EA014265B1 - Устройство и способ для отказоустойчивой системы защиты устьевого скважинного оборудования - Google Patents

Abstract

Система защиты трубопроводной системы, находящейся ниже по ходу течения потока от устья скважины, включает вход, соединенный с устьем скважины, и выход, соединенный с трубопроводной системой, находящейся ниже по потоку. Две группы последовательно соединенных поверхностных клапанов-отсекателей (ПКО) размещены параллельно друг другу. Два клапана управления отводом текучей среды (КУО), которые сообщаются по текучей среде друг с другом, а также с каждым из двух последовательно установленных поверхностных клапанов-отсекателей и входом и выходом системы, соединены с поверхностными клапанами-отсекателями так, что расположены между ними. Каждый клапан управления отводом текучей среды сообщается по текучей среде с отводящей линией для осуществления процесса снижения давления между поверхностными клапанами-отсекателями, с помощью указанных клапанов управления отводом текучей среды, на основе сигнала, генерируемого логическим решающим устройством. Логическое решающее устройство имеет предварительно запрограммированные протоколы по безопасности и функционированию, а также снабжено передающими датчиками для измерения давления, установленными выше по потоку от клапана управления отводом. Независимые испытания на герметичность каждого из последовательно установленных поверхностных клапанов-отсекателей имеют цель обеспечить закрытие всех клапанов в случае неисправности в электрической или гидравлической части.

Description

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для управления и проверки отказоустойчивой (высоконадежной) системы защиты (ОУСЗ), соединенной с трубопроводной системой устьевого оборудования скважины.

Уровень техники

В нефтяной и газовой промышленности трубопроводы для продукта, расположенные ниже по потоку от устьевого оборудования скважины, обычно выполняют тонкостенными для того, чтобы минимизировать стоимость трубопровода. Следовательно, необходимо, чтобы такие трубопроводы были защищены от чрезмерного давления, способного разрушить трубу, которую будет весьма дорого заменить, что может привести к выбросам вредных веществ в атмосферу. Обычно применяемая система для защиты трубопроводов от повышенного давления представляет собой отказоустойчивую систему защиты (ОУСЗ). Как правило, она является электрогидравлической системой, использующей датчики давления для измерения давления в трубопроводах посредством электронного оборудования блока управления, предназначенного для управления закрытием клапана отказоустойчивой системы защиты продуктового трубопровода. Такая схема удерживает высокое давление в пределах короткого участка трубопровода, находящегося между устьевой эксплуатационной арматурой и клапаном, используемым в ОУСЗ, который способен выдерживать это давление. Это предотвращает воздействие на основной, тонкостенный участок трубопровода давления, величина которого может превышать расчетное номинальное давление трубопровода.

Необходимое требование заключается в регулярной проверке (испытании) ОУСЗ, поскольку многофункциональность при работе ОУСЗ несет с собой опасность значительного повреждения трубопровода. Известная ОУСЗ не может быть проверена во время её работы. Поэтому установка для добычи текучей среды должна приостановить функционирование, и для проведения указанной проверки её необходимо отключить. Прекращение производственного процесса имеет серьезные финансовые последствия. Кроме того, поскольку функционирование клапанов и других элементов системы осуществляется вручную, во время проверки вблизи ОУСЗ должен находиться по меньшей мере один оператор.

Предложены различные методы проверки клапанов и защиты систем трубопроводов от чрезмерного давления. Например, в опубликованной заявке И8 2005/0199286 описана отказоустойчивая система защиты от повышенного давления, в которой два модуля, соединенные с двумя трубопроводами, находящимися ниже по потоку, и двумя трубопроводами, расположенными выше по потоку, имеют входное и выходное отверстия. Два указанных отверстия соединены посредством трубопроводного контура циркуляции, а между участками трубопровода, находящимися выше по потоку и ниже по потоку, установлен стыковочный коллектор. Стыковочный коллектор избирательно направляет потоки в каждый из трубопроводов, первый и второй, через первый или второй модули. Система позволяет направлять потоки из зон, находящихся выше по потоку, из обоих трубопроводов через один из модулей и затем в зону, расположенную ниже по потоку относительно одного из трубопроводов, таким образом, что другой модуль может быть удален для технического обслуживания, ремонта и/или замены. В указанной заявке не раскрыто или не предложено устройство или способ для проверки функционирования известной системы в то время, когда она находится в действии.

Например, в патентном документе И8 6591201 (Нубе) описана система для проверки с помощью импульсов энергии текучей среды, при проведении которой импульсы энергии используют для испытания динамических рабочих характеристик устройств и систем, управляющих потоком текучей среды, подобных газлифтным клапанам. Такая система для проведения испытаний полезна для проверки поверхностных (наземных) клапанов-отсекателей, используемых в гидравлических контурах, но не дает надежную информацию относительно способности всей системы выполнять функцию по обеспечению безопасности.

В патентном документе И8 6880567 (К1аует, е! а1.) описана система, содержащая датчики, систему управления и защиты, а также клапан-отсекатель, используемые для защиты технологического оборудования, размещенного ниже по потоку, от чрезмерного давления. Известная система использует способ испытания при неполном ходе клапана, в котором отсечные клапаны закрывают до достижения предварительно заданного положения (запорно-регулирующего элемента) и затем вновь открывают. Однако для проведения указанной диагностической проверки эта система должна временно прекратить добычу текучей среды.

В патентном документе И8 7044156 (ХУеЬНег) описана система защиты трубопровода, в которой давление текучей среды на некотором участке трубопровода превышает опорное давление рабочей жидкости гидросистемы, подводимой к клапану разности давления, при этом указанный клапан разности давления открывается, и в результате гидравлическое давление в клапане, снабженном гидравлическим приводом, снижается с помощью выпускного отверстия. Однако такая система защиты не снабжена какими-либо средствами диагностики клапана и для того, чтобы отсечные клапаны были полностью закрыты, необходимо временно прекращать добычу текучей среды.

В патентном документе И8 5524484 (8иШуаи) описана диагностическая система, снабженная соленоидным клапаном, которая дает возможность пользователю клапана непрерывно контролировать со

- 1 014265 стояние клапана в течение всего времени его эксплуатации с тем, чтобы выявить какие-либо нарушения или проблемы, возникающие в клапане и его элементах, и исправлять их прежде, чем произойдет отказ клапана. Известная система не позволяет проверять работу запорных клапанов без прерывания производственного процесса.

В патентном документе и8 4903529 (Нобде) описан способ испытания системы с гидравлической жидкостью, в которой передвижной аппарат для проведения исследования содержит источник гидравлической жидкости, выходной канал, устройство для подачи гидравлической жидкости под давлением от источника жидкости к выходному каналу, обратный трубопровод, сообщающийся с указанным источником, прибор контроля давления жидкости, соединенный с выходным каналом, и прибор контроля расхода жидкости в обратном трубопроводе. Аппарат для исследования, при его использовании, разъединяет вход устройства для жидкости и источник жидкости и соединяет этот вход с выходным трубопроводом, разъединяет выход устройства для жидкости и резервуар и соединяет этот выход с обратным трубопроводом. С помощью этого аппарата при его размещении в системе непрерывно контролируют давление жидкости в выходном трубопроводе и расход жидкости в обратном трубопроводе. Однако этот способ требует временного прекращения производственного процесса для проверки работы гидравлической системы.

В патентном документе И8 4174829 (Воагк) описано устройство защиты с измерением давления, в котором датчик производит электрический сигнал пропорциональный измеренному давлению, а вспомогательное устройство показывает давление, выходящее за пределы допустимого диапазона, если измеренное давление превышает предварительно заданный диапазон давления. Это позволяет предпринимать адекватное корректирующее воздействие, если это необходимо. Описанное устройство требует участия оператора.

В патентном документе И8 4215746 (На116еи) описана система защиты, реагирующая на измерение давления, используемая для защиты трубопроводов, транспортирующих текучую среду, которая перекрывает скважину в случае ненормального давления в эксплуатационном трубопроводе. Сразу после закрытия предохранительного клапана функционирование автоматического регулятора, определяющего, находится ли давление в заданных пределах, прерывают, и перед открытием предохранительного клапана он должен быть приведен в исходное положение вручную. Использование такой системы приводит к необходимости временного прекращения производственного процесса и вмешательства оператора.

В связи с изложенным задача настоящего изобретения заключается в обеспечении устройства и способа для проверки ОУСЗ при её функционировании, в то время, когда ОУСЗ работает в качестве подводящей (транспортирующей) линии к трубопроводной системе, без перекрытия продуктового трубопровода, с которым она соединена.

Другая задача изобретения заключается в обеспечении устройства и способа для автоматической проверки надежности ОУСЗ при отсутствии вмешательства оператора.

Устройство предпочтительно снабжено стандартными фланцами и выполнено встроенным.

Сущность изобретения

Вышеуказанные цели, а также другие преимущества, которые будут отмечены ниже, достигаются с помощью способа и устройства, соответствующих изобретению, которое обеспечивает отказоустойчивую систему защиты (ОУСЗ), которая защищает и проверяет управление системой трубопроводов, соединенной с устьем скважины. Согласно настоящему изобретению ОУСЗ имеет вход для соединения с устьем скважины и выход для соединения с трубопроводной системой, расположенной ниже по ходу движения потока, и в предпочтительном воплощении ОУСЗ выполнена в виде системы, смонтированной как одно целое на полозьях для транспортирования к месту её предполагаемой установки.

Отказоустойчивая система защиты содержит две группы поверхностных клапанов-отсекателей (ПКО), два клапана управления отводом текучей среды (сбросом давления) (КУО) и логическое решающее устройство. Указанные две группы поверхностных клапанов-отсекателей сообщаются по текучей среде с входом, при этом две эти группы параллельны друг другу. Каждая группа ПКО включает два размещенных последовательно ПКО, и одна или обе из двух групп ПКО пригодны к эксплуатации в качестве транспортирующей линии для текучей среды, подводимых на вход ОУСЗ и через выход ОУСЗ поступающих в трубопроводную систему. Каждый из КУО подсоединен к трубопроводу в промежутке между двумя группами ПКО, при этом каждый КУО сообщается по текучей среде с линией выпуска, которая при открытии КУО снижает гидравлическое давление между двумя ПКО. Логическое решающее устройство сообщается с клапанами ПКО и КУО и генерирует сигналы для управления работой ПКО и КУО. Клапаны управления отводом текучей среды (КУО) предпочтительно выполнены с электрическим приводом.

Чувствительные к давлению передающие датчики непрерывно контролируют давление в транспортирующей линии на некотором её участке выше по потоку от выхода ОУСЗ. В предпочтительном воплощении на выходе ОУСЗ установлено три передающих датчика давления. Логическое решающее устройство запрограммировано для передачи сигнала на закрытие ПКО при увеличении давления выше пороговой величины, передаваемого по меньшей мере двумя из трех датчиков давления. Специалисту в данной области техники будет понятно, что в этой части ОУСЗ может быть использовано больше или

- 2 014265 меньше трех датчиков давления.

Каждый из двух КУО подсоединен к транспортирующей линии, которая сообщается по текучей среде с общей выпускной линией. Выпускная линия может быть соединена с ресивером или другим средством для хранения или рециркуляции (текучей среды). Каждая группа клапанов ПКО может функционировать независимо от функционирования параллельной ей группы клапанов ПКО. Передающие датчики измерения давления установлены для непрерывного контроля давления между клапанами ПКО в каждой из двух групп клапанов ПКО.

В предпочтительном воплощении логическое решающее устройство запрограммировано для поддерживания одной группы ПКО в открытом положении в том случае, когда параллельную группу ПКО в процессе проверки выполнения ими полного хода переводят из положения открытия в положения закрытия. Кроме того, логическое решающее устройство запрограммировано для измерения и регистрации давления между парой закрытых ПКО при проведении испытания на герметичность и для открытия ПКО, расположенного между закрытыми ПКО, во время проверки в течение короткого периода времени с целью сброса или снижения давления в транспортирующей линии.

В другом предпочтительном воплощении логическое решающее устройство запрограммировано для генерирования сигнала о неисправности в период проведения проверки клапана на герметичность, если после закрытия клапана ПКО давление между закрытым ПКО и ПКО, через который происходит истечение текучей среды, повышается выше предварительно заданной пороговой величины. Согласно ещё одному предпочтительному воплощению логическое решающее устройство запрограммировано для определения закрытых клапанов с целью их использования в качестве действующей группы ПКО, если во время периода проверки давление между закрытыми ПКО не повышается сверх предварительно заданной пороговой величины.

Поверхностные клапаны-отсекатели закрыты при нормальном функционировании и при проведении испытания на полный ход клапана.

Отказоустойчивая система защиты согласно изобретению, кроме того, включает отсечные клапаны, размещенные выше и ниже по ходу движения потока от параллельных групп ПКО, которые могут быть использованы для изолирования каждой из групп ПКО от трубопроводной системы, например, для технического обслуживания, ремонта и/или замены этих элементов системы.

В предпочтительном воплощении клапаны снабжены электрическими отказоустойчивыми приводами, с помощью которых в случае нарушения энергоснабжения все клапаны переводят в положение закрытия. Это приведет к прекращению течения всего потока текучей среды в трубопроводе ниже по ходу движения потока от ОУСЗ. Для специалиста в данной области техники будет очевидно, что такой вид надежного перекрытия может быть скоординирован с соответствующими требованиями к перекрытию устья скважины или в каком-либо другом месте выше по потоку от ОУСЗ.

Согласно другому аспекту изобретения обеспечивается способ проверки надежности функционирования отказоустойчивой системы защиты, соединенной с трубопроводной системой устья скважины. ОУСЗ имеет первую и вторую группу поверхностных клапанов-отсекателей (ПКО), сообщающихся по текучей среде с вышеупомянутой трубопроводной системой, причем указанные две группы клапанов размещены параллельно друг другу. Каждая группа ПКО включает два размещенных последовательно ПКО, которые способны действовать по сигналам логического решающего устройства, как это было подробно изложено выше.

Первую группу ПКО переводят из положения открытия в положение закрытия для проведения проверки на герметичность, в то время как вторая группа ПКО находится в открытом положении и функционирует в качестве подводящей линии для трубопроводной системы.

Передающий датчик, установленный между закрытыми ПКО, передает сигнал логическому решающему устройству, соответствующий давлению текучей среды в трубопроводе на участке между двумя закрытыми клапанами в начале проверки надежности клапанов. В начале проверки на надежность КУО, установленный между группой закрытых ПКО, отводит текучую среду, находящуюся под давлением между закрытыми клапанами ПКО. Отведенную текучую среду предпочтительно направляют в резервуар. Сигнал тревоги подают, если первая группа ПКО не поддерживает давление в трубопроводе между ПКО на уровне или ниже уровня предварительно заданной пороговой величины в течение заданного времени нахождения в закрытом положении.

Давление текучей среды, например, в единицах Ρ8Ι (фунт на квадратный дюйм) на участке трубопровода между каждой группой ПКО регистрируют до и во время проверки клапанов на герметичность. Предпочтительно обеспечивают графическое отображение зарегистрированного давления с тем, чтобы оказывать содействие рабочему персоналу в оценке функционирования системы в реальном времени в процессе проведения проверки.

Вторая группа клапанов ПКО остается в открытом положении, в то время как первую группу ПКО возвращают в положение полного открытия. Если первая группа ПКО открыта не полностью, срабатывает сигнал тревоги. Каждая из двух групп поверхностных клапанов-отсекателей снабжена клапаном управления отводом текучей среды (КУО). Клапан отвода текучей среды, соединенный с первой группой ПКО, открывают в предварительно заданный период времени с тем, чтобы снизить давление после пол

- 3 014265 ного перекрытия первой группы ПКО.

Первую группу ПКО переводят в положение открытия, а вторую группу ПКО переводят в положение закрытия. Далее измеряют давление между ПКО второй группы этих клапанов, и сигнал тревоги срабатывает в том случае, если вторая группа ПКО не поддерживает давление в промежуточном трубопроводе на предварительно заданном уровне или ниже этого уровня.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет раскрыто ниже и в соответствии с сопровождающими чертежами, где фиг. 1 - принципиальная схема отказоустойчивой системы защиты (ОУСЗ), соответствующей изобретению, которая соединена с устьем скважины и трубопроводом, находящимся ниже по потоку;

фиг. 2 - блок-схема стадий процесса проверки на герметичность в ОУСЗ, представленной на фиг. 1;

фиг. 3 - сравнительный график, демонстрирующий как хороший, так и неудовлетворительный результат испытания давлением пары поверхностных клапанов-отсекателей (ПКО) в процессе проверки на герметичность.

Для того чтобы изобретение было легче понять, использованы одинаковые ссылочные номера позиций, когда это целесообразно, для обозначения одинаковых или подобных элементов схемы, которые являются общими для чертежей. Если не оговорено иное, элементы, показанные и оговоренные на чертежах, изображены не в масштабе, а показаны лишь в целях иллюстрации.

Подробное описание изобретения

На фиг. 1 представлена отказоустойчивая система защиты (ОУСЗ), которая установлена вблизи устья скважины в системе трубопроводов, предназначенной для транспортирования находящейся под давлением добытой текучей среды, например нефти или газа, от устья 102 скважины к месту нахождения удаленной емкости по трубопроводу 104. Отказоустойчивая система защиты имеет вход 1, соединенный с трубопроводом 102, и выход 2, соединенный с трубопроводной системой 104, через которые жидкий продукт поступает в ОУСЗ и выходит из неё соответственно. ОУСЗ предпочтительно смонтирована на полозьях для доставки к месту расположения устья скважины и снабжена соответствующими фланцами и переходниками, если они необходимы, для присоединения входа/выхода ОУСЗ к нефтепромысловому трубопроводу.

Две группы поверхностных клапанов-отсекателей (ПКО) 11, 12 и 13, 14 сообщаются с входом 1 и выходом 2 и тем самым могут служить в качестве линии транспортирования добываемой текучей среды. Каждая группа клапанов ПКО, обозначенная на чертеже как ПКО-1 и ПКО-2, содержит по два ПКО 1112 и 13-14 соответственно, которые соединены последовательно. Клапаны ПКО автоматически закрываются при отсутствии подвода к ним энергии и поддерживаются в открытом положении, с помощью известных гидравлически и электрически приводимых в действие приводов, для защиты находящейся ниже по потоку трубопроводной системы 104 от воздействия нештатных условий функционирования.

Два клапана управления отводом текучей среды (КУО) 41, 42 присоединены к трубопроводу в промежутке между двумя группами ПКО 11, 12 и 13, 14 соответственно и сообщаются с трубопроводной отводящей линией 106. Указанная отводящая линия 106 сообщается с резервуаром 70 для текучей среды, который представляет собой герметически закрываемый бак системы сбора текучей среды. В качестве альтернативы отводящая линия 106 может проходить к колодцу для сжигания нефтяных отходов (не показан), находящемуся вблизи места расположения скважины. Клапаны управления отводом текучей среды (КУО) 41, 42 при их открытии могут ее отвести в отводящую линию 106, при этом указанный отвод текучей среды осуществляется в промежутке между двумя ПКО. Клапаны 71, 72 и 81 управляют гидравлическим давлением с помощью резервуара под давлением путем их открытия и закрытия. Когда клапан 81 открыт, сжатый азот из бака 80 заставляет текучую среду вытекать из резервуара 70 или в трубопровод ОУСЗ, или через клапан 72 для альтернативного использования или продажи. Клапаны управления отводом текучей среды (КУО) 41, 42 при их открытии отводят ее на участке между двумя ПКО в отводящую линию. Передающие датчики 54, 55 измерения давления размещены между соответствующими ПКО и служат для определения давления на линии транспортирования, на участке между двумя ПКО. Большое количество передающих датчиков может быть по усмотрению установлено в позициях 54 и 55 для обеспечения надежности и в качестве дублирующих датчиков системы.

Передающие датчики 51, 52, 53 для измерения давления установлены выше по потоку от выхода 2 для непрерывного контроля давления потока в транспортирующей линии на выходе 2 ОУСЗ. Функционирование трех передающих датчиков непрерывно контролируется с помощью логического решающего устройства 31. Если какие-либо два из трех передающих датчиков 51-53 регистрируют повышение давления выше предварительно заданной пороговой величины, логическое решающее устройство 31 автоматически перекрывает скважину с помощью ПКО 11-14, защищая тем самым трубопровод, находящийся ниже по потоку, от действия избыточного давления.

Логическое решающее устройство 31, которое предпочтительно представляет собой предварительно запрограммированный модуль системы программного обеспечения, находящийся в компьютере или тому подобном устройстве, связано с клапанами ПКО 11-14, клапанами КУО 41, 42 и передающими датчиками 51-55 для измерения давления с помощью постоянного проводного соединения или с использованием беспроводных передающих датчиков. Логическое решающее устройство 31 генерирует и переда

- 4 014265 ет сигналы для управления клапанами ПКО 11-14 и клапанами КУО 41, 42. Управление осуществляют на основе данных по давлению, полученных от передающих датчиков 51-55 измерения давления.

Между входом 1 и выходом 2 и клапанами ПКО 11-14 установлены клапаны 61-64 с ручным управлением, служащие для изоляции в случае опасности двух рядов клапанов 11-14 от трубопроводной системы и, кроме того, для того, чтобы система могла быть перекрыта вручную для ремонта и/или замены какого-либо из её элементов.

Все клапаны управляются с помощью обычных приводов (не показаны), которые известны в уровне техники. Приводы клапанов и передающие датчики 51-55 давления обладают функцией самодиагностики и сообщают логическому решающему устройству 31 о любых выявленных нарушениях.

Способ проведения проверки на герметичность и проверки полного хода клапанов в соответствии с изобретением будет описан со ссылкой на фиг. 2. Перед началом испытания проводят проверку надежности транспортирующей линии ОУСЗ. Если давление в транспортирующей линии превышает предварительно заданный уровень, все ПКО закрывают (820). В ином случае закрывают первую группу ПКО 11, 12 и закрывают вторую группу ПКО 13, 14 (830).

Затем открывают первую группу клапанов ПКО 11, 12 с тем, чтобы подготовить к проверке вторую группу ПКО 13, 14 (840). Определяют, полностью ли открыты ПКО 11, 12 первой группы, которые используют в качестве линии транспортирования текучей среды во время проверки на герметичность второй группы ПКО 11, 12 (850). Если ПКО 11, 12 первой группы открыты не полностью, срабатывает сигнал тревоги, и проверка завершается (860). Если первую группу ПКО 11, 12 полностью открывают, то вторую группу ПКО 13, 14 полностью закрывают (870). Проверяют полное закрытие подлежащих испытанию ПКО 13, 14 в целях подготовки к испытанию на герметичность (880). Если ПКО 13, 14 закрыты не полностью, срабатывает сигнал тревоги (890), и испытание заканчивают.

Если ПКО 13, 14 полностью закрыты, начинают испытание на герметичность указанных ПКО 13,

14. Открывают КУО 42, установленный между ПКО 13, 14, для уменьшения давления между ПКО 13, 14 до установившейся величины (8100).

Затем закрывают КУО 42 и проверяют герметичность КУО 42 (8110). Если КУО 42 не закрыт полностью или этот клапан протекает так, что давление на участке отвода текучей среды между клапанами продолжает падать, срабатывает сигнал тревоги (8120), и предпринимается необходимое действие по устранению неисправности. Если КУО 42 закрыт полностью, измеряют давление между ПКО 13, 14 (8130). Давление между ПКО 13, 14 продолжают непрерывно контролировать с помощью передающего датчика 55, и полученные данные направляют в логическое решающее устройство 31 во время испытания на герметичность вплоть до окончания периода этого испытания (8140).

Данные, полученные при проведении испытания на герметичность, отображены графически для двух различных случаев на фиг. 3. Если клапан КУО 42 открыт, давление между клапанами ПКО 13, 14 падает от нормального рабочего давления до более низкого давления, и клапан УСУ 42 полностью закрывают. Если давление между ПКО 13, 14 возрастает, это, как считается, является свидетельством наличия утечки в одном или в обоих ПКО 13, 14. Поскольку некоторая минимальная величина утечки может быть допустимой, необходимо определить, будет ли рост давления или скорость роста давления превышать предварительно заданную пороговую величину во время или по истечении периода испытания на герметичность (8150). Если во время проведения испытания давление увеличивается выше предварительно заданного уровня давления, это свидетельствует о неспособности клапанов ПКО полностью прилегать к седлу, и с помощью логического решающего устройства срабатывает сигнал тревоги, который сообщает об отрицательном результате проверки на герметичность ПКО 13, 14 (8160). Если в период проведения испытания рост давления не превосходит пороговой величины, проходит проверку на герметичность вторая группа ПКО 13, 14. Нахождение первой группы ПКО 11, 12 в открытом положении обеспечивает наличие пути для протекания продукта во время испытаний ПКО 13, 14 на герметичность (8170). Для завершения проверки функционирования ОУСЗ клапаны ПКО 13, 14 второй группы, которые прошли проверку на герметичность, вновь открывают и используют в составе подводящей линии (8180).

Из вышеприведенного описания будет очевидно, что первую группу ПКО 11, 12 проверяют с использованием, по существу, такой же методологии.

Настоящее изобретение позволяет ОУСЗ работать непрерывно в качестве транспортирующей линии при проведении проверки клапанов на герметичность и на полный рабочий ход, и при этом может быть осуществлено какое-либо необходимое действие по защите. Автоматическое управление с помощью логического решающего устройства гарантирует, что условия для перекрытия в случае опасности будут созданы даже при проведении испытания. Запись процесса испытания хранится и может быть восстановлена позднее или воспроизведена с помощью электронных средств и/или в виде печатного графика или в виде табличных данных.

Хотя различные воплощения, которые включают идеи настоящего изобретения, показаны и описаны в деталях, специалисту в данной области техники будут очевидны другие и видоизмененные воплощения, при этом объем изобретения устанавливается нижеследующими пунктами формулы изобретения.

Claims (26)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Отказоустойчивая система защиты для проверки управления защитой и давлением трубопроводной системы, соединенной с устьем скважины, имеющая вход, соединенный с устьем скважины, и выход, соединенный с трубопроводной системой, при этом отказоустойчивая система защиты содержит две группы поверхностных клапанов-отсекателей, которые сообщаются по текучей среде с входом и установлены параллельно друг другу, при этом каждая группа поверхностных клапанов-отсекателей включает два последовательно установленных поверхностных клапана-отсекателя, причем одна или обе из двух групп поверхностных клапанов-отсекателей могут быть использованы в качестве транспортировки текучей среды, которая поступает на вход отказоустойчивой системы защиты и протекает через её выход для подачи в трубопроводную систему;

   два клапана управления отводом текучей среды, каждый из которых подсоединен к трубопроводу между клапанами каждой из двух групп поверхностных клапанов-отсекателей, при этом каждый поверхностный клапан-отсекатель сообщается по текучей среде с общей линией отвода текучей среды, и в результате при открытии поверхностного клапана-отсекателя рабочее давление в трубопроводе между двумя поверхностными клапанами-отсекателями понижается;

   логическое решающее устройство, которое связано с поверхностными клапанами-отсекателями и клапанами управления отводом текучей среды, при этом указанное логическое решающее устройство генерирует сигналы для управления функционированием поверхностных клапанов-отсекателей и клапанов управления отводом текучей среды.
2. 2. Отказоустойчивая система защиты по п.1, содержащая передающие датчики для измерения давления и передачи сигнала на участке трубопровода, находящемся выше по потоку от выхода высоконадежной системы защиты.
3. 3. Отказоустойчивая система защиты по п.2, содержащая три передающих датчика измерения давления, при этом указанное логическое решающее устройство запрограммировано для передачи сигнала на закрытие поверхностных клапанов-отсекателей при увеличении давления выше пороговой величины по результатам измерения, передаваемым по меньшей мере двумя из трех датчиков давления.
4. 4. Отказоустойчивая система защиты по п.1, в которой каждый из двух клапанов управления отводом текучей среды соединен с трубопроводом, сообщающимся с общей линий отвода текучей среды.
5. 5. Отказоустойчивая система защиты по п.1, в которой каждая группа поверхностных клапановотсекателей выполнена с возможностью функционировать независимо от функционирования параллельной группы поверхностных клапанов-отсекателей.
6. 6. Отказоустойчивая система защиты по п.1, которая включает передающие датчики измерения давления, размещенные между поверхностными клапанами-отсекателями и предназначенные для измерения давления между поверхностными клапанами-отсекателями в каждой из двух групп поверхностных клапанов-отсекателей.
7. 7. Отказоустойчивая система защиты по п.1, в которой логическое решающее устройство запрограммировано для поддерживания одной группы поверхностных клапанов-отсекателей в открытом положении в том случае, когда при проведении испытания клапанов на полный ход параллельную группу поверхностных клапанов-отсекателей переводят из открытого положения в положение закрытия.
8. 8. Отказоустойчивая система защиты по п.1, в которой логическое решающее устройство запрограммировано для измерения и регистрации поведения каждого из поверхностных клапанов-отсекателей при проведении испытания клапанов на полный ход.
9. 9. Отказоустойчивая система защиты по п.1, в которой логическое решающее устройство запрограммировано для измерения и регистрации давления в трубопроводе между закрытыми поверхностными клапанами-отсекателями при проведении испытания клапанов на герметичность и для открытия поверхностного клапана-отсекателя, размещенного между закрытыми поверхностными клапанамиотсекателями, на короткий период времени во время испытания на снижение давления в трубопроводе.
10. 10. Отказоустойчивая система защиты по п.8, в которой логическое решающее устройство запрограммировано для генерирования сигнала о неисправности, если сигнал от одного из проверенных поверхностных клапанов-отсекателей на давление превышает допустимые пределы.
11. 11. Отказоустойчивая система защиты по п.8, в которой логическое решающее устройство запрограммировано для генерирования сигнала о неисправности в период проведения испытания на герметичность, если давление между закрытыми поверхностными клапанами-отсекателями увеличивается выше предварительно заданной пороговой величины, после чего следует закрытие поверхностных клапановотсекателей.
12. 12. Отказоустойчивая система защиты по п.8, в которой логическое решающее устройство запрограммировано так, чтобы определить закрытые поверхностные клапаны-отсекатели, которые могут быть использованы в качестве работающей группы поверхностных клапанов-отсекателей, если в период проведения испытания давление между закрытыми поверхностными клапанами-отсекателями не повышается выше предварительно заданной пороговой величины.
13. 13. Отказоустойчивая система защиты по п.1, в которой в процессе нормального функционирования

    - 6 014265 и при проведении проверки поверхностных клапанов-отсекателей на полный ход клапаны управления отводом текучей среды закрывают.
14. 14. Отказоустойчивая система защиты по п.1, кроме того, содержащая клапаны, перекрываемые вручную, размещенные выше и ниже по потоку от каждой из параллельных групп поверхностных клапанов-отсекателей для изолирования каждой из групп поверхностных клапанов-отсекателей от находящейся ниже или выше по потоку системы трубопроводов.
15. 15. Отказоустойчивая система защиты по п.1, которая смонтирована как одно целое для транспортирования на подвижной платформе.
16. 16. Отказоустойчивая система защиты по п.1, в которой поверхностные клапаны-отсекатели снабжены электрическими отказоустойчивыми приводами клапанов.
17. 17. Отказоустойчивая система защиты по п.1, в которой клапаны управления отводом текучей среды снабжены электрическими приводами.
18. 18. Способ проверки эксплуатационной надежности отказоустойчивой системы защиты, соединенной с трубопроводной системой, проходящей от устья скважины, включающий использование отказоустойчивой системы защиты, которая имеет первую и вторую группы поверхностных клапанов-отсекателей, которые сообщаются по текучей среде с трубопроводной системой, при этом указанные две группы клапанов параллельны друг другу, и каждая группа поверхностных клапанов-отсекателей включает в себя два последовательно установленных клапана, причем поверхностные клапаны-отсекатели способны функционировать по сигналам, поступающим от логического решающего устройства;

    перевод первой группы поверхностных клапанов-отсекателей из открытого положения в закрытое положение для проведения испытания на герметичность, в то время как вторая группа поверхностных клапанов-отсекателей открыта и служит в качестве проходного канала, ведущего к трубопроводной системе; и приведение в действие сигнала тревоги в том случае, если первая группа поверхностных клапановотсекателей не поддерживает давление в трубопроводе между поверхностными клапанами-отсекателями на предварительно заданном пороговом уровне давления или ниже этого уровня.
19. 19. Способ по п.18, в котором по меньшей мере один передающий датчик для измерения давления, размещенный между закрытыми поверхностными клапанами-отсекателями, передает сигнал логическому решающему устройству, который соответствует давлению текучей среды в трубопроводе на участке между двумя закрытыми клапанами.
20. 20. Способ по п.18, который включает отвод находящейся под давлением текучей среды, производимый в начале указанной проверки надежности, из точки, находящейся между закрытыми поверхностными клапанами-отсекателями.
21. 21. Способ по п.18, который включает регистрацию давления текучей среды на участке трубопровода между клапанами каждой группы поверхностных клапанов-отсекателей до и во время проверки герметичности.
22. 22. Способ по п.18, который включает обеспечение отображения величин зарегистрированного давления.
23. 23. Способ по п.18, в котором вторая группа поверхностных клапанов-отсекателей остается открытой, в то время как первую группу поверхностных клапанов-отсекателей возвращают в полностью открытое положение.
24. 24. Способ по п.23, в котором сигнал тревоги срабатывает в том случае, если первая группа поверхностных клапанов-отсекателей открыта не полностью.
25. 25. Способ по п.18, который включает использование каждой из двух групп поверхностных клапанов-отсекателей клапаном управления отводом текучей среды и открытие клапана управления отводом текучей среды, соединенного с первой группой поверхностных клапанов-отсекателей, в течение предварительно заданного периода времени с целью снижения давления в то время, когда первая группа поверхностных клапанов-отсекателей закрыта.
26. 26. Способ по п.23, кроме того, включающий перевод первой группы поверхностных клапанов-отсекателей в открытое положение;

    перевод второй группы поверхностных клапанов-отсекателей в закрытое положение;

    измерение давления между поверхностными клапанами-отсекателями второй группы поверхностных клапанов-отсекателей в течение предварительно заданного периода времени и приведение в действие сигнала тревоги, если вторая группа поверхностных клапанов-отсекателей не поддерживает давление в трубопроводе между ними на предварительно заданном уровне или ниже этого уровня.