，至少一个附加控制盒可提供自动剪切/紧急停机回路的备份，传统的第一控制盒和第二控制盒通常无法这样做。

控制第一控制盒和第二控制盒的海面控制***通常是熟知的，例如，结合图1进一步说明的。

附加海面控制***是独立于控制LMRP的第一控制盒和第二控制盒的海面控制***的***(尽管附加海面控制***与至少一个附加控制盒之间的信号至少在一些实施例中可经由控制第一控制盒和第二控制盒的海面控制***来路由)。附加海面控制***优选地实现为物理上分离的硬件***，它为控制第一控制盒和第二控制盒的海面控制***提供了进一步冗余。在一些实施例中，至少一个附加控制盒与至少一个附加海面控制***之间的连接与用于第一控制盒和第二控制盒的连接一起铺设在MUX电缆(两者为黄色和蓝色)中。

LMRP(与第一控制盒和第二控制盒一起)可释放地连接到下部BOP堆(例如，如图1-4中的204所示)。

在一些实施例中，至少一个附加控制盒位于下部防喷器堆上。此位置与位于LMRP上的情况相反。以此方式，至少一个附加控制盒是下部防喷器堆的部分或构成下部防喷器组的部件。如上所述，LMRP典型地经由一个或多个堆连接器来可释放地连接到下部BOP堆，然后在LMRP与下部BOP堆之间形成边界。在此类情况下，附加控制盒将位于堆连接器下方(进一步朝向BOP上的海床安装并附接到LMRP)。堆连接器可例如包括一个或多个液压连接元件，例如，一个或多个液压插杆或类似者，并且在一些实施例中，可以包括一个或多个电(或另选地光)连接器，例如，电(或另选地光)湿式配合件或类似者。例如，有利的是使至少一个附加控制盒位于下部BOP堆上，因为即使在LMRP断开后也可执行下部BOP功能，这一般至少对于某些先前BOP***是不可能的，因为第一控制盒和第二控制盒是循于LMRP。

在一些实施例中，防喷器***进一步包括附加海底控制单元，其中附加海底控制单元连接到至少一个附加控制盒中的一个或多个，并且适于在使用期间控制至少一个附加控制盒中的一个或多个，并且其中附加海底控制单元进一步连接到附加海面控制***。

在一些实施例中，至少一个附加控制盒(各自)适于执行仅约10个(例如，10个)至约12个(例如，12个)(其中实际数目可能变化，并且使取决于实际使用或实现方式)预定功能。第一控制盒和第二控制盒通常适合执行约160个不同功能。与常规的控制盒相比，支持少得多的功能降低附加控制盒的整体复杂性，并可能地降低其制造成本。

另外，与第一控制盒和第二控制盒中的每一个相比，具有的功能较少可极大地降低附加控制盒的潜在故障率。这是在提供附加冗余和/或备份的情况下实现的。

在一些实施例中，至少一个附加控制盒(各自)适于执行少于150个功能，例如，少于100个、诸如少于75个、诸如少于50个、诸如少于25个、诸如少于20个、诸如少于15个。

在一些实施例中，优选地仅安全关键功能和/或SIF(安全仪表功能)功能由至少一个附加控制盒支持。这使支持的功能的数目相对要低(具有如上所述优点)，并且对于SIF功能，它促成了用于获得和/或维持SIL(安全完整等级)定级的更简单的过程。

本上下文内的安全关键功能是根据由国际电工委员会发布的标题为“电气/电子/可编程电子安全相关***的功能安全”的国际标准IEC 61508的标准化术语。

SIF也是所熟知的标准术语并且是由SIS(安全仪表***)执行的功能。SIS典型地由专用于关键过程***的一组工程硬件和软件控制组成。关键过程***可被视为在运行并且出现操作问题后可能需要进入“安全状态”以避免不利后果的关键过程***。国际标准IEC 61511是规定SIS***的工程的实践的技术标准，其通过使用仪器确保了工业过程的安全性。SIL(安全完整等级)定级被限定为由安全功能提供的相对风险降低等级，或被限定来指定目标风险降低等级。SIL可被视为安全仪表功能(SIF)所要求的性能测量。关于给定SIL的要求在所有功能安全标准中都不一致。在基于IEC 61508标准的欧洲功能安全标准中，限定四个SIL，其中SIL 4是最可靠的，而SIL 1是最不可靠的。SIL是基于多个定量因素结合质量因素(诸如开发过程和安全生命周期管理)确定的。此外，OLF-070或NOG-070是指关于在涉及SIF的大陆架上石油活动中应用IEC 61508和IEC 61511的标准指南。

这些标准和指南及其相应内容是本领域的技术人员熟知的。

在一些实施例中，一个或多个附加控制盒是SIL定级的，即，它们已根据上述适当标准和/或指南设计成SIS。

在一些实施例中，至少一个附加控制盒适于执行选自预定的安全关键功能组中的多个功能，其中预定的安全关键功能组包括选自有以下项的组中的一个或多个：

-封闭一个或多个、例如全部的剪切闸板，

-封闭一个或多个、例如全部的管道闸板，

-接合闸板锁，和/或

-松开下部海洋隔水管套件连接器，从而使得能够将下部海洋隔水管套件与下部防喷器堆分离。

在一些实施例中，附加海面控制***适于在使用期间从选自由以下项组成的组中的一个或多个接收一个或多个输入信号：

-海面控制***，

-测量到下部防喷器堆的一个或多个当前液压流体流量的海面流量计，

-下部海洋隔水管套件或位于下部海洋隔水管套件上的压力变送器，和/或

-下部海洋隔水管套件的供电和/或通信集线器或类似者。

在一些实施例中，附加海底控制单元适于在使用期间从选自由以下项组成的组中的一个或多个接收一个或多个输入信号：

-下部海洋隔水管套件的供电和/或通信集线器或类似者，

-下部防喷器堆的位置和压力传感器和/或压力变送器，

-自动剪切液压回路的压力变送器，

-紧急停机液压回路的压力变送器，和/或

-封闭剪切闸板回路和/或全封闭剪切闸板回路的一个或多个压力变送器。

在一些实施例中，附加海面控制***适于在使用期间接收表示以下项的一个或多个输入信号

-到第一控制盒和/或第二控制盒的一个或多个输入信号，

-到下部防喷器堆的一个或多个测量到的当前液压流体流量，

-下部海洋隔水管套件断开反馈信号，例如，如由下部海洋隔水管套件处的压力变送器或类似者获得，和/或

-从下部海洋隔水管套件的供电和/或通信集线器或类似者获得的一个或多个信号。

在一些实施例中，附加海底控制单元适于在使用期间接收表示以下项的一个或多个输入信号

-例如从下部海洋隔水管套件的供电和/或通信集线器或类似者获得的一个或多个信号，

-一个或多个防喷器***功能的一个或多个值，例如，如由下部防喷器堆的位置和压力传感器或压力变送器获得，

-用于自动剪切液压回路的反馈封闭信号，例如，如由自动剪切液压回路的压力变送器获得，

-用于紧急停机液压回路的反馈封闭信号，例如，如由紧急停机液压回路的压力变送器获得，和/或

-用于至少一个封闭剪切闸板回路和/或至少一个全封闭剪切闸板的一个或多个反馈封闭信号，例如，如由封闭剪切闸板回路和/或全封闭剪切闸板的一个或多个压力变送器获得。

在一些实施例中，附加海底控制单元适于在使用期间响应于从附加海面控制***接收的控制信号和/或响应于其自己的控制逻辑来发起一个或多个安全仪表功能。

在一些实施例中，防喷器***进一步包括连接到以下项的一个或多个海底储能器

-附加控制盒和/或若存在的一个或多个声控盒，和/或

-自动剪切和/或紧急停机液压回路。

在一些实施例中，防喷器***和下部海洋隔水管套件适于在使用期间由一个或多个液压连接元件、例如一个或多个液压插杆或类似者和/或一个或多个电或光连接器、例如电湿式配合件或类似者来连接。

在一些实施例中，附加海底控制单元和/或附加海面控制***适于在使用期间监控下部防喷器堆的一个或多个功能。

在一些实施例中，至少一个附加控制盒可控制为是启用、禁用、或仅带电的。

在一些实施例中，至少一个附加控制盒可控制来进入下部防喷器堆测试模式和/或进入对至少一个附加控制盒的测试模式。

在一些实施例中，附加海底控制单元和/或附加海面控制***适于在使用期间响应于某些预定条件来激活至少一个安全仪表功能(SIF)。

在一些实施例中，附加海底控制单元和/或附加海面控制***适于在使用期间响应于以下项中的一个或多个来激活至少一个安全仪表功能(SIF)：

-下部海洋隔水管套件断开反馈信号，其中断开反馈信号指示是否已给出和/或执行了断开信号，例如，如由下部海洋隔水管套件处的压力变送器或类似者获得，和/或

-以下项的组合

○一个或多个防喷器***功能的一个或多个值，例如，如由下部防喷器堆的位置和压力传感器和/或压力变送器获得，

○用于自动剪切液压回路的反馈封闭信号，例如，如由自动剪切液压回路的压力变送器获得，

○用于紧急停机液压回路的反馈封闭信号，例如，如由紧急停机液压回路的压力变送器获得，和/或

○用于至少一个封闭剪切闸板回路和/或至少一个全封闭剪切闸板的一个或多个反馈封闭信号，例如，如由封闭剪切闸板回路和/或全封闭剪切闸板的一个或多个压力变送器获得。

在一些实施例中，至少一个附加控制盒位于下部防喷器堆上、处于用于连接下部海洋隔水管套件和下部防喷器堆的一个或多个堆连接器下方。

在一些实施例中，附加海面控制***被布置成指示由第一控制盒和/或第二控制盒进行的成功地执行的(或相反的情况)功能。以此方式，可以提供在由第一控制盒和/或第二控制盒接收的反馈上的冗余。因此，根据一些实施例，本发明大体上涉及附加控制盒，其可选地具有控制***(例如，海面控制***)，控制***被布置成接收提供给第一控制盒和/或第二控制盒的一个或多个输入信号的信息并且监控对应动作是否由第一控制盒和/或第二控制盒和/或BOP/LMRP执行和完成(或未执行和完成)。

如果情况并非如此(诸如在预定时间内)，那么附加控制盒采取动作(由附加海面控制***和/或附加海底控制单元控制的)以执行功能和/或另一个安全关键功能。与第一控制盒和/或第二控制盒有关的输入/命令和反馈信号、BOP闸板/环带的状态等可因此由附加海面控制***和/或附加海底控制单元接收。

附加海底控制单元标示为“附加的”，因为它涉及一个或多个附加控制盒。

附加海底控制单元或SIS海底控制单元是位于下部BOP堆上的海底单元，其连接到附加海面控制***。附加海底控制单元可接收来自各种传感器的输入和反馈等，并且还可包括其自己的逻辑电路、PLC等以发起一个或多个安全仪表功能(SIF)和/或安全关键功能。

根据本发明的一些实施例大体上涉及一种防喷器***，其中与附加海底控制单元和/或附加海面控制***有关的单元、***和/或功能、包括附加海底控制单元和/或附加海面控制***在内是根据预定安全要求、定级、标准或类似者认证的，例如，是根据SIL(安全完整级别)定级或标准认证的。

在一些实施例中，以下项全部是作为一个连接的***进行SIL定级的(例如，被SIL定级为SIL 2级)：

-附加海底控制单元，

-附加海面控制***，以及

-至少一个附加控制盒。

在一些实施例中，防喷器***进一步包括至少一个声控盒和一个或多个声学海底控制单元，所述一个或多个声学海底控制单元适于在使用期间控制所述至少一个声控盒。

在一些实施例中，至少一个附加控制盒包括声控盒或与之整合。

在一些实施例中，至少一个附加控制盒包括多个控制阀或其他控制机构，其中每个控制阀或其他控制机构适于在使用期间从附加海底控制单元和若存在的一个或多个声学海底控制单元接收控制信号。

在一些实施例中，防喷器***包括：第一电缆，所述第一电缆至少将第一控制盒与适于控制第一控制盒的第一海面控制***连接；以及第二电缆，所述第二电缆至少将第二控制盒与适于控制第二控制盒的第二海面控制***连接，其中第一电缆和第二电缆连接到至少一个附加控制盒并且其中至少一个附加海面控制***连接到第一电缆和/或第二电缆和/或连接到第一海面控制***和/或第二海面控制***。

在一些实施例中，控制第一控制盒和第二控制盒的海面控制***包括第一海面控制***和第二海面控制***或是第一海面控制***和第二海面控制***。

在另外一些实施例中，

-第一电缆连接到第一海底接线盒(或类似者)，第一海底接线盒连接到第一控制盒和至少一个附加控制盒(而不是直接连接到相应控制盒)，并且

-第二电缆连接到第二海底接线盒(或类似者)，第二海底接线盒连接到第二控制盒和至少一个附加控制盒(而不是直接连接到相应控制盒)，

其中第一海底接线盒和第二海底接线盒是连接的，并且进一步适于分别交叉连接第一电缆和/或第二电缆的一个或多个导体的信号，并且适于交叉连接

-在第一海底接线盒与附加控制盒之间的一个或多个导体的信号，和/或

-在第二海底接线盒与附加控制盒之间的一个或多个导体的信号。

在一些实施例中，第一海面控制***进一步适于控制第二控制盒，第二海面控制***进一步适于控制第一控制盒，并且至少一个附加海面控制***适于选择性地经由第一电缆或第二电缆来控制至少一个附加控制盒。

以此方式，第一控制盒、第二控制盒和一个或多个附加控制盒(以及若存在的一个或多个声学盒；例如，与附加控制盒整合在一起)中的一个或多个(诸如全部)即使在传统上使用的电缆(通常称为MUX电缆)中的一个功能异常或变得功能异常的情况下也可与海面通信。

在一些实施例中，海底接线盒(或类似者)位于LMRP上。

在一些实施例中，本发明大体上涉及一种下部防喷器(BOP)堆，所述BOP堆包括至少一个附加控制盒(如别处描述和体现的)，所述至少一个附加控制盒适于在使用期间连接到附加海面控制***(如别处描述和体现的)。

另外的实施例在所附从属权利要求中进行限定和/或在整个本说明书中进行描述。

附图说明

图1示意性地示出了在典型防喷器(BOP)***中实现的本发明的一个实施例，

图2示意性地示出了根据本发明的一个实施例的BOP控制***，

图3示意性地示出了根据本发明的一个实施例的BOP控制***，以及

图4示意性地示出了在BOP控制***中用于供电、控制和/或通信信号的海底接线盒的一个示例性实现方式。

具体实施方式

现将参考附图描述本文中公开的防喷器控制***、防喷器***和用于控制防喷器的方法的各个方面和实施例。

当在下文术语中使用诸如“上部”和“下部”、“右侧”和“左侧”、“水平”和“竖直”、“顺时针的”和“逆时针的”或类似者的相对表达时，这些仅是对附图的参考而不一定是指实际使用情况(对于下部BOP、上部BOP，上部和下部也是指实际使用情况)。所示附图是示意图，因此，不同的结构的配置以及它们相对尺寸仅是旨在用于说明性的目的。

不同部件中的一些仅关于本发明的单一实施例而公开，但是意图包括在其他实施例中而不作进一步说明。

图1示意性地示出了在典型防喷器(BOP)***中实现的本发明的一个实施例。

图1示出了耦接到井口202的典型的防喷器***(下部BOP堆和LMRP)200，其中也示出了可选的声学盒和根据本发明的附加控制盒(被指示为SIS盒)的一个实现方式的一个实施例，如下文将进一步说明的。

防喷器***200包括下部BOP堆组件204和上部堆组件(也指示为LMRP)206。下部BOP堆组件204包括井口连接器208、闸板防喷器210、环形防喷器212、节流和压井阀214、以及液压储能器216。有时，环形防喷器212位于LMRP上。

LMRP 206包括环形防喷器218、节流和压井连接器220、隔水管适配器/挠性接头222、MUX控制的盒310、320、以及LMRP连接器226。LMRP连接器226在LMRP 206与下部BOP堆组件204之间提供可释放连接。液压储能器216安装到环绕下部BOP堆组件204的框架228。还可以有附接到LMRP框架的液压储能器。

用于封闭BOP堆的可能控制的一个实施例被示出为识别MUX控制的YL和BL盒310、320、可用来允许ROV操作BOP中的一个或多个的各种ROV控件(闸板和/或环带)、节流/压井阀、堆中的连接器、紧急停机功能365、以及声学盒341。声学盒341可例如在紧急情况或预警情况的情况下(例如，如果BL和YL盒与其海面控制***之间的连接中断)被远程触发以发起紧急功能，如封闭、隔离和/或密封井筒。

蓝色盒BL 310和黄色盒YL 320位于连接到进行钻井作业所用到的隔水管的LMRP上。蓝色/BL控制盒310在图1的左侧示出，而黄色/YL控制盒320则在右侧示出。这些控制盒容纳用于监控和控制与钻井作业相关的各种功能的电子器件和阀。典型地使用的BL和YL盒是通过具有两个类似/相同的盒来提供冗余控制，使得如果一个“在线”盒发生故障，例如，电子器件或阀故障，那么另一个“待机”盒就会进入“在线”状态，例如，由司钻立即执行所要求的动作或功能。蓝色和黄色盒在整个本说明书中以及在随附权利要求中也指示为第一控制盒和第二控制盒。控制盒有时也可被称为电动/液压(E/H)盒。

如上所述，取回控制盒以更换或修理是复杂且昂贵的操作，但是典型地需要这样做，即使其他盒仍正常工作。使用期间，隔水管从钻台(例如，从水面上的船或钻井平台)一直延伸到堆。“起出”到隔水管外是漫长且昂贵的过程，并且LMRP取回典型地需要这样的“起出”。

许多现有技术深水多路复用BOP控制***包括两个相同***，其中的任一个都可以控制堆功能。图1中示意性地示出了这样一个***(但是具有附加新颖特征)。此配置(没有新颖特征)通常被称为“双重冗余”。这两个***都可以是电子活动的，并且可能具有单一冗余或双重冗余的电子控件组。包括盒中的一个的***中的一个是液压活动的。液压活动***由司钻手动选择为活动***或“活动盒”。每个***或盒都配备有液压导管供应。此供应从水面之上的液压单元(HPU)铺设到安装在LMRP上的盒。可致动“交换阀”。此致动将液压流体从被设计为用于供应的盒转向到通常由另一个导管供应的冗余盒。此“交换”功能允许任一盒由任一导管供应。如上所述，也安装在LMRP和/或下部BOP堆上的是液压储能器216。

这些储能器以一致的压力为堆功能供应液压流体，使得功能根据制造商的规范致动。

典型的现有技术BOP控制***在钻井作业期间调节井并持续地监控此类作业的状态。BOP***包括结合有液压致动的井控制安全装置及其***部件的结构，即，防喷器***。此类***可被称为BOP堆或简称为堆。如上所述，(两区段)堆的上部部分被称为LMRP，而下部部分被称为下部BOP堆。LMRP典型地包括平台并且是隔水管***与堆之间的接口。它是单独结构，并且与堆一起、或作为其一部分被供应。

LMRP典型地经由液压致动的堆连接器连接到下部BOP堆。它通过“隔水管”连接器连接到隔水管。这两个连接之间可***环形防喷器BOP、“管道”BOP(管道闸板)和/或其他器械或受控的保护和辅助设备。

此LMRP还物理地支持液压储能器和(蓝色和黄色)控制盒。这些控制盒执行井控制调节任务，这由司钻从钻井平台的钻台进行监控。司钻可例如调节参数(即，在LMRP或下部BOP堆上的海底液压压力)或控制功能(即，封闭管道闸板BOP)和/或监控控制的功能或调节的参数的实时致动。

BOP控制***的最终功能中的许多是在BOP堆的下部部分上，即，在LMRP堆连接器下方。来自司钻的命令经由MUX线/电缆(通常也分别标示为蓝色和黄色MUX线/电缆)中的光纤和/或数据电缆传输。位于控制盒中的电子I/O(输入/输出)设备从数据连接检索数据和指令并且将状态写入到数据连接。这些指令(命令)典型地用电子I/O设备来执行，该电子I/O设备与电动/液压功能(即，电磁阀)对接。这些电磁阀或直接液压致动LMRP功能或对较大型阀(即，底板安装(SPM)阀)进行导向。这些SPM阀以比电磁阀本身所能达到的更大的体积或流量来供应液压流体。

如上文关于冗余描述的，“油田”惯例规定一个液压源与一个控制盒(例如，标示为蓝色盒)相关联，而另一个液压源与另一个控制盒(例如，标记为黄色盒)相关联。

这些盒中的每一个都是相同的，并且容纳相同部件，即，电子I/O、电磁阀、SPM阀和液压插板(LMRP侧)。一次仅一个盒是液压活动的。另一个盒被视为热备份，并且可以是电动活动的，而且运行正常。控制盒的电子I/O和电磁阀部分也可被称为海底远程终端单元(SSRTU)。

通常为司钻配备了对应于控制蓝色和黄色盒的两个面板。这些面板的备用形式典型地提供在船桥或钻井工头的办公室处。位于钻机上的面板、电子器件和液压***的组合被称为海面MUX***或海面控制***(用于蓝色控制盒和黄色控制盒/第一控制盒和第二控制盒)，并典型地由两个并行***组成，一个是用于第一/蓝色，一个是用于第二/黄色。海面MUX控制***经由MUX电缆而连接到相应的盒(每个盒用一根电缆)。司钻功能是选择海底液压源中的一个(即，蓝色液压线或黄色液压线)是活动的。相同的控制活动也通常可以类似方式从钻井工头的蓝色或黄色面板执行。可以提供具有MMI(“人机”)界面的两个电脑屏幕，一个在司钻的房间中，而另一个在钻井工头的办公室中。一些现有技术***可能会使用MMI替代面板来对SSRTU进行初级控制。

在司钻具有两个面板而钻井工头具有两个面板(总共四个面板)的这样一个现有技术***中，命令数据可以从任何面板或从双MMI接口发送到安装在海面的可编程逻辑控制器(PLC)，这通常以双重冗余模式。

海面PLC也可被称为中央控制单元或中央计算机单元(CCU)。CCU通过可听或光调制解调器处理命令并将它们传输给SSRTU。这些SSRTU是PLC装置或微处理器印刷电路板，并且每个SSRTU可被称为控制器。每个控制器都具有相关联的电气I/O单元。这些控制器分别被包封在第一控制盒和第二控制盒(也被称为电子盒)的盒容器中。安装在LMRP上的SSRTU(其中一个是在线单元)执行从调制解调器收到的命令。“推断”位置传感器、压力“反馈”等经由调制解调器传输将指示命令已经执行的信号传输回CCU和始发面板或MMI。激活导向灯或流量计回读确认在所有面板上和MMI上执行命令功能。CCU功能经由通向面板或SSRTU中的远程I/O的串行数据链路顺序执行。如果功能没有完成，司钻就会收到关于此情况的警报并且可改变***配置来使备用盒上线。如果例如司钻正在操作由蓝色液压导管供给的蓝色盒，那么他首先要转到黄色液压导管并且再次尝试完成在先前命令的功能。如果这样不起作用，那么司钻将控制转移到黄色液压导管的黄色盒操作。如果命令功能仍未完成，那么司钻使用蓝色液压导管重新配置具有黄色盒的***。如果命令没有完成，那么典型地是将整个LMRP起出以找出并校正问题。这通常涉及将LMRP带到海面，测试、修理和/或可能地替换设备，并且然后再次将LMRP带回到井口以恢复作业。

除了在上文说明的部件之外，图1中示出的BOP***200进一步包括根据本发明的一个实施例的SIS(安全仪表***)控制盒340(也被称为附加控制盒)，并且这在下文进一步示出和说明。

图2示意性地示出了根据本发明的一个实施例的BOP控制***。

图2中示出了防喷器(BOP)***200，BOP***包括下部防喷器堆204，下部防喷器堆包括多个液压部件，这些液压部件适于在使用期间执行如之前和整个本说明书中描述的多个BOP相关功能。

BOP***200进一步包括下部海洋隔水管套件(LMRP)410，LMRP包括第一(也标示为蓝色)控制盒310和第二(也标示为黄色)控制盒320，这两个控制盒适于在使用期间对下部防喷器堆204的液压组件提供冗余控制。第一控制盒310和/或第二控制盒320可例如或多或少是常规的控制盒，如本领域公知的。

LMRP 410进一步包括两个流量计311、321或类似者，其中一个流量计连接到第一控制盒和第二控制盒中的一个，而另一个连接到第一控制盒和第二控制盒中的另一个。这些流量计和/或类似者可例如将关于命令功能是否成功执行(或未成功执行)的反馈信号、确认信息等提供回海面。在一些实施例中，流量计与液压***是直列的，并且在一些实施例中，这些流量计中的一个或多个(诸如全部)并不是直列的，例如，感测来自流线外的流量。

第一控制盒310和第二控制盒320适于在使用期间连接到海面控制***330(被标示为海面MUX***)，海面控制***在操作期间控制第一控制盒和第二控制盒，如通常所知的且如之前描述的。请另外参考图3和图4及相关描述来了解可如何连接不同的***和部件的各种实施例的另外细节。

注意的是，在例如深海作业期间，LMRP与海面之间的距离可例如长达3公里或甚至更多。

LMRP 410连接到下部BOP堆204。如之前提到的，LMRP 410可经由一个或多个堆连接器来可释放地连接到下部BOP堆204，然后在LMRP 410与下部BOP堆204之间形成边界。堆连接器可例如包括一个或多个液压连接元件，例如，一个或多个液压插杆或类似者(参见例如图3中的381)，并且在一些实施例中，可包括一个或多个电(或另选地光)连接器，电(或另选地光)湿式配合件或类似者(参见例如图3中的382)。

下部BOP堆204适于在使用期间执行如之前描述的由BOP功能部件370执行的多个功能。

一个或多个传感器402可监控各种参数值，例如像执行或辅助执行一个或多个BOP功能370的各种部件的位置和/或压力。此类传感器中的至少一个可例如是通常被称为Ramtel+传感器的类型或类似者等等。

更具体地，在此特定且类似的实施例中，第一控制盒310和第二控制盒320连接到下部BOP堆204中的阀或类似者380，阀或类似者进一步连接到BOP功能部件370。

如上所述，在常规操作期间，可通过例如使用交换阀或类似者将加压(控制)液压流体或类似者从海面泵送到第一控制盒310或第二控制盒320(因为另一个仅提供用于冗余目的)来从表面控制***330控制下部BOP堆204，下部BOP堆通过阀380控制和/或激活BOP功能370。

在一些实施例中，本发明大体上涉及防喷器***200，防喷器***进一步包括附加控制盒340(被标示为SIS盒)和至少一个附加海面控制***350(被标示为SIS)。

在整个本说明书中，附加控制盒也同等地被称为SIS盒，其中SIS是安全仪表***的缩写。SIS盒340可例如负责执行一个或多个安全仪表功能(SIF)。

至少一个附加控制盒340电连接和/或光连接到至少一个附加海面控制***350，其中至少一个附加海面控制***350控制至少一个附加控制盒340。附加海面控制***350可包括用于操作员的至少一个控制面板，一个在司钻的房间中，而另一个在钻井工头的办公室、船桥中等。

如图所示，下部BOP堆204还包括一个或多个(海底)液压储能器或类似者360，一个或多个(海底)液压储能器或类似者包括用于在无法从海面供应液压(工作)流体时激活动各种BOP或堆功能(包括安全相关功能)的液压“工作”流体。一个或多个(海底)液压储能器或类似者360为至少一个附加控制盒340(以及例如至少一个声控盒和/或若存在的自动剪切和紧急停机液压回路；参见下文)提供液压***。

防喷器***200可正好包括一个附加控制盒340。另选地，防喷器***200可包括两个附加控制盒340。作为又一个另选方案，防喷器***200可包括三个或更多个附加控制盒340。

在至少一些实施例中，并且如图2和图3所示，至少一个附加控制盒340位于下部BOP堆204上。此位置与位于LMRP 410上的情况相反。

然而，在一些其他另选实施例中，附加控制盒340位于LMRP 410上。在又一些另选实施例中，一个附加盒340位于LMRP 410上，而另一个附加盒340位于下部BOP堆204上。此类附加盒可各自具有不同的配置和/或功能，如在整个本说明书中描述的，或它们可具有相同的配置和/或功能。

提供至少一个附加控制盒340(以及相关联的控制***)以有利的方式提供进一步冗余。以此方式，即使其他控制盒310、320中的一个变得不可用，也能够使操作继续，因为就算在此情况下，冗余也仍可用。这可避免需要例如将LMRP拉起到海面并再次返回到井口而增加了操作时间并避免了代价高的非生产性停机时间。

此外，至少一个附加盒340可监控哪些命令或指令被发送到控制盒310、320并监控是否成功地执行了功能且就其向***和/或操作员做出指示。以此方式，可以提供在从第一控制盒310和/或第二控制盒320接收的反馈上的冗余。

因此，本发明的一些实施例大体上涉及附加控制盒和/或监控一个或多个其他控制盒的输入和/或动作的控制***(海底和/或海面)。

此外，根据本发明的一些实施例，至少一个附加控制盒340可响应于从SIS海面控制***350接收到的控制信号(另选地，经由SIS海底控制单元(如351所示，并且将结合图3进一步说明))来发起一个或多个安全关键功能和/或安全仪表功能(SIF)。

输入和其他功能将结合图3并在别处进一步说明。

在一些实施例中，至少一个附加控制盒340适于执行仅约10个(例如，10个)至约12个(例如，12个)(其中实际数目可能变化，并且使取决于实际使用或实现方式)预定功能。

在一些实施例中，优选地仅安全关键功能和/或SIF功能由至少一个附加控制盒340支持。

因此，在一些实施例中，至少一个附加控制盒340适于执行从预定的安全关键功能(和/或SIF功能)组选择的多个功能。以下给出安全关键功能和/或SIF功能的实例。

令至少一个附加控制盒340适于仅执行标示为安全关键功能的功能使支持的功能的总数保持为相对要低(与第一控制盒310和第二控制盒320中的任一个相比，降低(至少一个)附加控制盒340的复杂性和/或潜在故障率)，同时为(例如，大多数的)安全关键功能提供了额外冗余和/或备份。

相比之下，当前(第一/蓝色、第二/黄色)常规的控制盒支持多达160个不同的功能。与常规的控制盒相比，支持少得多的功能降低附加控制盒340的整体复杂性，并可能地降低其制造成本。与常规的控制盒310、320相比，具有较少的功能可极大地降低附加控制盒340的潜在故障率。

因此，在一些实施例中，本发明大体上涉及与第一/BL和第二/YL控制盒相比使更少(第一/BL和第二/YL控制盒支持的功能的数目的诸如少于50％或更少、诸如少于60％或更少、诸如少于70％或更少、诸如少于80％或更少和诸如少于90％或更少)的功能结合到至少一个(第三)附加盒340中(除了第一/BL和第二/YL之外)，其中第三附加盒340连接到海面上的附加控制面板，如在别处所述。

在一些实施例中，在上文描述的预定的安全关键功能组包括选自有以下项的组中的一个或多个：封闭一个或多个、例如全部的剪切闸板(例如(UBSR HP封闭、CSR HP封闭、LBSR HP封闭)；封闭一个或多个、例如全部的管道闸板；接合闸板锁；自动剪切和紧急停机功能；和/或松开下部海洋隔水管套件连接器，从而使得能够将下部海洋隔水管套件410与下部防喷器堆204分离。

安全关键功能也可被包括作为EDS(紧急断开***)功能或序列的一部分。EDS***或功能可在丢失与海面的通信(典型地是高压液压损失)的情况下触发，但原则上也可(或另选地)在丢失经由两个MUX电缆的连接的情况下触发。在此类情况下，EDS将通过典型地经由来自海底储能器(诸如蓄能瓶)的压力封闭一个或多个闸板和/或环形BOP而封闭(或试图封闭)井并且随后断开LMRP。

在一个实施例中，本发明大体上涉及一种用于例如经由在海面之上的控制面板或类似者上的按钮(或同时按下两个按钮)切断对BOP的液压供应以便激活EDS功能或序列的***。这在两个MUX电缆功能异常的情况下是有利的，并提供了快速封闭下部BOP堆的方便方法。

还应理解，其他功能也可用作安全关键功能。

在一些实施例中，例如，如图3所示，BOP***200进一步包括一个附加海底控制单元(参见例如图3中的351)，这将结合图3进一步说明。除了附加控制盒发起一个或多个安全仪表功能(SIF)的之外或作为其替代，附加海底控制单元可响应于其自己的控制逻辑来发起一个或多个安全仪表功能(SIF)。

在一些实施例中，BOP***200进一步包括至少一个声控盒(参见例如图3中的340、341)和一个或多个声学海底控制单元(参见例如图3中的345)，如图3所示并进一步结合图3说明。声控盒和声学海底控制单元提供了与下部BOP堆204通信(声学通信)的另一种方式(例如，在失去经由两个MUX电缆的连接的情况下)。

在一些实施例中，钻机进一步包括能够进行快速替换的备用MUX卷盘。

在这个和对应的示例性实施例中，示出的实体之间的连接是液压或电动的，如由完整(液压)或中断(电动)的连接线指示。光连接可至少在某些地方用作为电连接的替代。

在一些实施例中，至少一个附加控制盒340可控制为是启用、禁用、或仅带电的。

启用可以被限定为至少一个附加控制盒和相关联的控制回路中有电力、通信和液压。

禁用可以被限定为至少一个附加控制盒和相关联的控制回路中无电力、通信和液压。带电可以被限定为有电力和通信而无液压。

在一些实施例中，至少一个附加控制盒340可控制来进入下部防喷器堆204测试模式和/或进入对至少一个附加控制盒340的测试模式。

图3示意性地示出了根据本发明的一个实施例的BOP控制***。

图3中示出的是对应于图2中示出的BOP控制***的BOP控制***，但是给出了进一步细节。

示出的是海面控制***330、至少一个附加海面控制***350(被标示为SIS海面控制单元)、一个或多个液压海底储能器或类似者360、至少一个附加控制盒340、能够执行多个BOP功能370的下部防喷器堆204、以及能够执行多个LMRP功能385的LMRP 410，这些都对应于如图2所示并结合图2且在别处说明的相同单元。

LMRP 410经由一个或多个液压连接元件381(例如，一个或多个液压插杆或类似者)和一个或多个电(或另选地光)连接器382(例如，电(或另选地光)湿式配合件或类似者)与下部BOP 204(例如，可释放地)连接。。

在一些实施例中，并且如进一步所示，防喷器***200且更具体地是下部防喷器堆204进一步包括自动剪切和紧急停机液压回路365，自动剪切和紧急停机液压回路负责使用来自储能器360的液压流体来执行多个自动剪切和/紧急停机功能。

一个或多个海底储能器360连接到附加控制盒340、自动剪切和/或紧急停机液压回路365和/或若存在的一个或多个声控盒(参见下文)。

在一些实施例中，并且如进一步所示，防喷器***200且更具体地是下部防喷器堆204进一步包括至少一个附加海底控制单元351，其中至少一个附加海底控制单元351适于在使用期间控制至少一个附加控制盒340中的一个或多个，例如，如下文说明的那样以自动的方式和/或在附加海面控制***350的控制下进行控制。

附加海底控制单元351连接(例如，通过电连接和/或光连接等)到至少一个附加控制盒340中的一个或多个，以便控制它们。

附加海底控制单元351进一步连接(例如，通过电连接和/或光连接等)到附加海面控制***350以接收控制信号和命令并发送回反馈信号。

在一些实施例中，并且如图所示，一个或多个海底控制单元351各自包括电池或其他电源346以用于在使用期间为给定海底控制单元351供电来生成一个或多个电控制信号。在一些实施例中，并且如图所示，防喷器***200且更具体地是下部防喷器堆204进一步包括至少一个声控盒340(也参见例如图1中的341)和一个或多个声学海底控制单元345适于在使用期间控制至少一个声控盒340。

在一些实施例中，一个或多个声学海底控制单元各自包括电池或其他电源346以用于在使用期间为给定声学海底控制单元345供电来生成一个或多个电控制信号。

在包括至少一个声控盒的实施例中的一些实施例中，附加控制盒340中的一个(或可能地，对于此类实施例来说两个或更多个)与声控盒整合在一起，如图所示。

一般，在一些实施例中，附加盒340被布置成接收无线(诸如声学)输入和/或ROV操纵。

在一些实施例中，声学盒和附加盒340的电池组是共享的，并且在一些实施例中，电池是ROV可替换的。

在一些实施例中，至少一个附加控制盒340包括多个(例如，如所示的三个)控制阀或其他控制机构(例如，如所示的双阀、双线圈电磁阀等)403，其中每个控制阀或其他控制机构403在使用期间适合于从附加海底控制单元351以及若存在的一个或多个声学海底控制单元345接收控制信号，以便执行相关联的功能。

在具有双阀、双线圈电磁阀等(即，一个或多个控制阀，每个接收来自至少两个源的控制信号)的实施例中，至少一个附加控制盒340至少在一些实施例中仅需要来自至少两个源中的一个的控制信号就能够作出反应。

在一些实施例中，一个或多个附加海底控制单元351和/或一个或多个声学海底控制单元345使用电信号和/或光信号来控制至少一个附加控制盒340。

在一些实施例中，附加海底控制单元351和/或附加海面控制***350适于在使用期间监控下部BOP堆204和/或LMRP 410的一个或多个功能。

在一些实施例中，附加海底控制单元351和/或附加海面控制***350适于在使用期间响应于监控和/或根据一个或多个预定条件来自动采取安全措施(诸如发起安全关键功能或安全仪表功能)。

具体地讲，可监控提供给第一控制盒和/或第二控制盒(参见例如图1、图2和图4中的310、320)的输入信号，以便确定对应动作是否由第一控制盒和第二控制盒和/或下部BOP204/LMRP 410执行和完成。如果情况并非如此(诸如在预定的时间量内)，那么附加控制盒340采取动作以执行功能和/或另一个安全关键功能。

附加海底控制单元351可响应于从附加海面控制***350接收到的控制信号而例如使用附加控制盒340来发起一个或多个安全仪表功能(SIF)。

另外或另选地，附加海底控制单元351可响应其自己的控制逻辑而例如使用附加控制盒340来发起一个或多个安全仪表功能(SIF)。

附加海底控制单元351可使用一个或多个附加控制盒340来发起这些安全关键功能或SIF中的一个或多个。

在一些实施例中，并且如进一步所示，防喷器***200并更具体地是LMRP 410包括供电和/或通信集线器384(例如，用于向和/或从第一控制盒和/或第二控制盒(未示出；参见例如图1、图2和图3中的310、320)传输数据的数据总线***)和网络交换机(例如，包括AC/DC转换器(若需要的话))或类似者383，其中网络交换机位于附加海面控制***350与一个或多个电或光连接器382之间的通信路径中。

与第一控制盒和/或第二控制盒有关的输入/命令和反馈信号、BOP闸板/环带的状态等可因此转发到附加海面控制***350和/或附加海底控制单元351。

关于分发给第一控制盒和/或第二控制盒的命令(和可能地状态)的信息可以此方式转发到附加控制单元(海面350和/或海底351)，使得它们能够监控给出的是什么命令和它们是否完成，并且如果没有完成，那么作出反应来通知操作员(例如，在海面面板上)和/或通过使用附加控制盒340来执行命令以作出反应。

为了有效地控制至少一个附加控制盒340，附加海底控制单元346和/或附加海面控制***350应当接收各种输入、状态和/或反馈信号，例如，如下文描述的。

在一些实施例中，附加海面控制***350适于在使用期间从以下项中的一个或多个接收一个或多个输入信号：

-海面控制***330(也参见图4中的331、332)，

-测量到下部防喷器堆204的一个或多个当前液压流体流量(例如，经由热线导管或类似者，即，将高压液压从海面提供到LMRP 410/下部BOP堆204的线)的海面流量计404，

-下部海洋隔水管套件LMRP 410或位于LMRP 410上的压力变送器401，和/或

-LMRP 410的供电和/或通信集线器(384)(例如，用于向和/或从第一控制盒和/或第二控制盒(参见例如图1、图2和图4中的310、320)传输数据的数据总线***)或类似者。

因此，在本发明的一些实施例中大体上涉及附加控制盒和/或监控一个或多个其他控制盒的输入和/或动作的控制***(海底和/或海面)。

在一些实施例中，至少一个附加海底控制单元351适于在使用期间从选自由以下项组成的组中的一个或多个接收一个或多个输入信号：

-LMRP 410的供电和/或通信集线器或类似者384，

-下部BOP堆204的位置和压力传感器402和/或压力变送器401，

-自动剪切液压回路365的压力变送器401，例如，自动剪切液压回路是位于导频液压自动剪切阀上)，

-紧急停机液压回路365的压力变送器401，和/或

-封闭剪切闸板回路和/或全封闭剪切闸板回路的一个或多个压力变送器401。

在一些实施例中，附加海面控制***350适于在使用期间接收表示以下项的一个或多个输入信号

-到第一控制盒和/或第二控制盒(参见例如图1、图2和图4中的310、320)的一个或多个输入信号501，

-到下部防喷器堆204的一个或多个测量到的当前液压流体流量502，

-LMRP断开反馈信号503，例如，如由LMRP 410处的压力变送器401或类似者获得，和/或

-例如从LMRP 410的供电和/或通信集线器或类似者384获得的一个或多个信号504。

在一些实施例中，附加海底控制单元351适于在使用期间接收表示以下项的一个或多个输入信号

-从LMRP 410的供电和/或通信集线器或类似者384获得的一个或多个信号504，

-一个或多个防喷器***功能370的一个或多个值505，例如，如由下部BOP堆204的位置和压力传感器402或压力变送器401获得，

-用于自动剪切液压回路365的反馈封闭信号506，例如，如由自动剪切液压回路365的压力变送器401获得，

-用于紧急停机液压回路365的反馈封闭信号506，例如，如由紧急停机液压回路365的压力变送器401获得，和/或

-用于至少一个封闭剪切闸板回路和/或至少一个全封闭剪切闸板的一个或多个反馈封闭信号506，例如，如由封闭剪切闸板回路和/或全封闭剪切闸板的一个或多个压力变送器401获得。

以上提供了各种反馈信号(即，提供关于功能是否已经或正在执行的指示(诸如通过测量闸板活塞位置、液压流体流量、压力、LMRP的脱离等)的信号)的实例的阵列。

以上反馈实例可概括为可用于提供此类指示的任何合适的传感器信号。

一个或多个安全仪表功能(SIF)可响应于接收到输入信号(例如，如以上所列的)中的一个或多个和/或响应于接收到来自选定单元、***或功能中的一个或多个的输入(例如，也如以上所列的)由附加海底控制单元351和/或附加海面控制***350发起。

在一些实施例中，附加海面控制***被布置成指示成功地执行的功能。以此方式，可以提供在接收到第一控制盒和/或第二控制盒的反馈上的冗余。

因此，在一些实施例中，本发明大体上涉及一个或多个附加控制盒，其可选地具有控制***，控制***被布置成接收提供给第一控制盒和/或第二控制盒的一个或多个输入信号、监控对应动作是否由第一控制盒和/或第二控制盒和/或BOP/LMRP执行和完成。

如果情况并非如此(诸如在预定时间内)，那么附加控制盒采取动作以执行功能和/或另一个安全关键功能。与第一控制盒和/或第二控制盒有关的输入/命令和反馈信号、BOP闸板/环带的状态等可因此由附加海面控制***350和/或附加海底控制单元351接收。

在一些实施例中，附加海底控制单元351和/或附加海面控制***350适于在使用期间响应于以下项中的一个或多个来激活至少一个安全仪表功能(SIF)：

-下部海洋隔水管套件断开反馈信号503，其中断开反馈信号指示是否已给出和/或执行了断开信号，例如，如由LMRP 410处的压力变送器401或类似者获得，和/或

-以下项的组合(‘或’或‘和’以任何给定组合)

○一个或多个防喷器***功能370的一个或多个值505，例如，如由所述下部防喷器堆204的位置和压力传感器401和/或压力变送器402获得，

○用于自动剪切液压回路365的反馈封闭信号506，例如，如由自动剪切液压回路365的压力变送器401获得，例如，自动剪切液压回路是位于导频液压自动剪切阀上)，

○用于紧急停机液压回路365的反馈封闭信号506，例如，如由紧急停机液压回路365的压力变送器401获得，和/或

○用于至少一个封闭剪切闸板回路和/或至少一个全封闭剪切闸板的一个或多个反馈封闭信号506，例如，如由封闭剪切闸板回路和/或全封闭剪切闸板的一个或多个压力变送器401获得。

以此方式，提供冗余(即使第一控制盒和第二控制盒中的一个变得不可用)。此外，(可能更简单且因此更可靠的)安全***(附加控制盒351、附加海底控制单元351和附加海面控制***350)被提供来增加安全性并且在某些实施例中能够监控第一控制盒和第二控制盒以及LMRP/BOP功能并自动地作出反应。

根据本发明的一些实施例，与附加海底控制单元340和/或附加海面控制***350有关的单元、***和/或功能、包括附加海底控制单元和/或附加海面控制***本身根据预定安全要求、定级、标准或类似者认证，例如根据SIL(安全完整级别)定级或标准认证。

与附加海底控制单元351和/或附加海面控制***350有关的单元、***和/或功能、包括附加海底控制单元和/或附加海面控制***本身被提供为SIL 2级。

SIL 2定级功能被称为安全完整功能并且确保安全操作和对与正常操作条件的任何偏差的安全响应。SIL概念与需求时失效概率有关，需求时失效概率是***无法响应于对因潜在危险条件而产生的动作的需求的概率。SIL 2涉及0.01的每年最大允许需求时失效概率(最小风险降低系数为100)。

更具体地，以下项中的至少一个或多个并且在一个实施例中全部是作为一个连接的***进行SIL定级的(例如，被SIL定级为SIL 2级)：

-附加海底控制单元351，

-附加海面控制***350，以及

-至少一个附加控制盒340。

在一些实施例中，第一控制盒和第二控制盒(参见例如图1、图2和图4中的310、320)以及到这些控制盒的输入(其可出于监控和/或控制目的而提供给连接的***)不作为一个连接的***的部分被包括。

在一些实施例中，包括部件中的一个或多个。

在一些实施例中，还结合以上的SIL(SIL 2级)的实施例，压力变送器、海面流量计、(若存在的)位置和压力传感器、电连接器/电湿式配合件、液压连接器/插杆和(若存在的)网络交换器+AC/DC转换器也作为一个连接的***的部分被SIL定级(例如，被SIL定级为SIL 2级)。

示出的是对应于之前示出和说明的***的***，以及各种元件可如何使用两个海底接线盒来一起通信并接收/传输电力而由此在此方面提供冗余的一个实施例。

在一些实施例中，并且如图所示，BOP***包括一个或多个海底接线盒(或类似者)415、416(诸如两个)，使得供电、通信和/或控制信号可以交叉连接，其中类似连接铺设穿过两个MUX电缆A、B。

以此方式，第一控制盒、第二控制盒和一个或多个附加控制盒310、320、340(以及若存在的一个或多个声学盒346；例如，与附加控制盒340整合在一起)中的一个或多个(诸如全部)即使在MUX电缆中的一个功能异常的情况下也可与海面通信。

具体地讲，在一些实施例中，并且如图所示，附加控制盒340连接到两个接线盒415、416，这两个接线盒可彼此连接并连接到第一控制盒310和第二控制盒320中的每一个。

在一些实施例中，海底接线盒415、416位于LMRP 410上。

在一些实施例中，并非所有的连接都需要通过海面控制***331、332中的一个来连接，而是仍可铺设在两个MUX电缆A、B(也被称为第一电缆和第二电缆)中，例如，用于黄色盒320的连接可铺设在MUX电缆B中，而不是连接到蓝色MUX控制***332，它可直接连接到整个海面控制***330中的黄色MUX控制***331，并对应地用于蓝色盒310的连接也是如此。这仍提供冗余并且所有连接都是在两个MUX电缆A、B中。海面控制***可以被标示为第一(或黄色)海面控制***331和第二(或蓝色)海面控制***332。

在这个和对应的示例性实施例中，示出的实体之间的连接是供电或通信的，如由完整(供电)或中断(通信)的连接线指示。电和/或光连接可至少在某处用于通信。

在整个本说明书中，附图中使用的符号可具有与它们传统上可表示的含义不同的含义。在此类情况下，含义就是本说明书中所写的含义。

在列举了若干特征的权利要求中，这些特征中的一些或全部可通过同一个元件、部件或项来体现。某些措施在互不相同的从属权利要求中陈述或在不同的实施例中描述这一事实并不表示这些措施的组合无法被有利地使用。

应当强调，当在本说明书中使用时，术语“包括/包含”用于指定存在所表述的特征、要素、步骤或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、要素、步骤、部件或其组合。

Claims

1.一种防喷器***(200)，所述防喷器***包括：

-下部防喷器堆(204)，所述下部防喷器堆包括多个液压部件，

-下部海洋隔水管套件(410)，所述下部海洋隔水管套件包括适于在使用期间对所述下部防喷器堆(204)的所述液压部件提供冗余控制的第一控制盒(310)和第二控制盒(320)，其中所述第一控制盒(310)和所述第二控制盒(320)适于在使用期间连接到海面控制***(330、331、332)并且在使用期间由所述海面控制***(330、331、332)控制，

其中所述下部防喷器堆(204)进一步包括附加控制盒(340)，所述附加控制盒连接到与所述海面控制***(330、331、332)分离的附加海面控制***(350)，并且在使用期间由所述附加海面控制***(350)控制，以提供对所述下部防喷器堆(204)的所述液压部件中的一个或多个液压部件的控制，其中所述液压部件与由所述第一控制盒(310)和所述第二控制盒(320)提供冗余控制的所述液压部件相同；

其中所述防喷器***(200)进一步包括附加海底控制单元(351)，其中

所述附加海底控制单元(351)

-连接到所述附加控制盒(340)中的一个或多个附加控制盒，并且

-适于在使用期间控制所述附加控制盒(340)中的所述一个或多个附加控制盒，并且其中

所述附加海底控制单元(351)

-还连接到所述附加海面控制***(350)。

2.根据权利要求1所述的防喷器***(200)，其中所述附加控制盒(340)位于所述下部防喷器堆(204)上。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的防喷器***(200)，其中所述防喷器***(200)进一步包括至少一个声控盒(340、341)和一个或多个声学海底控制单元(345)，所述一个或多个声学海底控制单元适于在使用期间控制所述至少一个声控盒(340、341)。

4.根据权利要求3所述的防喷器***(200)，其中所述附加控制盒(340)包括多个控制阀或其他控制机构(403)，其中每个控制阀或其他控制机构(403)适于在使用期间从所述附加海底控制单元(351)和若存在的所述一个或多个声学海底控制单元(345)接收控制信号。

5.根据权利要求1-2中任一项所述的防喷器***(200)，其中所述附加控制盒(340)适于执行选自10个至12个预定功能的组中的多个功能，其中功能的数量少于150个，少于100个、少于75个、少于50个、少于25个、少于20个或少于15个。

6.根据权利要求1-2中任一项所述的防喷器***(200)，其中所述附加控制盒(340)适于执行选自预定的安全关键功能组中的多个功能。

7.根据权利要求6所述的防喷器***(200)，其中所述预定的安全关键功能组包括选自有以下项的组中的一个或多个：

-封闭一个或多个剪切闸板，

-封闭一个或多个管道闸板，

-接合闸板锁，和/或

-松开下部海洋隔水管套件连接器，从而使得能够将所述下部海洋隔水管套件(410)与所述下部防喷器堆(204)分离。

8.根据权利要求1-2中任一项所述的防喷器***(200)，其中所述附加海面控制***(350)适于在使用期间从选自由以下项组成的组中的一个或多个接收一个或多个输入信号：

-所述海面控制***(330、331、332)，

-测量到所述下部防喷器堆(204)的一个或多个当前液压流体流量的海面流量计(404)，

-所述下部海洋隔水管套件(410)或位于所述下部海洋隔水管套件(410)上的压力变送器(401)，和/或

-所述下部海洋隔水管套件(410)的供电和/或通信集线器(384)。

9.根据权利要求1所述的防喷器***(200)，其中所述附加海底控制单元(351)适于在使用期间从选自由以下项组成的组中的一个或多个接收一个或多个输入信号：

-所述下部海洋隔水管套件(410)的供电和/或通信集线器(384)，

-所述下部防喷器堆(204)的位置和压力传感器(402)和/或压力变送器(401)，

-自动剪切液压回路(365)的压力变送器(401)，

-紧急停机液压回路(365)的压力变送器(401)，和/或

-封闭剪切闸板回路和/或全封闭剪切闸板回路的一个或多个压力变送器(401)。

10.根据权利要求1-2中任一项所述的防喷器***(200)，其中所述附加海面控制***(350)适于在使用期间接收表示以下项的一个或多个输入信号

-到所述第一控制盒(310)和/或所述第二控制盒(320)的一个或多个输入信号(501)，

-到所述下部防喷器堆(204)的一个或多个测量到的当前液压流体流量(502)，

-下部海洋隔水管套件断开反馈信号(503)，其中所述下部海洋隔水管套件断开反馈信号(503)由所述下部海洋隔水管套件(410)处的压力变送器(401)获得，和/或

-从所述下部海洋隔水管套件(410)的供电和/或通信集线器(384)获得的一个或多个信号(504)。

11.根据权利要求1所述的防喷器***(200)，其中所述附加海底控制单元(351)适于在使用期间接收表示以下项的一个或多个输入信号

-从所述下部海洋隔水管套件(410)的供电和/或通信集线器(384)获得的一个或多个信号(504)，

-一个或多个防喷器***功能(370)的一个或多个值(505)，其中所述值(505)由所述下部防喷器堆(204)的位置和压力传感器(402)或压力变送器(401)获得，

-用于自动剪切液压回路(365)的反馈封闭信号(506)，其中用于所述自动剪切液压回路(365)的所述反馈封闭信号(506)由所述自动剪切液压回路(365)的压力变送器(401)获得，

-用于紧急停机液压回路(365)的反馈封闭信号(506)，其中用于所述紧急停机液压回路(365)的所述反馈封闭信号(506)由所述紧急停机液压回路(365)的压力变送器(401)获得，和/或

-用于至少一个封闭剪切闸板回路和/或至少一个全封闭剪切闸板的一个或多个反馈封闭信号(506)，其中用于所述封闭剪切闸板回路和/或所述全封闭剪切闸板的所述反馈封闭信号(506)由封闭剪切闸板回路和/或全封闭剪切闸板的一个或多个压力变送器(401)获得。

12.根据权利要求1所述的防喷器***(200)，其中所述附加海底控制单元(351)适于在使用期间响应于从所述附加海面控制***(350)接收的控制信号和/或响应于所述附加海底控制单元(351)自己的控制逻辑来发起一个或多个安全仪表功能。

13.根据权利要求1-2中任一项所述的防喷器***(200)，其中所述防喷器***(200)进一步包括连接到以下项的一个或多个海底储能器(360)

-所述附加控制盒(340)和/或若存在的一个或多个声控盒(340、341)，和/或

-自动剪切和/或紧急停机液压回路(365)。

14.根据权利要求1-2中任一项所述的防喷器***(200)，其中所述防喷器***(200)和所述下部海洋隔水管套件(410)适于在使用期间由一个或多个液压连接元件(381)和/或一个或多个电或光连接器(382)来连接。

15.根据权利要求14所述的防喷器***(200)，其中所述液压连接元件(381)是液压插杆，并且所述电或光连接器(382)是电湿式配合件。

16.根据权利要求1所述的防喷器***(200)，其中所述附加海底控制单元(351)和/或所述附加海面控制***(350)适于在使用期间监控所述下部防喷器堆(204)的一个或多个功能。

17.根据权利要求1-2中任一项所述的防喷器***(200)，其中所述附加控制盒(340)可控制为是启用、禁用、或仅带电的。

18.根据权利要求1-2中任一项所述的防喷器***(200)，其中所述附加控制盒(340)可控制来进入对所述下部防喷器堆(204)的测试模式和/或进入对所述附加控制盒(340)的测试模式。

19.根据权利要求1所述的防喷器***(200)，其中与所述附加海底控制单元(351)和/或所述附加海面控制***(350)有关的单元、***和/或功能，以及所述附加海底控制单元和/或所述附加海面控制***本身根据预定安全要求、定级、标准认证。

20.根据权利要求1所述的防喷器***(200)，其中与所述附加海底控制单元(351)和/或所述附加海面控制***(350)有关的单元、***和/或功能，以及所述附加海底控制单元和/或所述附加海面控制***本身根据安全完整级别定级或标准认证。

21.根据权利要求20所述的防喷器***(200)，其中以下项中的至少一个或多个是作为一个连接的***进行安全完整级别定级的：

-所述附加海底控制单元(351)，

-所述附加海面控制***(350)，以及

-所述至少一个附加控制盒(340)。

22.根据权利要求1所述的防喷器***(200)，其中所述附加海底控制单元(351)和/或所述附加海面控制***(350)适于在使用期间响应于某些预定条件来激活至少一个安全仪表功能。

23.根据权利要求1所述的防喷器***(200)，其中所述附加海底控制单元(351)和/或所述附加海面控制***(350)适于在使用期间响应于以下项中的一个或多个来激活至少一个安全仪表功能：

-所述下部海洋隔水管套件的断开反馈信号(503)，其中所述断开反馈信号指示是否已给出和/或执行了断开信号，其中所述断开反馈信号由所述下部海洋隔水管套件(410)处的压力变送器(401)获得，和/或

-以下项的组合

○一个或多个防喷器***功能(370)的一个或多个值(505)，其中所述值(505)由所述下部防喷器堆(204)的位置和压力传感器(402)和/或压力变送器(401)获得，

○用于自动剪切液压回路(365)的反馈封闭信号(506)，其中用于所述自动剪切液压回路(365)的所述反馈封闭信号(506)由所述自动剪切液压回路(365)的压力变送器(401)获得，

○用于紧急停机液压回路(365)的反馈封闭信号(506)，其中用于所述紧急停机液压回路(365)的所述反馈封闭信号(506)由所述紧急停机液压回路(365)的压力变送器(401)获得，和/或

○用于至少一个封闭剪切闸板回路和/或至少一个全封闭剪切闸板的一个或多个反馈封闭信号(506)，其中用于所述封闭剪切闸板回路和/或所述全封闭剪切闸板的所述反馈封闭信号(506)由封闭剪切闸板回路和/或全封闭剪切闸板的一个或多个压力变送器(401)获得。

24.根据权利要求1-2中任一项所述的防喷器***(200)，其中所述附加控制盒(340)位于所述下部防喷器堆(204)上、处于用于连接所述下部海洋隔水管套件(410)和所述下部防喷器堆(204)的一个或多个堆连接器下方。

25.根据权利要求1-2中任一项所述的防喷器***(200)，其中所述防喷器***(200)包括：第一电缆，所述第一电缆至少将所述第一控制盒(310)与适于控制所述第一控制盒(310)的第一海面控制***(331)连接；以及第二电缆，所述第二电缆至少将所述第二控制盒(320)与适于控制所述第二控制盒(320)的第二海面控制***(332)连接，其中所述第一电缆和所述第二电缆连接到所述附加控制盒(340)并且其中所述附加海面控制***(350)连接到所述第一电缆和/或所述第二电缆和/或连接到所述第一海面控制***(331)和/或所述第二海面控制***(332)。

26.根据权利要求25所述的防喷器***(200)，其中

-所述第一电缆连接到第一海底接线盒(415)，所述第一海底接线盒连接到所述第一控制盒(310)和所述附加控制盒(340)，并且

-所述第二电缆连接到第二海底接线盒(416)，所述第二海底接线盒连接到所述第二控制盒(320)和所述附加控制盒(340)，

其中所述第一海底接线盒(415)和所述第二海底接线盒(416)是连接的，并且进一步适于分别交叉连接所述第一电缆和/或所述第二电缆的一个或多个导体的信号，并且适于交叉连接

-在所述第一海底接线盒(415)与所述附加控制盒(340)之间的一个或多个导体的信号，和/或

-在所述第二海底接线盒(416)与所述附加控制盒(340)之间的一个或多个导体的信号。

27.根据权利要求25所述的防喷器***(200)，其中所述第一海面控制***(331)进一步适于控制所述第二控制盒(320)，所述第二海面控制***(332)进一步适于控制所述第一控制盒(310)，并且所述附加海面控制***(350)适于选择性地经由所述第一电缆或所述第二电缆来控制所述附加控制盒(340)。

28.一种下部防喷器堆(204)，所述下部防喷器堆包括：多个液压部件；附加控制盒(340)，所述附加控制盒适于在使用期间连接到附加海面控制***(350)，并且在使用期间由所述附加海面控制***(350)控制，以提供对所述下部防喷器堆(204)的所述液压部件中的一个或多个液压部件的控制，其中所述液压部件与由第一控制盒(310)和第二控制盒(320)提供冗余控制的液压部件相同；并且

附加海底控制单元(351)

所述附加海底控制单元(351)还连接到所述附加海面控制***(350)。

29.一种附加控制盒(340)，所述附加控制盒被布置来接收提供给第一控制盒(310)和/或第二控制盒(320)的一个或多个输入信号的信息并且被布置来监控动作是否由所述第一控制盒(310)和/或所述第二控制盒(320)和/或下部防喷器堆(204)和/或下部海洋隔水管套件(410)执行和完成，其中，所述附加控制盒(340)连接到附加海面控制***(350)，并且在使用期间由所述附加海面控制***(350)控制，以提供对所述下部防喷器堆(204)的液压部件中的一个或多个液压部件的控制，其中所述液压部件与由所述第一控制盒(310)和所述第二控制盒(320)提供冗余控制的液压部件相同，并且

附加海底控制单元(351)

30.根据权利要求29所述的附加控制盒(340)，其中所述附加控制盒(340)适于响应于从所述附加海面控制***(350)接收的控制信号和/或经由附加海底控制单元(351)来发起一个或多个安全关键功能和/或安全仪表功能(SIF)。

31.一种防喷器***(200)，其中与附加海底控制单元(351)和/或附加海面控制***(350)有关的单元、***和/或功能，以及所述附加海底控制单元(351)和/或所述附加海面控制***(350)自身在内是根据预定安全要求、定级或标准认证的，其中所述防喷器***(200)还包括下部防喷器堆(204)，所述下部防喷器堆包括多个液压部件，所述下部防喷器堆(204)还包括附加控制盒(340)，所述附加控制盒连接到所述附加海面控制***(350)，并且在使用期间由所述附加海面控制***(350)控制，以提供对所述下部防喷器堆(204)的所述液压部件中的一个或多个液压部件的控制，其中所述液压部件与由第一控制盒(310)和第二控制盒(320)提供冗余控制的液压部件相同；并且所述附加海底控制单元(351)

32.根据权利要求31所述的防喷器***(200)，其中与附加海底控制单元(351)和/或附加海面控制***(350)有关的单元、***和/或功能，以及所述附加海底控制单元(351)和/或所述附加海面控制***(350)自身在内是根据安全完整级别定级或标准认证的。