안전 정격 유압 구성요소의 수요시 고장 확율을 감소시키기 위한 검증 테스트 장치 및 방법

申请号 KR20177036686 申请日 2016-05-20 公开(公告)号 KR20180009777A 公开(公告)日 2018-01-29
申请人 HYDRIL USA DISTRIB LLC; 发明人 HOLMES JOHN STEVEN;
摘要 해저에서안전밸브의무결성을테스트하기위한블로우아웃방지기(BOP) 안전시스템이개시되어있다. 시스템은 BOP를포함하는 BOP 스택을포함하고, BOP는 BOP 전단램 및제1 유압회로를특징으로하며, 제1 유압회로는 BOP 전단램과유체연통하고, 개방측과폐쇄측을갖는다. 시스템은매니폴드- 매니폴드는덤프밸브와유체연통하여그에인접하게배치됨 -, 제1 센서및 폐쇄측에서 BOP 및매니폴드와유체연통하며이들사이에배치되는제1 안전밸브와공급밸브를추가로포함하고, 덤프밸브는안전밸브를통한 BOP로부터매니폴드로의유동을허용하도록동작할수 있고, 제1 센서는 BOP로부터매니폴드로의유동을검출하도록동작할수 있다.
权利要求
  • 해저에서 안전 밸브의 무결성을 테스트하기 위한 블로우아웃 방지기(BOP) 안전 시스템(100)에 있어서,
    BOP(120)- BOP(120)는 BOP 전단 램(shear ram; 122)을 포함함 -;
    제1 유압 회로(128)- 제1 유압 회로(128)는 BOP 전단 램(122)과 유체 연통하며 개방측(129) 및 폐쇄측(131)을 가짐 -;
    매니폴드(116)- 매니폴드(116)는 덤프 밸브(118), 제1 센서(114) 및 공급 밸브(152)와 유체 연통하며 이들에 인접하여 배치됨 -; 및
    폐쇄측(131) 상에서 BOP(120) 및 매니폴드(116)와 유체 연통하며 이들 사이에 배치된 제1 안전 밸브(134)
    를 포함하고,
    덤프 밸브(118)는 제1 안전 밸브(134)를 통해 BOP(120)로부터 매니폴드(116)로의 유동을 허용하도록 동작할 수 있고, 제1 센서(114)는 BOP(120)로부터 매니폴드(116)로의 유동을 검출하도록 동작할 수 있는 것인 BOP 안전 시스템(100).
  • 제1항에 있어서,
    개방측(129) 상에 배치되고 BOP(120)와 유체 연통하는 제2 안전 밸브(140); 및
    제2 센서(148)- 제2 센서(148)는 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 제2 안전 밸브(140)가 변경될 때 변경을 검출하도록 동작할 수 있음 -를 더 포함하는 BOP 안전 시스템(100).
  • 제2항에 있어서, 연속적 진단을 위해 제1 유압 조정기(106)의 출력에서 특성을 측정하기 위한 제3 센서(102)를 더 포함하는 BOP 안전 시스템(100).
  • 제3항에 있어서, 연속적 진단을 위해 제2 유압 조정기(112)의 출력에서 특성을 측정하기 위한 제4 센서(108)를 더 포함하는 BOP 안전 시스템.
  • 제1항에 있어서, BOP 전단 램(122)은 상부 블라인드 전단 램이고,
    케이싱 전단 램(124);
    제2 유압 회로(130)- 제2 유압 회로(130)는 케이싱 전단 램(124)과 유체 연통하며 개방측(129) 및 폐쇄측(131)을 가짐 -; 및
    폐쇄측(131) 상에서 BOP(120) 및 매니폴드(116)와 유체 연통하며 이들 사이에 배치된 제2 안전 밸브(136)
    를 더 포함하고, 덤프 밸브(118)는 제2 안전 밸브(136)를 통해 BOP(120)로부터 매니폴드(116)로의 유동을 허용하도록 동작할 수 있고, 제1 센서(114)는 BOP(120)로부터 매니폴드(116)로의 유동을 검출하도록 동작할 수 있는 것인 BOP 안전 시스템(100).
  • 제5항에 있어서,
    하부 블라인드 전단 램(126);
    제3 유압 회로(132)- 제3 유압 회로(132)는 하부 블라인드 전단 램(126)과 유체 연통하며 개방측(129) 및 폐쇄측(131)을 가짐 -; 및
    폐쇄측(131) 상에서 BOP(120) 및 매니폴드(116)와 유체 연통하며 이들 사이에 배치된 제3 안전 밸브(138)
    를 더 포함하고, 덤프 밸브(118)는 제3 안전 밸브(138)를 통해 BOP(120)로부터 매니폴드(116)로의 유동을 허용하도록 동작할 수 있고, 제1 센서(114)는 BOP(120)로부터 매니폴드(116)로의 유동을 검출하도록 동작할 수 있는 것인 BOP 안전 시스템(100).
  • 제6항에 있어서,
    상부 블라인드 전단 램(122)에 인접한 BOP(120)와 유체 연통하며 개방측(129) 상에 배치되는 제4 안전 밸브(140);
    케이싱 전단 램(124)에 인접한 BOP(120)와 유체 연통하며 개방측(129) 상에 배치되는 제5 안전 밸브(142);
    하부 블라인드 전단 램(126)에 인접한 BOP(120)와 유체 연통하며 개방측(129) 상에 배치되는 제6 안전 밸브(144);
    제2 센서(146)- 제2 센서(146)는 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 제4 안전 밸브(140)가 변경될 때 변경을 검출하도록 동작할 수 있음 -;
    제3 센서(148)- 제3 센서(148)는 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 제5 안전 밸브(142)가 변경될 때 변경을 검출하도록 동작할 수 있음 -; 및
    제4 센서(150)- 제4 센서(150)는 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 제6 안전 밸브(144)가 변경될 때 변경을 검출하도록 동작할 수 있음 -
    를 더 포함하는 BOP 안전 시스템(100).
  • 제7항에 있어서, 센서(114, 146, 148, 150)는 압력 계기, 압력 스위치 및 그 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것인 BOP 안전 시스템(100).
  • 제1항에 있어서, 덤프 밸브(118)는 제1 안전 밸브(134)를 통해 BOP(120)로부터 매니폴드(116)로의 유동을 허용하도록 동작할 수 있으며, 제1 센서(114)는 BOP 전단 램(122)이 BOP 테스트 이후 폐쇄될 때 BOP(120)로부터 매니폴드(116)로의 유동을 검출하도록 동작할 수 있는 것인 BOP 안전 시스템(100).
  • 해저에서 블로우아웃 방지기(BOP)(120) 상의 안전 밸브의 무결성을 테스트하기 위한 방법에 있어서,
    매니폴드(116) 내의 압력을 증가시키기 위해 매니폴드(116)를 가압하는 단계;
    매니폴드(116) 내의 제1 압력 증가를 검출하는 단계;
    매니폴드(116)에 유체 결합된 BOP 보닛(122, 124, 126) 내의 압력 미만까지 매니폴드(116) 내의 압력을 감소시키는 단계;
    매니폴드(116)에 유체 결합된 BOP 보닛(122)과 매니폴드(116) 사이에 배치된 밸브(134)를 개방하여 BOP 보닛(122)으로부터 매니폴드(116)로의 유동을 허용하는 단계;
    매니폴드(116) 내의 제2 압력 증가를 검출하는 단계;
    밸브(134)를 폐쇄하는 단계;
    매니폴드(116)를 재가압하는 단계; 및
    밸브의 무결성에 대한 통과 또는 불통 테스트 메시지를 제시하는 단계
    를 포함하는 방법.
  • 제10항에 있어서,
    BOP(120) 상의 유압 회로의 개방측(129) 상의 압력을 해제하는 단계;
    개방측(129) 상의 압력 강하를 검출하는 단계; 및
    개방측을 재가압하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  • 제11항에 있어서,
    BOP(120)의 램(122, 124, 126)을 폐쇄하는 단계; 및
    BOP(120) 상에 고압 무결성 테스트를 실행하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  • 제11항에 있어서,
    연속적 진단을 위해 제1 유압 조정기(106)의 출력(104)에서 BOP(120)의 특성을 측정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  • 제13항에 있어서,
    연속적 진단을 위해 제2 유압 조정기(112)의 출력(110)에서 BOP(120)의 특성을 측정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  • 제12항에 있어서, 메니폴드(116)에 유체 결합된 BOP 보닛(122)의 압력 미만까지 매니폴드(116)의 압력을 감소시키는 단계는 매니폴드(116)와 유체 연통하고 그에 인접하게 배치되는 덤프 밸브(118)를 사용하여 수행되는 것인 방법.
  • 제10항에 있어서, 매니폴드(116)에서의 제1 압력 증가 및 제2 압력 증가를 검출하는 단계는 매니폴드(116)와 유체 연통하며 이에 인접하게 배치되는 압력 센서(114)를 사용하여 수행되는 것인 방법.
  • 제10항에 있어서, 방법의 단계들은 고압 BOP 테스트에 후속하여 수행되는 것인 방법.
  • 제11항에 있어서, BOP(120) 상의 회로의 개방측(129) 상의 압력을 해제하는 단계; 개방측(129) 상의 압력 강하를 검출하는 단계; 및 개방측(129)을 재가압하는 단계가 고압 BOP 테스트 이전에 수행되는 것인 방법.
  • 해저 용례의 BOP의 안전성 및 신뢰성 테스트를 향상시키기 위한 BOP 안전 특성화 시스템(100)에 있어서,
    BOP 스택- BOP 스택은 표면 컴퓨팅 유닛과 전기 통신함 -; 및
    처리 유닛- 처리 유닛은 표면 컴퓨팅 유닛 내에 배치되고, 프로세서를 포함하며, BOP 스택으로부터 전기 신호를 수신하도록 동작 가능함-
    을 포함하고,
    처리 유닛은 저장된 명령어의 세트를 갖는 프로세서와 통신하는 비일시적 유형의 메모리 매체와 통신하고,
    저장된 명령어 세트는 프로세서에 의해 실행될 수 있고, 이 명령어 세트는
    BOP 스택에 대해 압력 테스트를 수행하고, BOP 스택의 하나 이상의 BOP(120) 내의 압력을 유지하는 단계;
    매니폴드(116)를 가압하는 단계;
    매니폴드(116) 내의 제1 압력 증가를 검출하는 단계;
    매니폴드(116) 내의 제1 압력 증가를 검출하는 것에 응답하여 밸브(118)를 통해 매니폴드 내의 압력을 해제하여 대략 대기압까지 매니폴드(116)를 감압하는 단계;
    BOP 스택의 하나 이상의 BOP(120)와 매니폴드(116) 사이의 유체 유동을 허용하는 단계;
    매니폴드(116) 내의 제2 압력 증가를 검출하는 단계; 및
    매니폴드(116) 내의 제1 및 제2 압력 증가의 검출에 응답하여 사용자가 판독가능한 디스플레이에 테스트 통과 또는 테스트 불통 메시지를 디스플레이하는 단계를 포함하는 것인 시스템.
  • 제19항에 있어서, 프로세서에 의해 실행가능한 저장된 명령어 세트는
    개방측(129)의 하나 이상의 밸브를 테스트하기 위해 BOP 스택의 개방측(129) 상의 압력을 덤핑 또는 해제하는 단계;
    BOP 스택의 개방측(129)에서 압력이 덤핑 또는 해제된 이후 감소된 압력을 검출하는 단계; 및
    BOP 스택의 개방측(129)에 압력을 재적용하는 단계를 더 포함하는 시스템.
  • 说明书全文

    안전 정격 유압 구성요소의 수요시 고장 확율을 감소시키기 위한 검증 테스트 장치 및 방법

    관련 출원

    본 출원은 본 명세서에 그 개시내용 전문이 참조로 명시적으로 통합되어 있는 2015년 5월 20일자로 출원된 미국 가출원 제62/164,086호에 대한 우선권을 주장하는 정출원이다.

    기술 분야

    본 개시내용은 일반적으로 작동성 및 마모에 대한 블로우아웃 방지기(BOP) 시스템 상의 테스트 장비에 관련한다. 더 구체적으로, 본 개시내용은 폐쇄형 고압 BOP 테스트 이전, 도중 및 이후에 BOP 시스템 해저에서 밸브의 동작을 테스트하는 것에 관련한다.

    BOP 시스템은 해저 오일 및 가스 유정으로부터 블로우아웃을 방지하기 위해 사용되는 유압 시스템이다. BOP 장비는 통상적으로 지정된 BOP 기능을 동작시키기 위해 별도의 유압 경로를 갖는 둘 이상의 이중적 제어 시스템의 세트를 포함한다. 이중적 제어 시스템은 통상적으로 블루 및 옐로우 제어 포드(control pod)라 지칭된다. 공지된 시스템에서, 통신 및 전력 케이블은 특정 어드레스를 갖는 작동기에 정보 및 전력을 전송한다. 작동기는 차례로 유압 밸브를 이동시키고, 그에 의해, BOP의 일부를 제어하기 위해 일련의 다른 밸브/배관에 유체를 개방한다.

    다수의 BOP 시스템은 안전 무결성 레벨(SIL) 준수가 필요하다. 추가로, 가장 최신의 BOP 시스템은 한 번에 12개월까지 해저에 머무를 것으로 기대된다. 수요시 고장 확율을 감소시키기 위해, BOP 제어 밸브는, BOP의 추가적 개방 및 폐쇄 사이클을 필요로하거나 전적으로 테스트 목적을 위해 보닛을 폐쇄하기 위한 추가적 고압 유압 사이클을 필요로하지 않고 이들이 해저에 있는 상태에서 테스트될 필요가 있다. 다양한 유형의 제어 시스템은 상이한 표준 계열에 대해 안전 정격화될 수 있다. 이들 표준은 예로서 IEC61511 또는 IEC61508일 수 있다. 안전 표준은 통상적으로 안전 무결성 레벨을 사용하여 시스템의 유효성을 정격화한다. 시스템의 SIL 레벨은 SIL 정격 기능이 없는 유사한 제어 시스템에 비해 수요시 시스템을 기능수행시키는 확율에 얼마나 많은 개선을 나타내는지를 정의한다. 예로서, SIL 2로서 정격화된 시스템은 100배 이상 및 1000 배 미만의 인자만큼 기초적 시스템에 비해 수요시 기능수행의 확율을 향상시킨다.

    해저 유압 장비를 위한 안전 무결성 레벨 정격을 달성하는 데 한가지 문제점은 해저로부터 밸브를 회수하지 않고 시스템의 각 밸브를 테스트하고 그 기능성을 확인하는 능력의 결여이다. BOP 시스템은 종종 단일 회로의 기능을 활성화하기 위해 함께 작동하는 다수의 밸브를 사용한다. 일부는 BOP 시스템의 각각의 그리고 모든 밸브에 진단장치를 배치하는 것을 제안하였지만, 이런 해결책은 비실용적이고, 실제로 실행하기가 어렵다.

    본 발명의 실시예는 BOP 시스템에서 검증 테스트를 수행하기 위해 감소된 수의 센서와 역압을 사용한다. 따라서, 해저에서 유압 안전 밸브의 무결성을 테스트하기 위한 블로우아웃 방지기(BOP) 안전 시스템이 개시되어 있다. 시스템은 BOP를 포함하는 BOP 스택- BOP는 BOP 전단 램을 포함함 -; 제1 유압 회로- 제1 유압 회로는 BOP 전단 램과 유체 연통하며 개방측과 폐쇄측을 가짐 -; 및 매니폴드- 매니폴드는 덤프 밸브, 제1 센서 및 공급 밸브와 유체 연통하며 그에 인접하여 배치됨 -를 포함한다. 시스템은 추가로 폐쇄측 상에서 BOP 및 매니폴드와 유체 연통하며 이들 사이에 배치된 제1 안전 밸브를 포함하고, 덤프 밸브는 안전 밸브를 통해 BOP로부터 매니폴드로의 유동을 허용하도록 동작하고, 제1 센서는 BOP로부터 매니폴드로의 유동을 검출하도록 동작할 수 있다.

    추가적으로, 해저에서 블로우아웃 방지기(BOP) 상의 안전 밸브의 무결성을 테스트하기 위한 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 매니폴드 내의 압력을 증가시키기 위해 매니폴드를 가압하는 단계; 매니폴드 내의 제1 압력 증가를 검출하는 단계; 매니폴드에 유체 결합된 BOP 보닛 내의 압력 미만까지 매니폴드 내의 압력을 감소시키는 단계; 매니폴드에 유체 결합된 BOP 보닛과 매니폴드 사이에 배치된 밸브를 개방하여 BOP 보닛으로부터 매니폴드로의 유동을 허용하는 단계; 매니폴드 내의 제2 압력 증가를 검출하는 단계; 밸브를 폐쇄하는 단계; 매니폴드를 재가압하는 단계; 및 밸브의 무결성에 대한 통과 또는 불통 테스트 메시지를 제시하는 단계를 포함한다.

    추가적으로, 해저 용례에서 BOP의 안전성 및 신뢰성 테스트를 개선시키기 위한 BOP 안전성 특성화 시스템이 개시되어 있다. 시스템은 표면 연산 유닛 및 표면 연산 유닛 내에 배치된 처리 유닛과 전기적으로 통신하는 BOP 스택을 포함하고, 이는 BOP 스택으로부터 전기 신호를 수신하도록 동작가능한 프로세서를 포함한다. 처리 유닛은 저장된 명령어 세트를 갖는 프로세서와 통신하는 비일시적 유형의 메모리 매체를 포함하며 그와 통신하고, 저장된 명령어 세트는 프로세서에 의해 실행가능하고, BOP 스택 상에 압력 테스트를 수행하고 BOP 스택의 하나 이상의 BOP의 압력을 유지하는 단계; 매니폴드를 가압하는 단계; 매니폴드 내의 제1 압력 증가를 검출하는 단계; 매니폴드 내의 제1 압력 증가를 검출하는 것에 응답하여 밸브를 통해 매니폴드 내의 압력을 해제하여 대략 대기압까지 매니폴드를 감압하는 단계; BOP 스택의 하나 이상의 BOP와 매니폴드 사이의 유체 유동을 허용하는 단계; 매니폴드 내의 제2 압력 증가를 검출하는 단계; 및 매니폴드 내의 제1 및 제2 압력 증가의 검출에 응답하여 사용자가 판독가능한 디스플레이에 테스트 통과 또는 테스트 불통 메시지를 디스플레이하는 단계를 포함한다.

    본 개시내용의 이들 및 다른 특징, 양태, 그리고 장점은 다음 설명, 청구범위 및 첨부 도면에 관하여 더 양호하게 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 도면은 본 개시내용의 단지 몇몇 실시예를 예시하는 것이며, 따라서, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로서 고려되지 않아야 하고, 그 이유는 다른 대등하게 효과적인 실시예를 허용할 수 있기 때문임을 유의하여야 한다.
    도 1은 고유하게 배치된 안전 밸브 및 매니폴드를 갖는 BOP 유압 구동 회로의 개요이다.
    도 2는 검증 테스트 센서를 포함하는 도 1의 BOP 유압 구동 회로의 개요이다.
    도 3은 도 1 및 도 2의 BOP 유압 구동 회로 상에 선택적으로 수행되는 예시적 방법의 검증 테스트를 위한 순서도이다.

    검증 테스트 시스템 및 방법의 실시예의 특징 및 장점과 명백히 알게 될 다른 것들이 더 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략하게 요약된 본 개시내용의 더 특정한 설명이 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면에 예시된 그 실시예를 참조로 이루어질 수 있다. 그러나, 도면은 단지 본 개시내용의 다양한 실시예를 예시하고, 따라서, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로서 고려되지 않고, 본 개시내용의 범위는 마찬가지로 다른 유효한 실시예를 포함할 수 있다는 것에 유의한다.

    먼저 도 1을 참조하면, 고유하게 배치된 안전 밸브 및 매니폴드를 갖는 BOP 유압 구동 회로의 개요가 도시되어 있다. 도 1의 유압 구동 회로는 도 2에 관하여 더 상세히 설명된다. 도 1은 안전 정격 시스템을 달성하기 위해 필요한 이중화를 가능하게 하는 밸브의 일 예시적 배치를 도시한다. 앞서 언급한 바와 같이, 해저 유압 장비를 위한 안전 정격을 달성하는 한가지 이슈는 해저로부터 밸브를 회수하지 않고 시스템의 각 밸브를 테스트하고 그 기능성을 확인하는 능력의 결여이다. 유리하게, 본 개시내용은 해저에 있는 상태에서, 시스템이 압력 테스트 중인 기간 동안에 BOP 안전 시스템이 테스트될 수 있게 한다. 이런 해결책은 다수의 이중적 밸브 및 센서를 추가하는 문제를 완화시키고, 주기적 기반으로 테스트를 위해 표면으로 BOP 스택을 끌어낼 필요성을 회피한다.

    그러나, 도 1은 밸브가 충분히 해저에서 동작하는지 여부를 결정하기에 충분한 수의 센서가 결여되어 있다. 도 1의 실시예에서, 밸브가 모두 작동하는지를 완전히 결정하기 위한 한 가지 방식은 BOP 전단 램을 작동하는 것이다. 도 1의 시스템의 한가지 잠재적 문제점은 BOP의 작동이 시스템을 열화시키고 디바이스의 필요한 재구축 빈도를 증가시키는 경향이 있다는 것이다. 이 문제점에 대한 한 가지 해결책은 고압 고온(HPHT) 장비에 대해 API(American Petroleum Institute) 규제에서 요구하는 바에 따라 리그(rig)에서 이미 이루어진 압력 테스트 빈도를 활용하는 것이다.

    이제 도 2를 참조하면, 검증 테스트 센서를 갖는 BOP 유압 구동 회로의 개요가 도시되어 있다. BOP 안전 시스템(100)에서, 본 개시내용의 실시예에 고유한 다수의 압력 센서 및 밸브가 표면으로부터 검증 테스트를 가능하게 하기 위해 사용된다. 도 2는 LMRP 아래에 배치된 블로우아웃 방지기의 하부 스택 부분 및 하부 해양 라이저 패키지를 확대 도시한다. 라이저 커넥터(101)가 하부 스택 위에서 LMRP에 인접하게 배치되어 있다.

    소정 예시적 센서 및 센서 배치는 다음과 같이 설명된다. 예로서 압력 계기 및 압력 스위치 같은 예시적 센서를 참조할 것이지만, 본 기술 분야의 숙련자는 다른 적절한 계기, 스위치 및/또는 센서, 예컨대, 유동 측정기, 유동 검출기 및/또는 음향 센서가 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 본 기술 분야의 숙련자는 대안적 배치를 인지할 것이며, 검증 센서의 조합이 BOP 유압 구동 회로에서 가능하다. 도 2 및 도 3의 실시예에서, BPCS는 기초 프로세스 제어 시스템을 의미한다.

    BOP 안전 시스템(100)은 특성, 예컨대, 압력을 연속적 진단하기 위해 3,000 psi(3K) 조정기(106)의 출력(104)에서 측정하기 위해 트랜스듀서 또는 송신기(102)를 포함한다. 트랜스듀서 또는 송신기(102)는 일부 실시예에서, 압력 스위치 또는 압력 계기이다. BOP 안전 시스템(100)은 추가로 연속적 진단을 위해 4,000 psi(4K) 조정기(112)의 출력(110)에서 압력을 측정하기 위해 트랜스듀서 또는 송신기(108)를 포함한다. 트랜스듀서 또는 송신기(108)는 일부 실시예에서, 압력 스위치 또는 압력 계기이다. 도면에 개시된 조정기가 3K 및 4K 조정기를 포함하지만, 예로서, 1.5K, 5K 및/또는 7K 조정기를 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 다른 조정기가 본 개시내용의 시스템 및 방법에 사용될 수 있다.

    BOP 안전 시스템(100)은 추가로 4K 매니폴드(116)에서 유체의 존재 또는 압력 같은 특성을 측정하기 위해 트랜스듀서 또는 송신기(114)를 포함한다. 트랜스듀서 또는 송신기(114)는 일부 실시예에서, 압력 스위치 또는 압력 계기이다. 또한, 도 2에는 4K 매니폴드(116)와 유체 연통하여 그에 인접하게 배치된 밸브(118), 예로서, 덤프 밸브가 도시되어 있다. 밸브(118)는 본 명세서에서 다음에 설명된 본 개시내용의 테스트 방법 동안 4K 매니폴드(116)에서 압력을 완화시키기 위해 4K 매니폴드(116)와 유체 연통한다.

    도 2에서, BOP(120)는 BOP 상부 블라인드 전단 램(122), BOP 케이싱 전단 램(124) 및 BOP 하부 블라인드 전단 램(126)을 포함한다. BOP 상부 블라인드 전단 램(122)은 회로(128)와 유체 연통하고, BOP 케이싱 전단 램(124)은 회로(130)와 유체 연통하고, BOP 하부 블라인드 전단 램(126)은 회로(132)와 유체 연통한다. 도시된 바와 같이, 각 회로(128, 130, 132)는 개방측(129) 및 폐쇄측(131)을 갖는다. 서브-플레이트 장착(SPM) 밸브(134, 136, 138)가 회로(128, 130, 132)의 폐쇄측(131) 상에 도시되어 있다. SPM 밸브(140, 142, 144)는 회로(128, 130, 132)의 개방측(129) 상에 도시되어 있다. 압력 스위치(146, 148, 150)는 압력을 검출하기 위해 각 회로(128, 130, 132)의 개방측(129)과 유체 연통하여 그에 인접하게 배치되어 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 압력 스위치(146, 148, 150)에 추가로 또는 그에 대한 대안으로 다른 센서가 다른 실시예에서 사용될 수 있다.

    BOP 안전 시스템(100)의 밸브가 적절하고 안전하게 동작하고 있는지를 결정하기 위해 예로서, 도 2의 유닛(102, 108, 114, 146, 148, 150) 같은 센서 유닛을 사용하기 위한 프로세스는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 한 가지 장점이다. 트랜스듀서 또는 송신기(102, 108) 같은 소정의 유리하게 배치된 센서 유닛은 연속적 진단을 위해 사용되며, 조정기(106, 112) 중 어느 것이든 고장나는 경우를 경고하기 위한 시스템의 기능을 제공한다.

    이제, 도 3을 참조하면, 도 2의 BOP 유압 구동 회로 상에 선택적으로 수행되는 예시적 방법의 검증 테스트를 위한 순서도가 도시되어 있다. 회로(128, 130, 132)의 개방측(129) 상의 압력 스위치(146, 148, 150)는 해저 테스트 방법의 실시예에서 고유하게 적용된다. 도 3에 의해 예시된 예시적 테스트 방법의 제1 단계(300)에서, 개방측(129) 상의 압력은 개방측(129) 상의 하나 이상의 밸브를 테스트하기 위해 하나 이상의 밸브를 개방함으로써 덤핑 또는 해제된다. 단계 300으로 표시된 바와 같이, SPM 밸브(140) 같은 SPM 밸브가 개방될 수 있다. 예로서, 회로(128) 상의 SPM 밸브(140)를 테스트하기 위해, BOP 상부 블라인드 전단 램(122)을 포함하는 기초 프로세스 제어 시스템이 BOP(120) 개방하였을 때, 회로(128)의 개방측(129)에 압력이 적용된다. SPM 밸브(140) 같은 회로(128)의 안전 밸브를 테스트하기 위해, BOP(120)가 개방되어 있는 상태에서 안전 개방 밸브가 동작될 수 있다.

    단계 302에서, 압력 스위치, 예컨대, 압력 스위치(146)는 SPM 밸브(140)를 개방시킴으로써 단계(300)에서 압력이 해제되거나 덤핑된 이후, 상승된 압력을 나타내는 상태로부터 상승된 압력을 나타내지 않는 상태로 전이되며, 압력 스위치(146)는 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 밸브가 실제로 이동된다는 피드백을 제공할 것이다. 단계 304에서, 밸브, 예컨대, SPM 밸브(140)는 그후 그 정상 동작 상태로 복귀될 수 있고, 이는 개방 포트라고도 지칭되는 BOP 상부 블라인드 전단 램(122)의 개방측(129)에 압력을 재적용할 것이다. 이 프로세스는 추가적 진단 장비에 대해 밸브 자체를 수정하지 않고, 그리고, BOP 안전 시스템(100)이나 해저로부터 밸브를 제거하지 않고, 개방측 안전 밸브가 실제로 이동된다는 확인을 허용한다. 이 프로세스는 BOP 안전 시스템(100)에 어떠한 유압 폐쇄 압력도 적용하지 않으며, 그래서, BOP(120) 자체는 검증 테스트 동안 이동하지 않으며, 어떠한 마모도 BOP 상에 유발되지 않는다.

    BOP의 폐쇄측 상의 밸브 세트를 테스트하는 것은 기초 프로세스 제어 시스템과의 상호작용을 필요로 한다. 전단 BOP는 일반적으로 저압 및 고압 폐쇄 회로를 갖는다. 통상적으로, 시스템 비전단시 BOP를 폐쇄하기 위해, 임의의 실질적 저압(예로서, 약 1,500 psi)이 적용될 수 있다. 이러한 저압은 구성요소 상의 마모를 감소시키고 BOP의 수명을 연장시키기 때문에 사용된다. BOP가 전단 이벤트 동안 폐쇄될 때, 고압(예로서, 약 4,000 psi) 회로가 사용될 수 있다. 고압은 전단 블레이드 상의 힘을 증가시키고, 그에 의해, BOP가 전단(동작 동안 파이프가 존재할 때) 및 폐쇄될 가능성을 증가시킨다. 안전 시스템, 예컨대, BOP 안전 시스템(100)은 단지 고압 회로만 적용한다. 안전 시스템의 디자인에는 어떠한 저압 회로도 포함되어 있지 않다.

    고압 고온(HPHT) 장비에 대한 API 표준은 기초 프로세스 제어 시스템 및 BOP가 3 주 이하의 간격으로 압력 테스트되는 것을 필요로 한다. BOP 상의 안전 시스템을 검증 테스트하기 위한 한 가지 해결책은 본 명세서에 설명된 바와 같이 API-요구 압력 테스트와 검증 테스트를 통합하는 것이다. API-요구 테스트는 저압 폐쇄 회로로 BOP를 폐쇄하기 위해 기초 프로세스 제어 시스템을 사용한다. BOP, 예컨대, BOP(120)는 그후 압력 상승된다. 테스트가 완료될 때, BOP가 개방되고 시스템이 다시 사용되게 된다. 예로서, 도 3에서, 단계 306에서, API 테스트는 BOP 상부 블라인드 전단 램(122)이 폐쇄될 때 시작하고, 단계 308에서, 고압 테스트가 API 표준에 따라 실행된다. 단계 310에서, API 테스트가 완료되고, 본 개시내용의 방법에 따른 추가적 테스트가 수행된다.

    안전 회로의 폐쇄측의 서브-플레이트 장착(SPM) 밸브를 검증 테스트하기 위해, 21 일(3 주) API 압력 테스트는 다음과 같이 수정된다. 여기서, 예로서, BOP 상부 블라인드 전단 램(122)을 참조하면, API 테스트 이후, BOP 상부 블라인드 전단 램(122)이 폐쇄 상태로 유지되고, API 테스트의 단계 306 동안 기초 프로세스 제어 시스템을 통해 저압 회로에 의해 폐쇄되어 있다. 단계 306, 308, 310에 관하여 앞서 설명한 바와 같이, BOP 안전 시스템(100)은 압력 상승되고, 테스트가 통과된다. 단계 312 이후, BOP 안전 시스템(100)은 단계 314에서 매니폴드 충전 밸브(152)를 개방함으로써 매니폴드 충전 밸브(152)에 대한 테스트를 시작하고, 트랜스듀서 또는 송신기(114), 예컨대, 예를 들어, 압력 계기나 압력 스위치 같은 압력 센서를 사용하여 단계 316에서 4K psi까지 매니폴드(116)가 압력 상승되는 것을 확인한다. 매니폴드가 단계 316에서 4K psi까지 압력 상승되고 나면, 테스트 통과 메시지가 단계 318에서 표시된다. 도 3에 예시된 방법에서, 방법 단계는 자동화되고 컴퓨터 판독가능 매체에 의해 수행되거나 사용자에 의해 수행될 수 있다. 결과는 후속 단계를 수행하도록 적용될 수 있고 및/또는 표면에서 사용자에게 디스플레이될 수 있다.

    BOP 안전 시스템의 특정 실시예에서, 표면 상의 하나와 해저의 2개의 3개 로직 서버가 존재한다. 사용자가 안전 및 테스트 프로세스를 실행할 수 있게 하는 사용자 인터페이스가 표면 상에 제공될 것이다. 대안적으로, 프로세스는 정비 메뉴얼에 문서화될 수 있고, 사용자 인터페이스는 개별 밸브에 대한 사용자 제어를 허용한다. 양 경우에, 테스트 또는 테스트의 부분을 실행하기 위해 표면으로부터의 일부 행위가 존재한다.

    단계 320에서, SPM 밸브(134) 같은 BOP SIL 폐쇄 밸브에 대한 테스트가 시작된다. 단계 322에서, 매니폴드 충전 밸브(152)는 BOP 안전 시스템(100)에 의해 폐쇄되고, 단계 324에서, 밸브(118), 예로서, 덤프 밸브 또는 통기 밸브가 매니폴드(116)로부터 압력을 덤핑한다. 매니폴드(116)의 압력은 대략 대기압까지 강하한다. 단계 326에서, 매니폴드(116)의 압력 강하는 트랜스듀서 또는 송신기(114)에 의해 확인되고, 단계 328에서, 밸브(118)가 폐쇄 상태로 복귀된다. 프로세스의 이 지점에서, 회로(128)의 BOP 폐쇄 회로측은 여전히 BOP 상부 블라인드 전단 램(122)의 보닛에서 약 1,500 psi를 가지며, BOP와 일체인 다중-위치 로크와 이 압력의 조합에 의해 폐쇄되어 유지된다. 알 수 있는 바와 같이, 매니폴드(116)는 압력이 단계 324에서 덤핑된 이후 대략 상압으로 복귀되었다.

    전단을 위해, BOP는 통상적으로 두 개의 블레이드를 포함하고, 이들은 두 개의 피스톤에 의해 함께 추진된다(때때로 피스톤 조작기라 지칭됨). 보닛은 피스톤을 위한 하우징이고, 여기서, 유압 유체는 BOP 조립체에 진입하고 그를 벗어난다. 특정 실시예에서, BOP가 폐쇄될 때, 제어 시스템은 피스톤 조작기(들)의 폐쇄측 상의 유압 압력을 유지한다. 그러나, 기계적 로킹 메커니즘(때때로 “MPL”이라 지칭됨)이 또한 유압 압력 소실의 경우 BOP를 폐쇄 상태로 유지하기 위해 존재한다.

    단계 330에서, 안전 시스템은 BOP 상부 블라인드 전단 램(122)을 위한 회로(128)의 폐쇄측(131) 상의 SPM 밸브(134)를 개방한다. BOP 상부 블라인드 전단 램(122)의 보닛이 1,500 psi를 갖고, 매니폴드(116)가 상압에 있기 때문에, SPM 밸브(134)를 개방하는 것은 BOP 상부 블라인드 전단 램(122) 보닛으로부터 매니폴드(116)로의 역류를 생성할 것이다. 단계 332에서, 매니폴드(116)에 인접하며 그와 유체 연통하여 배치된 트랜스듀서 또는 송신기(114)는 압력의 변화를 감지함으로써 SPM 밸브(134)가 이동되는 것을 확인하기 위해 사용될 수 있다. 단계 334에서, 회로(128)의 폐쇄측(131) 상의 SPM 밸브(134)는 그후 동작(폐쇄) 상태로 복귀될 수 있다. 단계 336에서, 매니폴드 충전 밸브(152)가 개방되고, 기초 프로세스 제어 시스템은 BOP 상부 블라인드 전단 램(122)을 개방 위치로 복귀시킬 수 있다. 이는 시스템이 시추 동작 모드로 복귀될 수 있게 한다. 단계 338에서, 통과 또는 불통 테스트 메시지가 사용자에게 디스플레이된다. 안전 밸브를 테스트하기 위해 4K psi까지 BOP 상부 블라인드 전단 램(122)의 보닛을 단순하게 구동하는 것에 비한 이 방법의 한 가지 장점은 고압의 추가적 응력이 BOP 보닛에 절대 적용되지 않아서 수명을 연장하고 정비 사이클을 개선시킨다는 것이다.

    본 개시내용의 검증 테스트는 MPL에 의해 부분적으로 가능화된다. 언급한 바와 같이, BOP 상부 블라인드 전단 램(122)의 보닛이 1,500 psi를 갖고, 매니폴드(116)가 상압에 있으며, 그래서, SPM 밸브(134)를 개방하는 것은 BOP 상부 블라인드 전단 램(122) 보닛으로부터 매니폴드(116)로의 역류를 생성할 것이다. 폐쇄측 밸브, 예컨대 SPM 밸브(134)를 테스트하는 것은 의도적으로 보닛의 폐쇄측으로부터 압력을 덤핑한다. 해당 프로세스 동안, MPL은 유압 압력이 보닛에 재적용될 때까지 BOP를 폐쇄된 상태로 유지한다.

    도 3의 방법이 도 2 및 회로(128)를 동반한 BOP 상부 블라인드 전단 램(122)에 관하여 대부분 설명되었지만, 이 방법은 본 기술 분야의 통상적 숙련자에 의해 다른 시스템 및 다른 BOP 램, 예컨대, 예로서 BOP 케이싱 전단 램(124) 및 BOP 하부 블라인드 전단 램(126)에 역압 테스트를 적용하도록 수정될 수 있다.

    또한, 특정 도면 및 청구항이 BOP 램에 관한 본 발명의 실시예를 언급하지만, 본 기술 분야의 숙련자는 환형 BOP에 검증 테스트 알고리즘을 적용할 수 있다. 환형체에 대한 검증 테스트 알고리즘은 미소하게 수정된다. 앞서 언급한 바와 같이, 램 방지기는 다중-위치 로크(MPL)를 가지며, 이는 폐쇄측 압력이 통기될 때 이들을 폐쇄 상태로 유지한다. 환형 BOP는 이러한 특징을 갖지 않는다. 환형 BOP의 유압 챔버 체적에 비해 충분히 작은 체적의 매니폴드를 사용하여, 본 기술 분야의 숙련자는 환형체로 실질적으로 유사한 프로세스를 구현할 수 있다. 환형 BOP 체적에 관한 매니폴드 크기설정에 의해, 숙련자는 환형체를 폐쇄 상태로 유지하는 모든 압력을 통기시키는 위험 없이 매니폴드에서의 압력 변화를 측정할 수 있다.

    설명된 개시내용의 다양한 실시예에서, 본 기술 분야의 숙련자는 다양한 유형의 메모리, 예컨대, 다양한 컴퓨터 및 서버, 예를 들어, 본 개시내용의 실시예의 컴퓨터, 컴퓨터 서버, 웹 서버 또는 다른 컴퓨터를 참조로 설명된 메모리가 컴퓨터에 의해 판독가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

    문맥상 명시적으로 달리 나타나지 않는 한 단수형 형태는 복수 지시대상을 포함한다.

    컴퓨터 판독가능 매체의 예는 하나 이상의 비휘발성, 하드-코딩 유형 매체, 예컨대, 판독 전용 메모리(ROM), CD-ROM 및 DVD-ROM이나 삭제가능, 전기적 프로그램가능 판독 전용 메모리(EEPROM); 기록가능 유형 메모리, 예컨대, 플로피 디스크, 하드 디스크 드라이브, CD-R/RW, DVD-RAM, DVD-R/RW, DVD+R/RW, 플래시 드라이브, 메모리 스틱 및 다른 새로운 유형의 메모리; 및 전송 유형 매체, 예컨대, 디지털 및 아날로그 통신 링크를 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 예로서, 이런 매체는 동작 명령어 및 시스템과 앞서 설명한 방법 단계에 관련한 명령어를 포함할 수 있고, 컴퓨터 상에서 동작할 수 있다. 본 기술 분야의 숙련자는 이런 매체가 예를 들어 그 위에 소프트웨어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 저장하기 위해 설명된 위치 대신 또는 그에 추가로 다른 위치에 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 기술 분야의 숙련자는 앞서 설명된 다양한 소프트웨어 모듈 또는 전자 구성요소가 전자 하드웨어, 소프트웨어 또는 이 둘의 조합으로 구현 및 유지될 수 있으며, 이런 실시예는 본 개시내용의 실시예에서 고려된다는 것을 이해할 것이다.

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