一種可遠(yuǎn)程控制的水下隔離閥系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海上油氣開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可遠(yuǎn)程控制的水下隔離閥系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在采氣平臺(tái)的外輸天然氣海底管道中，由于第三方破壞或腐蝕等原因可能會(huì)造成海底管道不同程度的損壞，根據(jù)管道輸送規(guī)模、輸送壓力及損壞程度的不同，管內(nèi)氣體泄漏持續(xù)時(shí)間和泄放量也會(huì)不同。為了預(yù)防海底管道損壞對(duì)平臺(tái)的安全造成影響，減少環(huán)境污染，通常采取在海底管道上設(shè)置緊急關(guān)斷裝置，當(dāng)海底管道發(fā)生損壞時(shí)，通過(guò)關(guān)閉緊急關(guān)斷裝置來(lái)切斷管內(nèi)氣體來(lái)源，減少天然氣的泄漏量，從而減少或避免各種不利影響。
[0003]在現(xiàn)有的技術(shù)中，通常在平臺(tái)上部組塊海底管道入口處設(shè)置緊急關(guān)斷閥，這種方法不足在于:由于緊急關(guān)斷閥設(shè)置在平臺(tái)上部海底管道入口處，只能控制天然氣進(jìn)入海底管道。但是若立管或近平臺(tái)處海底管道失效，管內(nèi)大量積存天然氣泄放和空氣混合后，可能會(huì)引起持續(xù)性或者或?yàn)?zāi)難性爆炸，將會(huì)損傷平臺(tái)結(jié)構(gòu)安全，甚至?xí)?duì)平臺(tái)上工作人員的生命安全造成嚴(yán)重威脅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是將水下隔離閥設(shè)置在海底輸氣管道中，并位于距離平臺(tái)一定距離的海底泥面上，當(dāng)海底管道或立管發(fā)生泄漏時(shí)，通過(guò)平臺(tái)中控系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制，在很短的時(shí)間內(nèi)關(guān)閉水下隔離閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)近端立管和海底管道的隔離，控制立管或海底管道發(fā)生泄漏的事故后果，以降低泄漏引發(fā)的火災(zāi)、爆炸風(fēng)險(xiǎn)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種可遠(yuǎn)程控制的水下隔離閥系統(tǒng)，主要由3個(gè)水下隔離閥、臍帶纜和飛線、平臺(tái)上部HPU(Hydraulic PressureUnit)裝置三部分組成。其特征在于:
[0006]籲水下隔離閥(如圖2a、2b):水下隔離閥由水下隔離閥閥體(21)和執(zhí)行器(22)組成，可通過(guò)平臺(tái)上部HPU (17)提供液壓或ROV扭力工具機(jī)械操作執(zhí)行器，通過(guò)切斷或提供液壓，或者在液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下雙保險(xiǎn)的進(jìn)行水下隔離閥的開(kāi)關(guān)作業(yè)。由于水下隔離閥的設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)達(dá)50年，為了保證使用周期內(nèi)執(zhí)行器可進(jìn)行維保，該執(zhí)行器被設(shè)計(jì)為可回收式。
[0007]籲臍帶纜和飛線(如圖3a、3b):臍帶纜內(nèi)部集成4根液壓管(3用I備)(31)和3根電纜(32)，飛線內(nèi)部集成I根液壓管(31)和I根電纜(32)，飛線的兩端分別與臍帶纜水下終端(SUTA) (16)和水下隔離閥執(zhí)行器(22)的電、液接頭(23、24)相連。通過(guò)臍帶纜和飛線內(nèi)部的液壓管(31)為執(zhí)行器(22)提供液壓以進(jìn)行水下隔離閥的開(kāi)關(guān)作業(yè)，同時(shí)通過(guò)電纜(32)向平臺(tái)中控反饋水下隔離閥開(kāi)關(guān)信號(hào)，由此實(shí)現(xiàn)了僅通過(guò)I根臍帶纜分別對(duì)3個(gè)水下隔離閥的控制。
[0008].HPU裝置(如圖4a、4b、4c):HPU位于平臺(tái)上部，主要包括控制面板(41)、蓄能器(42)、臍帶纜上部終端(TUTA) (43)。平臺(tái)上部帶有壓力的液壓油進(jìn)入蓄能器(42)后進(jìn)入臍帶纜TUTA(43)，將液壓油通過(guò)臍帶纜內(nèi)液壓管(31)輸送至水下隔離閥執(zhí)行器(22)。控制面板(41)上設(shè)有壓力表、開(kāi)關(guān)按鈕和指示燈。壓力表可顯示輸入、輸出液壓壓力，開(kāi)關(guān)按鈕可實(shí)現(xiàn)水下隔離閥的手動(dòng)開(kāi)關(guān)操作。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，在切斷液壓源后1s內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)水下隔離閥關(guān)閉，同時(shí)在平臺(tái)中控系統(tǒng)可正確顯示水下隔離閥關(guān)閉狀態(tài)。重新提供液壓源時(shí)，隨著壓力的逐漸增加，在20s內(nèi)可實(shí)現(xiàn)水下隔離閥的開(kāi)啟，同時(shí)平臺(tái)中控系統(tǒng)可正確顯示水下隔離閥開(kāi)啟狀態(tài)。由此可以證明設(shè)置水下隔離閥系統(tǒng)在控制泄漏持續(xù)時(shí)間和泄漏率上起到了明顯的效果。
[0010]該系統(tǒng)首次應(yīng)用于國(guó)內(nèi)海底管道系統(tǒng)中，該系統(tǒng)的成功使用大大降低了平臺(tái)泄漏引發(fā)火災(zāi)事故的風(fēng)險(xiǎn)，提高了平臺(tái)的安全可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖；
[0012]圖2是水下隔離閥結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是臍帶纜和飛線截面示意圖；
[0014]圖4是HPU設(shè)備示意圖，
[0015]圖中:(11)30寸水下隔離閥，(12)14寸水下隔離閥，(13)24寸水下隔離閥，(14)飛線，(15)臍帶纜，(16)臍帶纜水下終端(SUTA)，(17)液壓?jiǎn)卧?HPU)，(18)上部組塊，
(21)水下隔離閥閥體，(22)執(zhí)行器，(23)液壓接頭，(24)電接頭，(25)ROV扭力工具接入口，(31)液壓管，(32)電纜，(41)控制面板，(42)蓄能器，(43)臍帶纜水上終端(TUTA)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明其實(shí)施方式。
[0017]按照?qǐng)D1所示，HPU(17)位于平臺(tái)上部組塊(18)，3個(gè)水下隔離閥(11、12、13)位于海底泥面，分別在3根不同管徑的海底管道上。HPU(17)和3個(gè)水下隔離閥(11、12、13)之間通過(guò)I根臍帶纜(15)和3根飛線(14)連接。
[0018]進(jìn)行水下隔離閥開(kāi)關(guān)作業(yè)時(shí)，帶有一定壓力的液壓油進(jìn)入HPU(17)內(nèi)蓄能器(42)后輸出，通過(guò)臍帶纜水上終端TUTA(43)進(jìn)入臍帶纜(15)內(nèi)液壓管(31)。臍帶纜水下終端SUTA (16)內(nèi)設(shè)有4個(gè)液壓接頭和3個(gè)電接頭，飛線(14)的一端與臍帶纜水下終端SUTA (16)的電、液接頭分別連接，另一端和水下隔離閥閥體(21)上方執(zhí)行器(22)的液壓接頭(23)和電接頭(24)相連，通過(guò)液壓管(31)向水下隔離閥(11、12、13)提供液壓源，同時(shí)通過(guò)電纜(32)向平臺(tái)中控系統(tǒng)反饋水下隔離閥開(kāi)關(guān)信號(hào)。
[0019]當(dāng)水下隔離閥(11、12、13)需要關(guān)閉時(shí)，由平臺(tái)中控提供關(guān)閉信號(hào)，或者通過(guò)按下HPU(17)內(nèi)控制面板(41)上“close”按鈕停止為執(zhí)行器(22)供應(yīng)液壓動(dòng)力，失去液壓源后水下隔離閥(11、12、13)關(guān)閉，控制面板(41)上“close”信號(hào)燈亮，同時(shí)閥門(mén)關(guān)閉信號(hào)通過(guò)臍帶纜(15)內(nèi)部電纜(32)反饋回平臺(tái)中控。
[0020]當(dāng)水下隔離閥((11、12、13)需要打開(kāi)時(shí)，首先手動(dòng)復(fù)位HPU(17)內(nèi)部電磁閥，然后通過(guò)按下HPU控制面板(41)上“open”按鈕為執(zhí)行器提供液壓動(dòng)力，操作執(zhí)行器(22)打開(kāi)水下隔離閥，控制面板(41)上“open”信號(hào)燈亮，同時(shí)閥門(mén)開(kāi)啟信號(hào)通過(guò)臍帶纜(15)內(nèi)部電纜(32)反饋回平臺(tái)中控。
[0021]若液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障或有其他要求時(shí)，可將ROV扭力工具插入執(zhí)行器上的ROV扭力工具接入口(25)，通過(guò)扭力工具機(jī)械操作水下隔離閥開(kāi)關(guān)作業(yè)。
[0022]經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，在切斷液壓源后1s內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)水下隔離閥關(guān)閉，同時(shí)平臺(tái)中控系統(tǒng)可正確顯示水下隔離閥關(guān)閉狀態(tài)。重新提供液壓源時(shí)，隨著壓力的逐漸增加，在20s內(nèi)可實(shí)現(xiàn)水下隔離閥的開(kāi)啟，同時(shí)平臺(tái)中控系統(tǒng)可正確顯示水下隔離閥開(kāi)啟狀態(tài)。
[0023]經(jīng)安全評(píng)估未設(shè)置水下隔離閥時(shí)平臺(tái)可靠指標(biāo)為3.734，設(shè)置水下隔離閥后平臺(tái)可靠指標(biāo)提高到4.322，平臺(tái)失效風(fēng)險(xiǎn)降低，可靠性提高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可遠(yuǎn)程控制的水下隔離閥系統(tǒng)(圖1)，主要由3個(gè)液壓、機(jī)械雙重控制的水下隔離閥(圖2a、2b)、I根臍帶纜(圖3a)和3根飛線(圖3b)、I套液壓?jiǎn)卧O(shè)備(HPU)(圖4a、4b、4c)組成，其工作原理為:通過(guò)平臺(tái)中控系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)事故發(fā)生時(shí)立即關(guān)斷水下隔離閥的目的；【具體實(shí)施方式】為:HPU設(shè)備放置于平臺(tái)上部組塊，3個(gè)水下隔離閥分別在3根管徑不同的海底管道上，位于距離導(dǎo)管架約40m處的泥面上，水下隔離閥和HPU間通過(guò)臍帶纜和飛線連接，當(dāng)海底管道或立管發(fā)生泄漏時(shí)，通過(guò)平臺(tái)上中控系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制HPU關(guān)斷液壓源，實(shí)現(xiàn)水下隔離閥關(guān)閉，事故解決后通過(guò)平臺(tái)上HPU系統(tǒng)手動(dòng)控制提供液壓源，打開(kāi)水下隔離閥進(jìn)行正常生產(chǎn)，同時(shí)通過(guò)臍帶纜內(nèi)部的電纜向平臺(tái)中控反饋水下隔離閥開(kāi)關(guān)狀??τ O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可遠(yuǎn)程控制的水下隔離閥系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)中使用的水下隔離閥閥體上方安裝執(zhí)行器，正常操作時(shí)可通過(guò)液壓操作執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)水下隔離閥的開(kāi)關(guān)作業(yè)；若液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障或有其他需要時(shí)，可通過(guò)使用ROV扭力工具操作執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)水下隔離閥的開(kāi)關(guān)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了雙重保險(xiǎn)的水下隔離閥操作；由于該系統(tǒng)使用壽命長(zhǎng)達(dá)50年之久，執(zhí)行器設(shè)計(jì)為可回收式，在使用期間可將執(zhí)行器回收至陸地進(jìn)行維保，本系統(tǒng)中共3個(gè)水下隔離閥，分別為30英寸、14英寸和24英寸，其中30英寸水下隔離閥等級(jí)為1500鎊，為亞洲尺寸最大、壓力等級(jí)最高水下隔離閥，閥門(mén)和執(zhí)行器總重達(dá)50噸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可遠(yuǎn)程控制的水下隔離閥系統(tǒng)，其特征在于:由于需要分別向3個(gè)水下隔離閥提供液壓，并依靠電纜向平臺(tái)中控系統(tǒng)反饋開(kāi)關(guān)信號(hào)，需要3根液壓管線和3根電纜；為了減少液壓管線的安裝工作，將液壓管線(共4根，3用I備)和電纜(共3根)集成于一體，臍帶纜末端為水下終端SUTA，水下飛線內(nèi)部集成I根液壓管線和I根電纜，飛線的兩端分別與SUTA和執(zhí)行器的電、液接頭連接，通過(guò)一個(gè)臍帶纜水下終端SUTA分別向3個(gè)水下隔離閥提供液壓并反饋信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可遠(yuǎn)程控制的水下隔離閥系統(tǒng)，其特征在于:平臺(tái)上部HPU系統(tǒng)將臍帶纜上部終端(TUTA)、接線箱、控制面板、蓄能器集成在一起，陸地進(jìn)行測(cè)試成功后安裝在平臺(tái)上，減少了海上調(diào)試工作量和時(shí)間。
【專利摘要】一種可遠(yuǎn)程控制的水下隔離閥系統(tǒng)，主要由水下隔離閥、臍帶纜和飛線、平臺(tái)上部液壓?jiǎn)卧狧PU(Hydraulic Pressure Unit)裝置三部分組成，臍帶纜和飛線將平臺(tái)上部HPU與水下隔離閥執(zhí)行器連接，通過(guò)臍帶纜和飛線內(nèi)的液壓管線為執(zhí)行器提供液壓，操作執(zhí)行器進(jìn)行閥門(mén)的開(kāi)關(guān)作業(yè)，同時(shí)通過(guò)臍帶纜和飛線內(nèi)的電纜向平臺(tái)中控系統(tǒng)反饋閥門(mén)的開(kāi)關(guān)信號(hào)，若液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障或有其他要求時(shí)，可通過(guò)使用ROV扭力工具機(jī)械操作執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)水下隔離閥的開(kāi)關(guān)作業(yè)。該系統(tǒng)首次應(yīng)用于國(guó)內(nèi)海底管道系統(tǒng)中，該系統(tǒng)的成功使用大大降低了平臺(tái)泄漏事故風(fēng)險(xiǎn)，提高平臺(tái)的安全可靠性。
【IPC分類】F16K31-12, F15B1-02, F16K37-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104633239
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510060626
【發(fā)明人】侯靜, 魏偉榮, 鄭國(guó)良, 陳時(shí), 梁羽, 張桂基, 楊壯春, 孫旭, 孫欽, 孫奇?zhèn)? 陳欣, 李學(xué)楠, 常世君, 黃 俊, 栗振寧, 高國(guó)強(qiáng), 李濤, 王佐強(qiáng), 李紅, 琚選擇, 陳新遼, 尹豐, 王軍, 朱生東
【申請(qǐng)人】中海石油深海開(kāi)發(fā)有限公司, 中海油研究總院
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年2月2日