一種可遠程控制的水下隔離閥系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于海上油氣開采技術領域，具體涉及一種可遠程控制的水下隔離閥系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在采氣平臺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)時間和泄放量也會不同。為了預防海底管道損壞對平臺的安全造成影響，減少環(huán)境污染，通常采取在海底管道上設置緊急關斷裝置，當海底管道發(fā)生損壞時，通過關閉緊急關斷裝置來切斷管內(nèi)氣體來源，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)有的技術中，通常在平臺上部組塊海底管道入口處設置緊急關斷閥，這種方法不足在于:由于緊急關斷閥設置在平臺上部海底管道入口處，只能控制天然氣進入海底管道。但是若立管或近平臺處海底管道失效，管內(nèi)大量積存天然氣泄放和空氣混合后，可能會引起持續(xù)性或者或災難性爆炸，將會損傷平臺結構安全，甚至會對平臺上工作人員的生命安全造成嚴重威脅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是將水下隔離閥設置在海底輸氣管道中，并位于距離平臺一定距離的海底泥面上，當海底管道或立管發(fā)生泄漏時，通過平臺中控系統(tǒng)遠程控制，在很短的時間內(nèi)關閉水下隔離閥，實現(xiàn)對平臺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、爆炸風險。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣來實現(xiàn)的:一種可遠程控制的水下隔離閥系統(tǒng)，主要由3個水下隔離閥、臍帶纜和飛線、平臺上部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，可通過平臺上部HPU (17)提供液壓或ROV扭力工具機械操作執(zhí)行器，通過切斷或提供液壓，或者在液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下雙保險的進行水下隔離閥的開關作業(yè)。由于水下隔離閥的設計壽命長達50年，為了保證使用周期內(nèi)執(zhí)行器可進行維保，該執(zhí)行器被設計為可回收式。
[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)提供液壓以進行水下隔離閥的開關作業(yè)，同時通過電纜(32)向平臺中控反饋水下隔離閥開關信號，由此實現(xiàn)了僅通過I根臍帶纜分別對3個水下隔離閥的控制。
[0008].HPU裝置(如圖4a、4b、4c):HPU位于平臺上部，主要包括控制面板(41)、蓄能器(42)、臍帶纜上部終端(TUTA) (43)。平臺上部帶有壓力的液壓油進入蓄能器(42)后進入臍帶纜TUTA(43)，將液壓油通過臍帶纜內(nèi)液壓管(31)輸送至水下隔離閥執(zhí)行器(22)?？刂泼姘?41)上設有壓力表、開關按鈕和指示燈。壓力表可顯示輸入、輸出液壓壓力，開關按鈕可實現(xiàn)水下隔離閥的手動開關操作。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:經(jīng)現(xiàn)場測試，在切斷液壓源后1s內(nèi)即可實現(xiàn)水下隔離閥關閉，同時在平臺中控系統(tǒng)可正確顯示水下隔離閥關閉狀態(tài)。重新提供液壓源時，隨著壓力的逐漸增加，在20s內(nèi)可實現(xiàn)水下隔離閥的開啟，同時平臺中控系統(tǒng)可正確顯示水下隔離閥開啟狀態(tài)。由此可以證明設置水下隔離閥系統(tǒng)在控制泄漏持續(xù)時間和泄漏率上起到了明顯的效果。
[0010]該系統(tǒng)首次應用于國內(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泄漏引發(fā)火災事故的風險，提高了平臺的安全可靠性。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖；
[0012]圖2是水下隔離閥結構示意圖；
[0013]圖3是臍帶纜和飛線截面示意圖；
[0014]圖4是HPU設備示意圖，
[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)液壓單元(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)。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明其實施方式。
[0017]按照圖1所示，HPU(17)位于平臺上部組塊(18)，3個水下隔離閥(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個水下隔離閥(11、12、13)之間通過I根臍帶纜(15)和3根飛線(14)連接。
[0018]進行水下隔離閥開關作業(yè)時，帶有一定壓力的液壓油進入HPU(17)內(nèi)蓄能器(42)后輸出，通過臍帶纜水上終端TUTA(43)進入臍帶纜(15)內(nèi)液壓管(31)。臍帶纜水下終端SUTA (16)內(nèi)設有4個液壓接頭和3個電接頭，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，通過液壓管(31)向水下隔離閥(11、12、13)提供液壓源，同時通過電纜(32)向平臺中控系統(tǒng)反饋水下隔離閥開關信號。
[0019]當水下隔離閥(11、12、13)需要關閉時，由平臺中控提供關閉信號，或者通過按下HPU(17)內(nèi)控制面板(41)上“close”按鈕停止為執(zhí)行器(22)供應液壓動力，失去液壓源后水下隔離閥(11、12、13)關閉，控制面板(41)上“close”信號燈亮，同時閥門關閉信號通過臍帶纜(15)內(nèi)部電纜(32)反饋回平臺中控。
[0020]當水下隔離閥((11、12、13)需要打開時，首先手動復位HPU(17)內(nèi)部電磁閥，然后通過按下HPU控制面板(41)上“open”按鈕為執(zhí)行器提供液壓動力，操作執(zhí)行器(22)打開水下隔離閥，控制面板(41)上“open”信號燈亮，同時閥門開啟信號通過臍帶纜(15)內(nèi)部電纜(32)反饋回平臺中控。
[0021]若液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障或有其他要求時，可將ROV扭力工具插入執(zhí)行器上的ROV扭力工具接入口(25)，通過扭力工具機械操作水下隔離閥開關作業(yè)。
[0022]經(jīng)現(xiàn)場測試，在切斷液壓源后1s內(nèi)即可實現(xiàn)水下隔離閥關閉，同時平臺中控系統(tǒng)可正確顯示水下隔離閥關閉狀態(tài)。重新提供液壓源時，隨著壓力的逐漸增加，在20s內(nèi)可實現(xiàn)水下隔離閥的開啟，同時平臺中控系統(tǒng)可正確顯示水下隔離閥開啟狀態(tài)。
[0023]經(jīng)安全評估未設置水下隔離閥時平臺可靠指標為3.734，設置水下隔離閥后平臺可靠指標提高到4.322，平臺失效風險降低，可靠性提高。
【主權項】
1.一種可遠程控制的水下隔離閥系統(tǒng)(圖1)，主要由3個液壓、機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套液壓單元設備(HPU)(圖4a、4b、4c)組成，其工作原理為:通過平臺中控系統(tǒng)遠程控制，實現(xiàn)事故發(fā)生時立即關斷水下隔離閥的目的；【具體實施方式】為:HPU設備放置于平臺上部組塊，3個水下隔離閥分別在3根管徑不同的海底管道上，位于距離導管架約40m處的泥面上，水下隔離閥和HPU間通過臍帶纜和飛線連接，當海底管道或立管發(fā)生泄漏時，通過平臺上中控系統(tǒng)遠程控制HPU關斷液壓源，實現(xiàn)水下隔離閥關閉，事故解決后通過平臺上HPU系統(tǒng)手動控制提供液壓源，打開水下隔離閥進行正常生產(chǎn)，同時通過臍帶纜內(nèi)部的電纜向平臺中控反饋水下隔離閥開關狀??τ O
2.根據(jù)權利要求1所述的可遠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，正常操作時可通過液壓操作執(zhí)行器實現(xiàn)水下隔離閥的開關作業(yè)；若液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障或有其他需要時，可通過使用ROV扭力工具操作執(zhí)行器實現(xiàn)水下隔離閥的開關作業(yè)，實現(xiàn)了雙重保險的水下隔離閥操作；由于該系統(tǒng)使用壽命長達50年之久，執(zhí)行器設計為可回收式，在使用期間可將執(zhí)行器回收至陸地進行維保，本系統(tǒng)中共3個水下隔離閥，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為1500鎊，為亞洲尺寸最大、壓力等級最高水下隔離閥，閥門和執(zhí)行器總重達50噸。
3.根據(jù)權利要求1所述的可遠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個水下隔離閥提供液壓，并依靠電纜向平臺中控系統(tǒng)反饋開關信號，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，通過一個臍帶纜水下終端SUTA分別向3個水下隔離閥提供液壓并反饋信號。
4.根據(jù)權利要求1所述的可遠程控制的水下隔離閥系統(tǒng)，其特征在于:平臺上部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，陸地進行測試成功后安裝在平臺上，減少了海上調(diào)試工作量和時間。
【專利摘要】一種可遠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、平臺上部液壓單元HPU(Hydraulic Pressure Unit)裝置三部分組成，臍帶纜和飛線將平臺上部HPU與水下隔離閥執(zhí)行器連接，通過臍帶纜和飛線內(nèi)的液壓管線為執(zhí)行器提供液壓，操作執(zhí)行器進行閥門的開關作業(yè)，同時通過臍帶纜和飛線內(nèi)的電纜向平臺中控系統(tǒng)反饋閥門的開關信號，若液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障或有其他要求時，可通過使用ROV扭力工具機械操作執(zhí)行器，實現(xiàn)水下隔離閥的開關作業(yè)。該系統(tǒng)首次應用于國內(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泄漏事故風險，提高平臺的安全可靠性。
【IPC分類】F16K31-12, F15B1-02, F16K37-00
【公開號】CN104633239
【申請?zhí)枴緾N201510060626
【發(fā)明人】侯靜, 魏偉榮, 鄭國良, 陳時, 梁羽, 張桂基, 楊壯春, 孫旭, 孫欽, 孫奇?zhèn)? 陳欣, 李學楠, 常世君, 黃 俊, 栗振寧, 高國強, 李濤, 王佐強, 李紅, 琚選擇, 陳新遼, 尹豐, 王軍, 朱生東
【申請人】中海石油深海開發(fā)有限公司, 中海油研究總院
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月2日