高压增强器 |
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申请号 | CN201180052978.7 | 申请日 | 2011-10-31 | 公开(公告)号 | CN103201521A | 公开(公告)日 | 2013-07-10 |
申请人 | 韦特柯格雷控制系统有限公司; | 发明人 | T.J.罗伯茨; | ||||
摘要 | 液压增强器(1)包括往复差动式 活塞 布置(3,4,4')和用于控制向增强器供应低压液压 流体 的 控制器 件,所述控制器件包括至少一个螺线管操作的导向 阀 (10,10')和用于操作导向阀的 电子 器件(25)。 | ||||||
权利要求 | 1. 一种液压增强器,其包括往复差动式活塞布置和用于控制向所述增强器供应低压液压流体的控制器件,所述控制器件包括至少一个螺线管操作的导向阀和用于操作所述导向阀的电子器件。 |
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说明书全文 | 高压增强器技术领域[0001] 本发明涉及高压增强器。 背景技术[0002] 在海底石油行业内,海底采油树很少需要高压阀功能。对于大部分井而言,通常在每个井口采油树上仅需要一个高压阀,典型地海底安全阀(SSSV)。该阀需要海床处的高压液压流体源。从表面平台到井的脐带中的附加高压管线的成本为非常昂贵的,因此有时在井采油树局部使用海底压力增强。这在多个井排列成行时为特别成本有效的,因为支管(offset)从主歧管提供(feed),尤其是因为支管越来越进一步远离歧管。在使用海底压力增强的情况下,高压蓄压器设计到系统中,并且由于SSSV极其稀少地操作,故增强器仅需要将蓄压器充满。 [0003] 当前海底增强器高度工程化,并且可为昂贵且不可靠的。典型地,它们是依靠到达其行程终端的活塞来触发转换阀以沿相反方向送回活塞的自治双动作增强器。当高压流体需求几乎为零时,即,当SSSV不被致动并且仅流体泄漏在“消耗”压力时,活塞在转换阀位于半移动位置的情况下可在行程的终端处失速。在该状态下,这些装置从低压供应源泄漏到回流管路(return)。这可危害现场功能,并且有关的转换阀仅可通过致动SSSV以“消耗”一些高压流体而松开。SSSV在功能上对油井而言为关键的,并且如果它磨损,则不可容易地替换。本发明实现了更可靠、更便宜且工程容错性更好的改进。 [0004] GB-A-2 461 061描述了一种利用定向控制阀(DCV)的增强器。GB-A-2 275 969、EP-A-0 654 330、GB-A-2 198 081、GB-A-1 450 473和EP-A-1 138 872中描述了其它形式的液压增强器。 发明内容[0005] 根据本发明,从一个方面,提供了一种液压增强器,其包括往复差动式活塞布置和用于控制向增强器供应低压液压流体的控制器件,所述控制器件包括至少一个螺线管操作的导向阀和用于操作导向阀的电子器件。 [0006] 这种增强器可包括:活塞,其具有位于低压侧的第一面和位于高压侧的第二相对面,第一面具有比第二面大的表面积; 输入部,其用于向所述低压侧供应低压液压流体;以及 输出部,其用于来自所述高压侧的高压液压流体,所述控制器件布置用于控制向输入部供应低压液压流体。 [0007] 这种增强器可包括:第一和第二这种活塞,其中的每一个具有位于相应低压侧的这种第一面,并且其中的每一个具有位于相应高压侧的这种第二面,其中: 在低压侧中的每一个处,存在相应的这种输入部; 输出部与所述高压侧中的每一个联接; 活塞通过限定活塞中的每一个的第二面的柱形部件接合;并且 控制器件包括能够由所述电子器件交替地操作的用于每个输入部的相应的这种螺线管操作的导向阀。 [0008] 典型地,所述活塞中的每一个能够在相应缸中往复运动。 [0009] 根据本发明,从另一个方面,提供了一种液压增强器,其包括:第一活塞,其能够在第一缸中往复运动; 第二活塞,其能够在第二缸中往复运动; 柱形部件,其将活塞接合,以使活塞中的每一个具有第一面,该第一面由于所述柱形部件而具有比活塞的第二相对面大的表面积,活塞中的每一个的第一面位于相应低压侧,而活塞中的每一个的第二面位于相应高压侧; 第一和第二输入部,该第一和第二输入部用于向低压侧中的相应低压侧供应低压液压流体; 输出部,其用于来自高压侧的高压液压流体; 第一和第二螺线管操作的导向阀,该第一和第二螺线管操作的导向阀用于控制向输入部中的相应输入部供应低压液压流体;以及 电子器件,其布置用于操作导向阀用于交替地向输入部供应低压液压流体。 [0010] 可存在联接器件,由此,如果低压流体施加至所述低压侧中的一个,则这种流体还施加至活塞中的另一个的高压侧。 [0011] 这种联接器件可包括位于这种第一活塞的低压侧与这种第二活塞的高压侧之间的第一通道以及位于第二活塞的低压侧与第一活塞的高压侧之间的第二通道,通道中的每一个设置有用于容许从低压侧向高压侧流动的相应单向阀。 [0012] 所述电子器件可由海底井控制系统的海底电子元件模块提供。 [0013] 根据本发明,从又一个方面,提供了一种生产高压液压流体的方法,该方法包括提供包括往复差动式活塞布置的液压增强器并且利用至少一个螺线管操作的导向阀和操作导向阀的电子器件来控制向增强器供应低压液压流体。 [0014] 增强器可包括:活塞,其具有位于低压侧的第一面和位于高压侧的第二相对面,第一面具有比第二面大的表面积; 输入部,其用于向所述低压侧供应低压液压流体;以及 输出部,其用于来自所述高压侧的高压液压流体,所述控制器件控制向输入部供应低压液压流体。 [0015] 在这种方法中,增强器可包括第一和第二这种活塞,其中的每一个具有位于相应低压侧的这种第一面,并且其中的每一个具有位于相应高压侧的这种第二面,其中:在低压侧中的每一个处,存在相应的这种输入部; 输出部与所述高压侧中的每一个联接; 活塞通过限定活塞中的每一个的第二面的柱形部件接合;并且 控制器件包括由所述电子器件交替地操作的用于每个输入部的相应的这种螺线管操作的导向阀。 [0016] 典型地,所述活塞中的每一个能够在相应缸中往复运动。 [0017] 根据本发明,从再一个方面,提供了一种生产高压液压流体的方法,该方法包括提供液压增强器,其包括:第一活塞,其能够在第一缸中往复运动; 第二活塞,其能够在第二缸中往复运动; 柱形部件,其将活塞接合,以使活塞中的每一个具有第一面,该第一面由于所述柱形部件而具有比活塞的第二相对面大的表面积,活塞中的每一个的第一面位于相应低压侧,而活塞中的每一个的第二面位于相应高压侧; 第一和第二输入部,该第一和第二输入部用于向低压侧中的相应低压侧供应低压液压流体;以及 输出部,其用于来自高压侧的高压液压流体; 存在第一和第二螺线管操作的导向阀,该第一和第二螺线管操作的导向阀控制向输入部中的相应输入部供应所述低压液压流体;以及 电子器件,其操作导向阀以交替地向输入部供应低压液压流体。 [0018] 该方法可使得:如果低压流体施加至所述低压侧中的一个,则联接器件将这种流体施加至活塞中的另一个的高压侧。 [0019] 这种联接器件可包括位于这种第一活塞的低压侧与这种第二活塞的高压侧之间的第一通道以及位于第二活塞的低压侧与第一活塞的高压侧之间的第二通道,通道中的每一个设置有用于容许从低压侧向高压侧流动的相应单向阀。 [0020] 在根据本发明的方法中,所述电子器件可由海底井控制系统的海底电子模块提供。 [0021] 本发明的实施例是一种使用可在市场上买到的导向阀来操作作为压力增强器的一对双动作活塞的压力增强器,该压力增强器以消除复杂且昂贵的DCV并且不遭受当前设计所经历的液压流体泄漏问题的方式操作。附图说明 [0022] 图1示出了本发明的第一实施例;以及图2示出了本发明的第二实施例。 具体实施方式[0023] 参考图1,双动作液压增强器1包括通过较窄的缸区段3接合的第一缸2和第二缸2'。活塞4能够在缸2中往复滑动,并且活塞4'能够在缸2'中往复滑动,活塞4和4'通过延伸穿过缸区段3并能够在其中滑动的柱形部件5接合。借助于部件5,活塞4具有在图中位于左手侧的第一面6,第一面6具有比活塞4的第二相对面7大的表面积,并且活塞 4'具有在图中位于右手侧的第一面6',第一面6'具有比活塞4'的第二相对面7'大的表面积。 [0024] 在增强器的每一侧,存在螺线管操作的导向阀。更特别地,在每一侧,存在:操作推杆9或9'的螺线管8或8';以及液压导向阀10或10',其具有两个端口11和12或11'和12',两个端口11和12或11'和12'可由松散地位于它们之间的小型滚珠轴承13或13'封闭。在所有情况下,当螺线管断电时,杆9或9'通过螺线管的弹簧14或14'的作用在滚珠轴承13或13'上向下压以封闭端口11或11',但是允许捕集的液压流体经由端口12或 12'和通道15或15'向回流管路排出。当螺线管8或8'通电时,杆9或9'克服弹簧14或 14'的作用向上移动,以允许滚珠轴承13或13'覆盖回流端口12或12'。 [0025] 低压(LP)液压流体的供应源分别经由通道16和16'与阀10和10'连通。在活塞4和4'的带有较小面积的面的一侧(高压侧),分别存在腔室17和17',在相对(低压)侧,存在腔室18和18'。阀10和10'分别经由输入通道19和19'与腔室18和18'连结。 [0026] 腔室18通过部件3和单向阀21经由通道20与腔室17'连通;并且腔室18'通过部件3和单向阀21'经由通道20'与腔室17连通。腔室17和17'分别经由单向阀22和22'与高压(HP)供应输出部连通。 [0027] 附图标记23和23'表示活塞4和4'分别经由其在缸2和2'中滑动的密封件,并且附图标记24表示部件5抵靠其在区段3中滑动的密封件。 [0028] 附图标记25表示用于使螺线管8和8'相继交替地通电和断电的电子操作器件。电子器件25可由附接于增强器或位于其附近用于非海底井用途的多谐振荡器模块提供。 可选地,例如,在与海底井结合使用增强器的情况下,电子器件25的功能可由井控制系统的海底电子模块(SEM)提供。 [0029] 当螺线管8由电子器件25通电时,低压液压流体由导向阀10“切换到”腔室18中,由此流体的压力作用在活塞4的面6上,从而使活塞4在图1中向右移动并迫使腔室17中的流体穿过作为高压输出部的单向阀22。该输出部处于比低压输入部高的压力下,这是因为活塞面7的表面积小于活塞面6的表面积。单向阀21允许流体转移到腔室17'中,腔室18'中的流体由于螺线管8'断电而经由通道19'和导向阀10'的端口11'传递而向回流管路排出。将注意的是,由于通道20和单向阀21,故当低压液压流体施加至活塞4的面6时,该流体的压力还将在活塞4'的面7'处存在,从而增加暴露于低压流体的面积的总和。 此后,通过电子器件25使螺线管8断电并使螺线管8'通电使活塞4向左返回,其中,由于活塞4'的作用而实现经由阀22'对高压输出部的与如上所述相同形式的泵送作用。因此,活塞4和4'的布置是双动作的,从而提供连续泵送作用。 [0030] 图2示出了图1的增强器的可选形式的增强器,其中,为了易于制造,通道20和阀21以及通道20'和阀21'位于活塞4和4'以及缸部件3的外部。另外,其布置和操作方式与图1的增强器相同。 [0031] 使用本发明的优点本发明的压力增强器更可靠,制造更便宜,并且不具有当前设计的流体泄漏问题。 |