高压流体流道连接器的监视系统

发明领域

本发明涉及一种高压流体流道连接器的监视系统。

本发明特别是可以用于本申请人的共同专利申请U.K.9522325.1、 题目为“流体流道连接器”和U.K.9522327.7、题目为“高压流体连接 器”中所描述的流体流道连接器，或本申请人的U.K.9522326.9、题目 为“密封装置”的待批专利申请中所描述的没有密封装置的流体流道连 接器。

这种流体流道连接器在石油或天然气工业中特别有用，可以在支撑 海底石油或天然气提升管出口的浮筒中或平台上使用，或是在如运油船 之类的运输或存贮船只的舱中使用。

这些类型的连接器都是在恶劣条件中使用的设备，因而是大而重的 部件，因此绝对可靠是设备选择中的重要因素。任何损坏都将造成经济 上和生产上的巨大损失，必须尽可能地减少任何设备的停产时间，能够 迅速而有效地修复任何故障是特别重要的。 发明背景

在这种已知的，例如US 4828292中所描述的连接器中，设计人员已 经产生出允许各部件之间可以有某种相对移动的连接器，以便减小机械 应力和提高可靠性。在PCT/NO94/00120中公开了一种用于这类连接器的 改进的密封系统。

该已知技术致力于改进密封件的可靠性。否则，一旦密封件损坏， 将造成相当大的工时损失，并且在这种工业中损失工时的代价是极其高 昂的。

本发明提供了一种用于监视在输送高压产品流体的可相对旋转活动 的流体流道连接器中两根管子连接处的完整性的系统，装置包括：

一个用于结合部的密封元件，

向远离产品流体的密封件的一侧供给阻挡层流体(barrier fluid)以启动密封件的阻挡层流体供给源，

一个用于在密封件处检测阻挡层流体压力的压力传感器，

用于如果压力传感器检测到指示一泄漏主密封件的压力变化时启动 一次级密封件，并且产生一报警信号的装置。

因此本发明提供了潜在泄漏的即时指示。最好将系统设置为自动地 启动一备用次级密封件，但可以附加地或替代地产生一报警信号。

在使用多个管道结合部的地方，每个结合部的主密封件应当使用独 立的阻挡层流体供给源。这样，当一主密封件失效时，不仅可以使一个 适当的次级密封件开始工作，而且一个可见信号可以指出哪一个特定密 封件已经失效。

因此可以在尽可能早的时机提醒修理工程师，并且不需在寻找失效 地点上花费额外宝贵停工时间，可以取下连接器以直接接近该失效密封 件。

为更好地理解本发明和显示如何可以实施本发明，现在参考唯一的 附图进行说明，附图示出了一高压流体流道连接器的局部剖面，并以图 示方式指出了本发明的监视系统。 附图详细说明

附图中，显示了在一插入芯零件1和一外套管零件2之间的一个连 接器。

石油或天然气之类的产品流体在轴向孔31中流动，每个轴向孔31 与位于插入零件1中的径向通道32和套管零件2中的流体管道33之间的 结合部的一个环形槽连接。

这些结合部由包括一主密封件42和一次级密封件43的密封装置密 封。这些密封件是由具有大致为U-型截面的唇形密封件构成的，密封 件的U型开口背向产品流体(在本例中背向中心芯1)。U-型密封环 设置在沟槽中并且绕芯1形成环。这些是在相对转动表面之间进行密封 的动态密封件，以便使套管零件2可以绕芯零件1转动。

密封件由压力差启动，并且经过在每个套管零件2的运载流体弧段 中形成的沟槽44向每个主密封件42提供阻挡层流体。每个携带弧段有 其自身独立的能够供给阻挡层流体的监视器，并且施加于主密封件的阻 挡层流体的压力稍高于管道中流体的压力。管道中产品流体的压力一般 为500巴左右，而施加的阻挡层流体的压力可以为530或540巴。这些 值仅仅是作为例子给出的，并不用来限制本发明的范围。

通过相互连接的供给沟槽16也向次级密封件43提供阻挡层流体。 供给的次级阻挡层流体的压力与主阻挡层流体的压力相同，也就是说， 稍高于管道中流动的产品流体的压力。这样，次级密封件在该密封件的 每侧“看到”同样的压力，并且因此在正常工作条件下实际上没有密封 作用。

次级密封件具有一共同的阻挡层流体供应源45。

从图1中还可以看到，从主阻挡层流体源向主环境密封件34供给阻 挡层流体，并且从次级阻当层流体供给源45向次级环境密封件35供给 阻挡层流体。

主阻挡层流体供给源46包括一个主阻挡层流体泵47和备用泵48。 通过单向阀49泵送阻挡层流体，并且经过辅助阀49，孔50以及监视仪 表或压力变送器51供给每个弧段沟槽44。还设置了一个蓄能器52以保 持施加的压力恒定，和避免泵持续启动。

次级流体供给源包括次级阻挡层流体泵5 3和备用泵54，通过单向 阀55和辅助阀56，经过孔57和仪表58向套管零件2中的沟槽16提供 次级阻挡层流体。也设置了一个蓄能器59。

在操作中，主密封件42密封产品流体管道的一个结合部。主阻挡层 流体润滑密封件42，并且设置的方式使得套管零件2可以绕插入零件1 转动。次级密封件43在正常工作条件下实际上并不起密封作用，因此不 会遭受任何磨损。

以恒定压力供给主阻挡层流体，并且利用专用仪表51独立地监视每 个主密封件处的压力。如果一个主密封件损坏，那么主阻挡层流体将泄 漏到产品流体中，并且将在有关供给沟槽44中产生压力损失。有关仪表 检测到这个压力损失，并提醒工程技术人员观察该系统。然而，主密封 件42处的压力损失将自动地使次级密封件遭受压力差，因而启动它替代 主密封件密封管道的结合部。次级密封件以完全相同的方式工作，提供 润滑和允许芯1与套管零件2相对运动。因此，没有必要立即关闭连接 器。主密封件42的维修可以留待，例如，制订出下一次正常检修计划时 或气候条件好转时再进行。在关闭系统检修主密封件时，工程师已经知 道哪一个密封件损坏，并可以采取适当的措施。

对于这种类型的连接器，特别是对大流量和石油和天然气工业的恶 劣工作环境下使用的连接器，这当然是一个很大的优点。